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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine zu dem Verfahren korrespondierende Vorrichtung sowie ein System zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, die jeweils dazu geeignet sind, eine zuverlässige Überwachung von Achslasten des Kraftfahrzeugs und/oder wechselnder Kraftfahrzeug-Anhänger-Kombinationen zu ermöglichen.
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Achslasten von Kraftfahrzeugen oder Anhängern werden beispielsweise durch Drucksensoren oder Niveausensoren ermittelt und überwacht. Dabei sind Drucksensoren zum Beispiel an luftgefederten und Niveausensoren an blattgefederten Achsen des Kraftfahrzeugs oder des Anhängers angeordnet. Aus Messsignalen dieser Sensoren können zusammen mit Informationen über Geometrie und Material beteiligter Komponenten Gewichtskräfte ermittelt werden, die auf die jeweiligen Achsen wirken. Die daraus resultierenden Achslasten werden zum Beispiel dem Fahrer des Kraftfahrzeugs angezeigt, um eine Beladung des Kraftfahrzeugs und des Anhängers kontrollieren zu können.
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Derartige Systeme zum Überwachen von Achslasten sind in der Regel nur bei Fahrzeugstillstand hinreichend genau, da beispielsweise Fahrunebenheiten und Bremsvorgänge im Fahrbetrieb zu Lastwechseln führen und so die erfassten Gewichtswerte stark beeinflussen können. Darüber hinaus sind solche Systeme in der Regel für fest zugeordnete Kraftfahrzeug-Anhänger-Kombinationen eingestellt, bei denen ein Wechselbetrieb zwischen verschiedenen Kraftfahrzeugen und Anhängern nicht vorgesehen ist. Außerdem bieten solche Systeme verschiedene Angriffsmöglichkeiten, die erfassten Messergebnisse und ermittelten Gewichtswerte zu manipulieren.
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Ein Überwachen stehender oder rollender Kraftfahrzeuge mit oder ohne Anhänger durch Kontrollbehörden erfolgt zum Beispiel stationär auf Rastplätzen durch dort aufgestellte oder im Fahrbahnbelag integrierte Waagen. Dabei ist eine Überwachung von Achslasten auf Rastplätzen für Kontrollbeamte und Fahrer zeitintensiv und behindert den rollenden Verkehr. Im Vergleich dazu sind im Fahrbahnbelag integrierte automatische Messungen gegebenenfalls zeitlich schneller durchzuführen, sind aber in der Regel kostenintensiv und an eine gewisse Infrastruktur gebunden.
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Es ist eine Aufgabe, ein Verfahren, eine zu dem Verfahren korrespondierende Vorrichtung sowie ein System zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die jeweils dazu geeignet sind, ein zuverlässiges und sicheres Erfassen, Übertragen und/oder Überwachen von Achslasten eines Kraftfahrzeugs, eines Anhängers und/oder auch verschiedener Kraftfahrzeug-Anhänger-Kombinationen zu ermöglichen.
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Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs ein Bereitstellen von Kraftfahrzeugdaten, die zumindest Informationen über das Kraftfahrzeug und/oder einen Anhänger umfassen, und ein Empfangen einer Kennung mindestens eines Gewichtssensors. Des Weiteren umfasst das Verfahren ein Vergleichen der empfangenen Kennung mit einer vorgegebenen Kennung für den mindestens einen Gewichtssensor. Außerdem umfasst das Verfahren ein Empfangen von Messsignalen des mindestens einen Gewichtssensors, die repräsentativ sind für eine Achslast einer Achse des Kraftfahrzeugs oder des Anhängers. Das Verfahren umfasst weiter ein Ermitteln einer Gewichtskraft in Abhängigkeit der empfangenen Messsignale und der bereitgestellten Kraftfahrzeugdaten, sofern eine Übereinstimmung der empfangenen Kennung mit der vorgegebenen Kennung des mindestens einen Gewichtssensors ermittelt wurde.
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Mittels des beschriebenen Verfahrens ist es zum Beispiel möglich, auch bei wechselnden Kraftfahrzeug-Anhänger-Kombinationen die Messsignale des mindestens einen Gewichtssensors zuverlässig und sicher zu erfassen und zu übertragen und dadurch die Achslasten des Kraftfahrzeugs und/oder des Anhängers zu überwachen. Die vorgegebene Kennung für den mindestens einen Gewichtssensor ist zum Beispiel in einem Speicher hinterlegt, der dem mindestens einen Gewichtsensor zugeordnet ist. Beispielsweise weist der mindestens eine Gewichtssensor einen eigenen Speicher auf, in dem die vorgegebene Kennung hinterlegt ist. Der mindestens eine Gewichtssensor repräsentiert dabei einen Sensor, der in Abhängigkeit seiner Messsignale ein Ermitteln einer Gewichtskraft ermöglicht. Beispielsweise ist der mindestens eine Gewichtssensor ein Drucksensor, ein Reifendrucksensor, ein Niveausensor oder ein Profiltiefensensor.
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Mittels des Vergleichens der empfangenen Kennung und vorgegebenen Kennung des mindestens einen Gewichtssensors ist ein manipulationssicheres Erfassen von Messsignalen und Überwachen der Achslasten möglich oder zumindest wird eine Manipulation der Messsignale und der ermittelten Achslasten im Rahmen des Verfahrens erschwert. Die Kennung des mindestens einen Gewichtssensors umfasst zum Beispiel Informationen über einen Hersteller und eine Modellbezeichnung des Gewichtssensors und beinhaltet beispielsweise eine elektronische Identifikationsnummer, die den Gewichtssensor eindeutig kennzeichnet. Darüber hinaus ist der Gewichtssensor vorteilhafterweise auch als Bauteil von außen mit einer eindeutigen Identifikationsnummer versehen. Diese Informationen können beispielsweise bei der Herstellung des Gewichtssensors oder des Kraftfahrzeugs implementiert werden und sind zum Beispiel nur autorisierten Personen zugänglich, die beispielsweise bei dem Fahrzeughersteller oder in bestimmten Einbauwerkstätten angestellt sind. Ein Zugang und Bearbeiten der Kennung ist dann zum Beispiel nur mit geeigneten Programmiermitteln möglich und durch einen elektronischen Sicherheitsschlüssel geschützt, der zum Beispiel als ein Passwort oder eine elektronische Chipkarte realisiert ist. Die entsprechende Kennung wird dann zum Beispiel auch als vorgegebene Kennung in einer Datenbank hinterlegt, die einer Vorrichtung zugänglich ist, die zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist.
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Bei einem Vergleichen der empfangenen Kennung mit der vorgegebenen Kennung des Gewichtssensors werden zum Beispiel die zuvor beschriebenen Informationen abgeglichen und beispielsweise nur bei einer vollständig positiven Übereinstimmung der Fortlauf des Verfahrens ermöglicht. Das Empfangen der Kennung des mindestens einen Gewichtssensors und das Vergleichen mit der vorgegebenen Kennung erfolgt dann zum Beispiel ein- oder mehrmalig bei jedem Fahrzyklus des Kraftfahrzeugs und trägt so zu einem zertifizierten Durchführen des Verfahrens bei. Alternativ oder zusätzlich wird die zu dem Verfahren korrespondierende Vorrichtung bei der Herstellung und Aktivierung durch autorisiertes Personal eingestellt, sodass zum Beispiel der Gewichtssensor und die Vorrichtung ab Werk als zertifiziert und gesichert bezeichnet werden können.
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Der mindestens eine Gewichtssensor ist beispielsweise mit einer Elektronik für eine Signalaufbereitung der Messsignale ausgestattet, die darüber hinaus zum Beispiel auch eine drahtlose und/oder drahtgebundene Kommunikation mit weiteren im Rahmen des Verfahrens beteiligten Komponenten ermöglicht. Zum Beispiel besitzt der mindestens eine Gewichtssensor eine Kommunikationsschnittstelle, die dazu ausgebildet ist, die Kennung und die aufgenommenen Messsignale an die korrespondierende Vorrichtung zu versenden, um so im Rahmen des Verfahrens zuverlässige Achslasten ermittelbar zu machen.
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Die bereitgestellten Kraftfahrzeugdaten umfassen zum Beispiel Informationen über eine Geometrie und/oder ein Material verschiedener Komponenten des Kraftfahrzeugs und/oder des Anhängers. Beispielsweise ist der mindestens eine Gewichtssensor ein Drucksensor, der einem Reifen oder einem Federbalg des Kraftfahrzeugs oder des Anhängers zugeordnet ist, und die Kraftfahrzeugdaten umfassen Informationen über eine Querschnittsfläche des Federbalgs, sodass daraus eine Gewichtskraft ermittelbar ist. Oder der mindestens eine Gewichtssensor ist ein Niveausensor, der einer blattgefederten Achse des Kraftfahrzeugs oder des Anhängers zugeordnet ist und eine Positionsänderung der Blattfedern überwacht. In dem Fall umfassen die Kraftfahrzeugdaten zum Beispiel Informationen über das Material der Blattfedern und stellen zugehörige Federkennlinien bereit.
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Das beschriebene Verfahren ist somit mittels mindestens eines zertifizierten Gewichtssensors und einer zu dem Verfahren korrespondierenden Vorrichtung realisierbar, die auch als zertifizierte Steuereinheit bezeichnet werden kann. Diese Komponenten sind dann zum Beispiel in oder an dem Kraftfahrzeug und/oder dem Anhänger angeordnet und diesen jeweils eindeutig zugeordnet. Somit ist ein zuverlässiges und sicheres Überwachen von Achslasten des Kraftfahrzeugs und/oder des Anhängers möglich.
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Gemäß einer Ausgestaltung des ersten Aspekts umfasst das Verfahren ein Empfangen von Messsignalen mindestens eines Geschwindigkeitssensors, die repräsentativ sind für eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, und ein Ermitteln einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit der empfangenen Messsignale. Des Weiteren umfasst das Verfahren ein Ermitteln der Gewichtskraft in Abhängigkeit der ermittelten Geschwindigkeit.
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In diesem Zusammenhang wird das Verfahren dadurch erweitert, dass die ermittelte Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in das Ermitteln der Gewichtskraft, die auf eine Achse des Kraftfahrzeugs oder des Anhängers wirkt, mit einbezogen wird.
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Auf diese Weise kann zum Beispiel auch während einer Fahrt eine Achslast des Kraftfahrzeugs oder des Anhängers ermittelt und überwacht werden. Beispielsweise ist es möglich, bei dem Ermitteln einer Gewichtskraft auftretende Fahrbahnunebenheiten in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs mit zu berücksichtigen. In diesem Zusammenhang werden mittels der Gewichtssensoren während eines Fahrzyklus Fahrbahnunebenheiten dynamisch als Lastwechsel erfasst. Dabei tritt zum Beispiel zuerst an einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs ein Lastwechsel auf und unmittelbar danach zu einem vorher bestimmbaren Zeitpunkt tritt ein Lastwechsel an einer nachfolgenden Achse, wie zum Beispiel einer Antriebsachse oder einer Anhängerachse, auf. Aus bekannten Einbaubedingungen, wie Achsabstände, und der ermittelten Geschwindigkeit ist es somit im Rahmen des Verfahrens möglich, einen Zeitpunkt eines Lastwechsels und einer Änderung der ermittelten Gewichtskraft zu überwachen und in gewissen Grenzen zu überprüfen, was unter anderem die Zuverlässigkeit und die Sicherheit des Verfahrens und der korrespondierenden Vorrichtung verbessern und/oder bestätigen kann. Außerdem kann mit Einbeziehen der ermittelten Geschwindigkeit auch ein Lastwechsel aufgrund eines Brems- oder Beschleunigungsvorgangs berücksichtigt werden.
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Darüber hinaus ist es aufgrund des Ermittelns der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auch möglich, einen Fahrzeughalt des Kraftfahrzeugs zu bestimmen. Wird beispielsweise eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von Null Metern pro Sekunde ermittelt, so ist eine Messung der Achslasten zum Beispiel besonders genau, weil diese nicht durch Fahrbahnunebenheiten und Brems- oder Beschleunigungsvorgänge beeinflusst wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des ersten Aspekts umfasst das Verfahren ein Aufzeichnen der ermittelten Gewichtskraft mittels einer Aufzeichnungseinheit.
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Auf diese Weise ist es möglich, die ermittelten Gewichtskräfte während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs in der Aufzeichnungseinheit zu speichern und zu protokollieren. Damit ist zum Beispiel ein langfristiges Überwachen und Auswerten der Achslasten des Kraftfahrzeugs und/oder des Anhängers möglich. Beispielsweise wird so während eines Fahrzyklus ein Beladen und/oder Entladen des Kraftfahrzeugs und/oder des Anhängers protokolliert und kann auch im Nachhinein mit eventuellen Vorgaben abgeglichen und gegebenenfalls durch Kontrollbeamte eingesehen werden.
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Die Aufzeichnungseinheit ist zum Beispiel durch einen zertifizierten digitalen Tachografen realisiert, der die ermittelten Gewichtskräfte und Achslasten im Rahmen des Verfahrens protokolliert und zum Beispiel auch Fehlermeldungen anzeigt, die den Fahrer oder Kontrollbeamte auf Unstimmigkeiten beim Ermitteln der Achslasten und/oder Abgleichen der Kennungen des oder der Gewichtssensoren hinweisen. Auf diese Weise ist es somit möglich, einen Fahrzyklus des Kraftfahrzeugs und/oder des Anhängers hinsichtlich der Achslasten nachzubilden, wodurch beispielsweise eine Manipulation der erfassten Messsignale oder der ermittelten Gewichtskräfte deutlich erschwert wird. Außerdem ist es mittels der Aufzeichnungseinheit im Rahmen des Verfahrens möglich, Überschreitungen von zulässigen Achslasten zu registrieren. Bei Kenntnis dieser Funktion zum Beispiel seitens des Fahrers werden gegebenenfalls Beladungen von Kraftfahrzeugen und/oder Anhängern genau kontrolliert und Überbeladungen vermieden, wodurch ein Beitrag für mehr Sicherheit im Straßenverkehr geleistet wird.
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Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung ist eine Vorrichtung dazu ausgebildet, ein Verfahren der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des ersten Aspekts durchzuführen.
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Mit diesem Aspekt der Erfindung wird eine zu dem zuvor beschriebenen Verfahren korrespondierende Vorrichtung beansprucht, die einen zuverlässigen, sicheren und zertifizierten Ablauf des Überwachens von Achslasten des Kraftfahrzeugs und/oder des Anhängers ermöglicht. In diesem Zusammenhang wird das Verfahren beispielsweise mittels zertifizierter Gewichtssensoren und einer zertifizierten Steuereinheit realisiert, die signaltechnisch mit den zertifizierten Gewichtssensoren und einer zertifizierten Aufzeichnungseinheit gekoppelt ist.
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Gemäß eines dritten Aspekts der Erfindung umfasst ein System eine Vorrichtung nach dem zuvor beschriebenen zweiten Aspekt, die in oder an dem Kraftfahrzeug oder dem Anhänger angeordnet ist. Darüber hinaus umfasst das System mindestens einen zertifizierten Gewichtssensor, der signaltechnisch mit der Vorrichtung gekoppelt ist und der in oder an einem vorgegebenen Ort des Kraftfahrzeugs oder des Anhängers angeordnet ist und der eine Achse des Kraftfahrzeugs oder des Anhängers zugeordnet ist.
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Auf diese Weise wird ein System realisiert, das ein zuvor beschriebenes Verfahren ermöglicht und dadurch einen Beitrag für ein manipulationssicheres Erfassen, Übertragen und Überwachen von Achslasten des Kraftfahrzeugs und/oder des Anhängers ermöglicht. Beispielsweise ist der zertifizierte Gewichtssensor ein Drucksensor, der in einem Federbalg oder einem Reifen des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und eine Achslast des Kraftfahrzeugs überwacht. In diesem Zusammenhang wird der zertifizierte Drucksensor beispielsweise bereits bei der Fahrzeug- oder Achsherstellung durch autorisierte Personen installiert und programmiert und besitzt somit die in diesem Rahmen der Erfindung beschriebene Zertifizierung. Diese ist zum Beispiel durch eine Plakette an dem mindestens einen Gewichtssensor gekennzeichnet. Eine solche Plakette umfasst dann beispielsweise Informationen wie Fahrgestellnummer und Name der autorisierten Einbaustelle und ist als ein Siegel an dem Gewichtssensor nicht zerstörungsfrei zu entfernen.
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Die Vorrichtung und der mindestens eine zertifizierte Gewichtssensor werden dann zum Beispiel zum Zeitpunkt der Montage mit einer eindeutigen Identifikation versehen, die beispielsweise eine Identifikationsnummer und eine elektronische Signatur umfasst. Dabei werden die Vorrichtung und der zertifizierte Gewichtssensor miteinander gekoppelt und es werden zum Beispiel Informationen über Achskonfiguration und Achsfolge des Kraftfahrzeugs und/oder des Anhängers beispielsweise in einem Datenspeicher der Vorrichtung hinterlegt. Alternativ oder zusätzlich stehen diese und weitere Informationen, wie die Kraftfahrzeugdaten, extern zu dem Kraftfahrzeug und dem Anhänger in einem Backend zur Verfügung und können im Rahmen des Verfahrens abgefragt werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung des dritten Aspekts ist der mindestens eine zertifizierte Gewichtssensor ein Drucksensor, insbesondere ein Profiltiefensensor, der in einem Reifen des Kraftfahrzeugs oder des Anhängers angeordnet ist.
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Der Drucksensor ist zum Beispiel in einem Reifen des Kraftfahrzeugs oder des Anhängers angeordnet und überwacht dabei den Druck des jeweiligen Reifens und kann aufgrund dessen auch als Reifendrucksensor bezeichnet werden. Beispielsweise umfasst das System auch mehrere Reifendrucksensoren, die als zertifizierte Gewichtssensoren ein Ermitteln einer Gewichtskraft und einer Achslast des jeweiligen Reifens und der jeweiligen Achse ermöglichen.
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In diesem Zusammenhang ist der Reifendrucksensor zum Beispiel innenliegend an einer Innenseite des Reifens angeordnet und überwacht ein Abrollverhalten des Reifens. Das Abrollverhalten gibt dabei Auskunft über eine Last, die auf der dem Reifen zugehörigen Achse lastet und ermöglicht so zum Beispiel im Rahmen eines Auswertens mittels einer Software das Ermitteln der Gewichtskraft und ein Bestimmen der Achslast. Darüber hinaus kann mittels des Reifendrucksensors das überwachte Abrollverhalten auch dahingehend ausgewertet werden, um eine Profiltiefe des Reifens zu ermitteln und zu überwachen. Folglich kann der Reifendrucksensor auch als Profiltiefensensor bezeichnet werden. Auch eine Kombination verschiedener zertifizierter Gewichtssensoren ist möglich, die in oder an einem vorgegebenen Ort des Kraftfahrzeugs oder des Anhängers angeordnet sind.
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Gemäß einer Ausgestaltung des dritten Aspekts umfasst das System die Aufzeichnungseinheit, die signaltechnisch mit der Vorrichtung gekoppelt ist.
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Die Aufzeichnungseinheit ermöglicht, wie zuvor beschrieben, ein digitales Protokoll der ermittelten Gewichtskräfte, die auf die jeweiligen Achsen des Kraftfahrzeugs und/oder des Anhängers wirken. Dabei sind die Vorrichtung, der mindestens eine Gewichtssensor und die Aufzeichnungseinheit jeweils dazu ausgebildet, miteinander zu kommunizieren und die erfassten Messsignale und die ermittelten Gewichtskräfte und Achslasten zu versenden oder zu empfangen. Eine Kommunikation zum Übertragen und Empfangen von Daten ist beispielsweise als drahtlose Kommunikation eingerichtet oder sie erfolgt zum Beispiel mittels drahtgebundener Controller Area Network(CAN)-Verbindungen zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Anhänger und den zuvor beschriebenen Komponenten. Eine andere Möglichkeit der Kommunikation bietet beispielsweise eine Powerline Verbindung, bei der in der Regel vorhandene Stromverkabelungen zur Datenübertragung genutzt werden. Die Kommunikation zwischen den beschriebenen Komponenten erfolgt zum Beispiel jeweils mit einer zugehörigen Signatur, um die Gültigkeit der gesendeten und empfangenen Daten zu gewährleisten und eine Manipulation zu erschweren.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des dritten Aspekts sind die Vorrichtung und/oder der mindestens eine zertifizierte Gewichtssensor stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig an dem vorgegebenen Ort mit dem Kraftfahrzeug oder dem Anhänger gekoppelt.
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Auf diese Weise wird ein System realisiert, bei dem die für die Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens notwendigen Komponenten in gewissem Maße manipulationssicher in oder an dem Kraftfahrzeug oder dem Anhänger angeordnet sind. Beispielsweise ist die Vorrichtung als zertifizierte Steuereinheit stoffschlüssig mit einem Fahrzeuggestell des Kraftfahrzeugs oder des Anhängers verbunden, wie es zum Beispiel mittels Schweißen erfolgt. In diesem Zusammenhang ist es folglich nicht mehr möglich, die zertifizierte Steuereinheit zerstörungsfrei von dem Kraftfahrzeug oder dem Anhänger zu lösen. Darüber hinaus ist die Vorrichtung und/oder der mindestens eine zertifizierte Gewichtssensor zum Beispiel mit einer Plombe versehen, die beim Einbau dieser Komponenten von autorisiertem Personal angebracht wurde. Somit ist eine unbefugte Demontage oder Lageänderung der Vorrichtung und des zertifizierten Gewichtssensors von außen ersichtlich, wodurch auch eine kurzfristige äußerliche Kontrolle des Systems möglich ist. Solche Plombierungen sind dann zum Beispiel analog zu den zuvor erwähnten Plaketten und dem elektronischen Sicherheitsschlüssel nur autorisierten Personen zugänglich, die zum Beispiel bei autorisierten Fahrzeugherstellern, Aufbauherstellern und Einbauwerkstätten angestellt sind.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des dritten Aspekts ist der mindestens eine zertifizierte Gewichtssensor in einem Federbalg des Kraftfahrzeugs oder des Anhängers angeordnet.
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Auf diese Weise ist zum Beispiel eine mechanisch manipulationssichere Anordnung des mindestens einen zertifizierten Gewichtssensors realisiert, bei dem der Gewichtssensor beispielsweise innenliegend in dem Federbalg einvulkanisiert ist. Eine Manipulation des zertifizierten Gewichtssensors und seiner Lage ist dadurch deutlich erschwert und ist nur mit vorheriger Zerstörung des Federbalgs möglich. Auf diese Weise wird zum Beispiel ein Eingreifen von außen verhindert, sodass ein Beitrag geleistet wird für ein zuverlässiges und sicheres Erfassen und Überwachen von Achslasten des Kraftfahrzeugs oder des Anhängers.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des ersten Aspekts umfasst das System mindestens einen Geschwindigkeitssensor, der dem Kraftfahrzeug oder dem Anhänger zugeordnet ist und der signaltechnisch mit der Aufzeichnungseinheit gekoppelt ist.
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In diesem Zusammenhang wird das System um einen Geschwindigkeitssensor erweitert, mittels dessen ein Ermitteln der Achslasten in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs möglich ist. Auf diese Weise ist es möglich, geschwindigkeitsbedingte Änderungen der Achslasten, wie Fahrbahnunebenheiten, Brems- oder Beschleunigungsvorgänge beim Ermitteln der Gewichtskräfte, die auf die jeweiligen Achsen wirken, mit zu berücksichtigen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des dritten Aspekts weist das Kraftfahrzeug eine Verwaltungseinheit und der Anhänger die Vorrichtung auf, die jeweils dazu ausgebildet sind, in einen gekoppelten Zustand des Kraftfahrzeugs und des Anhängers signaltechnisch miteinander zu kommunizieren.
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Die Verwaltungseinheit ist als übergeordnete Instanz zum Beispiel dazu ausgebildet, den Datentransfer zwischen dem mindestens einen zertifizierten Gewichtssensor, der Vorrichtung und der Aufzeichnungseinheit zu koordinieren. Darüber hinaus ist es mittels der Verwaltungseinheit auch möglich, verschiedene Kraftfahrzeug-Anhänger-Kombinationen hinsichtlich der Durchführung eines der zuvor beschriebenen Verfahren einzurichten und zu überprüfen, ob die beteiligten Komponenten eine entsprechende Zertifizierung aufweisen.
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Beispielsweise sind der oder die Anhänger mit der Vorrichtung ab Werk als zertifiziert gekennzeichnet und werden mit dem Kraftfahrzeug für einen Betrieb gekoppelt. Dabei umfasst eine solche Kopplung auch eine signaltechnische Kopplung, die kabellos oder kabelgebunden ausgebildet sein kann. Beispielsweise ist eine Kommunikation mittels einer Kraftfahrzeug-Anhänger-CAN Verbindung realisiert und ermöglicht so einen Datentransfer zwischen Kraftfahrzeug und Anhänger und ein Überwachen und Verwalten der ermittelten Achslasten.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ablaufdiagramm eines Programms, das in einer Vorrichtung abgearbeitet wird,
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2 ein System zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.
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In 1 ist ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs 1 dargestellt, das zum Beispiel in einer Vorrichtung 10 des Kraftfahrzeugs 1 oder eines Anhängers 5 abgearbeitet wird. Die Vorrichtung 10 ist zum Beispiel als eine zertifizierte Steuereinheit realisiert und umfasst beispielsweise einen Daten- und Programmspeicher sowie eine Recheneinheit. Die Vorrichtung 10 ist signaltechnisch mit mindestens einem Gewichtssensor 3 gekoppelt, der einer Achse des Kraftfahrzeugs 1 oder des Anhängers 5 zugeordnet ist.
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In einem ersten Schritt S1 wird das Programm gestartet. Der Start des Programms kann beispielsweise zeitnah zu einem Start eines Motors 16 des Kraftfahrzeugs 1 erfolgen.
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In einem Schritt S3 empfängt die Vorrichtung 10 eine Kennung K_GS des mindestens einen Gewichtssensors 3, die beispielsweise Informationen über einen Hersteller und eine Modellbezeichnung des Gewichtssensors 3 umfasst. Die Kennung K_GS beinhaltet zum Beispiel eine elektronische Identifikationsnummer, die den Gewichtssensor 3 eindeutig kennzeichnet. Darüber hinaus ist der Gewichtssensor 3 vorteilhafterweise auch als Bauteil von außen mit einer eindeutigen Identifikationsnummer versehen.
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Beispielsweise weist der mindestens eine Gewichtssensor 3 einen eigenen Speicher auf, in dem die Kennung K_GS hinterlegt ist. Der Speicher ist so ausgebildet, dass die Kennung K_GS nur autorisierten Personen zugänglich ist, die zum Beispiel bei einem Fahrzeughersteller oder in bestimmten Einbauwerkstätten angestellt sind. Ein Zugang und Bearbeiten der Kennung K_GS ist dann zum Beispiel nur mit geeigneten Programmiermitteln möglich und durch einen elektronischen Sicherheitsschlüssel geschützt, der zum Beispiel als ein Passwort oder eine elektronische Chipkarte realisiert ist. Die entsprechende Kennung K_GS wird dann zum Beispiel auch als vorgegebene Kennung K_ZE in einem Speicher oder einer Datenbank hinterlegt, die der Vorrichtung 10 zum Abarbeiten des Programms zugänglich ist.
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In einem Schritt S5 überprüft die Vorrichtung 10, ob die empfangene Kennung K_GS mit der vorgegebenen Kennung K_ZE übereinstimmt. In diesem Zusammenhang vergleicht die Vorrichtung 10 die empfangene Kennung K_GS mit der vorgegebenen Kennung K_ZE, die beispielsweise in dem Datenspeicher der Vorrichtung 10 hinterlegt ist oder die auch aus einem extern zu dem Kraftfahrzeug 1 angeordneten Backend bezogen werden kann. Führt der Vergleich der empfangenen Kennung K_GS mit der vorgegebenen Kennung K_ZE nicht zu einer Übereinstimmung, so kann das Programm beispielsweise in dem Schritt S3 fortgeführt werden. Ist aber die empfangene Kennung K_GS in Übereinstimmung mit der vorgegebenen Kennung K_ZE für den mindestens einen Gewichtssensor 3, so wird das Programm in einem Schritt S7 fortgeführt.
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Bei dem Vergleichen der empfangenen Kennung K_GS mit der vorgegebenen Kennung K_ZE für den mindestens einen Gewichtssensor 3 werden zum Beispiel die zuvor beschriebenen Informationen, wie Hersteller, Modellbezeichnung und elektronische Identifikationsnummer, abgeglichen und beispielsweise nur bei einer vollständig positiven Übereinstimmung der Fortlauf des Programms ermöglicht. Das Empfangen der Kennung K_GS des mindestens einen Gewichtssensors 3 und das Vergleichen mit der vorgegebenen Kennung K_ZE erfolgt dann zum Beispiel ein- oder mehrmalig bei jedem Fahrzyklus des Kraftfahrzeugs 1 und trägt so zu einem zertifizierten Durchführen des Programms bei. Alternativ oder zusätzlich wird die Vorrichtung 10 bei der Herstellung und Aktivierung durch autorisiertes Personal eingestellt, sodass zum Beispiel der Gewichtssensor 3 und die Vorrichtung 10 ab Werk als zertifiziert und gesichert bezeichnet werden können und im Rahmen des Programms nicht zwangsläufig hinsichtlich einer Signatur überprüft werden müssen.
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Mittels des Vergleichens der empfangenen Kennung K_GS und vorgegebenen Kennung K_ZE des mindestens einen Gewichtssensors 3 ist ein manipulationssicheres Erfassen von Messsignalen MS_G des Gewichtssensors 3 und Überwachen der Achslasten möglich oder zumindest wird eine Manipulation der Messsignale MS_G und der daraus ermittelbaren Achslasten erschwert.
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In dem Schritt S7 beginnt die Aufnahme der Messsignale MS_G des mindestens einen Gewichtssensors 3, aus denen im weiteren Verlauf eine Achslast einer Achse 7 des Kraftfahrzeugs 1 oder des Anhängers 5 ermittelt wird.
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Zusätzlich werden in einem Schritt S8 Messsignale MS_V eines Geschwindigkeitssensors 9 aufgenommen, aus denen im weiteren Verlauf eine Geschwindigkeit GE des Kraftfahrzeugs 1 ermittelt wird.
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In einem Schritt S9 werden in Abhängigkeit der empfangenen Messsignale MS_G des mindestens einen Gewichtssensors 3 und in Abhängigkeit der empfangenen Messsignale MS_V des Geschwindigkeitssensors 9 eine Gewichtskraft F_G ermittelt, die auf eine Achse des Kraftfahrzeugs 1 oder des Anhängers 5 wirkt. In diesem Zusammenhang werden im Rahmen des Ermittelns der Gewichtskraft F_G Kraftfahrzeugdaten KF_D mit einbezogen, die beispielsweise in dem Datenspeicher der Vorrichtung oder in dem extern zum Kraftfahrzeug 1 angeordneten Backend bereitgestellt werden.
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Die bereitgestellten Kraftfahrzeugdaten KF_D umfassen zum Beispiel Informationen über eine Geometrie und/oder ein Material verschiedener Komponenten des Kraftfahrzeugs 1 und/oder des Anhängers 5. Beispielsweise ist der mindestens eine Gewichtssensor 3 ein Drucksensor, der in einem Reifen oder einem Federbalg des Kraftfahrzeugs 1 oder des Anhängers 5 zugeordnet ist, und die Kraftfahrzeugdaten KF_D umfassen Informationen über eine Querschnittsfläche des Federbalgs, sodass daraus zusammen mit den Messsignalen MS_G des Gewichtssensors 3 eine Gewichtskraft F_G ermittelbar ist. Oder der mindestens eine Gewichtssensor 3 ist ein Niveausensor, der einer blattgefederten Achse des Kraftfahrzeugs 1 oder des Anhängers 5 zugeordnet ist und eine Positionsänderung der Blattfedern überwacht. In dem Fall umfassen die Kraftfahrzeugdaten KF_D zum Beispiel Informationen über das Material der Blattfedern und stellen zugehörige Federkennlinien bereit.
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Die ermittelten Gewichtskräfte F_G entsprechen einer Achslast der jeweiligen Achse 7, der der mindestens eine Gewichtssensor 3 zugeordnet ist. Die ermittelten Achslasten können in einem Schritt S11 in einer Aufzeichnungseinheit 12 aufgezeichnet und gespeichert werden, um so beispielsweise eine langfristige Kontrolle der Achslasten des Kraftfahrzeugs 1 und/oder des Anhängers 5 zu ermöglichen.
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Die ermittelten Gewichtskräfte F_G werden dann zum Beispiel während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs 1 in der Aufzeichnungseinheit 12 gespeichert und protokolliert. Beispielsweise wird so während eines Fahrzyklus ein Beladen und/oder Entladen des Kraftfahrzeugs 1 und/oder des Anhängers 5 protokolliert und kann auch im Nachhinein mit eventuellen Vorgaben abgeglichen und gegebenenfalls durch Kontrollbeamte eingehsehen werden. Auf diese Weise wird zum Beispiel zwischen einem Fahrzeughalt und einer Fahrt des Kraftfahrzeugs 1 mit gegebenenfalls einem Anhänger 5 eine moderate Zu- oder Abnahme der Achslasten überprüft. Diesbezüglich werden beispielsweise anwendungstypische Ladekoeffizienten hinterlegt, die zum Beispiel auf eine Art der Ladung hinweisen, wie Schüttgut, Stückgut, Schwerlast, Container.
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Die Aufzeichnungseinheit 12 ist zum Beispiel durch einen zertifizierten digitalen Tachografen realisiert, der die ermittelten Gewichtskräfte F_G und Achslasten im Rahmen des Programms protokolliert und zum Beispiel auch Fehlermeldungen anzeigt, die den Fahrer oder Kontrollbeamte auf Unstimmigkeiten beim Ermitteln der Achslasten und/oder Abgleichen der empfangenen Kennung K_GS mit der vorgegebenen Kennung K_ZE des mindestens einen zertifizierten Gewichtssensors 3 hinweisen. Auf diese Weise ist es möglich, einen Fahrzyklus des Kraftfahrzeugs 1 und/oder des Anhängers 5 hinsichtlich der Achslasten nachzubilden, wodurch beispielsweise eine Manipulation der erfassten Messsignale MS_G, MS_V oder der ermittelten Gewichtskräfte F_G deutlich erschwert wird. Außerdem ist es mittels der Aufzeichnungseinheit 12 möglich, Überschreitungen von zulässigen Achslasten zu registrieren. Bei Kenntnis dieser Funktion zum Beispiel seitens eines Fahrers des Kraftfahrzeugs 1 werden gegebenenfalls Beladungen von Kraftfahrzeugen 1 und/oder Anhängern 5 genau kontrolliert und Überbeladungen vermieden, wodurch ein Beitrag für eine erhöhte Sicherheit im Straßenverkehr geleistet wird.
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Das Programm wird zum Beispiel nach dem Schritt S11 fortlaufend durchgeführt, sodass während des Betriebs des Kraftfahrzeugs 1 das Programm wieder im Schritt S7 oder in dem Schritt S3 fortgeführt wird, abhängig davon, ob die Kennung K_GS des Gewichtssensors 3 erneut empfangen und mit der vorgegebenen Kennung K_ZE verglichen werden soll.
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In einem Schritt S13 wird das Programm zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 1 beendet. Dies erfolgt zum Beispiel bei einem Abschalten des Kraftfahrzeug 1 oder des Motor 16.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Systems dargestellt, das das Kraftfahrzeug 1 und einen Anhänger 5 umfasst.
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Das Kraftfahrzeug 1 ist zum Beispiel als Personenkraftwagen realisiert, der mit dem Anhänger 5 gekoppelt ist oder es ist als Lastkraftwagen realisiert, der als Zugmaschine einen oder mehrere Anhänger 5 mitbewegt. In 2 ist nur ein Anhänger 5 dargestellt, es können aber auch mehrere Anhänger 5 vorhanden sein, die zum Beispiel hintereinander angeordnet und jeweils miteinander gekoppelt sind.
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Gemäß Ausführungsbeispielen ist an jeder Achse 7 des Kraftfahrzeugs 1 und des Anhängers 5 jeweils ein Gewichtssensor 3 angeordnet, der zum Beispiel einen Drucksensor oder einen Niveausensor repräsentiert. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist der Gewichtssensor 3 nur an einer einzigen Achse 7 angeordnet. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist an einem Teil der Achsen 7 jeweils ein Gewichtssensor 3 angeordnet und an einem anderen Teil der Achsen 7 ist kein Gewichtssensor 3 vorgesehen. Des Weiteren weisen das Kraftfahrzeug 1 und der Anhänger 5 jeweils eine Vorrichtung 10 auf, die signaltechnisch jeweils mit zwei Gewichtssensoren 3 und einem Geschwindigkeitssensor 9 gekoppelt sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Geschwindigkeitssensoren 9 jeweils einer an oder in dem Kraftfahrzeug 1 und dem Anhänger 5 dargestellt, es ist aber alternativ auch möglich, dass nur ein Geschwindigkeitssensor 9 vorhanden ist. Außerdem ist es ebenso möglich, dass mehr Achsen 7 als dargestellt vorhanden sind.
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In dem Ausführungsbeispiel in 2 sind das Kraftfahrzeug 1 und der eine dargestellte Anhänger 5 über eine Kopplung 14 miteinander verbunden. Die Kopplung 14 repräsentiert in diesem Ausführungsbeispiel sowohl eine mechanische Kopplung des Kraftfahrzeugs 1 und des Anhängers 5 als auch eine signaltechnische Kopplung beispielsweise mittels einer elektrischen Verbindung, wie zum Beispiel CAN oder Powerline Verbindungen. Die signaltechnische Kopplung ist alternativ oder zusätzlich auch kabellos ausgebildet und ermöglicht eine Kommunikation und einen Datentransfer zwischen Kraftfahrzeug 1, dem Anhänger 5 und den zum Überwachen der Achslasten beteiligten Komponenten.
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Die Vorrichtungen 10 und die zertifizierten Gewichtssensoren 3 werden zum Beispiel zum Zeitpunkt der Montage mit einer eindeutigen Identifikation versehen, die beispielsweise eine Identifikationsnummer und eine elektronische Signatur umfasst. Dabei werden die Vorrichtungen 10 und der oder die zertifizierten Gewichtssensoren miteinander gekoppelt, und es werden zum Beispiel Informationen über Achskonfiguration und Achsfolge des Kraftfahrzeugs 1 und/oder des Anhängers 5 beispielsweise in dem Datenspeicher der Vorrichtung 10 hinterlegt. Alternativ oder zusätzlich stehen diese und weitere Informationen, wie die Kraftfahrzeugdaten KF_D, extern zu dem Kraftfahrzeug 1 und dem Anhänger 5 in einem Backend zur Verfügung und können auf Bedarf abgefragt werden. Beispielsweise sind auch eine oder mehrere Federkennlinien in dem Datenspeicher der Vorrichtung 10 hinterlegt, die Informationen über Druck zu Gewichtskraft und/oder Einfederweg zu Gewichtskraft beinhalten und die zum Beispiel beim Ermitteln der Achslasten für blattgefederte Achsen 7 des Kraftfahrzeugs 1 oder des Anhängers 5 nutzbar sind.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist außerdem die Aufzeichnungseinheit 12 auf, die zum Beispiel ein digitales Protokoll der ermittelten Gewichtskräfte F_G ermöglicht, die auf die jeweiligen Achsen 7 des Kraftfahrzeugs 1 und/oder des Anhängers 5 wirken. Dabei sind die Vorrichtung 10 des Kraftfahrzeugs 1, der zwei dargestellten Gewichtssensoren 3, der Geschwindigkeitssensor 9 und die Aufzeichnungseinheit 12 jeweils dazu ausgebildet, miteinander zu kommunizieren und die erfassten Messsignale MS_G, MS_V und die ermittelten Gewichtskräfte F_G zu versenden oder zu empfangen.
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Die Vorrichtungen 10 und die Gewichtssensoren 3 sind zum Beispiel stoffschlüssig mit einem Fahrzeuggestell des Kraftfahrzeugs 1 oder des Anhängers 5 verbunden, wie es zum Beispiel mittels Schweißen erfolgt. In diesem Zusammenhang ist es folglich nicht mehr möglich, die zertifizierten Vorrichtungen 10 zerstörungsfrei von dem Kraftfahrzeug 1 oder dem Anhänger 5 zu lösen. Darüber hinaus sind die Vorrichtung 10 und/oder die zertifizierten Gewichtssensoren 3 zum Beispiel mit einer Plombe versehen, die beim Einbau dieser Komponenten von autorisiertem Personal angebracht wurde. Somit ist eine unbefugte Demontage oder Lageänderung der Vorrichtungen 10 und der zertifizierten Gewichtssensoren 3 von außen ersichtlich, wodurch auch eine kurzfristige äußerliche Kontrolle des Systems möglich ist. Solche Plombierungen sind dann zum Beispiel analog zu den zuvor erwähnten Plaketten nur autorisierten Personen zugänglich, die zum Beispiel bei autorisierten Fahrzeugherstellern, Aufbauherstellern und Einbauwerkstätten angestellt sind.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist darüber hinaus eine Verwaltungseinheit 15 auf, die als übergeordnete Instanz zum Beispiel dazu ausgebildet, den Datentransfer zwischen den zertifizierten Gewichtssensoren 3, den Vorrichtungen 10 und der Aufzeichnungseinheit 12 zu koordinieren. Darüber hinaus ist es mittels der Verwaltungseinheit 15 auch möglich, verschiedene Kraftfahrzeug-Anhänger-Kombinationen hinsichtlich der Durchführung des in 1 dargestellten Ablaufdiagramms einzurichten.
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Das dargestellte System aus Kraftfahrzeug 1 und Anhänger 5, an denen Gewichtssensoren 3 und jeweils eine Vorrichtung 10 angeordnet sind, wurde beispielsweise bei einem Fahrzeugoder Achshersteller installiert und programmiert, da diese autorisiertes Personal repräsentieren und ihnen die erforderlichen Kennlinien für Signal und Achsgewicht zugänglich sind. Dabei kann zum Beispiel auf eine aufwendige Kalibrierung des Systems mittels Lastsimulation verzichtet werden.
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Beispielsweise ist ein Gewichtssensor 3 als Drucksensor innenliegend in einem Federbalg oder einem Reifen des Kraftfahrzeugs 1 oder des Anhängers 5 verklebt und einvulkanisiert und weist einen eigenen Speicher auf, in dem Kennlinien bereits hinterlegt sind. Der Drucksensor überwacht dann zum Beispiel den Druck des jeweiligen Reifens und kann aufgrund dessen auch als Reifendrucksensor bezeichnet werden. Beispielsweise umfasst das System auch mehrere Reifendrucksensoren, die als zertifizierte Gewichtssensoren 3 ein Ermitteln einer Gewichtskraft und einer Achslast des jeweiligen Reifens und der jeweiligen Achse 7 ermöglichen.
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In diesem Zusammenhang sind die zertifizierten Gewichtssensoren 3 zum Beispiel als Reifendrucksensoren innenliegend an einer Innenseite eines jeweiligen Reifens angeordnet und überwachen ein Abrollverhalten des jeweiligen Reifens. Das Abrollverhalten gibt dabei Auskunft über eine Last, die auf der dem Reifen zugehörigen Achse 7 lastet und ermöglicht so zum Beispiel im Rahmen eines Auswertens mittels einer Software das Ermitteln der Gewichtskraft F_G und ein Bestimmen der Achslast. Darüber hinaus kann mittels der Reifendrucksensoren das überwachte Abrollverhalten auch dahingehend ausgewertet werden, um eine Profiltiefe des jeweiligen Reifens zu ermitteln und zu überwachen. Folglich kann der als Reifendrucksensor eingesetzte zertifizierte Gewichtssensor 3 zum Beispiel auch als Profiltiefensensor bezeichnet werden.
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Die Gewichtssensoren 3 weisen zum Beispiel Elektronik auf, die eine Signalaufbereitung der Messsignale MS_G und eine kabellose und/oder kabelgebundene Signalübertragung ermöglicht. Die jeweiligen Gewichtssensoren 3 des Kraftfahrzeugs 1 und des Anhängers 5 sind drahtlos oder drahtgebunden mit der jeweiligen Vorrichtung 10 signaltechnisch gekoppelt. An den Gewichtssensoren 3 und/oder den Vorrichtungen 10 sind darüber hinaus zum Beispiel die Fahrgestellnummer als eindeutige Beziehung zu dem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs 1 oder des Anhängers 5 hinterlegt.
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Im Zuge einer periodisch wiederkehrenden Inspektion, zum Beispiel in autorisierten Werkstätten, wird ein das System an Hand simulierter Schwellwerte durch Druck und Hebelwegssimulation sowie mit Hilfe von Fahrzeugwaagen überprüft und kalibriert, um so eine zuverlässige Funktion gewährleisten zu können. Solche Kontrollen werden dann zum Beispiel auf Plaketten oder einsehbaren Einbauschildern dokumentiert und sind beispielsweise für Kontrollbeamte schnell ersichtlich.
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Mittels des beschriebenen Systems ist es zum Beispiel möglich, auch bei wechselnden Kraftfahrzeug 1 – Anhänger 5 – Kombinationen die Messsignale MS_G des mindestens einen Gewichtssensors 3 zuverlässig und sicher zu erfassen und zu übertragen und dadurch die Achslasten des Kraftfahrzeugs 1 und/oder des Anhängers 5 zu überwachen. Mittels der Aufzeichnungseinheit 12 ist eine nachhaltige Kontrolle der protokollierten Achslasten möglich, welche aufgrund signierter Gewichtssensoren 3 eine in gewissem Maße gesicherte und zertifizierte Verlässlichkeit aufweisen. Eine solche Verlässlichkeit der ermittelten Achslasten wird weiter gestützt durch die in oder an dem Kraftfahrzeug 1 oder Anhänger 5 montierten und verplombten Vorrichtungen 10 und Gewichtssensoren 3, die sowohl mechanisch als auch elektronisch jeweils eindeutige Identifikationsnummern aufweisen. Ein Nachbilden und Manipulieren der Messsignale MS_G und/oder MS_V und/oder der ermittelten Achslasten wird durch ein solches System deutlich erschwert.
