DE102014207952A1 - Method for determining a loading state of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Ermittlung eines Beladungszustands eines Fahrzeuges (10), wobei eine Referenzfahrzeugdynamik (34), insbesondere Beschleunigungen und Drehraten eines Fahrzeugaufbaus (12), bei einem Referenzbeladungszustand bekannt ist, dabei wird zunächst mithilfe von Sensoren (24) eine momentane Fahrzeugdynamik bestimmt (32), wobei eine Steuereinheit (22) anschließend die momentane Fahrzeugdynamik mit der Referenzfahrzeugdynamik vergleicht (36) und daraufhin den Beladungszustand des Fahrzeugs ermittelt (38). Sowie ein Verfahren zur Verstellung eines Fahrwerks eines Fahrzeugs (10), wobei eine Steuereinheit (22) zunächst einen Ladezustand des Fahrzeugs (10), ermittelt, woraufhin das Fahrwerk des Fahrzeugs (10) in Abhängigkeit des Beladungszustands verstellt wird.Method for determining a load state of a vehicle (10), wherein a reference vehicle dynamics (34), in particular accelerations and yaw rates of a vehicle body (12), in a reference load state is known, initially by means of sensors (24) an instantaneous vehicle dynamics is determined (32) , wherein a control unit (22) then compares the current vehicle dynamics with the reference vehicle dynamics (36) and then determines the load state of the vehicle (38). As well as a method for adjusting a chassis of a vehicle (10), wherein a control unit (22) first determines a state of charge of the vehicle (10), whereupon the chassis of the vehicle (10) is adjusted in dependence on the loading state.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Beladungszustands eines Fahrzeuges sowie ein Verfahren zur Verstellung eines Fahrwerks eines Fahrzeugs.The invention relates to a method for determining a load state of a vehicle and to a method for adjusting a chassis of a vehicle.

Bei Fahrzeugen werden zunehmend Regelsysteme eingesetzt, die Einfluss auf wesentliche Betriebsparameter des Fahrzeugs nehmen, wie z. B. auf das Bremsverhalten (Antiblockiersysteme), auf das Antriebsverhalten (Antischlupfsysteme) sowie auf die Fahrwerksabstimmung (adaptive, semiaktive oder aktive Fahrwerksregelsysteme). Bei derartigen Regelsystemen werden als Eingangsgrößen Informationen über den momentanen Bewegungszustand des Fahrzeugs benötigt, insbesondere Informationen über den momentanen Ort, die momentane Geschwindigkeit sowie die momentane Beschleunigung von Fahrzeugkomponenten. Von diesen Informationen ist die Karosseriebeschleunigung von besonderer Bedeutung. Systembedingt sind die Regelsysteme häufig relativ träge, insbesondere aufgrund der großen Karosseriemasse, so dass die Tendenz der Änderung des Bewegungszustands der Karosserie angebende Fahrzeugaufbaubeschleunigung ein Eingangswert ist, der dem jeweiligen Regelsystem eine frühzeitige Antwort auf Zustandsänderungen des Systems erlaubt. Dabei spielt der Beladungszustand des Fahrzeugs eine Wesentliche Rolle, da eine Veränderung des Beladungszustands eine Wesentliche Veränderung der Verhaltensdynamik des Fahrzeugs herbeiführen kann.In vehicles, control systems are increasingly being used which influence the vehicle's essential operating parameters, such as the B. on the braking behavior (anti-lock braking systems), on the drive behavior (anti-slip systems) and on the suspension tuning (adaptive, semi-active or active suspension control systems). In such control systems, information about the current state of motion of the vehicle is required as input variables, in particular information about the current location, the instantaneous speed and the instantaneous acceleration of vehicle components. Of this information, the body acceleration is of particular importance. Due to the system, the control systems are often relatively sluggish, in particular due to the large body mass, so that the tendency of the change in the state of motion of the body indicative vehicle body acceleration is an input value that allows the respective control system early response to changes in state of the system. The loading state of the vehicle plays an essential role, since a change in the loading state can bring about a significant change in the behavioral dynamics of the vehicle.

Die genannten Eingangsgrößen (Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung) können mit Hilfe verschiedener Sensoren gewonnen werden. Die DE 37 40 792 A1 beispielsweise zeigt einen Ultraschallsensor, der den Abstand der Karosserie vom Untergrund abgibt. Die DE 38 18 188 C2 setzt sowohl einen Weggeber 2 ein, der den momentanen Abstand zwischen Karosserie und Fahrzeugrad angibt, wie auch einen Sensor 1 für die Radbeschleunigung und einen Sensor 3 für die Aufbau- oder Karosseriebeschleunigung. Diese gemessenen Größen werden einem aktiven Federungssystem als Eingangswerte zugeführt. Die EP 0 431 597 A1 beschreibt eine aktive Fahrwerkssteuerung unter Verwendung von Beschleunigungssensoren 15 für die vertikale Aufbaubeschleunigung. Ferner sind Wegsensoren 14 vorgesehen, die den relativen Abstand zwischen den Rädern des Fahrwerks und der Karosserie messen.The input variables mentioned (travel, speed, acceleration) can be obtained with the aid of various sensors. The DE 37 40 792 A1 For example, shows an ultrasonic sensor that gives the distance of the body from the ground. The DE 38 18 188 C2 sets both a Weggeber 2 a, which indicates the current distance between body and vehicle wheel, as well as a sensor 1 for the wheel acceleration and a sensor 3 for body or body acceleration. These measured quantities are fed to an active suspension system as input values. The EP 0 431 597 A1 describes an active chassis control using acceleration sensors 15 for the vertical body acceleration. Furthermore, displacement sensors 14 provided, which measure the relative distance between the wheels of the chassis and the body.

Diese Verfahren zur Bestimmung der Lage des Fahrzeugaufbaus und somit auch des Beladungszustands sind sehr aufwändig und mit hohen Kosten verbunden.These methods for determining the position of the vehicle body and thus also the state of loading are very complex and involve high costs.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges und effektives Verfahren zur Ermittlung des Beladungszustands eines Fahrzeugs bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to provide a cost effective and effective method for determining the loading state of a vehicle.

Diese vorstehende Aufgabe wird mittels des Verfahrens zur Ermittlung des Beladungszustands eines Fahrzeugs gemäß dem vollständigen Patentanspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen des Verfahrens beschrieben.This object is achieved by means of the method for determining the loading state of a vehicle according to the complete claim 1. In the dependent claims advantageous embodiments and developments of the method are described.

Dabei wird die momentane Fahrzeugdynamik eines Fahrzeugs bestimmt, die anschließend mit einer Referenzfahrzeugdynamik bei einem Referenzbeladungszustand verglichen wird. Dadurch kann eine Steuereinheit auf den Beladungszustand, insbesondere auf die Beladungsmasse und/oder auf deren Verteilung, schließen.Here, the instantaneous vehicle dynamics of a vehicle is determined, which is then compared with a reference vehicle dynamics in a reference loading condition. As a result, a control unit can infer the loading state, in particular the loading mass and / or its distribution.

Die Fahrzeugdynamik beschreibt hier insbesondere das Verhalten des Fahrzeugaufbaus des Fahrzeugs, beispielsweise bei einer bestimmten Fahrzustand. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug, wie einen Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug wie einen LKW, oder auch um einen Anhänger handeln. Zudem kann es sich bei dem Fahrzeug auch um ein Kraftrad handeln.The vehicle dynamics describes here in particular the behavior of the vehicle body of the vehicle, for example, in a certain driving condition. The vehicle may be, for example, a motor vehicle, such as a passenger car or a commercial vehicle such as a truck, or even a trailer. In addition, the vehicle may also be a motorcycle.

Die Veränderung der Fahrzeugdynamik ist dabei sehr komplex, kann jedoch zur Verdeutlichung des Funktionsprinzips mit einem Federpendel verglichen werden. Dabei ist eine Masse an einer Feder mit einer Federkonstante aufgehängt und anschließend wird eine Energie, vergleichbar mit einem Stoß, der in der Fahrwerk eingeleitet wird, in das Federpendel eingeleitet. Die Masse führt hierbei eine periodische Bewegung aus, wobei deren Schwingungsfrequenz und auch deren Auslenkung von der Masse sowie von der Federkonstante abhängen. In einem Fahrzeug sind allerdings mehrere derartige Federpendel angeordnet, wobei diese zudem bedämpft und miteinander gekoppelt sind. Kenngrößen der Fahrzeugdynamik können beispielsweise Schwingungsfrequenzen, Federwege, Rollverhalten und/oder auch das Dämpfverhalten sein.The change in the vehicle dynamics is very complex, but can be compared to illustrate the principle of operation with a spring pendulum. In this case, a mass is suspended on a spring with a spring constant and then an energy, comparable to a shock, which is introduced in the chassis, introduced into the spring pendulum. In this case, the mass carries out a periodic movement, whereby its oscillation frequency and also its deflection depend on the mass as well as on the spring constant. In a vehicle, however, a plurality of such spring pendulum are arranged, which are also damped and coupled together. Characteristics of the vehicle dynamics can be, for example, vibration frequencies, suspension travel, roll behavior and / or also the damping behavior.

Jedes Fahrzeug weist daher eine charakteristische Fahrzeugdynamik auf, die unter anderem durch die Einstellungen von Fahrwerkskomponenten, wie Federelementen und Schwingungsdämpfern, vorgegeben wird. Diese Fahrzeugdynamik wird insbesondere durch Veränderung des Beladungszustands beeinflusst. Um die Fahrzeugdynamik bei verschiedenen Beladungszuständen beizubehalten, kann beispielsweise ein verstellbares Fahrwerk verwendet werden, wie dies weiter unten erläutert wird.Each vehicle therefore has a characteristic vehicle dynamics, which is specified inter alia by the settings of suspension components, such as spring elements and vibration dampers. This vehicle dynamics is influenced in particular by changing the loading state. Around To maintain the vehicle dynamics at different loading conditions, for example, an adjustable chassis can be used, as will be explained below.

Mit Vorteil verwendet die Steuereinheit zur Ermittlung des Beladungszustands des Fahrzeugs zumindest erste Werte, die den Fahrzustand des Fahrzeugs beschreiben, sowie zweite Werte, die die Fahrzeugdynamik des Fahrzeugaufbaus beschreiben.Advantageously, the control unit for determining the load state of the vehicle uses at least first values which describe the driving state of the vehicle, and second values which describe the vehicle dynamics of the vehicle body.

Erste Werte beschreiben hierbei den Fahrzustand des Fahrzeugs. Dies können beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit oder auch Fahrsituationen wie Beschleunigungsmanöver, Bremsmanöver oder auch Kurvenfahrten sein. Eine Fahrsituation ist daher ein bestimmter Fahrzustand. Die zweiten Werte zur Beschreibung der Fahrzeugdynamik können hierbei durch die oben erläuterten Kenngrößen oder durch Messgrößen von Sensoren dargestellt werden. Dabei können die Messgrößen der Sensoren zur Ermittlung der Kenngrößen herangezogen werden. Messgrößen können beispielsweise Beschleunigungen oder Rollraten des Fahrzeugaufbaus sein, die unter anderem Wankbewegungen, Neigungsbewegungen und Kippbewegungen des Fahrzeugaufbaus beschreiben. Es können lediglich bestimmte Größen gemessen werden, da Rollraten beispielsweise aus den Beschleunigungen des Fahrzeugaufbaus berechnet werden können und umgekehrt. Dadurch kann man die Sensoren, die bereits im Fahrzeug aufgrund anderer Systeme verbaut sind verwenden, um Bauraum und Kosten zu sparen.First values describe the driving condition of the vehicle. This can be, for example, the vehicle speed or even driving situations such as acceleration maneuvers, braking maneuvers or cornering. A driving situation is therefore a certain driving condition. The second values for describing the vehicle dynamics can hereby be represented by the parameters explained above or by measured variables of sensors. The measured variables of the sensors can be used to determine the parameters. By way of example, measured quantities can be accelerations or rolling rates of the vehicle body which describe, among other things, rolling movements, tilting movements and tilting movements of the vehicle body. Only certain variables can be measured, since rolling rates can be calculated, for example, from the accelerations of the vehicle body, and vice versa. This allows you to use the sensors that are already installed in the vehicle due to other systems to save space and costs.

Durchfährt das Fahrzeug beispielsweise eine Kurve, so können eine Geschwindigkeit und ein Kurvenradius als erste Werte sowie die Rollrate einer Wankbewegung als zweiter Wert dienen. Bei gleichbleibender Geschwindigkeit, Kurvenradius und Fahrwerkseinstellung verändert sich die Rollrate in Abhängigkeit von dem Beladungszustand, insbesondere der Beladungsmasse sowie der Ladungsverteilung. In einer kostengünstigen Variante kann beispielsweise der Lenkwinkel, der den Kurvenradius bestimmt, mithilfe der ABS Sensoren bestimmt werden, die wiederum die Drehraten der einzelnen Räder messen.For example, if the vehicle is making a turn, one speed and one turn radius may serve as first values and the roll rate of a roll move may serve as a second value. At constant speed, curve radius and suspension setting, the roll rate changes depending on the load condition, in particular the load mass and the charge distribution. In a cost-effective variant, for example, the steering angle that determines the radius of curvature can be determined using the ABS sensors, which in turn measure the rates of rotation of the individual wheels.

Die Kenngrößen und damit auch die Fahrzeugdynamik können bei jedem Fahrzustand ermittelt werden.The parameters and thus also the vehicle dynamics can be determined in each driving condition.

In einer weiteren Variante kann die Steuereinheit auch weitere Werte bei der Bestimmung des Beladungszustands verwenden, wie beispielsweise die momentane Einstellung des Fahrwerks. Dies ist dann von Vorteil, wenn in einer vorigen Fahrt des Fahrzeugs ein Beladungszustand bestimmt wurde und die Einstellungen des Fahrwerks aus dieser vorigen Fahrt als Starteinstellungen des Fahrwerks verwendet werden. In einer weiteren Variante kann das Fahrwerk das Fahrzeug bei Beginn einer Fahrt jeweils in eine Grundeinstellung versetzt werden um ausgehend von dieser den Beladungszustand zu bestimmen.In a further variant, the control unit can also use other values in the determination of the load state, such as the current setting of the chassis. This is advantageous if in a previous drive of the vehicle, a loading state has been determined and the settings of the chassis from this previous ride are used as the start settings of the chassis. In a further variant, the chassis, the vehicle at the beginning of each ride can be set to a default setting to determine from this the load condition.

Um den Beladungszustand möglichst einfach und genau bestimmen zu können, kann innerhalb einer Steuereinheit zumindest eine Referenzfahrsituationen, beispielsweise bei Beschleunigungsmanövern, Bremsmanövern oder Kurvenfahrten, mit einer zugehörigen Referenzfahrzeugdynamik gespeichert sein. Dabei vergleicht die Steuereinheit die Fahrdynamik der momentanen Fahrsituation mit der Referenzfahrzeugdynamik der Referenzfahrsituation. Eine Fahrsituation ist hierbei ein bestimmter Fahrzustand des Fahrzeugs, wie beispielsweise Beschleunigungsmanöver, Bremsmanöver oder Kurvenfahrten. Entspricht eine momentane Fahrsituation einer der abgespeicherten Referenzfahrsituationen, so können deren Fahrzeugdynamiken miteinander verglichen werden. Die Fahrsituationen müssen dabei nicht identisch sondern lediglich vergleichbar sein.In order to be able to determine the loading state as simply and accurately as possible, at least one reference driving situation, for example during acceleration maneuvers, braking maneuvers or cornering, with an associated reference vehicle dynamics can be stored within a control unit. The control unit compares the driving dynamics of the current driving situation with the reference vehicle dynamics of the reference driving situation. A driving situation here is a specific driving state of the vehicle, such as acceleration maneuvers, braking maneuvers or cornering. If a momentary driving situation corresponds to one of the stored reference driving situations, then their vehicle dynamics can be compared with one another. The driving situations do not have to be identical but merely comparable.

Vorteilhafterweise ermittelt die Steuereinheit den Beladungszustand des Fahrzeugs, sobald das Fahrzeug eine Fahrsituation durchlaufen hat, die gegenüber der Referenzfahrsituation ausgewertet werden kann. Mit anderen Worten beginnt das Verfahren zur Auswertung nachdem das Fahrzeug eine Fahrsituation durchlaufen hat, die mit einer Referenzfahrsituation vergleichbar ist und eine Ermittlung des Beladungszustands ermöglicht. Eine derartige Referenzfahrsituation kann einer Fahrsituation entsprechen, für die eine Referenzdynamik sowie ein Referenzbeladungszustand zum Vergleich im Steuergerät abgespeichert sind.Advantageously, the control unit determines the loading state of the vehicle as soon as the vehicle has passed through a driving situation that can be evaluated in relation to the reference driving situation. In other words, the method begins for the evaluation after the vehicle has passed through a driving situation that is comparable to a reference driving situation and enables a determination of the loading state. Such a reference driving situation can correspond to a driving situation for which a reference dynamics and a reference loading state are stored for comparison in the control unit.

Günstigerweise werden mehrere Fahrsituationen zur Ermittlung des Beladungszustandes herangezogen. Diese werden durch die Steuereinheit analysiert um eine möglichst genaue Informationen über den Beladungszustand zu erhalten. Dabei können mehrere Fahrsituationen aufgezeichnet und anschließend gemeinsam ausgewertet werden. In einer anderen Variante kann der Beladungszustand in rekursiver Art und Weise ermittelt werden, indem die aufeinanderfolgenden Fahrsituationen nacheinander ausgewertet werden. Dadurch kann der Beladungszustand zunächst relativ grob berechnet werden, wobei mit steigender Anzahl an Rekursionen der ermittelte Beladungszustand immer genauer dem tatsächlichen Beladungszustand entspricht.Conveniently, several driving situations are used to determine the loading condition. These are analyzed by the control unit to obtain the most accurate information about the load condition. Several driving situations can be recorded and subsequently evaluated together. In another variant, the loading state can be determined in a recursive manner by evaluating the successive driving situations one after the other. As a result, the loading state can first be calculated relatively roughly, with the number of recursions increasing as the determined loading state more accurately corresponds to the actual loading state.

Des Weiteren kann das Verfahren zur Ermittlung des Beladungszustands lediglich zu einem Startzeitpunkt, beispielsweise einem Beginn einer einzelnen Fahrt bis zu deren Ende, was einer Dauer vom Anlassen bis zum Ausschalten des Motors entsprechen kann, oder in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabschnitten oder auf Abruf ausgeführt werden. Further, the method of determining the loading state may be performed only at a start time, for example, a start of a single drive to the end thereof, which may be a duration from startup to engine stop, or at regular or irregular time intervals or on demand.

Vorteilhafterweise sind die Sensoren in der Steuereinheit bzw. in dem Gehäuse der Steuereinheit angeordnet. Dabei können die Sensoren in einer Messbox angeordnet sein.Advantageously, the sensors are arranged in the control unit or in the housing of the control unit. The sensors can be arranged in a measuring box.

Es wird zudem vorgeschlagen, dass die Sensoren auch für andere Anwendungen im Fahrzeug verwendet werden. Somit lassen sich Kosten und Bauraum einsparen.It is also suggested that the sensors be used for other applications in the vehicle. Thus, costs and installation space can be saved.

Es wird zudem ein weiteres Verfahren zur Verstellung eines Fahrwerks eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei dem eine Steuereinheit zunächst einen Ladezustand des Fahrzeugs ermittelt, woraufhin die Steuereinheit anschließend das Fahrwerk des Fahrzeugs in Abhängigkeit des Beladungszustands verstellt.It is also proposed a further method for adjusting a chassis of a vehicle, in which a control unit first determines a state of charge of the vehicle, whereupon the control unit then adjusts the chassis of the vehicle depending on the load condition.

Dadurch kann unabhängig von dem Beladungszustand des Fahrzeugs eine gleichbleibende Fahrzeugdynamik erzielt werden.As a result, a constant vehicle dynamics can be achieved regardless of the load condition of the vehicle.

Günstigerweise verstellt die Steuereinheit zumindest eine Dämpfkraft eines Schwingungsdämpfers des Fahrwerks. Weiterhin können auch die Dämpfkraft und/oder die Federkraft der Fahrwerkskomponenten verstellt werden. Die Ansteuerung zur Verstellung der Fahrwerkskomponenten kann beispielsweise elektronisch, hydraulisch oder pneumatisch ausgebildet sein.Conveniently, the control unit adjusts at least one damping force of a vibration damper of the chassis. Furthermore, the damping force and / or the spring force of the suspension components can be adjusted. The control for adjusting the suspension components, for example, be formed electronically, hydraulically or pneumatically.

Weiterhin können alle Fahrwerkskomponenten des Fahrwerks, insbesondere Schwingungsdämpfer, oder auch Fahrwerkskomponenten, insbesondere Schwingungsdämpfer, einzelner Räder oder Radgruppen von der Steuereinheit verstellt werden. Dabei weist eine Radgruppe zumindest zwei Räder auf, die in einer Achsanordnung zueinander angeordnet sind und im Wesentlichen die Selbe Rotationsachse aufweisen. Hierbei müssen die Räder der Radgruppe nicht zwingend über eine Achse miteinander verbunden sein, sondern können auch eine Einzelradaufhängung aufweisen.Furthermore, all suspension components of the chassis, in particular vibration, or suspension components, in particular vibration, individual wheels or groups of wheels can be adjusted by the control unit. In this case, a wheel group has at least two wheels, which are arranged in an axle arrangement to one another and have substantially the same axis of rotation. In this case, the wheels of the wheel group need not necessarily be connected to each other via an axle, but may also have an independent suspension.

Bei einem Personenkraftfahrzeug können beispielsweise die beiden hinteren Räder eines Personenkraftfahrzeugs verstellt werden. Da zusätzliche Beladung beispielsweise Hauptsächlich innerhalb des Kofferraums und somit meist im hinteren Teil der Fahrzeugs positioniert ist, kann die Fahrzeugdynamik durch Verstellung der Fahrwerkskomponenten des hinteren Teils des Fahrzeugs hierdurch angepasst und auf den optimalen Zustand eingestellt werden.In a passenger vehicle, for example, the two rear wheels of a passenger vehicle can be adjusted. Since additional load, for example, mainly within the trunk and thus usually positioned in the rear of the vehicle, the vehicle dynamics can be adjusted by adjusting the suspension components of the rear of the vehicle thereby and adjusted to the optimum state.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert.The invention is explained below by way of example with reference to the accompanying figures.

Es zeigen:Show it:

1 Schematische Darstellung eines Fahrzeugs; 1 Schematic representation of a vehicle;

2 Ablaufdiagramm zur Ermittlung eines Beladungszustands sowie zur Verstellung eines Fahrwerks. 2 Flow chart for determining a loading condition and for adjusting a chassis.

In der 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 10 mit einem Fahrzeugaufbau 12, Fahrwerkskomponenten 14 sowie Rädern 16 gezeigt. Die Fahrwerkskomponenten 14 sind hier als Schwingungsdämpfer 14 dargestellt, können jedoch in allen bekannten Varianten ausgebildet sein.In the 1 is a schematic representation of a vehicle 10 with a vehicle body 12 , Suspension components 14 as well as wheels 16 shown. The chassis components 14 are here as a vibration damper 14 illustrated, but may be formed in all known variants.

Der Fahrzeugaufbau 10 ist hierbei über die Fahrwerkskomponenten 14 mit den Rädern 16 und somit mit einem Untergrund wirkverbunden. Dabei sind hier zwei der Fahrwerkskomponenten konventionell, d. h. mit statischen Einstellungen, und zwei der Fahrwerkskomponenten, hier in einer Achsanordnung, verstellbar ausgebildet. Die Anzahl und die Positionierung der verstellbaren und der konventionellen Fahrwerkskomponenten kann für jeden Anwendungsfall frei gewählt werden, wobei diese Ausführungsvariante lediglich als Beispiel dient. Weiter sind die verstellbaren Fahrwerkskomponenten 18 hierbei über Leitungen 20 mit einer Steuereinheit 22 verbunden, die wiederum mit Sensoren 24 verbunden ist. Die Anordnung der Sensoren 24 ist auch hier beispielhaft gewählt. Es können beispielsweise ein Teil der Sensoren oder alle Sensoren innerhalb oder außerhalb der Steuereinheit 22 bzw. des Gehäuses der Steuereinheit 22 ausgebildet sein. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um Beschleunigungssensoren oder Drehratensensoren. Die Sensoren sind dabei über Sensorleitungen 26 mit der Steuereinheit verbunden.The vehicle construction 10 is here about the suspension components 14 with the wheels 16 and thus actively connected to a subsoil. Here, two of the suspension components are conventional, ie with static settings, and two of the suspension components, here in an axle, adjustable design. The number and positioning of the adjustable and the conventional suspension components can be chosen freely for each application, this embodiment is only an example. Next are the adjustable suspension components 18 here via lines 20 with a control unit 22 connected, in turn, with sensors 24 connected is. The arrangement of the sensors 24 is also chosen as an example here. For example, some of the sensors or all sensors inside or outside the control unit 22 or the housing of the control unit 22 be educated. These are preferably acceleration sensors or yaw rate sensors. The sensors are via sensor cables 26 connected to the control unit.

Die 2 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Bestimmung des Beladungszustands des Fahrzeugs. Nach einem Start 30 des Verfahrens, der beispielsweise mit dem Start des Motors beginnt, wird in einer Variante A die Fahrzeugdynamik des Fahrzeugs bestimmt 32. Dies geschieht vorzugsweise während sich das Fahrzeug in Fahrtrichtung F fortbewegt. Dabei kann es sein, dass die Bestimmung der Fahrzeugdynamik erst dann beginnt, wenn vorgegebene Parameter, wie beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, mit einem vorgegebenen Bereich übereinstimmen. Zur Bestimmung der Fahrzeugdynamik werden die Messwerte der Sensoren 24 herangezogen, die innerhalb der Steuereinheit 22 verarbeitet werden. The 2 shows a flowchart for a method for determining the loading state of the vehicle. After a start 30 of the method, which starts, for example, with the start of the engine, the vehicle dynamics of the vehicle is determined in a variant A. 32 , This is preferably done while the vehicle is moving in the direction of travel F. It may be that the determination of the vehicle dynamics only begins when predetermined parameters, such as the speed of the vehicle, coincide with a predetermined range. The measured values of the sensors are used to determine the vehicle dynamics 24 used within the control unit 22 are processed.

Nachdem die momentane Fahrzeugdynamik bestimmt ist, wird diese mit einer Referenzfahrzeugdynamik bei einem Referenzbeladungszustand 34 und einer Referenzladungsverteilung verglichen 36. Dabei können insbesondere die oben erläuterten Kenngrößen herangezogen werden. Abweichungen von der bekannten Fahrzeugdynamik lassen daher auf den veränderten Beladungszustand und/oder die veränderte Ladungsverteilung schließen 38. Diese Auswertung wird ebenfalls von der Steuereinheit 22 durchgeführt.After the current vehicle dynamics is determined, it becomes with a reference vehicle dynamics at a reference loading condition 34 and a reference charge distribution 36 , In particular, the parameters explained above can be used. Deviations from the known vehicle dynamics can therefore be concluded from the changed loading state and / or the changed charge distribution 38 , This evaluation is also done by the control unit 22 carried out.

Bei dem Vergleich der momentanen Fahrzeugdynamik mit der bekannten Fahrzeugdynamik, können die Fahrwerkskomponenten bei Beginn der Fahrt zunächst auf vorbestimmte Starteinstellungen eingestellt werden. Ausgehend von diesen Starteinstellungen wird die momentane Fahrzeugdynamik bewertet und der Beladungszustand bestimmt. In einer anderen Variante können die Fahrwerkseinstellungen der letzten Fahrt verwendet werden um anhand dieser die momentane Fahrzeugdynamik zu bewerten und den Beladungszustand zu ermitteln.In the comparison of the current vehicle dynamics with the known vehicle dynamics, the suspension components can be initially set to predetermined startup settings at the beginning of the ride. Based on these start settings, the current vehicle dynamics are evaluated and the load condition is determined. In another variant, the suspension settings of the last drive can be used to evaluate the instantaneous vehicle dynamics and to determine the loading state.

Das Verfahren kann anschließend erneut starten, beispielsweise in gleichmäßigen Zeitabschnitten oder auf Abfrage, oder beendet werden 40.The method can then be restarted, for example, at regular intervals or on query, or terminated 40 ,

In einer Variante B kann das Steuergerät die Fahrdynamik des Fahrzeugs bei vergleichbaren Fahrsituationen bewerten. Für die verschiedenen Fahrsituationen sind hierbei in dem Steuergerät Referenzwerte abgelegt, die dem Vergleich dienen. Nach dem Start wird daher geprüft ob eine dieser Fahrsituationen vorliegt 42. Sobald eine derartige Fahrsituation erkannt wird, wird die Fahrzeugdynamik 32 bestimmt. Daran schließen sich die bereits zuvor beschriebenen Schritte an.In a variant B, the control unit can evaluate the driving dynamics of the vehicle in comparable driving situations. For the various driving situations, reference values are stored in the control unit for comparison purposes. After the start, it is therefore checked whether one of these driving situations exists 42 , As soon as such a driving situation is detected, the vehicle dynamics 32 certainly. This is followed by the steps already described above.

In einer Weiterbildung des Verfahrens kann der ermittelte Beladungszustand zur Verstellung oder zur Anpassung des Fahrwerks verwendet werden 44. Die Steuereinheit 22 kann beispielsweise bei Kenntnis des Beladungszustands und/oder der Ladungsverteilung die verstellbaren Fahrwerkskomponenten 18 direkt verstellen. Zudem besteht die Möglichkeit bei geregelten Fahrwerkskomponenten mithilfe des Beladungszustandes und der Ladungsverteilung Parameter der Steuereinheit zur Verstellung oder Regelung der verstellbaren Fahrwerkskomponenten zu korrigieren bzw. an den geänderten Betriebszustand anzupassen. Dadurch kann man unabhängig von dem Beladungszustand eine gleichbleibende Fahrzeugdynamik erhalten.In a development of the method, the determined loading state can be used for adjusting or for adapting the chassis 44 , The control unit 22 For example, with knowledge of the loading state and / or the charge distribution, the adjustable suspension components 18 adjust directly. In addition, with controlled chassis components, it is possible with the aid of the loading state and the charge distribution to correct parameters of the control unit for adjusting or regulating the adjustable chassis components or to adapt them to the changed operating state. As a result, you can get a constant vehicle dynamics regardless of the load condition.

Anschließend kann auch hier das Verfahren erneut starten, beispielsweise in gleichmäßigen Zeitabschnitten oder auf Abfrage, oder beendet werden 46.Subsequently, the method can also be restarted here, for example in uniform time intervals or on query, or terminated 46 ,

Um die Funktionsweise des Verfahrens zu verdeutlichen soll hier ein vereinfachtes Beispiel kurz ausgeführt werden. Die im Folgenden erläuterten Ausführungen dienen lediglich der Verständlichkeit und können auf die in der Realität auftretenden, komplexeren Anwendungsfälle verallgemeinert werden. Weiterhin sind die folgenden Ausführungen nicht auf diese eine Fahrsituation beschränkt, sondern allgemein und jederzeit in jedem Fahrzustand anwendbar. Betrachtungen einzelner Fahrsituationen verringern hierbei lediglich den Berechnungsaufwand sowie dessen Komplexität.In order to clarify the mode of operation of the method, a simplified example will be briefly explained here. The explanations given below are for the sake of clarity only and can be generalized to the more complex use cases occurring in reality. Furthermore, the following explanations are not limited to this one driving situation, but are applicable generally and at any time in any driving condition. Considerations of individual driving situations only reduce the calculation effort and its complexity.

Das Fahrzeug 10 für hierbei einen Beschleunigungsvorgang aus und fährt anschließend mit konstanter Geschwindigkeit weiter. Zur Vereinfachung wird das Fahrzeug in einen vorderen und in einen hinteren Bereich aufgeteilt, wobei sich die Gesamtmasse des Fahrzeugaufbaus auf eine vordere Aufhängung und eine hintere Aufhängung verteilt. Der Einfachheit halber wird lediglich die hintere Aufhängung betrachtet, die eine Feder mit einer Federkonstante k und einen Schwingungsdämpfer mit einer gleichmäßigen Dämpfkonstanten d aufweist, wobei die Masse m auf der hinteren Aufhängung lastet.The vehicle 10 for this an acceleration process and then continues at a constant speed on. For simplicity, the vehicle is divided into a front and a rear area, with the total mass of the vehicle body distributed to a front suspension and a rear suspension. For the sake of simplicity, only the rear suspension is considered, which has a spring with a spring constant k and a vibration damper with a uniform damping constant d, wherein the mass m rests on the rear suspension.

Während des Beschleunigungsvorgangs sinkt der hintere Fahrzeugaufbau ein um mit dem Ende des Beschleunigungsvorgangs eine gedämpfte Schwingungsbewegung durchzuführen. Die Bewegung des Fahrzeugaufbaus bzw. der Verlauf der Auslenkung x(t) lässt sich hierbei in einem einfachen Modell eines gedämpften Schwingungssystems beschrieben und mit der folgenden Formel herleiten. mx .. + dẋ + kx = 0 During the acceleration process, the rear vehicle body sinks to perform a damped vibration movement with the end of the acceleration operation. The movement of the vehicle body or the course of the deflection x (t) can be described here in a simple model of a damped vibration system and derived with the following formula. mx .. + dẋ + kx = 0

Die Lösung dieser Formel und damit auch die Bewegung des Fahrzeugaufbaus wird, wie allgemein bekannt, beschrieben durch

Figure DE102014207952A1_0002
The solution of this formula and thus also the movement of the vehicle body, as generally known, described by
Figure DE102014207952A1_0002

Der Verlauf der Auslenkung x(t) wird dabei von der Dämpfkonstante d, die von den Einstellungen des Schwingungsdämpfers abhängt, und von der Federkonstante k, die von der Feder abhängt, bestimmt. Die Größen x0 und φ0 sind hierbei Startparameter, die von dem Beschleunigungsvorgang abhängen. Mithilfe der Sensoren des Fahrzeugs lässt sich die Auslenkbeschleunigung x .. des Fahrzeugaufbaus 12 und somit die Auslenkung x(t) und die Auslenkgeschwindigkeit ẋ und berechnen.The course of the deflection x (t) is determined by the damping constant d, which depends on the settings of the vibration damper, and the spring constant k, which depends on the spring. The quantities x 0 and φ 0 are start parameters that depend on the acceleration process. Using the sensors of the vehicle, the deflection acceleration can be x .. of the vehicle body 12 and thus the deflection x (t) and the deflection speed ẋ and calculate.

Da alle Parameter bis auf die Masse m bekannt sind, lässt sich die Masse m aus der obigen Formel berechnen. Die Masse m, die auf der hinteren Aufhängung lastet kann somit ermittelt werden.Since all parameters are known except for the mass m, the mass m can be calculated from the above formula. The mass m, which rests on the rear suspension can thus be determined.

Um eine derart komplizierte Berechnung zu vermeiden können die charakteristischen Größen der gedämpften Schwingung bzw. der Auslenkung x(t) des Fahrzeugaufbaus 12 miteinander verglichen werden um Rückschlüsse auf die Massenveränderung zu erhalten. Hierbei kann jedoch lediglich eine Massenveränderung Δm bestimmt werden.In order to avoid such a complicated calculation, the characteristic quantities of the damped oscillation or the deflection x (t) of the vehicle body can be avoided 12 to be compared with each other in order to obtain conclusions about the mass change. However, only a mass change Δm can be determined here.

Dazu kann beispielsweise die gedämpfte Eigenfrequenz ωd oder die Abklingkonstante δ herangezogen werden.For this purpose, for example, the damped natural frequency ω d or the decay constant δ can be used.

Figure DE102014207952A1_0003
Figure DE102014207952A1_0003

Hierbei ist

Figure DE102014207952A1_0004
die ungedämpfte Eigenfrequenz der Aufhängung, also wenn diese keine Dämpfung erfahren würde. Diese charakteristischen Größen können mit geeigneten Verfahren direkt aus der Auslenkung x(t) bestimmt werden.Here is
Figure DE102014207952A1_0004
the undamped natural frequency of the suspension, so if this would not experience any attenuation. These characteristic quantities can be determined directly from the deflection x (t) using suitable methods.

Ist eine Referenzgröße der Abklingkonstanten δ bekannt, kann eine momentane Abklingkonstante δ + Δδ bei einem veränderten Beladungszustand mit der Veränderung Δδ der Abklingkonstante bestimmt werden. Bei einer Veränderung der Masse m um Δm verändert sich die charakteristische Abklingkonstante um Δδ anhand folgender Formel δ + Δδ = d / 2(m + Δm) If a reference variable of the decay constant δ is known, a momentary decay constant δ + Δδ can be determined for a changed loading state with the change Δδ of the decay constant. When the mass m changes by Δm, the characteristic decay constant changes by Δδ using the following formula δ + Δδ = d / 2 (m + Δm)

Nach Umstellen erhält man die Veränderung der Masse Δm, die auf der hinteren Aufhängung lastet aus der Formel Δm = d / 2(δ + Δδ) – m After changing over, one obtains the change of the mass Δm, which rests on the rear suspension from the formula Δm = d / 2 (δ + Δδ) - m

Selbiges ist ebenso mit weiteren charakteristischen Größen möglich.The same is possible with other characteristic sizes as well.

Wie bereits erwähnt, können die charakteristischen Größen relativ einfach bestimmt werden, wodurch eine einfache Berechnung des Beladungszustands bzw. eine Veränderung des Beladungszustands möglich wird.As already mentioned, the characteristic quantities can be determined relatively easily, whereby a simple calculation of the loading state or a change of the loading state becomes possible.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 3818188 C2 [0003] DE 3818188 C2 [0003]
  • EP 0431597 A1 [0003] EP 0431597 A1 [0003]

Claims (9)

Verfahren zur Ermittlung eines Beladungszustands eines Fahrzeuges (10), wobei – eine Referenzfahrzeugdynamik (34), insbesondere Beschleunigungen und Drehraten eines Fahrzeugaufbaus (12), bei einem Referenzbeladungszustand bekannt ist, – dabei wird zunächst mithilfe von Sensoren (24) eine momentane Fahrzeugdynamik bestimmt (32), – wobei eine Steuereinheit (22) anschließend die momentane Fahrzeugdynamik mit der Referenzfahrzeugdynamik vergleicht (36) und daraufhin den Beladungszustand des Fahrzeugs ermittelt (38).Method for determining a loading state of a vehicle ( 10 ), where - a reference vehicle dynamics ( 34 ), in particular accelerations and rotation rates of a vehicle body ( 12 ), is known at a reference loading state, - first using sensors ( 24 ) determines a momentary vehicle dynamics ( 32 ), - whereby a control unit ( 22 ) then compares the instantaneous vehicle dynamics with the reference vehicle dynamics ( 36 ) and then determines the loading state of the vehicle ( 38 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) zur Ermittlung des Beladungszustands des Fahrzeugs (10) zumindest erste Werte, die den Fahrzustand des Fahrzeugs (10) beschreiben, und zweite Werte, die die Fahrzeugdynamik des Fahrzeugaufbaus (12) beschreiben, verwendet.Method according to claim 1, characterized in that the control unit ( 22 ) for determining the loading state of the vehicle ( 10 ) at least first values representing the driving state of the vehicle ( 10 ) and second values describing the vehicle dynamics of the vehicle body ( 12 ). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) weitere Werte, insbesondere die Einstellung des Fahrwerks, zur Ermittlung des Beladungszustands des Fahrzeugs (10) verwendet.Method according to claim 2, characterized in that the control unit ( 22 ) other values, in particular the adjustment of the chassis, to determine the load condition of the vehicle ( 10 ) used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (22) zumindest eine Referenzfahrsituation mit einer zugehörigen Referenzfahrdynamik eingespeichert ist, wobei die Steuereinheit (22) die Fahrdynamik einer momentanen Fahrsituation, die einen bestimmten Fahrzustand darstellt, mit der Referenzfahrdynamik der Referenzfahrsituation vergleicht.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the control unit ( 22 ) at least one reference driving situation with an associated reference driving dynamics is stored, wherein the control unit ( 22 ) compares the driving dynamics of a current driving situation, which represents a certain driving condition, with the reference driving dynamics of the reference driving situation. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) den Beladungszustand des Fahrzeugs (10) ermittelt, sobald das Fahrzeug (10) eine Fahrsituation durchlaufen hat, die gegenüber der Referenzfahrsituation ausgewertet werden kann.Method according to claim 4, characterized in that the control unit ( 22 ) the load condition of the vehicle ( 10 ) as soon as the vehicle ( 10 ) has passed through a driving situation that can be evaluated against the reference driving situation. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Fahrsituationen zur Ermittlung des Beladungszustands herangezogen werden.A method according to claim 4 or 5, characterized in that several driving situations are used to determine the loading condition. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Beladungszustands lediglich zu einem Startzeitpunkt oder in gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Zeitabschnitten oder auf Abfrage verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the determination of the loading state is used only at a starting time or in uniform or non-uniform periods or on query. Verfahren zur Verstellung eines Fahrwerks eines Fahrzeugs (10), – wobei eine Steuereinheit (22) zunächst einen Ladezustand des Fahrzeugs (10), insbesondere mithilfe einem der Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ermittelt, – woraufhin das Fahrwerk des Fahrzeugs (10) in Abhängigkeit des Beladungszustands verstellt wird.Method for adjusting a chassis of a vehicle ( 10 ), - whereby a control unit ( 22 ) first a state of charge of the vehicle ( 10 ), in particular by means of one of the methods according to one of claims 1 to 3, determined, - whereupon the chassis of the vehicle ( 10 ) is adjusted depending on the loading condition. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Dämpfkraft eines Schwingungsdämpfers (18) des Fahrwerks verstellt wird.A method according to claim 5, characterized in that at least one damping force of a vibration damper ( 18 ) of the chassis is adjusted.
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