DE102021004913A1 - Verfahren zum Bestimmen eines Streckensteigungskorrekturfaktors - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Streckensteigungskorrekturfaktors, ein Verfahren zum Bestimmen einer korrigierten Streckensteigung, ein Verfahren zum Bestimmen einer korrigierten Fahrzeugbeschleunigung, ein Computerprogrammprodukt, ein Assistenzsystem zur Ermittlung einer korrigierten Fahrzeugmasse, ein Assistenzsystem zur Ermittlung eines korrigierten prognostizierbaren Energieverbrauchs eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug, umfassend ein Assistenzsystem.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen eines Streckensteigungskorrekturfaktors B umfasst die Schritte:
S1: Bestimmen einer ersten Streckendurchschnittssteigung α_d1 auf einem Streckenabschnitt x anhand von mittels eines ersten Beschleunigungssensors (2) gemessenen ersten Beschleunigungsdaten und eines zweiten Beschleunigungssensors (3) gemessenen zweiten Beschleunigungsdaten;
S2: Bestimmen einer zweiten Streckendurchschnittssteigung α_d2 auf dem Streckenabschnitt x anhand von mittels eines Umgebungsdrucksensors (4) gemessenen Druckdaten;
S3: Bestimmen eines Streckensteigungskorrekturfaktors B anhand der ersten Streckendurchschnittssteigung α_d1 und der zweiten Streckendurchschnittssteigung α_d2.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Streckensteigungskorrekturfaktors B, ein Verfahren zum Bestimmen einer korrigierten Streckensteigung α_k, ein Verfahren zum Bestimmen einer korrigierten Fahrzeugbeschleunigung α_k, ein Computerprogrammprodukt, ein Assistenzsystem zur Ermittlung einer korrigierten Fahrzeugmasse m_k, ein Assistenzsystem zur Ermittlung eines korrigierten prognostizierbaren Energieverbrauchs E_k eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug, umfassend ein Assistenzsystem.
• Aus der DE102014226380 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Masse eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchem die Masse abhängig von fahrdynamischen Größen des Kraftfahrzeugs, nämlich zumindest abhängig von einer Zugkraft und abhängig von einer Fahrzeugbeschleunigung des Kraftfahrzeugs, ermittelt wird.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen eines Streckensteigungskorrekturfaktors B umfasst die Schritte:
• S1: Bestimmen einer ersten Streckendurchschnittssteigung α_d1 auf einem Streckenabschnitt x anhand von mittels eines ersten Beschleunigungssensors 2 gemessenen ersten Beschleunigungsdaten und eines zweiten Beschleunigungssensors 3 gemessenen zweiten Beschleunigungsdaten;
• S2: Bestimmen einer zweiten Streckendurchschnittssteigung α_d2 auf dem Streckenabschnitt x anhand von mittels eines Umgebungsdrucksensors 4 gemessenen Druckdaten;
• S3: Bestimmen eines Streckensteigungskorrekturfaktors B anhand der ersten Streckendurchschnittssteigung α_d1 und der zweiten Streckendurchschnittssteigung α_d2.
• Der Begriff „Streckensteigung“ umfasst dabei sowohl Verhältnisse von Streckenhöhen zu Streckenlängen als auch Steigungswinkel von Strecken.
• Dadurch, dass der Streckensteigungskorrekturfaktors B anhand der ersten Streckendurchschnittssteigung α_d1 und der zweiten Streckendurchschnittssteigung α_d2 bestimmt wird, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Erhöhung einer Genauigkeit beim Bestimmen von Streckensteigungen α, Fahrzeugbeschleunigungen a und/oder Fahrzeugmassen m. Mittels des Korrekturfaktors B korrigierbare Abweichungen zwischen gemessenen und realen Streckensteigungen α, Fahrzeugbeschleunigungen a und/oder Fahrzeugmassen m können dabei beispielsweise durch eine fehlerhafte Beschleunigungssensoranbringung in einem Fahrzeug und/oder eine imperfekte Beschleunigungssensorkalibration und/oder eine Fahrzeugneigung relativ zu einer Streckensteigung (beispielsweise durch eine Fahrzeugzuladung) bedingt sein.
• Bevorzugt weist der Streckenabschnitt x, auf welchem die erste und zweite Streckendurchschnittssteigung α_d1, α_d2 bestimmt werden, eine Mindestlänge auf. Dies ermöglicht eine Sicherstellung einer Mindestqualität einer Korrektur mittels des Korrekturfaktors B. Unter Mindestqualität wird dabei verstanden, dass eine Abweichung zwischen einer realen Streckensteigung α_r, Fahrzeugbeschleunigungen a_r und/oder Fahrzeugmasse mr und einer mittels des Korrekturfaktors B korrigierten gemessenen Streckensteigung α_k, Fahrzeugbeschleunigungen a_k und/oder Fahrzeugmasse m_k kleiner ist als eine vorgegebene Maximalabweichung.
• Vorzugsweise werden im erfindungsgemäßen Verfahren eine Mehrzahl I von Korrekturfaktoren Bi bei einem Befahren einer Strecke, umfassend eine Mehrzahl I von Streckenabschnitten x_i, durch mehrfaches Wiederholen der Schritte S1 bis S3 bestimmt. Dies ermöglicht eine Korrektur einer gemessenen Streckensteigung am, Fahrzeugbeschleunigung am und/oder Fahrzeugmasse m_m auf den jeweiligen Streckenabschnitten x_i mittels der Korrekturfaktoren B_i, wobei die Korrekturfaktoren Bi auf die jeweiligen Streckenabschnitte x_i angepasst sind. Dadurch wird eine Mindestqualität einer Korrektur auf den jeweiligen Streckenabschnitten sichergestellt wird. Die Streckenabschnitte x_i können dabei auf einer Strecke nacheinander und/oder überlappend und/oder einander umfassend angeordnet sein.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen einer korrigierten Streckensteigung a_k umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen eines Streckensteigungskorrekturfaktors B und die Schritte:
• S4: Bestimmen einer Streckensteigung am anhand von mittels des ersten Beschleunigungssensors gemessenen ersten Beschleunigungsdaten und des zweiten Beschleunigungssensors gemessenen zweiten Beschleunigungsdaten;
• S5: Bestimmen einer korrigierten Streckensteigung a_k anhand einer Korrektur der Streckensteigung am mittels des Streckensteigungskorrekturfaktors B.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen einer korrigierten Fahrzeugbeschleunigung umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen einer korrigierten Streckensteigung a_k und den Schritt:
• S6: Bestimmen einer korrigierten Fahrzeugbeschleunigung a_k anhand der im Schritt S4 bestimmten zweiten Beschleunigungsdaten und der korrigierten Streckensteigung a_k.
• Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt veranlasst, wenn es von einer Recheneinheit ausgeführt wird, die Recheneinheit dazu, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
• Das erfindungsgemäße Assistenzsystem für ein Fahrzeug zur Ermittlung einer korrigierten Fahrzeugmasse m_k, umfasst eine Recheneinheit, die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt auszuführen und anhand eines mittels einer Recheneinheit bestimmten Streckensteigungskorrekturfaktors B eine korrigierte Fahrzeugmasse m_k zu bestimmen.
• Das erfindungsgemäße Assistenzsystem für ein Fahrzeug zur Ermittlung eines korrigierten prognostizierbaren Energieverbrauchs E_k des Fahrzeugs umfasst eine Recheneinheit, die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt auszuführen und anhand eines mittels einer Recheneinheit bestimmten Streckensteigungskorrekturfaktors B einen korrigierten prognostizierbaren Energieverbrauch E_k des Fahrzeugs zu berechnen.
• Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst einen ersten Beschleunigungssensor, einen zweiten Beschleunigungssensor, einen Umgebungsdrucksensor und ein erfindungsgemäßes Assistenzsystem.
• Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
• 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs,
• 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer korrigierten Fahrzeugbeschleunigung α_k, umfassend ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen einer korrigierten Streckensteigung α_k, umfassend ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen eines Streckensteigungskorrekturfaktors B,
• 3 eine Darstellung eines Streckenhöhenverlaufs, umfassend eine Streckendurchschnittssteigung α_d1 auf einem Streckenabschnitt x,
• 4a eine Darstellung einer gemessenen Streckensteigung am und einer realen Streckensteigung α_r und
• 4b eine Darstellung einer realen Streckensteigung α_r und einer korrigierten Streckensteigung α_k.
• Das in 1 gezeigte Fahrzeug 1 ist ein Lastkraftwagen, der einen ersten Beschleunigungssensor 2, einen zweiten Beschleunigungssensor 3 und einen Umgebungsdrucksensor 4 umfasst. Der erste Beschleunigungssensor 2 ist ein Trägheitskraftsensor. Der zweite Beschleunigungssensor 3 ist ein Raddrehzahlsensor.
• Das Fahrzeug 1 ist mit einem Assistenzsystem zur Ermittlung einer korrigierten Fahrzeugmasse m_k und eines korrigierten prognostizierbaren Energieverbrauchs E_k des Fahrzeugs 1 ausgerüstet. Das Assistenzsystem umfasst einen Datenspeicher und eine Recheneinheit 5, die im Fahrzeug 1 angebracht sind. Die Recheneinheit 5 ist dazu ausgebildet und eingerichtet durch Ausführung eines Computerprogrammproduktes einen Streckensteigungskorrekturfaktor B zu bestimmen. Darüber hinaus ist die Recheneinheit 5 dazu ausgebildet und eingerichtet durch Ausführung eines Computerprogrammproduktes anhand des Streckensteigungskorrekturfaktor B eine korrigierte Streckensteigung α_k und anhand der korrigierte Streckensteigung α_k eine korrigierte Fahrzeugbeschleunigung a_k sowie eine korrigierte Fahrzeugmasse m_k und einen korrigierten prognostizierbaren Energieverbrauch E_k des Fahrzeugs 1 zu bestimmen.
• Das Bestimmen des Korrekturfaktors B, der korrigierten Streckensteigung a_k und der korrigierten Beschleunigung a_k erfolgt dabei anhand des in 2 dargestellten Verfahrens.
• In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens bestimmt die Recheneinheit 5 eine erste Streckendurchschnittssteigung α_d1 auf einem vom Fahrzeug 1 befahrenen Streckenabschnitt x anhand von mittels eines ersten Beschleunigungssensors 2 gemessenen ersten Beschleunigungsdaten und des zweiten Beschleunigungssensors 3 gemessenen zweiten Beschleunigungsdaten. Dazu berechnet die Recheneinheit 5 eine Mehrzahl von Streckensteigungen am an einer Mehrzahl von Positionen des Streckenabschnittes x gemäß Formel 1 und bildet aus diesen einen Streckhöhenverlauf. $${\text{a}}_1=\text{g}*\text{sin}\left({\mathrm{\alpha }}_{\text{m}}\right)+{\text{a}}_{\text{2}}\text{.}$$

  

  Dabei beschreibt a₁ eine mittels des ersten Beschleunigungssensor 2 gemessene Beschleunigung, g die Erdbeschleunigungskonstante (9,81 m/s²) und a₂ eine mittels des zweiten Beschleunigungssensor 3 gemessene Beschleunigung.
• Eine graphische Darstellung des Streckenhöhenverlaufs ist in 3 gezeigt. Die Darstellung umfasst eine Auftragung von Streckenhöhen auf einer Y-Achse 6, welche beim Durchfahren des Streckenabschnittes x durch das Fahrzeug 1 überwunden werden. Die vom Fahrzeug 1 befahrene Strecke ist dabei auf der X-Achse 7 aufgetragen. Die Streckendurchschnittssteigung α_d1 wird mittels der Recheneinheit 5 aus dem Streckenhöhenverlauf ermittelt.
• Im Ausführungsbeispiel weist der Streckenabschnitt x dabei eine Mindestlänge von 200 m auf. Dadurch wird sichergestellt, dass eine Abweichung zwischen mittels des Korrekturfaktors B korrigierten Streckensteigungen a_k und realen Streckensteigungen α_r kleiner ist als eine vorgegebene Maximalabweichung von 0,1°.
• In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens bestimmt die Recheneinheit 5 eine zweite Streckendurchschnittssteigung α_d2 auf dem Streckenabschnitt x anhand von mittels des Umgebungsdrucksensors 3 gemessenen Druckdaten. Dazu misst der Umgebungsdrucksensors 3 einen ersten Umgebungsdruck am Beginn des Streckenabschnittes x und einen zweiten Umgebungsdruck an dessen Ende. Die Recheneinheit 5 bestimmt aus dem ersten und dem zweiten Umgebungsdruck mittels einer barometrischen Höhenformel eine erste und eine zweite Streckenhöhe. Im Ausführungsbeispiel berechnet die Recheneinheit 5 die zweite Streckendurchschnittssteigung α_d2 aus der Differenz h der ersten und zweiten Streckenhöhe und der Länge des Streckenabschnittes x.
• In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens bestimmt die Recheneinheit 5 einen Streckensteigungskorrekturfaktor B anhand der ersten Streckendurchschnittssteigung α_d1 und der zweiten Streckendurchschnittssteigung α_d2. Im Ausführungsbeispiel wird B gemäß Formel 2 durch Subtraktion von α_d2 und α_d1 berechnet und im Datenspeicher des Assistenzsystems gespeichert. $$\text{B}={\mathrm{\alpha }}_{\text{d2}}-{\mathrm{\alpha }}_{\text{d1}}$$

  
• In einem vierten Schritt S4 des Verfahrens bestimmt die Recheneinheit 5 eine lokale Streckensteigung am anhand von mittels des ersten Beschleunigungssensors 2 gemessenen ersten Beschleunigungsdaten und mittels des zweiten Beschleunigungssensors 3 gemessenen zweiten Beschleunigungsdaten. Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Berechnung von am gemäß Formel 1. Dabei unterliegen die ersten gemessenen Beschleunigungsdaten potenziellen Fehlerquellen, wie einer fehlerhaften Beschleunigungssensoranbringung, -kalibration oder einem Fahrzeugneigungswinkel. Durch die Fehlerquellen hervorgerufene Abweichungen zwischen den gemessenen Beschleunigungsdaten und realen Beschleunigungswerten pflanzen sich bei der Berechnung fort und resultieren in einer Abweichung der berechneten Streckensteigung am von einer realen Streckensteigung α_r.
• In einem fünften Schritt S5 des Verfahrens bestimmt die Recheneinheit 5 eine korrigierten Streckensteigung α_k anhand einer Korrektur der Streckensteigung am mittels des Streckensteigungskorrekturfaktors B. Im Ausführungsbeispiel ruft die Recheneinheit 5 dazu den Korrekturfaktor B aus dem Datenspeicher ab und berechnet α_k gemäß Formel 3. $${\mathrm{\alpha }}_{\text{k}}={\mathrm{\alpha }}_{\text{m}}+\text{B}$$

  
• Das Abrufen des Korrekturfaktors aus dem Datenspeicher ermöglicht dabei eine zeitliche Trennung des Verfahrensschrittes S5 von den vorhergehenden Verfahrensschritten S1-S4. Dadurch können korrigierte Streckensteigungen α_k auch bei Anfahrprozessen und nach längeren Standzeiten des Fahrzeuges 1 bestimmt werden.
• Im Ausführungsbeispiel führt die Korrektur mittels Formel 3 zu einer Erhöhung einer Genauigkeit beim Bestimmen von Streckensteigungen. Dies offenbart sich dadurch, dass ein Unterschied der korrigierten Streckensteigung α_k und der realen Streckensteigung α_r um einen Versatz von 2° kleiner ist als ein Unterschied der nicht korrigierten Streckensteigung am und der realen Streckensteigung α_r. Eine graphische Auftragung von α_m und α_r auf einer vom Fahrzeug 1 zurückgelegten Strecke ist in 4 a dargestellt. 4 b zeigt zum Vergleich eine Darstellung von α_r und α_k. Die beiden 4 a, b umfassen dabei Auftragungen der Streckensteigungen auf den jeweiligen Y-Achsen 8 über derselben vom Fahrzeug 1 zurückgelegten Strecke auf den jeweiligen X-Achsen 9.
• In einem sechsten Schritt S6 des Verfahrens bestimmt die Recheneinheit 5 eine korrigierte Fahrzeugbeschleunigung a_k anhand der in Schritt S4 bestimmten zweiten Beschleunigungsdaten und der korrigierten Streckensteigung a_k. Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Berechnung von a_k gemäß Formel 4. $${\text{a}}_{\text{k}}=\text{g}*\text{sin}\left({\mathrm{\alpha }}_{\text{k}}\right)+{\text{a}}_{\text{2}}\text{.}$$

  
• Zur Bestimmung des Streckensteigungskorrekturfaktors B, der korrigierten Streckensteigung α_k und der korrigierten Fahrzeugbeschleunigung a_k führt die Recheneinheit 5 ein Computerprogrammprodukt aus, das die Recheneinheit 5 dazu veranlasst, das in 2 dargestellte Verfahren auszuführen.
• In einem weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens (nicht gezeigt) bestimmt eine Recheneinheit 5 eine Mehrzahl I von Korrekturfaktoren Bi beim Befahren einer Strecke, umfassend eine Mehrzahl I von Streckenabschnitten xi, durch mehrfaches Wiederholen der Schritte S1 bis S3.
• Dies ermöglicht eine Korrektur von gemessenen Streckensteigungen α_mi auf den jeweiligen Streckenabschnitten x_i mittels Korrekturfaktoren B_i, welche auf die jeweiligen Streckenabschnitte x_i angepasst sind. Die Streckenabschnitte x_i können dabei auf einer Strecke nacheinander und/oder überlappend und/oder einander umfassend angeordnet sein. Das mehrfache Wiederholen der Schritte S1 bis S3 dient dabei einer Sicherstellung einer Mindestqualität korrigierter Streckensteigungen α_ki und korrigierter Fahrzeugbeschleunigungen a_ki auf den jeweiligen Streckenabschnitten x_i.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102014226380 A1 [0002]

Claims (9)

1. Verfahren zum Bestimmen eines Streckensteigungskorrekturfaktors B, umfassend die Schritte: S1: Bestimmen einer ersten Streckendurchschnittssteigung α_d1 auf einem Streckenabschnitt x anhand von mittels eines ersten Beschleunigungssensors (2) gemessenen ersten Beschleunigungsdaten und eines zweiten Beschleunigungssensors (3) gemessenen zweiten Beschleunigungsdaten; S2: Bestimmen einer zweiten Streckendurchschnittssteigung α_d2 auf dem Streckenabschnitt x anhand von mittels eines Umgebungsdrucksensors (4) gemessenen Druckdaten; S3: Bestimmen eines Streckensteigungskorrekturfaktors B anhand der ersten Streckendurchschnittssteigung α_d1 und der zweiten Streckendurchschnittssteigung α_d2.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Streckenabschnitt x eine Mindestlänge aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 wobei eine Mehrzahl I von Korrekturfaktoren B_i bei einem Befahren einer Strecke, umfassend eine Mehrzahl I von Streckenabschnitten x, durch mehrfaches Wiederholen der Schritte S1 bis S3 bestimmt werden.
4. Verfahren zum Bestimmen einer korrigierten Streckensteigung α_k, umfassend ein Verfahren zum Bestimmen eines Streckensteigungskorrekturfaktors B gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 und die Schritte: S4: Bestimmen einer Streckensteigung am anhand von mittels des ersten Beschleunigungssensors (2) gemessenen ersten Beschleunigungsdaten und des zweiten Beschleunigungssensors (3) gemessenen zweiten Beschleunigungsdaten; S5: Bestimmen einer korrigierten Streckensteigung α_k anhand einer Korrektur der Streckensteigung am mittels des Streckensteigungskorrekturfaktors B.
5. Verfahren zum Bestimmen einer korrigierten Fahrzeugbeschleunigung, umfassend ein Verfahren zum Bestimmen einer korrigierten Streckensteigung α_k gemäß Anspruch 4 und den Schritt: S6: Bestimmen einer korrigierten Fahrzeugbeschleunigung a_k anhand der in Schritt S4 bestimmten zweiten Beschleunigungsdaten und der korrigierten Streckensteigung α_k.
6. Computerprogrammprodukt, das, wenn es von einer Recheneinheit (5) ausgeführt wird, die Recheneinheit (5) dazu veranlasst, ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
7. Assistenzsystem für ein Fahrzeug (1) zur Ermittlung einer korrigierten Fahrzeugmasse m_k, umfassend eine Recheneinheit (5), die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 6 auszuführen und anhand eines mittels der Recheneinheit (5) bestimmten Streckensteigungskorrekturfaktors B eine korrigierte Fahrzeugmasse m_k des Fahrzeugs (1) zu bestimmen.
8. Assistenzsystem für ein Fahrzeug (1) zur Ermittlung eines korrigierten prognostizierbaren Energieverbrauchs des Fahrzeugs (1), umfassend eine Recheneinheit (5), die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 6 auszuführen und anhand eines mittels der Recheneinheit (5) bestimmten Streckensteigungskorrekturfaktors B einen korrigierten prognostizierbaren Energieverbrauch E_k des Fahrzeugs (1) zu bestimmen.
9. Fahrzeug (1) umfassend einen Beschleunigungssensor (2), einen zweiten Beschleunigungssensor (3), einen Umgebungsdrucksensor (4) und ein Assistenzsystem gemäß Anspruch 7 und/oder 8.

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