DE102022213788A1

DE102022213788A1 - Ermittlung eines Knickwinkels

Info

Publication number: DE102022213788A1
Application number: DE102022213788.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas HEINZLER
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-12-16
Filing date: 2022-12-16
Publication date: 2024-06-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Knickwinkels eines knickgelenkten Fahrzeugs; mit den Schritten Ermitteln (101) einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs; Ermitteln (103) einer Querbeschleunigung; und Berechnen (105) des Knickwinkels aus der Fahrgeschwindigkeit und der Querbeschleunigung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Knickwinkels eines knickgelenkten Fahrzeugs, ein entsprechendes Computerprogramm und einen Computer, der das Verfahren implementiert.
Bei knickgelenkten Fahrzeugen ist die Kenntnis über den Knickwinkel erforderlich, um das Fahrprogramm so zu beeinflussen, dass die Fahrstabilität gewährleistet ist. Bei starken Kurvenfahrten beispielsweise sollte durch hektische Schaltvorgänge keine weitere Unruhe in das Fahrzeug gebracht werden, um keine instabilen Fahrzeugzustände zu provozieren.
Nicht jedes knickgelenkte Fahrzeug verfügt allerdings über einen Lenkwinkelsensor. Auch Raddrehzahlsensoren, anhand deren Signale Rückschlüsse auf den Knickwinkel gezogen werden können, sind nicht immer verfügbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fahrsicherheit und den Komfort knickgelenkter Fahrzeuge, die keine Knickwinkel- oder Raddrehzahlsensoren aufweisen, zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Computerprogramm nach Anspruch 3 und einen Computer nach Anspruch 4. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich ein Knickwinkel eines knickgelenkten Fahrzeugs ermitteln. Ein knickgelenktes Fahrzeug ist ein Fahrzeug, das aus mindestens zwei Fahrzeugteilen besteht, die über ein Gelenk verschwenkbar miteinander verbunden sind. : Jeder Fahrzeugteil weist mindestens eine nicht lenkbare Radachse auf. Eine Schwenkachse des Gelenks stimmt mit einer Hochachse des Fahrzeugs überein. Gelenkt wird das Fahrzeug, indem die zwei Fahrzeugteile mittels des Gelenks gegeneinander verschwenkt werden.
Das Verfahren sieht vor, dass eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt wird. Mit Fahrgeschwindigkeit wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Fahrtrichtung bezeichnet. Es handelt sich im Einzelnen um die Geschwindigkeit in einem Referenzpunkt des Fahrzeugs.
Die Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit erfolgt auf direktem oder indirektem Wege. Bei einer direkten Ermittlung wird die Fahrgeschwindigkeit mittels eines Geschwindigkeitssensors, der insbesondere in dem Fahrzeug verbaut sein kann, gemessen. Bei einer indirekten Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit werden ein oder mehrere physikalische Größen des Fahrzeugs mittels entsprechender Sensoren gemessen, von denen die Geschwindigkeit abhängig ist. Aus den Messdaten wird dann die Fahrgeschwindigkeit berechnet.
Weiterhin wird eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs, auch Zentripetalbeschleunigung genannt, ermittelt. Dies ist eine Beschleunigung in einem Referenzpunkt des Fahrzeugs quer zur Fahrtrichtung.
Auch die Querbeschleunigung kann direkt oder indirekt ermittelt werden. Bei einer direkten Ermittlung wird die Querbeschleunigung mittels eines Beschleunigungssensors, der insbesondere in dem genannten Referenzpunkt angebracht sein kann, gemessen. Indirekt lässt sich die Querbeschleunigung aus einer oder mehreren physikalischen Größen, von denen die Querbeschleunigung abhängig ist, berechnen. Die ein oder mehreren physikalischen Größen werden mittels entsprechender Sensoren gemessen. Deren Signale fließen in die Berechnung der Querbeschleunigung ein.
Zwischen dem Knickwinkel, der Fahrgeschwindigkeit und der Querbeschleunigung besteht in Zusammenhang. So korreliert der Knickwinkel direkt mit einem Kurvenradius des Fahrzeugs. Unter Berücksichtigung der Fahrwerksgeometrie des Fahrzeugs lässt sich aus dem Kurvenradius der Knickwinkel berechnen. Der Kurvenradius wiederum ergibt sich als Quotient aus dem Quadrat der Fahrgeschwindigkeit und der Querbeschleunigung.
Eine entsprechende Berechnung macht sich das erfindungsgemäße Verfahren zu eigen. Dieses sieht vor, in einem letzten Schritt den Knickwinkel aus der ermittelten Fahrgeschwindigkeit und der ermittelten Querbeschleunigung zu berechnen. Das hat den Vorteil, dass weder ein Knickwinkelsensor noch mehrere Raddrehzahlsensoren erforderlich sind.
Die Querbeschleunigung des Fahrzeugs wird nicht nur durch eine Kurvenfahrt beeinflusst, sondern auch durch einen Rollwinkel. Dies ist der Winkel einer Drehung des Fahrzeugs um seine Längsachse. Der Rollwinkel wird beispielsweise mittels eines Gyroskops oder eines anderen Neigungssensors gemessen
Dreht sich das Fahrzeug um seine Längsachse, enthält die gemessene Querbeschleunigung eine Komponente der Erdbeschleunigung. Um diese Komponente wird die gemessene Querbeschleunigung weiterbildungsgemäß bereinigt. Die Komponente der Erdbeschleunigung wird also aus der Querbeschleunigung herausgerechnet. Weiterbildungsgemäß wird der Knickwinkel aus der Fahrgeschwindigkeit und der bereinigten Querbeschleunigung bzw. einem Wert der Querbeschleunigung, aus dem die Komponente der Erdbeschleunigung herausgerechnet wurde, berechnet.
Ein Computerprogramm weist erfindungsgemäß Anweisungen auf, die einen Computer zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung veranlassen, wenn das Computerprogramm und damit auch die genannten Anweisungen auf dem Computer ausgeführt werden.
Ein erfindungsgemäßer Computer zeichnet sich dadurch aus, dass er das erfindungsgemäße Verfahren oder eine bevorzugte Weiterbildung implementiert. Der Computer weist also Schnittstellen zum Empfang von Sensorsignalen auf und ist ausgebildet, aus den Sensorsignalen eine Fahrgeschwindigkeit und eine Querbeschleunigung des oben genannten Fahrzeugs zu ermitteln. Bei den Sensorsignalen kann es sich um Signale eines Geschwindigkeits- und eines Beschleunigungssensors handeln, der eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs misst, oder um Signale von Sensoren, die physikalische Größen des Fahrzeugs messen, von denen die Fahrgeschwindigkeit und/oder die Querbeschleunigung abhängig ist, und aus denen sich entsprechend die Fahrgeschwindigkeit und/oder die Querbeschleunigung berechnen lassen.
Der erfindungsgemäße Computer ist ausgebildet, aus der Fahrgeschwindigkeit und der Querbeschleunigung den Knickwinkel des Fahrzeugs zu berechnen. Dazu kann der Computer insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Computerprogramm versehen sein. Bei dem Computer handelt es sich bevorzugt um ein Steuergerät, beispielsweise ein Getriebesteuergerät, des oben genannten Fahrzeugs.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1 ein Ablaufdiagramm.

Ein Verfahren entsprechend dem in 1 dargestellten Ablaufdiagramm dient zur Ermittlung eines Knickwinkels eines knickgelenkten Fahrzeugs. In einem ersten Schritt 101 wird eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt.
Eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs wird in einem zweiten Schritt 103 ermittelt. Die Ausführungsreihenfolge des ersten Schritts 101 und des zweiten Schritts 103 ist dabei beliebig. Der erste Schritt 101 kann vor dem zweiten Schritt 103 ausgeführt werden. Auch ist eine Ausführung des zweiten Schritts 103 vor dem ersten Schritt 101 oder eine gleichzeitige Ausführung der beiden Schritte 101, 103 möglich.
Aus der in dem ersten Schritt 101 ermittelten Fahrgeschwindigkeit und der in dem zweiten Schritt 103 ermittelten Querbeschleunigung wird in einem dritten Schritt 105 der Knickwinkel berechnet. Die Ausführung des dritten Schritts 105 setzt eine vorherige Ausführung des ersten Schritts 101 und des zweiten Schritts 103 voraus.
Bezugszeichen

101: Ermitteln einer Fahrgeschwindigkeit
103: Ermitteln einer Querbeschleunigung
105: Berechnung eines Knickwinkels

Claims

Verfahren zur Ermittlung eines Knickwinkels eines knickgelenkten Fahrzeugs; mit den Schritten; - Ermitteln (101) einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs; - Ermitteln (103) einer Querbeschleunigung; und - Berechnen (105) des Knickwinkels aus der Fahrgeschwindigkeit und der Querbeschleunigung.
Verfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass ein Rollwinkel des Fahrzeugs ermittelt wird; wobei die Querbeschleunigung anhand des Rollwinkels um eine in der Querbeschleunigung enthaltene Komponente der Erdbeschleunigung bereinigt wird; und wobei Knickwinkels aus der Fahrgeschwindigkeit und der bereinigten Querbeschleunigung berechnet wird.
Computerprogramm; gekennzeichnet durch Anweisungen, die einen Computer zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche veranlassen, wenn das Computerprogramm auf dem Computer ausgeführt wird.
Computer, der ein Verfahren nach einem der Verfahrensansprüche implementiert.