DE102020133277A1

DE102020133277A1 - Method for determining a center of gravity height of a vehicle

Info

Publication number: DE102020133277A1
Application number: DE102020133277.7A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Bieber; Christian Rienecker
Original assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2022-06-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Funktionen in einem Fahrzeug (10) mit wenigstens zwei Achsen (11, 12) und bekannter Fahrzeuggeometrie, wobei die Steuerung der Funktionen in Abhängigkeit von einer Schwerpunkthöhe (hs) des Fahrzeugs (10) erfolgt und die Schwerpunkthöhe (hs) wie folgt bestimmt wird:a) statische Achslasten werden ermittelt,b) aus den statischen Achslasten und Daten (L1, LH) der Fahrzeuggeometrie wird eine Schwerpunktrücklage (Lv) bestimmt,c) die Schwerpunkthöhe (hs) wird wie nachfolgend unter aa) oder bb) dargestellt ermittelt:aa) bei Beschleunigung des Fahrzeugs (10) in horizontaler Ebene werden aktuelle Achslasten (Fz1, Fz2) und eine aktuelle, in Fahrzeuglängsrichtung messbare Beschleunigung (ax) ermittelt, und aus den aktuellen Achslasten, der aktuellen Beschleunigung (ax), der Schwerpunktrücklage (Lv) und den Daten der Fahrzeuggeometrie wird die Schwerpunkthöhe (hs) bestimmt,oderbb) bei in Fahrtrichtung geneigter Fahrt des Fahrzeugs (10) mit konstanter Geschwindigkeit werden aktuelle Achslasten und eine aktuelle Neigung ermittelt, undaus den aktuellen Achslasten, der aktuellen Neigung, der Erdbeschleunigung, der Schwerpunktrücklage (Lv) und den Daten der Geometrie wird die Schwerpunkthöhe (hs) bestimmt,odercc) bei Beschleunigung und zugleich in Fahrtrichtung geneigter Fahrt des Fahrzeugs (10, 17) werden aktuelle Achslasten und eine aktuelle, in Fahrzeuglängsrichtung messbare Beschleunigung ermittelt, undaus den aktuellen Achslasten, der aktuellen, in Fahrzeuglängsrichtung messbaren Beschleunigung, der Schwerpunktrücklage (Lv, LAV) und den Daten der Geometrie wird die Schwerpunkthöhe (hs) bestimmt.The invention relates to a method for controlling functions in a vehicle (10) with at least two axles (11, 12) and known vehicle geometry, the functions being controlled as a function of a center of gravity (hs) of the vehicle (10) and the center of gravity (hs) is determined as follows: a) static axle loads are determined, b) a center of gravity backwards position (Lv) is determined from the static axle loads and data (L1, LH) of the vehicle geometry, c) the center of gravity height (hs) is determined as follows under aa ) or bb) is determined: aa) when the vehicle (10) accelerates in a horizontal plane, current axle loads (Fz1, Fz2) and a current acceleration (ax) that can be measured in the longitudinal direction of the vehicle are determined, and from the current axle loads, the current acceleration ( ax), the back position of the center of gravity (Lv) and the data of the vehicle geometry, the height of the center of gravity (hs) is determined, or bb) when the vehicle (10) is traveling inclined in the direction of travel with cons At constant speed, current axle loads and a current inclination are determined, and the height of the center of gravity (hs) is determined from the current axle loads, the current inclination, the gravitational acceleration, the center of gravity backward position (Lv) and the geometry data, or cc) during acceleration and at the same time inclined in the direction of travel As the vehicle (10, 17) travels, current axle loads and a current acceleration that can be measured in the longitudinal direction of the vehicle are determined, and the height of the center of gravity ( hs) determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Daneben betrifft die Erfindung eine elektronische Steuerung gemäß Anspruch 10.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1. In addition, the invention relates to an electronic controller according to claim 10.

In Nutzfahrzeugen kann eine Schwerpunktposition in Abhängigkeit von Fahrzeugtyp und Ladungsverteilung sehr unterschiedlich ausfallen. Fahrzeuge mit einem hohen Schwerpunkt, also der Position des Schwerpunkts über einer Fahrbahn in Richtung einer Fahrzeughochachse (Z-Achse), neigen in Kurvenfahrt eher zur Seite als Fahrzeuge mit niedrigem Schwerpunkt. Je nach Kurvenradius, Geschwindigkeit und Schwerpunkthöhe besteht Kippgefahr zur Seite, also um eine Fahrzeuglängsachse (X-Achse). Moderne Nutzfahrzeuge weisen zur Vermeidung einer Kippgefahr um die X-Achse eine Wankstabilisierung auf, mit der nach Überschreitung von Grenzwerten Räder eingebremst werden.In commercial vehicles, the center of gravity can vary greatly depending on the vehicle type and load distribution. Vehicles with a high center of gravity, i.e. the position of the center of gravity over a roadway in the direction of a vehicle vertical axis (Z-axis), tend to sideways when cornering than vehicles with a low center of gravity. Depending on the curve radius, speed and height of the center of gravity, there is a risk of tipping to the side, i.e. around a vehicle longitudinal axis (X-axis). In order to avoid the risk of tipping around the X-axis, modern commercial vehicles have roll stabilization, with which the wheels are braked after limit values have been exceeded.

Fahrzeuge mit hohem und weit vorn liegendem Schwerpunkt können bei zu starker Verzögerung über die Vorderachse kippen, also um eine Fahrzeugquerachse (Y-Achse), sodass die Hinterachse von der Fahrbahn abhebt. Die Gefahr besteht beispielsweise bei Zugmaschinen für Auflieger. Bei Überschreitung von Grenzwerten wird durch eine Nickstabilisierung die Bremswirkung von Vorderradbremsen herabgesetzt, um das Kippen um die Vorderachse zu verhindern.Vehicles with a high and far forward center of gravity can tip over the front axle if decelerated too much, i.e. about a vehicle transverse axis (Y-axis), so that the rear axle lifts off the road. The danger exists, for example, with tractors for trailers. If limit values are exceeded, the braking effect of the front wheel brakes is reduced by means of pitch stabilization in order to prevent tipping around the front axle.

In beiden genannten Fällen ist die Schwerpunkthöhe von großer Bedeutung und wird bislang nur sehr grob für die Berechnung der Bremseingriffe abgeschätzt. Dabei wird sicherheitshalber mit ungünstigen Werten gerechnet, um ein Kippen zur Seite oder nach vorn in jedem Fall vermeiden zu können. Teilweise werden auch Verfahren angewandt, die weitere oder andere Nachteile aufweisen.In both cases, the height of the center of gravity is of great importance and has so far only been roughly estimated for the calculation of the braking interventions. To be on the safe side, unfavorable values are used in the calculations in order to be able to avoid tipping to the side or forwards in any case. In some cases, methods are also used that have additional or other disadvantages.

In der US 2014/0012468 A1 ist ein Echtzeitverfahren zur Bestimmung der Schwerpunkthöhe offenbart. Die Signale von Radlastsensoren werden während einer Kurvenfahrt ausgelesen, ebenso das Signal eines Querbeschleunigungssensors und eines Wanksensors. Daraus wird die Schwerpunkthöhe bestimmt. Nachteilig können der Einfluss der Querbeschleunigung auf die Reifen, die Überlagerung der Wankbewegung mit anderen Fahrzeugbewegungen und das Erfordernis des Wanksensors sein.In the US 2014/0012468 A1 discloses a real-time method for determining center of gravity elevation. The signals from wheel load sensors are read out while cornering, as are the signals from a lateral acceleration sensor and a roll sensor. From this, the center of gravity is determined. The influence of the lateral acceleration on the tires, the overlapping of the rolling movement with other vehicle movements and the need for the rolling sensor can be disadvantageous.

Die DE 10 2005 062 285 A1 offenbart ein Verfahren zur Schätzung der Schwerpunktlage bei einem Fahrzeug. Die Schwerpunktlage wird in einem Fall aus Sensordaten in Kurvenfahrt bestimmt und in einem anderen Fall aus dynamischen Variablen. Erforderlich ist eine genaue Kenntnis der konstruktiven Fahrzeugdaten und der Federsteifigkeit des Chassis sowie im ersten Fall eine ausreichend hohe Querbeschleunigung.the DE 10 2005 062 285 A1 discloses a method for estimating the center of gravity of a vehicle. The center of gravity is determined in one case from sensor data when cornering and in another case from dynamic variables. Precise knowledge of the vehicle's design data and the spring stiffness of the chassis is required, as well as sufficiently high lateral acceleration in the first case.

Die DE 10 2014 018 717 A1 offenbart ein Verfahren zum Ermitteln eines Fahrzeugschwerpunkts. Gemessen wird ein Reifenschlupf bei Kurvenfahrt. Kurveninneres und kurvenäußeres Rad werden mit demselben Bremsdruck gebremst. Durch Vergleich der Radgeschwindigkeiten wird die Schwerpunkthöhe bestimmt. Erforderlich ist die genaue Kenntnis der Reifeneigenschaften. Der Reibungskoeffizient des Straßenbelags muss groß genug sein. Die verwendeten Raddrehzahlsensoren müssen eine ausreichend hohe Auflösung aufweisen.the DE 10 2014 018 717 A1 discloses a method for determining a vehicle center of gravity. Tire slip is measured when cornering. The wheel on the inside and outside of the curve are braked with the same brake pressure. The height of the center of gravity is determined by comparing the wheel speeds. Precise knowledge of the tire properties is required. The friction coefficient of the road surface must be large enough. The wheel speed sensors used must have a sufficiently high resolution.

Die DE 10 2017 202 178 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung der Schwerpunkthöhe eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren berücksichtigt Laständerungen und Höhenänderungen am Chassis. Dabei muss das Fahrzeug ein aktives Chassis aufweisen. Zur Berechnung wird ein dynamisches Fahrzeugmodell verwendet. Erforderlich ist die genaue Kenntnis der Reifendurchmesser. Eine Fahrbahnneigung wird nicht berücksichtigt. Weiterhin erforderlich ist eine genaue Kenntnis der Eigenschaften des Chassis, unter anderem der Federsteifigkeit.the DE 10 2017 202 178 A1 discloses a method for determining the height of the center of gravity of a motor vehicle. The procedure takes load changes and height changes on the chassis into account. The vehicle must have an active chassis. A dynamic vehicle model is used for the calculation. Exact knowledge of the tire diameter is required. A road gradient is not taken into account. Precise knowledge of the properties of the chassis, including spring stiffness, is also required.

Die DE 10 2015 115 851 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Gespanns. Dabei wird von einer Korrelation zwischen der Fahrzeugmasse und der Schwerpunkthöhe ausgegangen. Je schwerer das Fahrzeug ist, umso höher soll der Schwerpunkt sein. Die Masse wird aus den Signalen der Achslastsensoren bestimmt. Es handelt sich um eine sehr grobe Bestimmung der Schwerpunkthöhe. Eine spezielle Ladungsverteilung wird nicht berücksichtigt. Auch niedrige, schwere Ladung führt zu hoher Masse und hohem angenommenem Schwerpunkt.the DE 10 2015 115 851 A1 discloses a method of operating a vehicle combination. A correlation between the vehicle mass and the height of the center of gravity is assumed. The heavier the vehicle, the higher the center of gravity should be. The mass is determined from the signals from the axle load sensors. It is a very rough determination of the center of gravity height. A special charge distribution is not considered. Also low, heavy load leads to high mass and high assumed center of gravity.

Die DE 10 2015 112 491 A1 offenbart ein elektronisches Bremssystem mit Dämpferregelung. Das Fahrzeug muss mit einer separaten Luftfedersteuerung ausgestattet sein und alle 50 ms bis 150 ms die Achslasten an das elektronische Steuergerät des elektronischen Bremssystems übermitteln, in dem eine momentane Achslast aus den übermittelten Daten berechnet wird. Aus der Änderung der momentanen Achslast wird eine Schwerpunktlage ermittelt, ohne dass die Berechnung näher dargestellt ist. Auch ist nicht erkennbar, ob es um die horizontale oder vertikale Position des Schwerpunkts geht.the DE 10 2015 112 491 A1 discloses an electronic braking system with damper control. The vehicle must be equipped with a separate air suspension control and transmit the axle loads to the electronic control unit of the electronic brake system every 50 ms to 150 ms, in which a current axle load is calculated from the transmitted data. From changing the current axis load, a center of gravity is determined without the calculation being shown in detail. It is also not clear whether it is about the horizontal or vertical position of the center of gravity.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, mit dem auf möglichst einfache Weise eine Schwerpunkthöhe ermittelt und für vorhandene Fahrzeugsysteme zur Verfügung gestellt werden kann. Insbesondere soll mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine vorhandene Wankstabilisierung (um die X-Achse) verbessert werden und/oder eine Nickstabilisierung (um die Y-Achse).The object of the present invention is to create a method with which a center of gravity height can be determined in the simplest possible way and can be made available for existing vehicle systems. In particular, existing roll stabilization (about the X axis) and/or pitch stabilization (about the Y axis) should be improved with the method according to the invention.

Zur Lösung der Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren die Merkmale des Anspruchs 1 auf.To solve the problem, the method according to the invention has the features of claim 1.

Das Verfahren ist zur Steuerung von Funktionen in einem Fahrzeug mit wenigstens zwei Achsen und bekannter Fahrzeuggeometrie vorgesehen, wobei die Steuerung der Funktionen in Abhängigkeit von einer Schwerpunkthöhe hs des Fahrzeugs erfolgt. Erfindungsgemäß kann die Schwerpunkthöhe hs wie folgt bestimmt werden:

a) statische Achslasten werden ermittelt,
b) aus den statischen Achslasten und Daten der Fahrzeuggeometrie wird eine Schwerpunktrücklage bestimmt,
c) die Schwerpunkthöhe wird wie nachfolgend unter aa), bb) oder cc) dargestellt ermittelt:
- aa) bei Beschleunigung des Fahrzeugs in horizontaler Ebene werden aktuelle Achslasten und eine aktuelle, in Fahrzeuglängsrichtung messbare Beschleunigung ermittelt; und aus den aktuellen Achslasten, der aktuellen Beschleunigung, der Schwerpunktrücklage und den Daten der Fahrzeuggeometrie wird die Schwerpunkthöhe bestimmt, oder
- bb) bei in Fahrtrichtung geneigter Fahrt des Fahrzeugs mit konstanter Geschwindigkeit werden aktuelle Achslasten und eine aktuelle Neigung ermittelt; und aus den aktuellen Achslasten, der aktuellen Neigung, der Erdbeschleunigung, der Schwerpunktrücklage und den Daten der Fahrzeuggeometrie wird die Schwerpunkthöhe bestimmt, oder
- cc) bei Beschleunigung und zugleich in Fahrtrichtung geneigter Fahrt des Fahrzeugs werden aktuelle Achslasten und eine aktuelle, in Fahrzeuglängsrichtung messbare Beschleunigung ermittelt, und aus den aktuellen Achslasten, der aktuellen, in Fahrzeuglängsrichtung messbaren Beschleunigung, der Schwerpunktrücklage und den Daten der Fahrzeuggeometrie wird die Schwerpunkthöhe bestimmt.

The method is intended for controlling functions in a vehicle with at least two axles and known vehicle geometry, the functions being controlled as a function of a center of gravity height hs of the vehicle. According to the invention, the center of gravity hs can be determined as follows:

a) static axle loads are determined,
b) a center of gravity offset is determined from the static axle loads and vehicle geometry data,
c) the height of the center of gravity is determined as shown below under aa), bb) or cc):
- aa) when the vehicle accelerates in a horizontal plane, current axle loads and a current acceleration that can be measured in the longitudinal direction of the vehicle are determined; and the height of the center of gravity is determined from the current axle loads, the current acceleration, the rearward position of the center of gravity and the vehicle geometry data, or
- bb) when the vehicle is traveling at a constant speed and inclined in the direction of travel, current axle loads and a current inclination are determined; and the height of the center of gravity is determined from the current axle loads, the current inclination, the gravitational acceleration, the rearward position of the center of gravity and the vehicle geometry data, or
- cc) when the vehicle is accelerating and driving at an angle in the direction of travel, current axle loads and a current acceleration that can be measured in the longitudinal direction of the vehicle are determined, and the height of the center of gravity is determined from the current axle loads, the current acceleration that can be measured in the vehicle longitudinal direction, the center of gravity backward position and the vehicle geometry data .

Vorzugsweise ist das Verfahren zur Anwendung in einem Nutzfahrzeug mit mehr als 7,5 t Gesamtgewicht, mit pneumatischer Bremsanlage und elektronischem Bremssystem vorgesehen. Insbesondere geht es um Fahrzeuge der genannten Art in Verbindung mit einer technischen Ausstattung, wie sie in der Europäischen Union für eine Erstzulassung bis zum Ende des Jahres 2019 erforderlich war. Alternativ oder zusätzlich sollen alle Fahrzeuge berücksichtigt werden, die eine Möglichkeit zur sensorischen Erfassung der Beschleunigung in Verbindung mit der Erfassung und Bereitstellung der Achslasten aufweisen.The method is preferably intended for use in a commercial vehicle with a total weight of more than 7.5 t, with a pneumatic brake system and an electronic brake system. In particular, it is about vehicles of the type mentioned in connection with technical equipment as was required in the European Union for initial registration by the end of 2019. Alternatively or additionally, all vehicles should be taken into account that have the option of detecting acceleration by sensors in connection with the detection and provision of axle loads.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht eine Bestimmung der Schwerpunkthöhe im Wesentlichen in zwei Schritten vor. Zunächst werden die statischen Achslasten des Fahrzeugs insbesondere als aktuelle Achslasten bei Stillstand oder konstanter Fahrgeschwindigkeit in Geradeausfahrt auf ebener horizontaler Fahrbahn ermittelt. Daraus, aus der Gesamtmasse und der Fahrzeuggeometrie wird die Schwerpunktrücklage bestimmt. Als Schwerpunktrücklage wird hier der Abstand des Fahrzeugschwerpunkts in Fahrzeuglängsrichtung (X-Achse) zur Vorderachse bezeichnet. Die Ermittlung der Schwerpunktrücklage ist bekannt und muss hier nicht weiter ausgeführt werden. Die theoretischen Grundlagen für die Berechnung der Schwerpunktrücklage sind beispielsweise dargestellt in Hoepke, E. (2016), Nutzfahrzeugtechnik 8. Auflage, Wiesbaden: Springer (S. 199 ff).The method according to the invention essentially provides for a determination of the height of the center of gravity in two steps. First of all, the static axle loads of the vehicle are determined, in particular as current axle loads when stationary or at a constant driving speed when driving straight ahead on a level, horizontal roadway. From this, from the total mass and the vehicle geometry, the center of gravity reserve is determined. The distance between the vehicle's center of gravity in the longitudinal direction of the vehicle (X-axis) and the front axle is referred to as the center of gravity rearrangement. The determination of the center of gravity reserve is known and does not need to be explained further here. The theoretical basis for calculating the center of gravity reserve is presented, for example, in Hoepke, E. (2016), Nutzfahrzeugtechnik 8th edition, Wiesbaden: Springer (p. 199 ff).

Anschließend wird unter Verwendung der Schwerpunktrücklage, der Daten der Fahrzeuggeometrie und der aktuellen Achslasten die Schwerpunkthöhe bestimmt. Dabei sind drei Varianten möglich, wie zuvor unter aa), bb) und cc) angegeben:

Entweder (gemäß aa) ist das Fahrzeug in horizontaler Ebene unterwegs und beschleunigt positiv oder negativ, sodass durch einen vorhandenen Beschleunigungssensor die aktuelle Beschleunigung in Fahrzeuglängsrichtung (X-Achse) feststellbar und als Ausgangswert für die Berechnung verwendet werden kann. Vorzugsweise fährt das Fahrzeug dabei ohne oder mit nur geringen Querbeschleunigungen geradeaus.

The height of the center of gravity is then determined using the rearward position of the center of gravity, the vehicle geometry data and the current axle loads. Three variants are possible, as stated above under aa), bb) and cc):

Either (according to aa) the vehicle is traveling in a horizontal plane and accelerates positively or negatively, so that the current acceleration in the longitudinal direction of the vehicle (X-axis) can be determined by an existing acceleration sensor and used as the starting value for the calculation can. The vehicle preferably drives straight ahead with little or no lateral acceleration.

Alternativ (gemäß bb) fährt das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit auf einer in Fahrzeugrichtung geneigten Fahrbahn (Gefälle oder Steigung), wobei die aktuelle Neigung des Fahrzeugs durch einen vorhandenen Neigungssensor erfasst und für die weitere Berechnung zur Verfügung gestellt wird. Als Neigungssensor kann in diesem Zusammenhang insbesondere ein in modernen Bremssystemen ohnehin vorhandener Längsbeschleunigungssensor (Beschleunigung in X-Richtung) verwendet werden. Auch dabei fährt das Fahrzeug vorzugsweise ohne oder nur mit geringen Lenkbewegungen geradeaus.Alternatively (according to bb), the vehicle drives at a constant speed on a roadway that is inclined in the direction of the vehicle (uphill or downhill), with the current inclination of the vehicle being detected by an existing inclination sensor and being made available for further calculation. In this context, a longitudinal acceleration sensor (acceleration in the X-direction) that is present in any case in modern brake systems can be used as the inclination sensor. Here, too, the vehicle preferably drives straight ahead with little or no steering movement.

Schließlich (gemäß cc) kann das Fahrzeug auf geneigter Straße mit Beschleunigung unterwegs sein. Die Alternativen aa) und bb) sind Spezialfälle zu cc), nämlich entweder für die Neigung 0 oder die Beschleunigung 0. Vorzugsweise wird das Verfahren auf geneigter Fahrbahn nur in Verbindung mit einer Beschleunigung ausgeführt, da dann genauere Ergebnisse erzielbar sind. Insbesondere wird das Verfahren bei Gefällefahrt in Verbindung mit einem Bremsvorgang durchgeführt.Finally (according to cc), the vehicle may be traveling on a sloped road with acceleration. The alternatives aa) and bb) are special cases for cc), namely either for the inclination 0 or the acceleration 0. The method on an inclined roadway is preferably only carried out in connection with an acceleration, since more precise results can then be achieved. In particular, the method is carried out when driving downhill in connection with a braking process.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Berechnung der Schwerpunkthöhe gut möglich. Zumindest ist in relativ kurzer Zeit eine Einteilung in drei Stufen möglich, nämlich Tieflast, Mittellast oder Hochlast. Auch können dann weitere Fahrzeugfunktionen gesteuert werden, für die die Schwerpunkthöhe von Bedeutung ist, und ohne dass zuvor manuelle Messungen oder Prüfungen oder Abschätzungen durchgeführt werden müssen.A calculation of the height of the center of gravity is easily possible with the method according to the invention. At least in a relatively short time, a classification into three levels is possible, namely low load, medium load or high load. Other vehicle functions for which the height of the center of gravity is important can then also be controlled and without having to carry out manual measurements or tests or estimates beforehand.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können zur Bestimmung der Achslasten Signale von Achslastsensoren ausgelesen werden, insbesondere von Drucksensoren oder Wegsensoren. Die Drucksensoren messen in bekannter Weise vorzugsweise den pneumatischen Druck in einer vorhandenen Luftfederung. Dabei sind jeder Achse mehrere Luftfederbälge zugeordnet, deren Innendruck mit der jeweiligen Achslast korreliert. Wegsensoren können den Abstand zwischen Chassis und Fahrzeug oder zwischen Chassis und Fahrbahn messen, beispielsweise durch eine Winkelerfassung eines Hebels zwischen Chassis und Fahrwerk oder durch eine berührungslose Abtastung der Fahrbahn durch eine hierfür geeignete Einrichtung. Vorzugsweise wird als Achslastsensor alles angesehen, was mittelbar oder unmittelbar eine Bestimmung der jeweiligen Achslast ermöglicht.According to a further idea of the invention, in order to determine the axle loads, signals from axle load sensors can be read out, in particular from pressure sensors or displacement sensors. The pressure sensors preferably measure the pneumatic pressure in an existing air suspension system in a known manner. Each axle is assigned several air bags, the internal pressure of which correlates with the respective axle load. Displacement sensors can measure the distance between the chassis and the vehicle or between the chassis and the roadway, for example by detecting the angle of a lever between the chassis and the running gear or by contactless scanning of the roadway using a device suitable for this purpose. Anything that directly or indirectly enables the respective axle load to be determined is preferably regarded as an axle load sensor.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können zur Bestimmung der in Fahrtrichtung geneigten Fahrt Signale eines Neigungssensors ausgelesen werden. Als Neigungssensor wird alles angesehen, was mittelbar oder unmittelbar ein Signal liefert, welches mit der Neigung der Fahrbahn in Fahrtrichtung korreliert ist, beispielsweise auch ein Längsbeschleunigungssensor. Es wird davon ausgegangen, dass die Neigung der Fahrbahn auch der Neigung des Fahrzeugs bzw. des Chassis in Fahrtrichtung entspricht. Möglich ist insbesondere ein Sensor, der einen Neigungswinkel ausgibt. Daraus ist auf einfache Weise die Neigung in Prozent berechenbar. Ebenso kann der Neigungssensor durch einen Beschleunigungssensor in X-Richtung des Fahrzeugs nachgebildet werden. Aus dessen Signal ist auf einfache Weise ein Neigungswinkel berechenbar, zumindest bei konstanter Geschwindigkeit.According to a further idea of the invention, signals from an inclination sensor can be read out in order to determine whether the vehicle is inclined in the direction of travel. Anything that directly or indirectly delivers a signal that is correlated with the inclination of the roadway in the direction of travel, for example a longitudinal acceleration sensor, is regarded as an inclination sensor. It is assumed that the slope of the road also corresponds to the slope of the vehicle or chassis in the direction of travel. In particular, a sensor that outputs an angle of inclination is possible. From this, the inclination can be calculated in percent in a simple manner. Likewise, the inclination sensor can be simulated by an acceleration sensor in the X-direction of the vehicle. From its signal, an angle of inclination can be calculated in a simple manner, at least at constant speed.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann das Fahrzeug auch als eine Kombination aus Sattelzugmaschine und Auflieger angesehen werden, wobei dann eine Verbindung zwischen der Sattelzugmaschine und dem Auflieger als starr angenommen wird. Die angenommene starre Verbindung erleichtert die Bestimmung der Schwerpunktrücklage für die Kombination aus Sattelzugmaschine und Auflieger wesentlich. Vorzugsweise wird von einem Auflieger mit einer Achse ausgegangen. Diese Achse wird als zusätzliche Hinterachse des Fahrzeugs mit der zugehörigen Achslast in die Berechnung der Schwerpunkthöhe einbezogen. Dabei kann die Achse auch eine virtuelle Achse sein, die durch Zusammenfassung der Achsen einer Achsgruppe gebildet ist, z.B. bei einem Auflieger mit drei Achsen. Die virtuelle Achse ist dann vorzugsweise zur Vereinfachung in der geometrischen Mitte der Achsgruppe positioniert. Dies ist praxisnah, da Luftfederbälge der Achsgruppe oftmals gleichgeschaltet sind, so dass dieselben Achslasten wirken.According to a further idea of the invention, the vehicle can also be viewed as a combination of tractor unit and trailer, in which case a connection between the tractor unit and the trailer is assumed to be rigid. The assumed rigid connection makes it much easier to determine the center of gravity offset for the combination of tractor and trailer. A semi-trailer with one axle is preferably assumed. This axle is included in the calculation of the height of the center of gravity as an additional rear axle of the vehicle with the associated axle load. The axle can also be a virtual axle formed by combining the axles of an axle group, e.g. in the case of a trailer with three axles. The virtual axis is then preferably positioned in the geometric center of the axis group for the sake of simplification. This is practical because the air bags of the axle group are often synchronized so that the same axle loads act.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können bei insgesamt n Achsen des Fahrzeugs zur Bestimmung der Achslasten Signale von Achslastsensoren an zumindest n-1 Achsen ausgewertet werden. Die fehlenden Signale der nicht ausgewerteten oder nicht sensierten Achse werden aufgrund der entwickelten Berechnungsmethoden nicht benötigt. Vorzugsweise handelt es sich um die Vorderachse.According to a further idea of the invention, with a total of n axles of the vehicle, signals from axle load sensors on at least n-1 axles can be evaluated in order to determine the axle loads. The missing signals of the axis that has not been evaluated or sensed are not required due to the calculation methods developed. It is preferably the front axle.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können bei einem aus mindestens zwei miteinander gekoppelten Fahrzeugeinheiten gebildeten Fahrzeug und n Achsen die Signale von Achslastsensoren an n-1 Achsen ausgewertet werden. Auch hier werden die Signale der nicht ausgewerteten Achse aufgrund der entwickelten Berechnungsmethoden nicht benötigt.According to a further idea of the invention, in a vehicle formed from at least two vehicle units coupled to one another and n axles, the signals from axle load sensors can be transmitted n-1 axes are evaluated. Here, too, the signals of the unevaluated axis are not required due to the calculation methods developed.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird die Bestimmung der Schwerpunkthöhe abgebrochen oder nicht durchgeführt oder eine ermittelte Schwerpunkthöhe wird verworfen, wenn wenigstens eine der nachfolgenden Bedingungen erfüllt ist:

a) die Schwerpunktrücklage ist nicht ermittelbar,
b) bei Fahrt in horizontaler Ebene liegt die aktuelle Beschleunigung unter einem Grenzwert,
c) eine Bremsdauer liegt unter einem Grenzwert,
d) eine aktuelle Geschwindigkeit liegt unter einem Grenzwert,
e) im Fahrzeug ist eine Antiblockierregelung aktiv,
f) im Fahrzeug ist eine Antriebsschlupfregelung aktiv,
g) Differenzen aus den statischen Achslasten zu den aktuellen Achslasten liegen unter einem Grenzwert,
h) bei Fahrt auf in Fahrtrichtung geneigter Fahrbahn - Steigung oder Gefälle - ist die Neigung kleiner als ein Grenzwert,
i) bei Fahrt auf in Fahrtrichtung geneigter Fahrbahn - Steigung oder Gefälle - wird eine aktuelle Beschleunigung gemessen, die unter einem Grenzwert liegt,
j) bei Fahrt treten Sprünge in der aktuellen Beschleunigung auf, derart, dass eine Änderung der aktuellen Beschleunigung pro Zeiteinheit über einem Grenzwert liegt,
k) nach Beginn einer Bremsung ist erst ein Zeitraum verstrichen, der unter einem Grenzwert liegt.

According to a further idea of the invention, the determination of the center of gravity is aborted or not carried out, or a determined center of gravity is discarded if at least one of the following conditions is met:

a) the center of gravity reserve cannot be determined,
b) when driving on a horizontal plane, the current acceleration is below a limit value,
c) a braking duration is below a limit value,
d) a current speed is below a limit value,
e) an anti-lock braking system is active in the vehicle,
f) traction control is active in the vehicle,
g) Differences between the static axle loads and the current axle loads are below a limit value,
h) when driving on a roadway that is inclined in the direction of travel - incline or decline - the incline is less than a limit value,
i) when driving on a roadway that is inclined in the direction of travel - uphill or downhill - a current acceleration that is below a limit value is measured,
j) jumps in the current acceleration occur when driving, such that a change in the current acceleration per unit of time is above a limit value,
k) after the start of braking, only a period of time has elapsed that is below a limit value.

Gemäß a) kann das Verfahren insbesondere abgebrochen oder nicht durchgeführt werden, wenn die Schwerpunktrücklage nicht ermittelbar ist. Am Fahrzeug kann ein Fehlersignal angezeigt werden und/oder als Schwerpunkthöhe wird aus Sicherheitsgründen eine maximal mögliche Schwerpunkthöhe angenommen. Diese kann sich beispielsweise aus der Fahrzeuggeometrie ergeben. Eine nicht ermittelbare Schwerpunktrücklage kann sich auch aus einer ungünstigen Anordnung der Luftfederbälge ergeben. Die ungünstige Anordnung kann u.a. überprüft werden anhand von Fahrzeugparametern, der Fahrzeuggeometrie oder einer Bewertung des Vorzeichens der Achslaständerung gegenüber der sensierten Längsbeschleunigung.In accordance with a), the method can in particular be aborted or not carried out if the center of gravity reserve cannot be determined. An error signal can be displayed on the vehicle and/or a maximum possible center of gravity height is assumed as the center of gravity for safety reasons. This can result from the vehicle geometry, for example. A shift in the center of gravity that cannot be determined can also result from an unfavorable arrangement of the air bags. The unfavorable arrangement can be checked, among other things, on the basis of vehicle parameters, the vehicle geometry or an evaluation of the sign of the axle load change compared to the sensed longitudinal acceleration.

Gemäß b) kann das Verfahren insbesondere abgebrochen oder nicht durchgeführt oder das Ergebnis verworfen werden, wenn bei Fahrt in horizontaler Ebene die aktuelle Beschleunigung unterhalb eines Grenzwerts liegt. Der Grenzwert orientiert sich an der Messgenauigkeit der Beschleunigungssensoren. Vorzugsweise liegt der Grenzwert für eine Mindest-Beschleunigung in einem Bereich von 0,5 bis 5 m/s² und beträgt insbesondere 1 m/s². Dabei kann auch ein Mittelwert der Beschleunigung berücksichtigt werden. In dem Fall wird das Ergebnis der Berechnung nachträglich verworfen, wenn der Mittelwert der Beschleunigung unter der Mindest-Beschleunigung liegt.According to b), the method can in particular be aborted or not carried out or the result discarded if the current acceleration is below a limit value when driving on a horizontal plane. The limit value is based on the measurement accuracy of the acceleration sensors. The limit value for a minimum acceleration is preferably in a range from 0.5 to 5 m/s ² and is in particular 1 m/s ² . A mean value of the acceleration can also be taken into account. In this case, the result of the calculation is subsequently discarded if the average acceleration is below the minimum acceleration.

Gemäß c) kann eine Mindest-Bremsdauer berücksichtigt werden. Der Grenzwert liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 30 s und beträgt insbesondere 5 s. Die Mindestbremsdauer kann auch durch Addition mehrerer Bremsdauern erzielt werden. Das heißt, das Verfahren wird für jede Bremsdauer durchgeführt. Die Ergebnisse (Schwerpunkthöhen) mehrerer Bremsdauern werden addiert, bis die Mindestbremsdauer erreicht oder überschritten ist. Danach wird ein Mittelwert der Ergebnisse berechnet.According to c), a minimum braking time can be taken into account. The limit value is preferably in a range from 1 to 30 s and is in particular 5 s. The minimum braking time can also be achieved by adding several braking times. That is, the method is carried out for each braking period. The results (centroid heights) of multiple braking times are added up until the minimum braking time is reached or exceeded. Thereafter, an average of the results is calculated.

Gemäß d) kann eine Mindest-Geschwindigkeit berücksichtigt werden. Der Grenzwert liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0 bis 20 km/h und beträgt insbesondere 15 km/h. Das Verfahren wird dann nur begonnen oder fortgeführt, wenn der Grenzwert überschritten ist.According to d), a minimum speed can be taken into account. The limit value is preferably in a range from 0 to 20 km/h and is in particular 15 km/h. The procedure is then only started or continued if the limit value is exceeded.

Motorbetriebene Nutzfahrzeuge sind üblicherweise mit einer Antiblockierregelung ausgestattet. Sofern diese aktiv ist, wird gemäß e) das Verfahren insbesondere nicht durchgeführt. Analog gilt dies für eine Antischlupfregelung gemäß f).Motorized commercial vehicles are usually equipped with an anti-lock braking system. If this is active, the method according to e) is in particular not carried out. This applies analogously to an anti-slip regulation according to f).

Gemäß g) kann das Verfahren vorzugsweise abgebrochen oder nicht durchgeführt werden, wenn Differenzen aus den statischen Achslasten zu den aktuellen Achslasten unterhalb eines Grenzwerts liegen. Bei zu geringen Differenzen kann die Berechnung der Schwerpunkthöhe zu große Unsicherheiten aufweisen. Ohnehin müssen die Differenzen zumindest die messtechnische Auflösung der Achslastsensoren überschreiten. Vorzugsweise wird für die genannten Differenzen von einem Grenzwert von 1 bis 1000 kg, insbesondere 250 kg ausgegangen.According to g), the method can preferably be aborted or not carried out if the differences between the static axle loads and the current axle loads are below a limit value. at If the differences are too small, the calculation of the height of the center of gravity can show excessive uncertainties. In any case, the differences must at least exceed the metrological resolution of the axle load sensors. A limit value of 1 to 1000 kg, in particular 250 kg, is preferably assumed for the stated differences.

Gemäß h) soll das Verfahren insbesondere abgebrochen oder nicht durchgeführt werden, wenn bei Fahrt auf in Fahrtrichtung geneigter Fahrbahn - Steigung oder Gefälle - die Neigung kleiner als ein Grenzwert ist. Bei relativ kleiner Neigung der Fahrbahn können weitere Einflüsse, wie beispielsweise Reibung, die Berechnung der Schwerpunkthöhe verfälschen.According to h), the method should in particular be aborted or not carried out if, when driving on a roadway that is inclined in the direction of travel—uphill or downhill—the inclination is less than a limit value. If the incline of the road is relatively small, other influences such as friction can falsify the calculation of the height of the center of gravity.

Insbesondere kann das Verfahren gemäß i) abgebrochen oder nicht durchgeführt werden, wenn bei geneigter Fahrbahn - Steigung oder Gefälle - eine aktuelle Beschleunigung gemessen wird, die über einem Grenzwert liegt. Eine nur geringe aktuelle Beschleunigung sollte bei Fahrt entlang geneigter Fahrbahn noch hinnehmbar sein.In particular, the method according to i) can be aborted or not carried out if a current acceleration that is above a limit value is measured on a sloping roadway—uphill or downhill. An only slight current acceleration should still be acceptable when driving along an inclined roadway.

Insbesondere wird das Verfahren abgebrochen oder nicht durchgeführt, wenn gemäß j) Sprünge in der aktuellen Beschleunigung auftreten. Derartige Sprünge können aus Änderungen in der Fahrbahnbeschaffenheit oder aus anderweitig ausgelösten Eingriffen in das Bremssystem oder Motormanagement bedingt sein. Ein Abbruch des Verfahrens findet vorzugsweise statt, wenn die Beschleunigung um +/- 0 bis 50 %, insbesondere 15 % um einen Mittelwert der Beschleunigung über die gesamte auswertbare Länge schwankt.In particular, the method is aborted or not carried out if jumps in the current acceleration occur according to j). Such jumps can be caused by changes in the condition of the road or by interventions in the braking system or engine management that have been triggered in some other way. The method is preferably aborted if the acceleration fluctuates by +/−0 to 50%, in particular 15%, around a mean value of the acceleration over the entire length that can be evaluated.

Gemäß k) kann eine Mindest-Zeitdauer nach Beginn einer Bremsung berücksichtigt werden. Als Beginn einer Bremsung wird vorzugsweise eine im elektronischen Bremssystem auftretende Bremsanforderung verstanden. Der Grenzwert für die Mindest-Zeitdauer liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 5 s und beträgt insbesondere 2 s. Solange die Mindest-Zeitdauer noch nicht abgelaufen ist, werden im Zeitablauf veränderliche Werte nicht berücksichtigt bzw. wird das Verfahren nicht gestartet. Dies gilt dann beispielsweise auch für die Erfassung der Bremsdauer. Das heißt, wenn seit Bremsbeginn 5 s verstrichen sind, werden bei einer Mindest-Zeitdauer von beispielsweise 2 s nur 3 s als Bremsdauer erfasst. Durch die Mindest-Zeitdauer werden Einschwingvorgänge berücksichtigt.According to k), a minimum period of time after the start of braking can be taken into account. A braking request occurring in the electronic braking system is preferably understood as the start of braking. The limit value for the minimum time period is preferably in the range from 0.5 to 5 s and is in particular 2 s. As long as the minimum time period has not yet expired, values that change over time are not taken into account and the method is not started. This then also applies, for example, to the recording of the braking duration. This means that if 5 s have elapsed since the start of braking, only 3 s are recorded as the braking duration for a minimum time period of, for example, 2 s. Transient processes are taken into account by the minimum duration.

Insbesondere im Zusammenhang mit der Mindest-Zeitdauer ist eine Änderungsrate der Achslast von Bedeutung. Diese wird vorgegeben oder beeinflusst durch die verwendete Hardware und Software, etwa durch einen Achslastsensor, die Datenübertragung und - verarbeitung. Vorzugsweise liegt die Änderungsrate der Achslast in einem Bereich von 1 bis 100 Hz und beträgt insbesondere 10 Hz. Bei einer Änderungsrate von 10 Hz steht für die Berechnung der Schwerpunkthöhe nach jeweils 100 ms ein neuer Wert der Achslast zur Verfügung.A rate of change in the axle load is important, particularly in connection with the minimum time period. This is specified or influenced by the hardware and software used, for example by an axle load sensor, data transmission and processing. The rate of change of the axle load is preferably in a range from 1 to 100 Hz and is in particular 10 Hz. With a rate of change of 10 Hz, a new value of the axle load is available for calculating the height of the center of gravity every 100 ms.

Durch Berücksichtigung der voranstehenden Kriterien einzeln, in Summe oder in Teilkombinationen ist es möglich eine fehlerhafte Bestimmung der Schwerpunkthöhe zu vermeiden. Vorteilhafterweise werden die Kriterien d) und k) als besonders kritische Bedingungen stets berücksichtigt, auch in Verbindung mit weiteren Kriterien.By considering the above criteria individually, in total or in partial combinations, it is possible to avoid an incorrect determination of the height of the center of gravity. Criteria d) and k) are advantageously always taken into account as particularly critical conditions, also in conjunction with other criteria.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die ermittelte Schwerpunkthöhe für eine an sich bekannte Wankstabilisierung des Fahrzeugs verwendet werden. Die Wankstabilisierung verhindert ein Kippen des Fahrzeugs um die Fahrzeuglängsachse (X-Achse) bei Kurvenfahrt. Aufgrund eines durch Lenkwinkel oder Beschleunigungssensoren ermittelten Kurvenradius, der Geschwindigkeit und der zugrunde gelegten Schwerpunkthöhe werden in bekannter Weise Bremseingriffe berechnet und automatisch ausgeführt. Je genauer die hierfür ermittelte Schwerpunkthöhe ist, umso eher können übervorsichtige Bremsmanöver vermieden werden. Letzten Endes sind höhere Kurvengeschwindigkeiten und ein wirtschaftlicheres Fahren möglich.According to a further idea of the invention, the determined center of gravity height can be used for a known roll stabilization of the vehicle. The roll stabilization prevents the vehicle from tipping over the vehicle's longitudinal axis (X-axis) when cornering. Braking interventions are calculated in a known manner and carried out automatically on the basis of a curve radius determined by the steering angle or acceleration sensors, the speed and the underlying height of the center of gravity. The more precisely the height of the center of gravity determined for this purpose, the more likely it is that overcautious braking maneuvers can be avoided. Ultimately, higher cornering speeds and more economical driving are possible.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die ermittelte Schwerpunkthöhe für eine an sich bekannte Nickstabilisierung des Fahrzeugs verwendet werden. Die Nickstabilisierung soll insbesondere bei Zugmaschinen mit hohem, vorn liegendem Schwerpunkt ein Anheben der Hinterachse vermeiden. Auch dafür ist eine möglichst genau ermittelte Schwerpunkthöhe sinnvoll. Anderenfalls wird die Vorderachse aus Sicherheitsgründen zu schwach eingebremst, was den Bremsweg erheblich verlängern kann.According to a further idea of the invention, the height of the center of gravity determined can be used for pitch stabilization of the vehicle, which is known per se. The pitch stabilization is intended to prevent lifting of the rear axle, particularly in the case of towing vehicles with a high center of gravity at the front. Here, too, it makes sense to determine the center of gravity as precisely as possible. Otherwise, for safety reasons, the front axle will be braked too weakly, which can significantly increase the braking distance.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine elektronische Steuerung gemäß Anspruch 10. Die Steuerung ist vorzugsweise für ein Fahrzeug vorgesehen, wie es im Zusammenhang mit dem Verfahren bevorzugt angegeben ist. Dabei umfasst die elektronische Steuerung

- eine elektronische Komponente zur Bestimmung einer Schwerpunkthöhe,
- Achslastsensoren,
- Speicher für fahrzeuggeometrische Daten,
- einen Längsbeschleunigungssensor und/oder einen Längsneigungssensor,
- wobei in der elektronischen Komponente ein Algorithmus zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 implementiert ist.

The invention also relates to an electronic controller according to claim 10. The controller is preferably provided for a vehicle, as is preferably specified in connection with the method. The electronic control includes

- an electronic component for determining a center of gravity height,
- axle load sensors,
- memory for vehicle geometric data,
- a longitudinal acceleration sensor and/or a longitudinal inclination sensor,
- wherein an algorithm for performing the method according to any one of claims 1 to 9 is implemented in the electronic component.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die elektronische Komponente Bestandteil eines elektronischen Bremsensteuergerätes sein. Das Bremsensteuergerät ist zentrale Steuereinheit für ein elektronisches Bremssystem des Fahrzeugs und steuert insbesondere einen Bremsmodulator, welcher wiederum die Funktion von Betriebsbremsen steuert.According to a further idea of the invention, the electronic component can be part of an electronic brake control unit. The brake control unit is the central control unit for an electronic braking system of the vehicle and in particular controls a brake modulator, which in turn controls the function of the service brakes.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die elektronische Komponente Bestandteil eines elektronischen Steuergerätes für eine pneumatische Federung sein. Je nach Hersteller kann für die pneumatische Federung eines Nutzfahrzeugs ein eigenes Steuergerät vorgesehen sein. Die elektronische Komponente kann in dieses Steuergerät integriert sein. Wichtig ist der Zugang des betreffenden Steuergerätes zu den für die Bestimmung der Schwerpunkthöhe benötigten konstanten und dynamischen Daten bzw. zu einem die Längsbeschleunigung repräsentierenden oder enthaltenden Signal, zu einem die Achslast repräsentierenden oder enthaltenden Signal und zu fahrzeugspezifischen Parametern.According to a further idea of the invention, the electronic component can be part of an electronic control device for a pneumatic suspension. Depending on the manufacturer, a separate control unit can be provided for the pneumatic suspension of a commercial vehicle. The electronic component can be integrated into this control unit. It is important for the relevant control unit to have access to the constant and dynamic data needed to determine the height of the center of gravity or to a signal representing or containing the longitudinal acceleration, to a signal representing or containing the axle load and to vehicle-specific parameters.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Zugmaschine bei Fahrt in horizontaler Ebene,
2 die Zugmaschine auf in Fahrtrichtung geneigter Fahrbahn,
3 ein Fahrzeug, nämlich einen Lastzug bestehend aus Zugmaschine und Auflieger, bei Fahrt in horizontaler Ebene,
4 das Fahrzeug gemäß 3 auf in Fahrtrichtung geneigter Fahrbahn,
5 eine schematische Darstellung einer elektronischen Steuerung in einer Zugmaschine,
6 eine schematische Darstellung analog 5, mit Erweiterung zu einem Lastzug.

Further features of the invention emerge from the rest of the description and from the claims. Advantageous embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings. Show it:

1 a tractor when traveling on a horizontal plane,
2 the tractor unit on a roadway inclined in the direction of travel,
3 a vehicle, namely a truck-trailer combination consisting of a towing vehicle and a trailer, when traveling on a horizontal plane,
4 the vehicle according to 3 on a roadway inclined in the direction of travel,
5 a schematic representation of an electronic control in a tractor,
6 a schematic representation analogous 5 , with extension to a truck.

Zur Vereinfachung und zum besseren Verständnis werden auf den nächsten Seiten die im Zusammenhang mit der Figurenbeschreibung verwendeten Variablen und Gleichungen eingeführt.For simplification and better understanding, the variables and equations used in connection with the description of the figures are introduced on the following pages.

Variablen: Variable physikalische Größe Einheit a _x Beschleunigung m/s² h _K Höhe der Sattelkupplung m h _S Fahrzeuggesamtschwerpunkthöhe m F _Z1 Gewichtskraft an der Vorderachse N F _Z2 Gewichtskraft an der ersten Hinterachse N F _Zi+1 Gewichtskraft an den Hinterachsen allgemein N F _A Gewichtskraft an der Aufliegerachse N g Erdbeschleunigung m/s² L _i+1 Radstände Vorderachse zu Hinterachsen m L _A Abstand King-Pin zur Aufliegerachse m L _AV Schwerpunktrücklage des Sattelkraftzugs m L _K Abstand der Sattelkupplung zur Hinterachse m L _V Schwerpunktrücklage m m _G Gesamtmasse kg p Fahrbahnsteigung oder -gefälle prozentual % α Fahrbahnsteigung oder -gefälle als Winkel ° Variables: variable physical size Unit _ax _ acceleration m/s ² hk _{_} Fifth wheel height m h _p Vehicle overall center of gravity m F _Z1 weight on the front axle N F _Z2 Weight on the first rear axle N F _Zi+1 Weight force on the rear axles in general N F _A Weight force on the trailer axle N G acceleration due to gravity m/s ² L _i+1 Wheelbases front axle to rear axles m L _A Distance king pin to trailer axle m LAV _{_} Rear center of gravity of the articulated lorry m LK _{_} Distance from the fifth wheel to the rear axle m LV _{_} focus reserve m m _G total mass kg p Road gradient or gradient as a percentage % a Road gradient or gradient as an angle °

Gleichungen: $L_{V} = \frac{F_{Z 2} \cdot L_{1}}{m_{G} \cdot g}$

(1)

L_{V} = \frac{\sum_{i = 1}^{2} (F_{Z_{i + 1}} \cdot L_{i})}{m_{G} \cdot g}

(2)

L_{A V} = \frac{F_{Z_{2}} \cdot L_{1} + F_{A} \cdot (L_{A} - L_{K} + L_{1}) + (L_{K} - L_{1}) \cdot m_{G} \cdot g}{m_{G} \cdot g}

(3)

h_{S} = \frac{\sum_{i = 1}^{2} (F_{Z_{i + 1}} \cdot L_{i}) - m_{G} \cdot g \cdot L_{v}}{m_{G} \cdot α_{x}}

(4)

h_{S} = \frac{\sum_{i = 1}^{2} (F_{Z_{i + 1}} \cdot L_{i}) - m_{G} \cdot g \cdot L_{v}}{m_{G} \cdot g \cdot p}

(5)

h_{S} = \frac{F_{Z_{2}} \cdot L_{1} - m_{G} \cdot g \cdot (L_{A V} - L_{K} + L_{1}) + F_{A} \cdot (L_{A} - L_{K} + L_{1})}{m_{G} \cdot α_{x}}

(6)

h_{S} = \frac{F_{Z_{2}} \cdot L_{1} - m_{G} \cdot g \cdot c o s c o s α \cdot (L_{A}_{V} - L_{K} + L_{1}) + F_{A} \cdot (L_{A} - L_{K} + L_{1})}{m_{G} \cdot p}

(7) Equations:

L_{V} = \frac{f_{Z 2} \cdot L_{1}}{m_{G} \cdot G}

(1)

L_{V} = \frac{\sum_{i = 1}^{2} (f_{Z_{i + 1}} \cdot L_{i})}{m_{G} \cdot G}

(2)

L_{A V} = \frac{f_{Z_{2}} \cdot L_{1} + f_{A} \cdot (L_{A} - L_{K} + L_{1}) + (L_{K} - L_{1}) \cdot m_{G} \cdot G}{m_{G} \cdot G}

(3)

H_{S} = \frac{\sum_{i = 1}^{2} (f_{Z_{i + 1}} \cdot L_{i}) - m_{G} \cdot G \cdot L_{v}}{m_{G} \cdot a_{x}}

(4)

H_{S} = \frac{\sum_{i = 1}^{2} (f_{Z_{i + 1}} \cdot L_{i}) - m_{G} \cdot G \cdot L_{v}}{m_{G} \cdot G \cdot p}

(5)

H_{S} = \frac{f_{Z_{2}} \cdot L_{1} - m_{G} \cdot G \cdot (L_{A V} - L_{K} + L_{1}) + f_{A} \cdot (L_{A} - L_{K} + L_{1})}{m_{G} \cdot a_{x}}

(6)

H_{S} = \frac{f_{Z_{2}} \cdot L_{1} - m_{G} \cdot G \cdot c O s c O s a \cdot (L_{A}_{V} - L_{K} + L_{1}) + f_{A} \cdot (L_{A} - L_{K} + L_{1})}{m_{G} \cdot p}

(7)

Anhand der 1 wird zunächst die Bestimmung der Schwerpunkthöhe hs erläutert. Als Fahrzeug 10 dargestellt ist eine Zugmaschine mit Vorderachse 11 und Hinterachse 12 auf ebener Fahrbahn 13. Von Achse 11 zu Achse 12 besteht ein Abstand von L₁ (Radstand). Im Schwerpunkt 14 wirkt bei Beschleunigung des Fahrzeugs 10 (Anfahren oder Bremsen) in Fahrzeuglängsrichtung eine Kraft in Höhe von m_G · a_x. Außerdem wirkt senkrecht zur Fahrbahn 13 eine Gewichtskraft in Höhe von m_G · g.Based on 1 the determination of the center of gravity hs is first explained. A tractor with a front axle 11 and rear axle 12 on a level roadway 13 is shown as the vehicle 10. There is a distance of L ₁ (wheelbase) from axle 11 to axle 12. When the vehicle 10 accelerates (starting or braking) in the longitudinal direction of the vehicle, a force of m _G · a _x acts in the center of gravity 14 . In addition, a weight force of m _G · g acts perpendicularly to the roadway 13 .

Die für die Berechnung der Schwerpunkthöhe hs verwendete Schwerpunktrücklage Lv ist der Abstand des Schwerpunkts 14 von der Vorderachse 11 in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung). Die Schwerpunktrücklage Lv ist bei Stillstand des Fahrzeugs 10 auf einfache Weise aus den an den Achsen wirksamen Gewichtskräften Fzi oder F_Z2 berechenbar, beispielsweise wie in Gleichung (1) angegeben. Die Gewichtskräfte F_Z1, F_Z2 an den Achsen werden auch als Achslasten bezeichnet, welche in bekannter Weise durch Achslastsensoren detektierbar sind.The center of gravity backward Lv used for calculating the center of gravity height hs is the distance of the center of gravity 14 from the front axle 11 in the longitudinal direction of the vehicle (x-direction). When the vehicle 10 is stationary, the center of gravity return Lv can be calculated in a simple manner from the weight forces Fzi or F _Z2 acting on the axles, for example as indicated in equation (1). The weight forces F _Z1 , F _Z2 on the axles are also referred to as axle loads, which can be detected in a known manner by axle load sensors.

Die Gesamtmasse m_G ergibt sich aus der Summe der Achslasten oder liegt als bekannter Wert vor. Bei einer Zugmaschine ist die Gesamtmasse m_G annähernd konstant und kann als bekannt vorausgesetzt werden. Zur Vereinfachung kann ein bekanntes Leergewicht als Gesamtmasse m_G angenommen werden.The total mass m _G results from the sum of the axle loads or is available as a known value. In the case of a tractor, the total mass m _G is approximately constant and can be assumed to be known. For simplification, a known unladen weight can be assumed as the total mass m _G.

Gleichung (2) beschreibt einen hier nicht dargestellten Fall mit drei Achsen am Fahrzeug, also für i=2. Die Gleichungen (4) und (5) sind in derselben Form wie Gleichung (2) formuliert, sodass drei Achsen berücksichtigt sind. In der Ausführung mit nur zwei Achsen muss neben dem Summenzeichen in den Gleichungen (4) und (5) nur jeweils ein Summand berücksichtigt werden, nämlich für i=1.Equation (2) describes a case not shown here with three axles on the vehicle, ie for i=2. Equations (4) and (5) are formulated in the same form as equation (2), so that three axes are taken into account. In the embodiment with only two axes, in addition to the summation sign in equations (4) and (5), only one summand has to be taken into account, namely for i=1.

Ausgehend von der berechneten Schwerpunktrücklage Lv wird die Schwerpunkthöhe hs gemäß Gleichung (4) berechnet. Hierzu wird das Fahrzeug 10 durch einen kurzen Bremsvorgang gleichmäßig verzögert. Dabei wird die negative Beschleunigung zusammen mit den aktuellen Achslasten gemessen und in Gleichung (4) zur Bestimmung der Schwerpunkthöhe hs berücksichtigt.The height of the center of gravity hs is calculated according to Equation (4) on the basis of the calculated rearward center of gravity Lv. For this purpose, the vehicle 10 is uniformly decelerated by a short braking process. The negative acceleration is measured together with the current axle loads and taken into account in equation (4) to determine the height of the center of gravity hs.

Aufgrund der Verzögerung des Fahrzeugs 10 unterscheiden sich die aktuellen Achslasten in dieser Phase von den bei Stillstand des Fahrzeugs ermittelten Achslasten, auch bedingt durch die Schwerpunkthöhe hs.Due to the deceleration of the vehicle 10, the current axle loads differ in this phase from the axle loads determined when the vehicle is stationary, also due to the center of gravity height hs.

Anhand von 2 wird eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der Schwerpunkthöhe erläutert, nämlich bei Fahrt des Fahrzeugs 10 entlang der in Fahrtrichtung geneigten Fahrbahn 13. Wie in 2 dargestellt, fährt das Fahrzeug 10 eine Steigung hinauf. Dabei soll die Geschwindigkeit konstant gehalten werden, entweder durch den Fahrer oder durch einen geeigneten Eingriff in eine Motorsteuerung, beispielsweise durch eine Tempomat-Funktion.Based on 2 Another possibility for determining the height of the center of gravity is explained, namely when the vehicle 10 is traveling along the roadway 13 which is inclined in the direction of travel. As in FIG 2 shown, the vehicle 10 is traveling up an incline. The speed should be kept constant, either by the driver or by a suitable intervention in an engine control, for example by a cruise control function.

Während der konstanten Geschwindigkeit werden Daten eines in 2 nicht gezeigten Beschleunigungssensors ausgelesen, nämlich in X-Richtung (Fahrzeuglängsachse). Die X-Richtung orientiert sich an der Lage des Fahrzeugs parallel zur Fahrbahn 13 und weicht deshalb von der horizontalen Richtung ab. Anhand der Daten des Beschleunigungssensors lässt sich bei konstanter Geschwindigkeit ein Steigungswinkel α der Fahrbahn 13 ermitteln. Vorzugsweise werden die Daten eines in X-Richtung messenden Beschleunigungssensors ausgelesen bzw. verwendet. Aus dem Steigungswinkel α ist eine Steigung p in Prozent errechenbar, wie sie üblicherweise für Fahrbahnen angegeben wird. Ohnehin entspricht für kleine Steigungen sin (α) ungefähr der Steigung p.During constant speed, data of an in 2 read acceleration sensor, not shown, namely in the X direction (vehicle longitudinal axis). The X-direction is based on the position of the vehicle parallel to roadway 13 and therefore deviates from the horizontal direction. At a constant speed, an incline angle α of roadway 13 can be determined using the data from the acceleration sensor. The data of an acceleration sensor measuring in the X-direction are preferably read out or used. A gradient p can be calculated as a percentage from the gradient angle α, as is usually specified for roadways. In any case, sin (α) corresponds approximately to the slope p for small slopes.

Während der Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit werden die Achslasten gemessen. Aus den derart ermittelten Daten kann anhand der Gleichung (5) die Schwerpunkthöhe hs berechnet werden. Da das Fahrzeug 10 nur zwei Achsen aufweist, wird in der Gleichung (5) nur der Fall i=1 berücksichtigt. Entsprechend wird nur die Gewichtskraft bzw. Achslast F_Z2 der Hinterachse 12 berücksichtigt, zusammen mit dem Radstand bzw. Achsabstand L₁.The axle loads are measured while driving at a constant speed. Equation (5) can be used to calculate the center of gravity height hs from the data determined in this way. Since the vehicle 10 has only two axles, only the case i=1 is taken into account in equation (5). Accordingly, only the weight or axle load F _Z2 of the rear axle 12 is taken into account, together with the wheelbase or axle spacing L ₁ .

Bei zwei Hinterachsen des in 2 gezeigten Fahrzeugs 10 würden beide zugehörigen Achslasten zusammen mit beiden Achsabständen in Gleichung (5) berücksichtigt werden.With two rear axles of the in 2 shown vehicle 10, both associated axle loads would be considered along with both wheelbases in Equation (5).

Schließlich ist auch eine Verbindung der zuvor dargestellten speziellen Bestimmungen der Schwerpunkthöhe zu einem allgemeineren Ansatz möglich, nämlich für eine Kombination aus beschleunigendem Fahrzeug und geneigter Fahrbahn. Der in X-Richtung messende Beschleunigungssensor liefert unter diesen Bedingungen ein Signal, welches sowohl das Produkt g·p beinhaltet, als auch die Längsbeschleunigung ax, nämlich g·p+ax. Folglich können in den Gleichungen (4) und (5) auf der rechten Seite im Nenner die dort vorhandenen Ausdrücke ersetzt werden durch m·(gp+a_x). Ist ax = 0, entsteht Gleichung (5), ist p =0, ergibt sich Gleichung (4).Finally, it is also possible to combine the above-described special determinations of the height of the center of gravity to form a more general approach, namely for a combination of an accelerating vehicle and an inclined roadway. Under these conditions, the acceleration sensor measuring in the X direction supplies a signal which contains both the product g*p and the longitudinal acceleration ax, namely g*p+ax. Consequently, in equations (4) and (5) on the right-hand side in the denominator, the expressions present there can be replaced by m*(gp+a _x ). If ax = 0, equation (5) arises, if p = 0, equation (4) arises.

3 zeigt ein aus Zugmaschine 15 und Auflieger 16 gebildetes Fahrzeug 17. Für die Berechnung der Schwerpunkthöhe hs wird vereinfachend angenommen, dass Zugmaschine 15 und Auflieger 16 im Bereich von Sattelplatte 18 und Königszapfen 19 starr miteinander verbunden sind. Dadurch können Massen, Achslasten/Gewichtskräfte und Achsabstände auf einfache Weise in die Berechnung einbezogen werden. 3 shows a vehicle 17 made up of tractor 15 and trailer 16. For the calculation of the center of gravity hs, it is assumed for simplification that tractor 15 and trailer 16 are rigidly connected to one another in the area of fifth wheel plate 18 and kingpin 19. This means that masses, axle loads/weight forces and axle distances can be easily included in the calculation.

Analog zu 1 wird auch in 3 davon ausgegangen, dass das Fahrzeug 17 auf ebener Fahrbahn 13 steht bzw. beschleunigt. Im Stillstand werden zunächst die Achslasten F_Z2 und F_A ermittelt. Daraus wird anhand der Gleichung (3) eine Schwerpunktrücklage L_AV ermittelt. Die Schwerpunktrücklage L_AV ist hier der Abstand vom Königszapfen 19 zum Schwerpunkt 14 in X-Richtung. Dabei wird nicht unmittelbar mit dem Achsabstand zwischen der Vorderachse 11 und einer Aufliegerachse 20 gerechnet, da dieser Abstand nicht als Wert vorliegt, sondern zunächst bestimmt werden muss. Aus der Fahrzeuggeometrie der Zugmaschine 15 ist ein Abstand L_K zwischen Sattelplatte 18 und Hinterachse 12 in X-Richtung bekannt. Zugleich ist ein Abstand L_A zwischen Königszapfen 19 und Aufliegerachse 20 bekannt. Aus L₁, L_K und L_A ergibt sich der Achsabstand zwischen der Vorderachse 11 und der Aufliegerachse 20, wie dies auch aus Gleichung (3) ersichtlich ist.Analogous to 1 will also in 3 assumed that the vehicle 17 is on a level roadway 13 or is accelerating. At standstill, the axle loads F _Z2 and F _A are first determined. From this, a center of gravity return L _AV is determined using equation (3). The center of gravity back position L _AV is the distance from the kingpin 19 to the center of gravity 14 in the X-direction. In this case, the wheelbase between the front axle 11 and a trailer axle 20 is not calculated directly, since this distance is not available as a value but must first be determined. A distance L _K between fifth wheel plate 18 and rear axle 12 in the X-direction is known from the vehicle geometry of tractor 15 . At the same time, a distance L _A between the king pin 19 and the trailer axle 20 is known. The wheelbase between the front axle 11 and the trailer axle 20 results from L ₁ , L _K and L _A , as can also be seen from equation (3).

Im nächsten Schritt wird das Fahrzeug 17 konstant beschleunigt, mit abnehmender oder zunehmender Geschwindigkeit. Währenddessen werden die Achslasten F_Z2 und F_A detektiert. In Verbindung mit der zuvor bestimmten Schwerpunktrücklage L_AV und den weiteren bekannten oder ermittelten Werten wird anhand der Gleichung (6) die Schwerpunkthöhe hs bestimmt.In the next step, vehicle 17 is constantly accelerated, with decreasing or increasing speed. Meanwhile, the axle loads F _Z2 and F _A are detected. In connection with the The height of the center of gravity hs is determined using equation (6) based on the previously determined rearward position L _AV and the other known or determined values.

4 zeigt das Fahrzeug 17 auf geneigter Fahrbahn 13, analog zu 2. Wie im Zusammenhang mit 2 erläutert, wird auch im Ausführungsbeispiel der 4 die Schwerpunkthöhe hs bei Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit entlang der geneigten Fahrbahn 13 aus den während der Fahrt detektierten Achslasten/Gewichtskräften F_Z2 und F_A ermittelt. Dabei werden die zuvor im Stillstand bestimmte Schwerpunktrücklage L_AV, weitere Daten aus der Fahrzeuggeometrie, die Gesamtmasse, die Erdbeschleunigung und die Steigung p mit herangezogen, siehe Gleichung (7). 4 shows the vehicle 17 on a sloping roadway 13, analogously to FIG 2 . As related to 2 explained, is also in the embodiment of 4 the height of the center of gravity hs when driving at a constant speed along the inclined roadway 13 is determined from the axle loads/weight forces F _Z2 and F _A detected during the journey. Here, the previously determined center of gravity reserve L _AV , further data from the vehicle geometry, the total mass, the gravitational acceleration and the incline p are also used, see equation (7).

Auch hier ist ein allgemeinerer Ansatz möglich. Wie oben im Zusammenhang mit den Gleichungen (4) und (5) erläutert, können auch in den Gleichungen (6) und (7) auf der rechten Seite im Nenner die dort vorhandenen Ausdrücke ersetzt werden durch m·( g·p+a_x). Davon ausgehend, entsteht für ax = 0 Gleichung (7) und für p = 0 Gleichung (6).Again, a more general approach is possible. As explained above in connection with equations (4) and (5), the expressions on the right-hand side in the denominator of equations (6) and (7) can also be replaced by m ( g p + a _x ). Proceeding from this, equation (7) arises for ax = 0 and equation (6) for p = 0.

5 zeigt schematisch eine elektronische Steuerung 21 des Fahrzeugs 10. Die Steuerung 21 umfasst hier eine elektronische Komponente 22 zur Bestimmung der Schwerpunkthöhe hs, einen Speicher 23 für temporäre Daten und/oder Daten der Fahrzeuggeometrie, Achslastsensoren 24, 25 für Vorderachse 11 und Hinterachse 12, einen 3-Achsen-Beschleunigungssensor 26 und einen Neigungssensor 27, der fakultativ ist. Speicher 23, elektronische Komponente 22, Beschleunigungssensor 26 und Neigungssensor 27 sind integriert in ein Bremsensteuergerät 28. Dieses ist verbunden mit einem Bremsmodulator 29. 5 shows a schematic of an electronic control 21 of the vehicle 10. The control 21 here comprises an electronic component 22 for determining the center of gravity hs, a memory 23 for temporary data and/or data on the vehicle geometry, axle load sensors 24, 25 for the front axle 11 and rear axle 12, a 3-axis acceleration sensor 26 and a tilt sensor 27 which is optional. Memory 23, electronic component 22, acceleration sensor 26 and inclination sensor 27 are integrated in a brake control unit 28. This is connected to a brake modulator 29.

Vorzugsweise ist die Steuerung einer nicht gezeigten Luftfederung in die Funktion des Bremsensteuergeräts 28 integriert. Alternativ kann die elektronische Komponente 22 in ein separates Steuergerät für die Luftfederung integriert sein.The control of an air suspension (not shown) is preferably integrated into the function of the brake control unit 28 . Alternatively, the electronic component 22 can be integrated into a separate control unit for the air suspension.

Die Darstellung in 5 ist beispielsweise vorgesehen für das in 1 und 2 gezeigte Fahrzeug 10. Demgegenüber bezieht sich die Darstellung in 6 auf das Fahrzeug 17 in 3 und 4.The representation in 5 is intended, for example, for the in 1 and 2 shown vehicle 10. In contrast, the representation in 6 on the vehicle 17 in 3 and 4 .

Gemäß 6 ist eine elektronische Steuerung 30 für die Zugmaschine 15 verbunden mit einer elektronischen Steuerung 31 für den Auflieger 16. Die elektronische Steuerung 30 ist so ausgebildet wie die Steuerung 21 in 5. Die elektronische Steuerung 31 für den Auflieger 16 beinhaltet hier vorzugsweise ein Bremsensteuergerät 32 mit angeschlossenem Achslastsensor 33. Die Verbindung der elektronischen Steuerungen 30, 31 beinhaltet vorzugsweise ein sogenanntes CAN-Interface gemäß ISO 11992 (ISO 11992-1:2019, ISO 11992-2:2014), über welches u.a. geometrische Daten und dynamische Achslasten sensierter Achsen des Aufliegers 16 übermittelt werden.According to 6 is an electronic control 30 for the tractor 15 connected to an electronic control 31 for the trailer 16. The electronic control 30 is designed like the control 21 in 5 . The electronic control 31 for the trailer 16 preferably includes a brake control unit 32 with a connected axle load sensor 33. The connection between the electronic controls 30, 31 preferably includes a so-called CAN interface in accordance with ISO 11992 (ISO 11992-1:2019, ISO 11992-2: 2014), via which, among other things, geometric data and dynamic axle loads of sensed axles of the trailer 16 are transmitted.

Steuergerät 32 und Steuergerät 28 sind über eine Datenverbindung 34 verbunden, sodass die Daten des Achslastsensors 33 auch dem Steuergerät 28 und/oder der elektronische Komponente 22 zur Verfügung stehen. Beispielsweise können die beiden Steuergeräte 28, 32 an einen CAN-Bus angeschlossen sein oder es besteht eine sogenannte Powerline-Verbindung, wie sie insbesondere in den USA zwischen Auflieger und Zugmaschine häufig anzutreffen ist.Control unit 32 and control unit 28 are connected via a data connection 34 so that the data from axle load sensor 33 are also available to control unit 28 and/or electronic component 22 . For example, the two control devices 28, 32 can be connected to a CAN bus or there is a so-called power line connection, as is often found in the USA between the trailer and the tractor.

Die Berechnung der Schwerpunktposition des Fahrzeugs 10 bzw. des Fahrzeugs 17 erfolgt in der elektronischen Komponente 22. Wie voranstehend beschrieben, wird zunächst die Schwerpunktrücklage des Fahrzeugs insgesamt bestimmt und anschließend die Schwerpunkthöhe. Mit der derart ermittelten Schwerpunkthöhe können im Bremsensteuergerät 28 und/oder im Steuergerät einer Luftfederung implementierte Funktionen ausgeführt werden, beispielsweise eine Nickstabilisierung oder eine Wankstabilisierung oder andere Funktionen, bei denen die Schwerpunkthöhe von Bedeutung sein kann.The position of the center of gravity of the vehicle 10 or of the vehicle 17 is calculated in the electronic component 22. As described above, the rearward position of the center of gravity of the vehicle as a whole is first determined and then the height of the center of gravity. Functions implemented in brake control unit 28 and/or in the control unit of an air suspension can be executed with the center of gravity height determined in this way, for example pitch stabilization or roll stabilization or other functions in which the center of gravity height can be important.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Fahrzeugvehicle
1111: Vorderachsefront axle
1212: Hinterachserear axle
1313: Fahrbahnroadway
1414: Schwerpunktmain emphasis
1515: Zugmaschinetractor
1616: Aufliegertrailer
1717: Fahrzeugvehicle
1818: Sattelplattesaddle plate
1919: Königszapfenkingpin
2020: Aufliegerachsetrailer axle
2121: elektronische Steuerungelectronic control
2222: elektronische Komponenteelectronic component
2323: SpeicherStorage
2424: Achslastsensoraxle load sensor
2525: Achslastsensoraxle load sensor
2626: Beschleunigungssensoraccelerometer
2727: Neigungssensortilt sensor
2828: Bremsensteuergerätbrake control unit
2929: Bremsmodulatorbrake modulator
3030: elektronische Steuerungelectronic control
3131: elektronische Steuerungelectronic control
3232: Bremsensteuergerätbrake control unit
3333: Achslastsensoraxle load sensor
3434: DatenverbindungData Connection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US 2014/0012468 A1 [0005]US 2014/0012468 A1 [0005]
DE 102005062285 A1 [0006]DE 102005062285 A1 [0006]
DE 102014018717 A1 [0007]DE 102014018717 A1 [0007]
DE 102017202178 A1 [0008]DE 102017202178 A1 [0008]
DE 102015115851 A1 [0009]DE 102015115851 A1 [0009]
DE 102015112491 A1 [0010]DE 102015112491 A1 [0010]

Claims

Verfahren zur Steuerung von Funktionen in einem Fahrzeug (10, 17) mit wenigstens zwei Achsen (11, 12, 20) und bekannter Fahrzeuggeometrie, wobei die Steuerung der Funktionen in Abhängigkeit von einer Schwerpunkthöhe (hs) des Fahrzeugs (10, 17) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerpunkthöhe (hs) wie folgt bestimmt wird: a) statische Achslasten (F_z1, F_z2, F_A) werden ermittelt, b) aus den statischen Achslasten (F_z1, F_z2, F_A) und Daten (L₁, L_H, L, L_A, L_K) der Fahrzeuggeometrie wird eine Schwerpunktrücklage (L_V, L_AV) bestimmt, c) die Schwerpunkthöhe (hs) wird wie nachfolgend unter aa) oder bb) oder cc) dargestellt ermittelt: aa) bei Beschleunigung des Fahrzeugs (10, 17) in horizontaler Ebene werden aktuelle Achslasten (F_z1, F_z2, F_zA) und eine aktuelle, in Fahrzeuglängsrichtung messbare Beschleunigung (ax) ermittelt, und aus den aktuellen Achslasten (F_z1, F_z2, F_zA), der aktuellen Beschleunigung (ax), der Schwerpunktrücklage (Lv, L_AV) und den Daten der Fahrzeuggeometrie wird die Schwerpunkthöhe (hs) bestimmt, oder bb) bei in Fahrtrichtung geneigter Fahrt des Fahrzeugs (10, 17) mit konstanter Geschwindigkeit werden aktuelle Achslasten (F_z1, F_z2, F_zA) und eine aktuelle Neigung (p) ermittelt, und aus den aktuellen Achslasten (F_z1, F_z2, F_zA), der aktuellen Neigung (p), der Erdbeschleunigung (g), der Schwerpunktrücklage (Lv, L_AV) und den Daten der Geometrie wird die Schwerpunkthöhe (hs) bestimmt, oder cc) bei Beschleunigung und zugleich in Fahrtrichtung geneigter Fahrt des Fahrzeugs (10, 17) werden aktuelle Achslasten (F_z1, F_z2, F_zA) und eine aktuelle, in Fahrzeuglängsrichtung messbare Beschleunigung (g·p+a_x) ermittelt, und aus den aktuellen Achslasten (F_z1, F_z2, F_zA), der aktuellen, in Fahrzeuglängsrichtung messbaren Beschleunigung (g·p+a_X), der Schwerpunktrücklage (Lv, L_AV) und den Daten der Geometrie wird die Schwerpunkthöhe (hs) bestimmt.Method for controlling functions in a vehicle (10, 17) with at least two axles (11, 12, 20) and known vehicle geometry, the functions being controlled as a function of a center of gravity height (hs) of the vehicle (10, 17), characterized in that the height of the center of gravity (hs) is determined as follows: a) static axle loads (F _z1 , F _z2 , F _A ) are determined, b) from the static axle loads (F _z1 , F _z2 , F _A ) and data ( L ₁ , L _H , L, L _A , L _K ) of the vehicle geometry, a center of gravity backward position (L _V , L _AV ) is determined, c) the center of gravity height (hs) is determined as shown below under aa) or bb) or cc): aa) when the vehicle (10, 17) accelerates in a horizontal plane, current axle loads (F _z1 , F _z2 , F _zA ) and a current acceleration (ax) that can be measured in the longitudinal direction of the vehicle are determined, and from the current axle loads (F _z1 , F _z2 , F _zA ), the current acceleration (ax), the return of the center of gravity (Lv, L _AV ) and the Data of the vehicle geometry is used to determine the height of the center of gravity (hs), or bb) when the vehicle (10, 17) is traveling inclined in the direction of travel at a constant speed, current axle loads (F _z1 , F _z2 , F _zA ) and a current inclination (p) are determined , and the height of the center of gravity (hs) is determined from the current axle loads (F _z1 , F _z2 , F _zA ), the current inclination (p), the gravitational acceleration (g), the rearward position of the center of gravity (Lv, L _AV ) and the geometry data , or cc) when the vehicle (10, 17) is accelerating and driving at an incline in the direction of travel, current axle loads (F _z1 , F _z2 , F _zA ) and a current acceleration (g p+a _x ) that can be measured in the longitudinal direction of the vehicle are determined, and the _height of the _center of _gravity ₍ _hs ) definitely.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Achslasten (F_z1, F_z2, F_A) Signale von Achslastsensoren (24, 25, 33) ausgewertet werden.procedure after claim 1 , characterized in that signals from axle load sensors (24, 25, 33) are evaluated to determine the axle loads (F _z1 , F _z2 , F _A ).

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der in Fahrtrichtung geneigten Fahrt Signale eines Neigungssensors (27) ausgewertet werden.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that signals from an inclination sensor (27) are evaluated to determine the inclination in the direction of travel.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrzeug (10, 17) eine Kombination aus Sattelzugmaschine (15) und Auflieger (16) angesehen wird, wobei dann eine Verbindung (18, 19) zwischen der Sattelzugmaschine (15) und dem Auflieger (16) als starr angenommen wird.Procedure according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the vehicle (10, 17) is a combination of tractor unit (15) and trailer (16), in which case a connection (18, 19) between the tractor unit (15) and the trailer (16) is considered rigid Is accepted.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei insgesamt n Achsen (11, 12, 20) des Fahrzeugs (10, 17) zur Bestimmung der Achslasten (F_z1, F_z2, F_A) Signale von Achslastsensoren (24, 25, 33) an n-1 Achsen (11, 12, 20) ausgewertet werden.Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that with a total of n axles (11, 12, 20) of the vehicle (10, 17) to determine the axle loads (F _z1 , F _z2 , F _A ) signals from axle load sensors (24, 25, 33) at n 1 axes (11, 12, 20) can be evaluated.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem aus mindestens zwei miteinander gekoppelten Fahrzeugeinheiten (15, 16) gebildeten Fahrzeug (17) und n Achsen (11, 12, 20) insgesamt die Signale von Achslastsensoren (24, 25, 33) an n-1 Achsen (11, 12, 20) ausgewertet werden.Procedure according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that in a vehicle (17) formed from at least two vehicle units (15, 16) coupled to one another and n axles (11, 12, 20), the signals from axle load sensors (24, 25, 33) on n-1 axles (11, 12, 20) are evaluated.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Schwerpunkthöhe (hs) abgebrochen oder nicht durchgeführt wird oder eine ermittelte Schwerpunkthöhe (hs) verworfen wird, wenn wenigstens eine der nachfolgenden Bedingungen erfüllt ist: a) die Schwerpunktrücklage (Lv, L_AV) ist nicht ermittelbar, b) bei Fahrt in horizontaler Ebene liegt die aktuelle Beschleunigung (ax) unter einem Grenzwert, c) eine Bremsdauer liegt unter einem Grenzwert, d) eine aktuelle Geschwindigkeit liegt unter einem Grenzwert, e) im Fahrzeug ist eine Antiblockierregelung aktiv, f) im Fahrzeug ist eine Antriebsschlupfregelung aktiv, g) Differenzen aus den statischen Achslasten (F_z1, F_z2, F_A) zu den aktuellen Achslasten (F_z1, F_z2, F_A) liegen unter einem Grenzwert, h) bei Fahrt auf in Fahrtrichtung geneigter Fahrbahn - Steigung oder Gefälle - ist die Neigung kleiner als ein Grenzwert, i) bei Fahrt auf in Fahrtrichtung geneigter Fahrbahn - Steigung oder Gefälle - wird eine aktuelle Beschleunigung (g·p+a_x) gemessen, die unter einem Grenzwert liegt, j) bei Fahrt treten Sprünge in der aktuellen Beschleunigung (g·p+a_x) auf, derart, dass eine Änderung der aktuellen Beschleunigung (g·p+a_x) pro Zeiteinheit über einem Grenzwert liegt, k) nach Beginn einer Bremsung ist erst ein Zeitraum verstrichen, der unter einem Grenzwert liegt.Procedure according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the determination of the height of the center of gravity (hs) is aborted or not carried out, or a determined height of the center of gravity (hs) is discarded if at least one of the following conditions is met: a) the center of gravity backward position (Lv, L _AV ) cannot be determined, b) when driving on a horizontal plane, the current acceleration (ax) is below a limit value, c) a braking duration is below a limit value, d) a current speed is below a limit value, e) an anti-lock braking system is active in the vehicle, f) in the vehicle traction control is active, g) differences between the static axle loads (F _z1 , F _z2 , F _A ) and the current axle loads (F _z1 , F _z2 , F _A ) are below a limit value, h) when driving on a roadway that is inclined in the direction of travel - Uphill or downhill gradient - if the gradient is less than a limit value, i) when driving on a roadway that is inclined in the direction of travel - uphill or downhill gradient - a current acceleration (g p+a _x ) measured, which is below a limit value, j) when driving, jumps occur in the current acceleration (g · p + a _x ), such that a change in the current acceleration (g*p+a _x ) per time unit is above a limit value, k) after the start of braking, only a period of time has elapsed that is below a limit value.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Schwerpunkthöhe hs für eine Wankstabilisierung des Fahrzeugs (10, 17) verwendet wird.Procedure according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the determined center of gravity hs for a roll stabilization of the vehicle (10, 17) is used.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Schwerpunkthöhe (hs) für eine Nickstabilisierung des Fahrzeugs (10, 17) verwendet wird.Procedure according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the determined center of gravity (hs) for a pitch stabilization of the vehicle (10, 17) is used.

Elektronische Steuerung (21, 30) eines Fahrzeugs (10, 17), umfassend - eine elektronische Komponente (22) zur Bestimmung einer Schwerpunkthöhe (hs), - Achslastsensoren (24, 25, 33), - Speicher (23) für fahrzeuggeometrische Daten, - einen Längsbeschleunigungssensor (26) und/oder einen Längsneigungssensor (27), wobei in der elektronischen Komponente (22) ein Algorithmus zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 implementiert ist.Electronic control (21, 30) of a vehicle (10, 17), comprising - an electronic component (22) for determining a center of gravity (hs), - axle load sensors (24, 25, 33), - memory (23) for vehicle geometric data, - A longitudinal acceleration sensor (26) and / or a longitudinal inclination sensor (27), wherein in the electronic component (22) an algorithm for performing the method according to one of Claims 1 until 9 is implemented.

Elektronische Steuerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Komponente (22) Bestandteil eines elektronischen Bremsensteuergerätes (28) ist.Electronic control after claim 10 , characterized in that the electronic component (22) is part of an electronic brake control unit (28).

Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Komponente (22) Bestandteil eines elektronischen Steuergerätes für eine pneumatische Federung ist.electronic control unit claim 10 , characterized in that the electronic component (22) is part of an electronic control unit for a pneumatic suspension.