DE102019214083A1

DE102019214083A1 - Verfahren und Steuereinheit zum Heben und/oder Senken eines Fahrgestells sowie Fahrgestell

Info

Publication number: DE102019214083A1
Application number: DE102019214083.1A
Authority: DE
Inventors: Jochen Fassnacht; Klaus Beulich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-09-16
Filing date: 2019-09-16
Publication date: 2021-03-18
Anticipated expiration: 2039-09-17
Also published as: DE102019214083B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Heben und/oder Senken eines Fahrgestells (1) eines insbesondere autonomen oder teilautonomen, elektrisch betriebenen Fahrzeugs mit den Schritten:- Empfangen (102) wenigstens eines ersten Eingabesignals (ES) zum Heben und/oder Senken des Fahrgestells (1);- Erzeugen (106) eines ersten Ansteuersignals (AS1) zum Ansteuern wenigstens einer Aktorik (30) des Fahrgestells (1) und/oder wenigstens eines ersten Radantriebs (32) eines mit der wenigstens einen Aktorik (30) mechanisch verbundenen Rades (31) in Abhängigkeit von dem ersten Eingabesignal (ES) derart, dass sich das Rad (31) entlang seiner Laufrichtung auf einem Fahrzeuguntergrund (5) bewegt und sich die wenigstens eine Aktorik (30) um einen Winkel (51) gegenüber der Vertikalen (19) neigt und sich dadurch das Fahrgestell (1) wenigstens bereichsweise hebt und/oder senkt; sowie- Ausgeben (106) des ersten Ansteuersignals (AS1) an die wenigstens eine Aktorik (30) und/oder den Radantrieb (32).

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Heben und/oder Senken eines Fahrgestells eines insbesondere autonomen oder teilautonomen, elektrisch betriebenen Fahrzeugs, einer Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens sowie einem Fahrgestell für ein Fahrzeug mit einer solchen Steuereinheit nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Stand der Technik
Die DE 10 2014 014 248 A1 offenbart ein Verfahren und ein System zur Positionierung eines Fahrzeugs beim Ein- und/oder Ausladen von Gütern, wobei das Fahrzeug ein mithilfe eines Federungssystems des Fahrzeugs anhebbares und absenkbares Fahrgestell besitzt.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Heben und/oder Senken eines Fahrgestells eines, insbesondere autonomen oder teilautonomen, elektrisch betriebenen, Fahrzeugs vorgestellt. Das Verfahren kann vorteilhafter Weise in einer Steuereinheit, die eine Auswerteeinheit und eine Speichereinheit aufweisen kann, durchgeführt werden. Das Verfahren weist einen Schritt des Empfangens wenigstens eines ersten Eingabesignals zum Heben und/oder Senken des Fahrgestells auf.
Das Verfahren weist ferner einen Schritt des Erzeugens und des Ausgebens eines ersten Ansteuersignals zum Ansteuern wenigstens einer Aktorik des Fahrgestells und/oder wenigstens eines ersten Radantriebs eines mit der wenigstens einen Aktorik mechanisch verbundenen Rades in Abhängigkeit von dem ersten Eingabesignal auf. Hierbei erfolgt das Ansteuern durch das erste Ansteuersignal derart, dass sich das Rad entlang seiner Laufrichtung auf einem Fahrzeuguntergrund bewegt und sich die wenigstens eine Aktorik um einen Winkel gegenüber der Vertikalen neigt und sich dadurch das Fahrgestell wenigstens bereichsweise hebt und/oder senkt. Unter einem bereichsweisen Heben und/oder Senken kann hierbei verstanden werden, dass das Fahrgestell sich nur in dem Bereich hebt und/oder senkt, an welchem die Aktorik mit dem Fahrgestell verbunden ist. Weist das Fahrgestell mehrere solcher Aktoriken auf, so kann das Fahrgestell insbesondere koordiniert bereichsweise angehoben und/oder Abgesenkt werden. Mit anderen Worten kann hierdurch das Fahrgestell in Richtung einer Ecke oder in Richtung einer Seite verkippt oder komplett abgesenkt und/oder angehoben werden.
Unter einem Fahrzeug kann hierbei ein motorisiertes Landfahrzeug, wie beispielsweise ein PKW, ein LKW, ein Omnibus, ein Wohnmobil, eine mobile Arbeitsmaschine oder ein Trike verstanden werden. Unter einem teilautonom oder autonom betriebenen Fahrzeug können vorzugsweise elektrisch betriebene Taxis und/oder Shuttles zur Personenbeförderung oder elektrisch oder verbrennungsmotorisch-hydraulisch betriebene Fahrzeuge zum Gepäck-, Güter oder Containertransport verstanden werden. Ferner können darunter auch nicht unmittelbar motorisierte Fahrzeuge, insbesondere Anhänger, wie beispielsweise Wohnwagen oder Cargo-Mover, verstanden werden. Allen Fahrzeugen ist hierbei gemein, dass sie wenigstens drei Räder, vorzugsweise in Form von luft- bzw. gasgefüllten Reifen oder Vollgummireifen aufweisen.
Das erste Eingabesignal kann beispielsweise abhängig von einer Fahr- oder Parksituation, insbesondere ortsabhängig, automatisch ausgelöst werden. Weiterhin kann das erste Eingabesignal manuell durch einen Fahrer, einen Insassen des Fahrzeugs oder einer Person außerhalb des Fahrzeugs ausgelöst werden.
Unter einem Fahrgestell können die tragenden Teile eines Fahrzeugs verstanden werden. Insbesondere können darunter auch ein Rahmen, ein Chassis, ein Untergestell oder eine selbsttragende Karosserie verstanden werden. Unter einer Aktorik kann ein mechanisch, elektrisch oder elektromechanisch verstellbare Vorrichtung verstanden werden, die, insbesondere um eine horizontale Achse drehbar, beweglich an einem Aufhängungspunkt an dem Fahrgestell angeordnet oder lösbar befestigt ist. Bei einer Drehung der Aktorik um den Aufhängungspunkt bewegt sich das mit der Aktorik verbundene Rad entlang seiner Laufrichtung und zeitgleich neigt sich die Aktorik gegenüber der Vertikalen, wodurch es effektiv zu einem Anheben oder zu einer Absenkung des Fahrgestells in einem Bereich des Aufhängungspunkts kommt. Unter einem Fahrzeuguntergrund kann eine Oberfläche der Fahrbahn, auf welcher sich das Fahrzeug bewegt, verstanden werden.
Vorteile der Erfindung
Durch dieses Verfahren kann in zuverlässiger Weise das Fahrgestell und somit auch das Fahrzeug bedarfsgerecht angehoben oder abgesenkt werden. Beispielsweise kann hierbei ein Einstiegsbereich des Fahrzeugs an eine Höhe einer Bordsteinkante angeglichen werden, damit ein- oder aussteigenden Personen bzw. Fahrgästen der Ein- oder Ausstieg erleichtert wird. Weiterhin kann dadurch bei einer einseitigen Verkippung einer mobilen Arbeitsmaschine oder eines LKWs Schüttgut von einer Ladefläche gezielt abgeladen werden. Ferner kann bei einer mobilen Arbeitsmaschine auch durch Absenken ein Container z.B. ein Überseecontainer abgesetzt werden. Ferner kann durch die gezielt einstellbare, bereichsweise Anhebung oder Absenkung des Fahrgestells während einer Fahrt des Fahrzeugs situationsabhängig auf bestimmte Wind- bzw. Fahrtwindverhältnisse reagiert werden, um einen Luftwiderstand des Fahrzeugs zu verringern oder um eine Stabilität des Fahrzeugs bei Seitenwind zu verbessern.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Schritt des Erzeugens ein zweites Ansteuersignal zum Entriegeln der Aktorik erzeugt wird und dass im Schritt des Ausgebens das zweite Ansteuersignal an die wenigstens eine Aktorik ausgegeben wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Aktorik nur dann bewegbar, insbesondere drehbar, ist, wenn ein Heben oder Senken des Fahrgestells erreicht werden soll.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Schritt des Erzeugens das zweite Ansteuersignal zum Entriegeln des Radantriebs erzeugt wird und dass im Schritt des Ausgebens das zweite Ansteuersignal an den Radantrieb ausgegeben wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass sich das Rad nur dann in Bewegung setzt, wenn ein Heben oder Senken des Fahrgestells erreicht werden soll oder wenn das Fahrzeug in einen Fahrbetrieb übergehen soll.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass im Schritt des Erzeugens das zweite Ansteuersignal zum Entriegeln der Aktorik und/oder des Radantriebs erzeugt wird und dass im Schritt des Ausgebens das zweite Ansteuersignal an die wenigstens eine Aktorik und/oder den Radantrieb ausgegeben wird. Hierdurch wird ein besonders sicherer Betrieb des Fahrzeugs erreicht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass vor dem Schritt des Erzeugens oder Ausgebens in einem zweiten Empfangsschritt ein Empfangen wenigstens einer eine Fahrzeuguntergrundinformation repräsentierenden ersten Kenngröße durch eine erste Erfassungseinheit erfolgt, und das Ausgeben des ersten Ansteuersignals und/oder des zweiten Ansteuersignals in Abhängigkeit von der empfangenen ersten Kenngröße erfolgt. Hierbei kann die erste Erfassungseinheit z.B. als Kamera, insbesondere als Stereokamera, als Ultraschallsensor, als Infrarotsensor, insbesondere als pyroelektrischer Sensor, als Lidarsensor, als Radarsensor oder als Time-of-Flight-Sensor ausgebildet sein. Unter einer Fahrzeuguntergrundinformation kann beispielsweise ein Abstand zwischen dem Fahrzeuguntergrund und eines tiefsten Punktes einer Unterseite des Fahrgestells oder des Fahrzeugs verstanden werden. Hierdurch kann vorteilhaft der Abstand des Fahrgestells bzw. Fahrzeugs von der Oberfläche der Fahrbahn bestimmt werden und ein vollständiges Absenken des Fahrgestells kann dadurch entweder verhindert werden oder ein abruptes Absetzen des Fahrgestells auf der Fahrbahnoberfläche vermieden werden. Hierdurch steigt der Komfort der Fahrzeuginsassen.
Unter einer Fahrzeuguntergrundinformation kann ferner eine Information über ein Vorhandensein eines Lebendobjektes, beispielsweise eines Tieres oder wenigstens eines Körperteils eines Menschen, insbesondere eines Fußes, unterhalb des Fahrgestells verstanden werden. Hierdurch kann vorteilhaft verhindert werden, dass das Absenken des Fahrgestells erfolgt, wenn sich ein Tier oder ein Fuß eines Menschen zwischen dem Fahrgestell und der Fahrbahnoberfläche befindet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass vor dem Schritt des Erzeugens oder Ausgebens in einem weiteren Empfangsschritt ein Empfangen wenigstens einer eine Neigung des Fahrgestells gegenüber dem Fahrzeuguntergrund repräsentierenden weiteren Kenngröße durch eine weitere Erfassungseinheit erfolgt, und das Ausgeben des ersten Ansteuersignals und/oder des zweiten Ansteuersignals in Abhängigkeit von der empfangenen zweiten Kenngröße erfolgt. Die weitere Erfassungseinheit kann hierbei als Neigungssensor, vorzugsweise als mikroelektromechanischer Inertialsensor, ausgebildet sein. Durch Kenntnis der Neigung kann hierbei das insbesondere bereichsweise Heben und Senken des Fahrgestells gezielt eingestellt oder geregelt werden.
Ferner kann in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, dass im Falle des Senkens des Fahrgestells das erste Ansteuersignal derart erzeugt und/oder ausgegeben wird, dass das Fahrgestell wenigstens bereichsweise bis auf den Fahrzeuguntergrund abgesenkt wird, sodass das Fahrgestell oder das Fahrzeug aufsitzt. Hierdurch kann sich zwischen der Unterseite des Fahrgestells bzw. des Fahrzeugs und dem Fahrzeuguntergrund, vorzugsweise der Fahrbahnoberfläche, eine kraftschlüssige Verbindung ausbilden. Somit kann das Fahrzeug auf günstige Art und Weise dauerhaft gegen ein ungewolltes Wegrollen gesichert werden.
Optional kann vorgesehen sein, dass die Unterseite des Fahrgestells oder des Fahrzeugs in dem Bereich des Aufsitzens Aufsetzelemente aufweist, die die Unterseite des Fahrgestells oder des Fahrzeugs vor mechanischen Beschädigungen schützen. Weiterhin können diese Aufsetzelemente die Reibungskraft zwischen Fahrzeuguntergrund und dem Fahrgestell bzw. dem Fahrzeug erhöhen und somit die Bremswirkung vorteilhaft erhöhen. Vorzugsweise können die Aufsetzelemente an die Beschaffenheit und/oder das Material der Fahrbahnoberfläche angepasst sein und beispielsweis aus Holz, Gummi oder Metall gefertigt sein und insbesondere Spitzen bzw. Spikes aufweisen. Hierdurch wird die Bremswirkung insbesondere bei nasser oder vereister Fahrbahnoberfläche weiter erhöht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Schritt des Ausgebens das erste Ansteuersignal und/oder das zweite Ansteuersignal an wenigstens eine weitere Aktorik des Fahrgestells und/oder wenigstens einen weiteren Radantrieb eines mit der wenigstens einen weiteren Aktorik mechanisch verbundenen Rades erfolgt. Hierdurch kann das Fahrgestell oder das Fahrzeug an mehreren Bereichen bzw. Aufhängungspunkten angehoben oder abgesenkt werden, was die Variabilität und die Anpassungsfähigkeit des Fahrgestells oder des Fahrzeugs an verschiedene Verkehrssituationen weiter erhöht. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einem Fahrzeug mit vier Rädern zwei auf der gleichen Seite des Fahrgestells angeordnete Aktoriken und/oder Radantriebe angesteuert werden, um das Fahrgestell bzw. das Fahrzeug einseitig anzuheben oder abzusenken. Ferner können bei dem Fahrzeug mit vier Rädern alle an dem Fahrgestell angeordneten Aktoriken und/oder Radantriebe angesteuert werden, um das Fahrgestell bzw. das Fahrzeug gleichmäßig anzuheben oder abzusenken. Hierbei kann die Ansteuerung jeder Aktorik und/oder jedes Radantriebs zum Anheben oder Absenken des Fahrgestells oder des Fahrzeugs durch Einbeziehung der die Neigung des Fahrgestells gegenüber dem Fahrzeuguntergrund repräsentierenden weiteren Kenngröße lagegeregelt erfolgen. Hierdurch kann ein besonders gleichmäßiges, ruckelfreies Anheben oder Absenken des Fahrgestells erreicht werden.
Ferner kann in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Ausgeben des ersten Ansteuersignals und/oder des zweiten Ansteuersignals an die Aktoriken und/oder Radantriebe simultan erfolgt. Hierdurch kann das Fahrgestell oder das Fahrzeug besonders gleichmäßig und ruckelfrei angehoben oder abgesenkt werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Ausgeben des ersten Ansteuersignals und/oder des zweiten Ansteuersignals an die Aktoriken und/oder Radantriebe, vorzugsweise zeitlich, koordiniert erfolgt. Hierdurch können die einzelnen Aktoriken und/oder Radantriebe je nach Bedarf zeitlich aufeinanderfolgend angesteuert werden, um das Fahrgestell bzw. das Fahrzeug an beliebige Situationen angepasst anzuheben oder abzusenken.
Die zuvor genannten Vorteile gelten in entsprechender Weise auch für eine Steuereinheit zum Heben und/oder Senken eines Fahrgestells eines insbesondere autonomen oder teilautonomen, elektrisch betriebenen Fahrzeugs, welche zur Durchführung eines der zuvor beschriebenen Verfahren eingerichtet ist.
Hierbei kann das Verfahren beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware in der Steuereinheit implementiert sein. Hierzu kann die Steuereinheit zumindest eine Auswerteeinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten und zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten aufweisen. Weiterhin kann die Steuereinheit zumindest eine Eingangsschnittstelle zum Empfangen wenigstens eines ersten Eingabesignals zum Heben und/oder Senken des Fahrgestells aufweisen. Die Auswerteeinheit kann hierbei zum Erzeugen eines ersten Ansteuersignals zum Ansteuern wenigstens einer Aktorik des Fahrgestells und/oder wenigstens eines ersten Radantriebs eines mit der wenigstens einen Aktorik mechanisch verbundenen Rades in Abhängigkeit von dem ersten Eingabesignal ausgebildet sein. Die Erzeugung erfolgt hierbei derart, dass sich das Rad entlang seiner Laufrichtung auf einem Fahrzeuguntergrund bewegt und sich die wenigstens eine Aktorik um einen Winkel gegenüber der Vertikalen neigt und sich dadurch das Fahrgestell wenigstens bereichsweise hebt und/oder senkt. Ferner kann die Steuereinheit wenigstens eine Ausgangsschnittstelle zum Ausgeben des ersten Ansteuersignals an die wenigstens eine Aktorik und/oder den Radantrieb aufweisen.
Weiterhin kann die Steuereinheit zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in einem Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei die Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flashspeicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, das auf einem maschinenlesbaren, insbesondere nicht flüchtigen Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt wird.
Die zuvor genannten Vorteile gelten in entsprechender Weise auch für ein Fahrgestell für ein insbesondere autonomes oder teilautonomes, elektrisch betriebenes Fahrzeug, aufweisend eine Steuereinheit gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform, wenigstens eine Aktorik, welche durch ein Gelenk mit dem Fahrgestell beweglich verbunden ist, wenigstens ein Rad, welches mit der wenigstens einen Aktorik mechanisch verbunden ist, sowie wenigstens ein Radantrieb des mit der wenigstens einen Aktorik mechanisch verbundenen Rades, wobei das Rad entlang seiner Laufrichtung auf einem Fahrzeuguntergrund bewegbar ist und die wenigstens eine Aktorik um einen Winkel gegenüber der Vertikalen neigbar ist und dadurch das Fahrgestell wenigstens bereichsweise hebbar und/oder senkbar ist.
Hierbei kann die Steuereinheit als ein Teil einer übergeordneten Steuereinheit des Fahrzeugs ausgebildet sein. Hierdurch kann Bauraum im Fahrzeug eingespart werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Aktorik, das wenigstens eine Rad und der wenigstens eine Radantrieb als Radaufhängungsmodul ausgebildet sind. Unter einem Radaufhängungsmodul kann hierbei eine wenigstens bereichsweise im Wesentlichen einstückig ausgebildete Vorrichtung verstanden werden, die die Aktorik, das Rad und den Radantrieb umfasst. Insbesondere kann der Radantrieb vorzugsweise als elektrischer Radantrieb in der Nähe des Rades angeordnet oder in das Rad integriert sein. Das Radaufhängungsmodul, welches auch als Corner-Modul bezeichnet wird, kann somit in einfacher Weise vorzugsweise durch das Gelenk an dem Fahrgestell angebracht bzw. angeordnet sein. Bevorzugt können vier Radaufhängungsmodule an jeder Ecke des Fahrzeugs angeordnet bzw. angebracht werden.
Die zuvor genannten Vorteile gelten in entsprechender Weise auch für ein Fahrzeug mit einem Fahrgestell gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Steuereinheit, die eingerichtet ist, ein Verfahren zum Heben und/oder Senken eines Fahrgestells eines insbesondere autonomen oder teilautonomen, elektrisch betriebenen Fahrzeugs auszuführen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Heben und/oder Senken eines Fahrgestells gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 eine schematische Darstellung eines Fahrgestells für ein insbesondere autonomes oder teilautonomes, elektrisch betriebenes Fahrzeug in angehobenem Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 eine schematische Darstellung eines Fahrgestells für ein insbesondere autonomes oder teilautonomes, elektrisch betriebenes Fahrzeug in abgesenktem Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 eine schematische Darstellung einer Kräfteverteilung bei einem Radaufhängungsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel, sowie
6 eine schematische Darstellung des Stromverlaufs und der Motordrehzahl über der Zeit bei einem Anheben des Fahrgestells gemäß einem Ausführungsbeispiel; sowie
7 eine schematische Darstellung verschiedener Stromverläufe für verschiedene Gesamtfahrzeugmassen über einem Neigungswinkel einer Aktorik bei einem Absenken des Fahrgestells gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Wie bereits vorstehend ausgeführt, wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, eine Steuereinheit und ein Fahrgestell beschrieben, die es ermöglicht, das Fahrgestell und ein damit verbundenes Fahrzeug anzuheben und/oder abzusenken.
Zur Durchführung des Verfahrens gemäß 2 ist eine Steuereinheit 10 vorgesehen, wie sie in 1 schematisch dargestellt ist. Die Steuereinheit 10 kann, wie in dieser Ausführungsform dargestellt, Teil eines Fahrgestells 1 sein oder an dem Fahrgestell 1 angeordnet sein, welches neben der Steuereinheit 10 wenigstens eine Aktorik 30, welche durch ein Gelenk mit dem Fahrgestell 1 beweglich verbunden ist, wenigstens ein Rad 31, welches mit der wenigstens einen Aktorik 30 mechanisch verbunden ist, sowie wenigstens ein Radantrieb 32 des mit der wenigstens einen Aktorik 30 mechanisch verbundenen Rades 31 aufweist.
Die Steuereinheit 10 empfängt nach einem Initialisierungsschritt 101 während einem ersten Empfangsschritt 102 über eine Eingangsschnittstelle 13 ein von einer Eingabeeinheit 20 ausgelöstes Eingabesignal ES. Die Eingabeeinheit 20 kann hierbei als manuelle Auslöseeinheit ausgebildet sein. Die Eingabeeinheit 20 kann alternativ auch Teil eines automatischen Systems sein, welches das Eingabesignal ES automatisch erzeugt. Das Eingabesignal ES enthält die Information, ob das Fahrgestellt 1 angehoben oder abgesenkt werden soll.
Optional empfängt die Steuereinheit 10 in einem zweiten Empfangsschritt 103 über die Eingangsschnittstelle 13 wenigstens eine eine Fahrzeuguntergrundinformation repräsentierende erste Kenngröße K1 durch eine erste Erfassungseinheit 21. Die erste Erfassungseinheit 21 kann hierbei z.B. als Stereokamera ausgebildet sein, welche als Fahrzeuguntergrundinformation beispielsweise einen Abstand zwischen dem Fahrzeuguntergrund und einem tiefsten Punkt einer Unterseite des Fahrgestells 1 erfasst und/oder ein Lebendobjekt, wie z.B. ein Tier oder ein Körperteil einer Person detektiert. Weiterhin kann die Erfassungseinheit 21 als pyroelektrischer Sensor ausgebildet sein, wodurch Lebendobjekte besonders effektiv detektiert werden können.
Optional empfängt die Steuereinheit 10 in einem dritten Empfangsschritt 104 über die Eingangsschnittstelle 13 wenigstens eine eine Neigung des Fahrgestells 1 gegenüber dem Fahrzeuguntergrund repräsentierende zweite Kenngröße K2 durch eine zweite Erfassungseinheit 22. Die zweite Erfassungseinheit 22 kann beispielsweise als mikroelektromechanischer Inertialsensor ausgebildet sein, welcher eingerichtet ist, Rotationsbewegungen und damit auch eine Neigung zu detektieren.
Die erste Kenngröße K1 und/oder die zweite Kenngröße K2 kann bedarfsweise in einer Speichereinheit 12 der Steuereinheit 10 abgespeichert werden.
In einem ersten Prüfschritt 105 wird in der Auswerteeinheit 11 geprüft, ob sich unterhalb des Fahrgestells 1 ein Lebendobjekt befindet. Hierzu können z.B. durch die als Stereokamera ausgebildete erste Erfassungseinheit 21 erfasste Bilder als erste Kenngröße K1 des Fahrzeuguntergrunds mit klassifizierten und zuvor in der Speichereinheit 12 abgelegten, bestimmte Lebendobjekte repräsentierenden Bildern verglichen werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch von dem pyroelektrischen Sensor erfasste Daten als erste Kenngröße K1 des Fahrzeuguntergrunds mit zuvor in der Speichereinheit 12 abgelegten, bestimmte Lebendobjekte repräsentierenden Daten verglichen werden, um ein Lebendobjekt unterhalb des Fahrgestells 1 zu detektieren. Somit kann in der Auswerteeinheit 11 festgestellt werden, ob sich unterhalb des Fahrgestells 1 ein Lebendobjekt befindet. Fällt der erste Prüfschritt 105 positiv aus, so wird das Fahrgestell 1 weder angehoben noch abgesenkt und es wiederholt sich der zweite Empfangsschritt 103.
Fällt der erste Prüfschritt 105 negativ aus, d.h. es befindet sich kein Lebendobjekt unterhalb des Fahrgestells 1, so wird in einem ersten Erzeugungsschritt 106 ein erstes Ausgabesignal AS1 zum Anheben oder Absenken des Fahrgestells 1 erzeugt und über eine Ausgabeschnittstelle 16 ausgegeben. Die Ausgabe des ersten Ausgabesignals AS1 und/oder des zweiten Ausgabesignals AS2 erfolgt hierbei an eine Aktorik 30 und/oder eines Radantriebs 32 des Fahrgestells 1. Das erste Ausgabesignal AS1 wirkt auf einen Antrieb der Aktorik 30 und/oder direkt auf den Radantrieb 32, sodass die Aktorik 30 und/oder der Radantrieb 32 in Bewegung gesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich wird in dem ersten Erzeugungsschritt 106 ein zweites Ausgabesignal AS2 erzeugt und über die Ausgabeschnittstelle 16 an die Aktorik 30 und/oder den Radantrieb 32 ausgegeben, um im Falle einer Verriegelung der Aktorik 30 und/oder des Radantriebs 32 diese vorher zu entriegeln.
Die Ausgabe des ersten Ausgabesignals AS1 und/oder des zweiten Ausgabesignals AS2 kann hierbei nur an eine Aktorik 30 und/oder an einen Radantrieb 32 des Fahrgestells 1 oder an eine Mehrzahl an Aktoriken 30 und/oder Radantriebe 32 des Fahrgestells 1 erfolgen, abhängig davon, ob das Fahrgestell 1 nur an einer Ecke, an einer Seite oder komplett angehoben oder abgesenkt werden soll.
Währenddessen oder danach erfolgt ein zweiter Prüfschritt 107, bei welchem überprüft wird, ob ein zuvor bestimmter, in der Speichereinheit 12 hinterlegter Zielwert eines Abstands zwischen der Unterseite des Fahrgestells 1 und einer Fahrbahnoberfläche erreicht ist. Hierzu kann die als Stereokamera ausgebildete erste Erfassungseinheit 21 als erste Kenngröße K1 an die Steuereinheit 10 Bilder übermitteln, aus denen die Auswerteeinheit 11 den Abstand zwischen der Unterseite des Fahrgestells 1 und einer Fahrbahnoberfläche ermitteln kann. Fällt der zweite Prüfschritt 107 negativ aus, d.h. der zuvor bestimmte Abstand ist noch nicht erreicht, so wiederholt sich der Schritt 106.
Fällt der zweite Prüfschritt 107 positiv aus, d.h. der zuvor bestimmte Abstand ist erreicht, so wird optional in einem dritten Prüfschritt 108 geprüft, ob ein zuvor bestimmter, in der Speichereinheit 12 hinterlegter Zielwert einer Neigung des Fahrgestells 1 erreicht ist. Hierzu kann die als mikroelektromechanischer Inertialsensor ausgebildete zweite Erfassungseinheit 22 die Neigung des Fahrgestells 1 gegenüber der Fahrbahnoberfläche repräsentierende Daten als zweite Kenngröße K2 an die Steuereinheit 10 übermitteln. Die Auswerteeinheit 11 ermittelt aus den Daten einen Wert für die Neigung und überprüft, ob die tatsächliche Neigung des Fahrgestells 1 dem zuvor hinterlegten Neigungswert entspricht. Fällt der dritte Prüfschritt 108 negativ aus, d.h. der zuvor bestimmte Neigungswert ist noch nicht erreicht, so wiederholt sich der Schritt 106.
Fällt der dritte Prüfschritt 108 positiv aus, d.h. der zuvor bestimmte Neigungswert ist erreicht, so wird die Ausgabe des ersten Ausgabesignals AS1 in einem weiteren Verfahrensschritt 109 gestoppt. Optional kann in dem weiteren Schritt 109 vorgesehen sein, dass ein weiteres Ausgabesignal AS3 erzeugt und an die Aktorik 30 und/oder den Radantrieb 32 ausgegeben wird, um diese wieder zu fixieren bzw. zu verriegeln.
In 3 und 4 sind schematische Darstellungen einer Seitenansicht des Fahrgestells 1 für ein insbesondere autonomes oder teilautonomes, elektrisch betriebenes Fahrzeug in angehobenem bzw. abgesenktem Zustand gezeigt. Das Fahrgestell 1 weist in dieser Ausführungsform vier als Cornermodule 40 bezeichnete Radaufhängungsmodule auf, wobei jeweils ein Cornermodul 40 an jeweils einer der vier Ecken des Fahrgestells 1 angeordnet ist und mit dem Fahrgestell 1 mechanisch verbunden ist. Bedingt durch die Seitenansicht sind hierbei jeweils nur ein Cornermodul 40 pro Fahrgestellseite dargestellt.
Die Cornermodule 40 weisen jeweils eine Aktorik 30, ein Rad 31 sowie einen Radantrieb 32 auf, wobei der Radantrieb elektrisch ausgestaltet und in unmittelbarer Nähe zu dem Rad 31 oder in dem Rad 31 integriert sein kann. Die Cornermodule 40 sind über ein Gelenk 50 mit dem Fahrgestell 1 mechanisch verbunden und können über eine beispielsweise als elektromechanisch aktuierte Sperrklinke ausgestaltete Fixierung 45, vorzugsweise an der Aktorik 30, lösbar an dem Fahrgestell 1 fixiert werden. Dies ist insbesondere bei einem Fahrbetrieb eines das Fahrgestell 1 aufweisenden Fahrzeugs von Vorteil. Eine Fixierung der Cornermodule 40 kann auch dadurch erreicht werden, dass die Aktorik 30 und/oder der Radantrieb 32 derart angesteuert werden, dass ein Freilauf unterbunden wird.
Die Aktorik 30, der Radantrieb 32 sowie optional die Fixierung 45 sind signaltechnisch mit der (hier nicht dargestellten) Steuereinheit aus 1 verbunden und werden gemäß dem in 2 beschriebenen Verfahren angesteuert.
Soll das Fahrzeug im Stillstand gegen ein Wegrollen gesichert werden, so kann das Fahrgestell 1 wie in 4 dargestellt bis auf eine Fahrbahnoberfläche 5 abgesenkt werden. Hierbei kann das Fahrgestell 1 optional Aufsetzelemente 7 aufweisen, die eine Unterseite des Fahrgestells 1 bzw. des Fahrzeugs gegen Beschädigung schützen und die die Bremswirkung zwischen dem Fahrgestell 1 und der Fahrbahnoberfläche 5 verbessern. Vorzugsweise ist ein Material der Aufsetzelemente 7 an die Fahrbahnoberfläche 5 bzw. den Einsatzzweck des Fahrgestells 1 angepasst. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Aufsetzelemente wenigstens bereichsweise aus Metall, Holz oder Kunststoff gefertigt sind und/oder Spitzen aufweisen.
Das Fahrgestell 1 wird abgesenkt, indem die Fixierung 45 entriegelt wird und/oder die Aktorik 30 und/oder der Radantrieb 32 ein zweites Ansteuersignal AS2 zum Entriegeln der Aktorik 30 bzw. des Radantriebs 32 erhält und die Aktorik 30 und/oder der Radantrieb 32 ein erstes Ansteuersignal AS1 erhält. Hierdurch werden die Aktorik 30 und/oder der Radantrieb 32 aktiv in Bewegung versetzt.
Im Falle der Aktorik 30 wird diese um das Gelenk 50 gegenüber der Vertikalen gedreht, wodurch die Aktorik 30 sich an dem Ende, an welchem das Rad 31 montiert ist, von dem Fahrgestell 1 abspreizt. Als Folge dessen und da der Radantrieb 32 entriegelt ist dreht sich das Rad 31 frei entlang seiner Lauffläche, wodurch sich das Fahrgestell 1 absenkt.
Wir der Radantrieb 32 aktiv angetrieben, so setzt sich das Rad 31 entlang seiner Lauffläche in Bewegung, wobei das Rad 31 von dem Fahrgestell 1 wegrollt. Die freilaufende Aktorik 30 wird hierbei um das Gelenk 50 gegenüber der Vertikalen gedreht, wodurch die Aktorik 30 sich an dem Ende, an welchem das Rad 31 montiert ist, von dem Fahrgestell 1 abspreizt, wodurch sich das Fahrgestell 1 absenkt. Selbstverständlich können die Aktorik 30 und der Radantrieb 32 gleichzeitig angetrieben werden.
Abhängig von der Ausgestaltung des Gelenks 50 kann vorgesehen sein, dass eine Radachse des Rads 31 vor dem Absenken und/oder Anheben des Fahrgestells 1 parallel zu einer Drehachse der Aktorik 30 ausgerichtet wird. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn das Gelenk 50 als Kippgelenk ausgestaltet ist.
Werden alle Cornermodule 40 des Fahrgestells 1 simultan und gleichartig angesteuert, senkt sich das Fahrgestell 1 entsprechend gleichmäßig ab, sodass die Aufsetzelemente 7 auf der Fahrbahnoberfläche 5 aufsetzen und eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Fahrgestell 1 und der Fahrbahnoberfläche 5 herstellen.
An dem Fahrgestell 1 kann hierbei die bereits zu 1 und 2 beschriebene erste Erfassungseinheit 21 und/oder zweite Erfassungseinheit 22 angeordnet sein.
In 5 ist eine schematische Darstellung einer Kräfteverteilung bei einem Cornermodul 40 gezeigt. Hierbei ist die Aktorik 30 gegenüber der Vertikalen 19, angedeutet durch eine senkrechte Linie, bereits um einen Winkel 51 geneigt. Soll nun das Fahrgestell 1 (nicht vollständig dargestellt) angehoben werden, so muss eine Antriebskraft 17, angedeutet durch einen nach links zeigenden waagerechten Pfeil, durch die Aktorik 30 und/oder den Radantrieb 32 bereitgestellt werden, sodass sich der Winkel 51 verkleinert, die Aktorik 30 sich aufrichtet und das Rad 31 in Richtung des Fahrgestells 1 rollt. Hierdurch wird eine Hubkraft 18, angedeutet durch den senkrechten Pfeil, über das Gelenk 50 auf das Fahrgestell 1 übertragen, welches sich daraufhin anhebt. Aus der Darstellung wird deutlich, dass bei kleinen Winkeln 51 eine kleine Antriebskraft 17 ausreicht, um eine große Hubkraft 18 zu erzeugen, wohingegen bei großen Winkeln 51 eine große Antriebskraft 17 bereitgestellt werden muss, um das Fahrgestell 1 anzuheben.
In 6 ist eine schematische Darstellung eines Motorstroms 60 und einer Motordrehzahl 61 über der Zeit bei einem Anheben des Fahrgestells 1 gezeigt. Der Motorstrom 60 und die Motordrehzahl 61 können durch entsprechende Sensoren an der Aktorik 30 und/oder an dem Radantrieb 32 erfasst werden. Hierbei ist der Motorstrom 60 und die Motordrehzahl 61 auf der Ordinate und die Zeit 59 auf der Abszisse aufgetragen. Es ist deutlich erkennbar, dass der Motorstrom 60 zu Beginn des Anhebens verhältnismäßig hoch ist und im weiteren Verlauf abnimmt. Die Motordrehzahl 61 hingegen steigt vom Beginn des Anhebens des Fahrgestells 1 an, bis sie nach einiger Zeit ein Maximum erreicht und danach weiter abfällt.
In 7 ist eine schematische Darstellung verschiedener Motorstromverläufe 60a, 60b, 60c für verschiedene Gesamtfahrzeugmassen über einem Neigungswinkel 51 bei einem Absenken des Fahrgestells 1 gezeigt. Der Neigungswinkel 51 kann durch die zweite Erfassungseinheit 21 erfasst und/oder durch einen weiteren Neigungssensor am Gelenk 50 oder an der Aktorik 30 erfasst werden. Es ist deutlich erkennbar, dass der zu einem Fahrzeug mit einer großen Gesamtmasse gehörige Motorstrom 60a über dem Neigungswinkel 51 schneller ansteigt als der Motorstrom 60b und der Motorstrom 60c, welche beide Fahrzeugen mit einer geringeren Gesamtmasse zugeordnet sind. Durch eine entsprechende Kalibrierung eines Systems bestehend aus dem Fahrgestell 1 bzw. einem Fahrzeug und der Aktorik 30 und/oder des Radantriebs 32 kann über den Verlauf des Motorstroms 60 über dem Neigungswinkel 51 die Gesamtmasse des Fahrgestells 1 bzw. des Fahrzeugs und damit auch die Zuladung bestimmt werden. Sollte hierbei eine unzulässige Überladung erkannt werden, kann ein Losfahren des Fahrzeugs automatisch verhindert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014014248 A1 [0002]

Claims

Verfahren (100) zum Heben und/oder Senken eines Fahrgestells (1) eines insbesondere autonomen oder teilautonomen, elektrisch betriebenen Fahrzeugs mit den Schritten: - Empfangen (102) wenigstens eines ersten Eingabesignals (ES) zum Heben und/oder Senken des Fahrgestells (1); - Erzeugen (106) eines ersten Ansteuersignals (AS1) zum Ansteuern wenigstens einer Aktorik (30) des Fahrgestells (1) und/oder wenigstens eines ersten Radantriebs (32) eines mit der wenigstens einen Aktorik (30) mechanisch verbundenen Rades (31) in Abhängigkeit von dem ersten Eingabesignal (ES) derart, dass sich das Rad (31) entlang seiner Laufrichtung auf einem Fahrzeuguntergrund (5) bewegt und sich die wenigstens eine Aktorik (30) um einen Winkel (51) gegenüber der Vertikalen (19) neigt und sich dadurch das Fahrgestell (1) wenigstens bereichsweise hebt und/oder senkt; sowie - Ausgeben (106) des ersten Ansteuersignals (AS1) an die wenigstens eine Aktorik (30) und/oder den Radantrieb (32).
Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Erzeugens (106) ein zweites Ansteuersignal (AS2) zum Entriegeln der Aktorik (30) und/oder des Radantriebs (32) erzeugt wird und dass im Schritt des Ausgebens (106) das zweite Ansteuersignal (AS2) an die wenigstens eine Aktorik (30) und/oder den Radantrieb (32) ausgegeben wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt des Erzeugens (106) oder Ausgebens (106) in einem zweiten Empfangsschritt (103) ein Empfangen wenigstens einer eine Fahrzeuguntergrundinformation repräsentierenden ersten Kenngröße (K1) durch eine erste Erfassungseinheit (21) erfolgt, und das Ausgeben (106) des ersten Ansteuersignals (AS1) und/oder des zweiten Ansteuersignals (AS2) in Abhängigkeit von der empfangenen ersten Kenngröße (K1) erfolgt.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt des Erzeugens (106) oder Ausgebens (106) in einem weiteren Empfangsschritt (104) ein Empfangen wenigstens einer eine Neigung des Fahrgestells (1) gegenüber dem Fahrzeuguntergrund (5) repräsentierenden weiteren Kenngröße (K2) durch eine weitere Erfassungseinheit (22) erfolgt, und das Ausgeben (106) des ersten Ansteuersignals (AS1) und/oder des zweiten Ansteuersignals (AS2) in Abhängigkeit von der empfangenen zweiten Kenngröße (K2) erfolgt.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle des Senkens des Fahrgestells (1) das erste Ansteuersignal (AS1) derart erzeugt (106) und/oder ausgegeben (106) wird, dass das Fahrgestell (1) wenigstens bereichsweise bis auf den Fahrzeuguntergrund (5) abgesenkt wird.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ausgebens (106) das erste Ansteuersignal (AS1) und/oder das zweite Ansteuersignal (AS2) an wenigstens eine weitere Aktorik (30) des Fahrgestells (1) und/oder wenigstens einen weiteren Radantrieb (32) eines mit der wenigstens einen weiteren Aktorik (30) mechanisch verbundenen Rades (31) erfolgt.
Verfahren (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgeben (106) des ersten Ansteuersignals (AS1) und/oder des zweiten Ansteuersignals (AS2) an die Aktoriken (30) und/oder Radantriebe (32) simultan erfolgt.
Steuereinheit (10) zum Heben und/oder Senken eines Fahrgestells (1) eines insbesondere autonomen oder teilautonomen, elektrisch betriebenen Fahrzeugs insbesondere gemäß dem Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, aufweisend - wenigstens eine Eingangsschnittstelle (13) zum Empfangen (102) wenigstens eines ersten Eingabesignals (ES) zum Heben und/oder Senken des Fahrgestells (1); - wenigstens eine Auswerteeinheit (11) zum Erzeugen (106) eines ersten Ansteuersignals (AS1) zum Ansteuern wenigstens einer Aktorik (30) des Fahrgestells (1) und/oder wenigstens eines ersten Radantriebs (32) eines mit der wenigstens einen Aktorik (30) mechanisch verbundenen Rades (31) in Abhängigkeit von dem ersten Eingabesignal (ES) derart, dass sich das Rad (31) entlang seiner Laufrichtung auf einem Fahrzeuguntergrund (5) bewegt und sich die wenigstens eine Aktorik (30) um einen Winkel (51) gegenüber der Vertikalen (19) neigt und sich dadurch das Fahrgestell (1) wenigstens bereichsweise hebt und/oder senkt; sowie - wenigstens eine Ausgangsschnittstelle (16) zum Ausgeben (106) des ersten Ansteuersignals (AS1) an die wenigstens eine Aktorik (30) und/oder den Radantrieb (32).
Fahrgestell (1) für ein insbesondere autonomes oder teilautonomes, elektrisch betriebenes Fahrzeug, aufweisend - eine Steuereinheit (10) gemäß Anspruch 8; - wenigstens eine Aktorik (30), welche durch ein Gelenk (50) mit dem Fahrgestell (1) beweglich verbunden ist; - wenigstens ein Rad (31), welches mit der wenigstens einen Aktorik (30) mechanisch verbunden ist; sowie - wenigstens ein Radantrieb (32) des mit der wenigstens einen Aktorik (30) mechanisch verbundenen Rades (31), wobei das Rad (31) entlang seiner Laufrichtung auf einem Fahrzeuguntergrund (5) bewegbar ist und die wenigstens eine Aktorik (30) um einen Winkel (51) gegenüber der Vertikalen (19) neigbar ist und dadurch das Fahrgestell (1) wenigstens bereichsweise hebbar und/oder senkbar ist.
Fahrgestell (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aktorik (30), das wenigstens eine Rad (31) und der wenigstens eine Radantrieb (32) als Radaufhängungsmodul, insbesondere als Corner-Modul (40), ausgebildet sind.