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Dokumentenidentifikation DE102005031853A1 16.02.2006
Titel Verfahren zur Erkennung der Beladung eines Kraftfahrzeugs
Anmelder Continental Teves AG & Co. OHG, 60488 Frankfurt, DE
Erfinder Grießer, Martin, Dr., 65760 Eschborn, DE;
Edling, Frank, Chiba, JP;
Schreiner, Frank, Dr., 61381 Friedrichsdorf, DE
DE-Anmeldedatum 06.07.2005
DE-Aktenzeichen 102005031853
Offenlegungstag 16.02.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.02.2006
IPC-Hauptklasse G01G 19/08(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse B60C 23/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der Beladung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Verbesserung der Regelalgorithmen bei elektronischen Systemen, wobei die Beladung des Fahrzeugs aus einer Verknüpfung mindestens einer Information eines Reifendrucküberwachungssystems mit zumindest einer weiteren Information mindestens eines weiteren im Fahrzeug vorhanden elektronischen Systems ermittelt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der Beladung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 10.

In modernen Kraftfahrzeugen werden vermehrt elektronische Systeme zur Verbesserung der Sicherheit des Fahrzeugs eingesetzt. Es werden beispielsweise kaum noch Fahrzeuge ohne ein Antiblockiersystem (ABS) verkauft. Weitere bekannte Systeme wie z. B. elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), Traktionskontrolle (TCS), elektronische Bremskraftverteilung (EBV), aktives Fahrwerk (ABC: Active Body Control), aktiver Überrollschutz (ARP: Active Rollover Prevention), Leuchtweitenregulierung, Frequenzanalyse der Radschwingung und Reifendrucküberwachung (DDS, TPMS) werden zumindest als optionale Fahrzeugausstattung bei einer Vielzahl von Fahrzeugen angeboten. Wie allgemein bekannt, erhöht die Beladung eines Fahrzeugs die Belastung der Reifen, die Fahrzeugmasse und die Fahrzeugträgheit. Sie hat also eine vielfältige Auswirkung auf das Fahrzeugverhalten, die Fahrzeughandhabung und die Sicherheit. Durch die Kenntnis der Beladung des Fahrzeugs können die genannten Systeme beispielsweise hinsichtlich ihrer Regelalgorithmen verbessert werden, wodurch die Sicherheit des Fahrzeugs weiter erhöht wird.

Es gibt sogenannte direkt messende Reifendrucküberwachungssysteme (TPMS), z. B. beschrieben in der Anmeldung DE 199 26 616 C2, welche mittels Drucksensoren in den einzelnen Reifen den jeweiligen Druck in dem zugehörigen Rad ermitteln. Solche Systeme überwachen den Reifendruck an allen Rädern unabhängig, aber sie sind relativ teuer, da sie zusätzliche Einrichtungen, z. B. zur Übertragung und Auswertung der Drucksensorinformationen benötigen. Weiterhin sind sogenannte indirekt messende Reifendrucküberwachungssysteme (DDS) z. B. aus der DE 100 58 140 A1 bekannt, welche aus Hilfsgrößen, z. B. durch Vergleich der Abrollumfänge der einzelnen Räder, einen Druckverlust ermitteln können. Heutige Reifendrucküberwachungssysteme (DDS und TPMS) nutzen die Drehzahlsensoren und/oder im Reifen untergebrachte Drucksensoren, um den Fahrer zu warnen, wenn das Abrollverhalten oder die Messwerte des Drucksensors auf zu geringen Luftdruck im Reifen schließen lassen. Auf diese Art und Weise soll verhindert werden, dass aufgrund zu geringen Luftdrucks der Reifen einen Schaden erleidet, welcher während der Fahrt zu kritischen Fahrzuständen oder Unfällen führen kann.

Bei den bekannten Reifendrucküberwachungssystemen bewirkt beispielsweise eine hohe Beladung des Fahrzeugs eine zusätzlich auf die Reifen wirkende Kraft, welche zu einer Verformung und zu einer Veränderung des Abrollverhaltens der Räder führt. Die hohe Kraftbelastung kann dieselben negativen Folgen (Reifenschäden, Veränderung des Fahrverhaltens, etc.) wie ein zu geringer Reifenluftdruck haben. Bei einem direkt messenden Reifendrucküberwachungssystem (TPMS) wird die Veränderung des Abrollverhaltens der Räder nicht bemerkt, da sich die hohe Beladung nicht auf den gemessenen Reifenluftdruck auswirkt. Infolgedessen kann es trotz eines vorhandenen direkt messenden Reifendrucküberwachungssystems (TPMS) bei zu hoher Beladung zu einem Reifenschaden während der Fahrt kommen.

Bei einem indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystem (DDS) kann es während des systembedingten Einlernvorgangs zu einem falschen Einlernen von Fahrzeugparametern (z. B. Abrollumfänge der Räder) kommen, wenn bei diesem Einlernvorgang das Fahrzeug beispielsweise einseitig beladen ist. Dieses falsche Einlernen kann nach erfolgtem Lernen und veränderter Beladung zu einer Fehlwarnung führen.

In beiden Fällen muss das Reifendrucküberwachungssystem die Beladung berücksichtigen, um dem Fahrer die Fehlerursache (Luftdruck oder Beladung) mitteilen zu können. Ansonsten kann eine vom System aufgrund zu hoher Beladung erzeugte Warnung nach einer Luftdruckkontrolle an der Tankstelle vom Fahrer als falsch fehlinterpretiert werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zur Erkennung der Beladung eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welches zur Verbesserung der Regelalgorithmen bei elektronischen Systemen, wie beispielsweise ABS, ESP, ABC, DDS, ARP, EBV und TPMS, dient.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Computerprogrammprodukt, welches das erfindungsgemäße Verfahren umfasst.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben.

Um die oben genannten elektronischen System zu verbessern, werden verschiedene Systeme vorgeschlagen, die jedoch alle ein indirekt messendes Reifendrucküberwachungssystem (DDS) und/oder ein direkt messendes Reifendrucküberwachungssystem (TPMS) als Basis enthalten.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird zur Erkennung der Beladung eine Lastschätzung als Funktion der Temperatur der vorderen und hinteren Reifen betrachtet. Das System besteht aus Temperatursensoren in den Fahrzeugreifen, welche die Temperatur im Fahrzeugreifen messen und diese, beispielsweise drahtlos, an ein im Fahrzeug vorhandenes Steuergerät mit einem eingebauten Zeitmesser übertragen. Hierzu können beispielsweise die Temperatursensoren, welche bereits in den Drucksensoren eines direkt messenden Reifendrucküberwachungssystems (TPMS) vorhanden sind, benutzt werden. Weiter besteht das System aus an den Rädern angebrachten Sensoren, welche die Drehzahl der Räder erfassen und an das Steuergerät weiterleiten. Des Weiteren besteht das System aus einem Sensor, der die Lufttemperatur in der Nähe der Fahrbahn erfasst und an das Steuergerät übermittelt. Das System erkennt die Beladung, indem es ein Modell der Reifentemperatur mit der gemessenen Reifentemperatur vergleicht. Das Temperaturmodell ist zeitbasiert und wird gespeist von den oben beschriebenen Sensorinformationen. Bei hoher Belastung der Fahrzeugreifen aufgrund hoher Beladung werden sich die Reifen in charakteristischer Weise beim Abrollen erwärmen. Diese charakteristische Erwärmung kann erkannt und zur Beladungserkennung genutzt werden. Bei Überschreiten eines Schwellwerts kann der Fahrer vor zu hoher Beladung gewarnt werden und/oder es kann ein neuer Soll-Luftdruck berechnet werden, der an die Beladung angepasst ist. Diese Information kann an ein vorhandenes direkt messendes Reifendrucküberwachungssystem (TPMS) zwecks Änderung der Warnschwelle für einen Reifendruckverlust weitergeleitet werden.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Lastschätzung auf Basis der an den Federbeinen des Fahrzeugs auftretenden Kräften durchgeführt. Genutzt werden beispielsweise Informationen eines aktiven Fahrwerks (ABC) oder eines Luftfedersystems mit Drucksensor. Das System misst den Druck im Aktor der Radaufhängung. Diese Informationen können bei bekannter Geometrie des Aktors und der Radaufhängung in die Gewichtskräfte an den einzelnen Rädern umgerechnet werden. Die Summe aller Gewichtskräfte ergibt die Fahrzeugmasse. Durch Subtraktion des bekannten Leergewichts des Fahrzeugs erhält man die Beladung. Bei Überschreiten eines Schwellwerts kann der Fahrer vor zu hoher Beladung gewarnt werden und/oder es kann ein neuer Soll-Luftdruck berechnet werden, der an die Beladung angepasst ist. Diese Information kann an ein vorhandenes direkt messendes Reifendrucküberwachungssystem (TPMS) zwecks Änderung der Warnschwelle weitergeleitet werden.

In einem dritten Ausführungsbeispiel erfolgt die Erkennung der Beladung und eine ggf. notwendige Warnung des Fahrers auf Basis von Informationen der elektronischen Bremskraftverteilung (EBV) und einem ABS-Bremseneingriff. Die elektronische Bremskraftverteilung (EBV) schätzt bei einer Bremsung die Bremskräfte an den einzelnen Rädern. Diese Informationen lassen sich umrechnen in Gewichtskräfte an den einzelnen Rädern. Die Summe aller Gewichtskräfte ergibt die Fahrzeugmasse. Durch Subtraktion des bekannten Leergewichts des Fahrzeugs erhält man die Beladung. Bei Überschreiten eines Schwellwerts der Beladung kann der Fahrer vor zu hoher Beladung gewarnt werden und/oder es kann ein neuer Soll-Luftdruck berechnet werden, der an die Beladung angepasst ist. Diese Information kann an ein vorhandenes direkt messendes Reifendrucküberwachungssystem (TPMS) zwecks Änderung der Warnschwelle weitergeleitet werden.

In einem vierten Ausführungsbeispiel erfolgt die Warnung des Fahrers im Hinblick auf eine zu hohe Beladung durch die Auswertung des Schwimmwinkels des Fahrzeugs oder allgemein durch die Auswertung der Veränderungen im ESP-internen Fahrzeugmodell.

In einem fünften Ausführungsbeispiel erfolgt die Warnung des Fahrers in Abhängigkeit von der Nickbewegung des Fahrzeugs, z. B. durch Auswertung der Leuchtweitenregulierung. Die in vielen Fahrzeugen eingebaute Leuchtweitenregulierung misst den Nickwinkel des Fahrzeugs, um die Scheinwerferneigung zu regulieren. Die Information über den Nickwinkel lässt sich umrechnen in die Beladung des Fahrzeugs. Dazu kann der stationäre Nickwinkel abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und Längsbeschleunigung ermittelt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die zeitlichen Schwankungen des Nickwinkels während der Fahrt hinsichtlich ihres Frequenzverhaltens untersucht werden. Die Nick-Eigenfrequenz kann so ermittelt werden, woraus Rückschlüsse auf die Beladung gezogen werden können. Bei Überschreiten eines Schwellwerts kann der Fahrer vor zu hoher Beladung gewarnt werden und/oder es kann ein neuer Soll-Luftdruck berechnet werden, der an die Beladung angepasst ist. Diese Information kann an ein vorhandenes direkt messendes Reifendrucküberwachungssystem (TPMS) zwecks Änderung der Warnschwelle weitergeleitet werden.

In einem sechsten Ausführungsbeispiel wird abhängig von der Wankbewegung des Fahrzeugs der Fahrer im Hinblick auf zu hohe Beladung gewarnt. Der in vielen Fahrzeugen eingebaute aktive Überrollschutz (ARP) ermittelt die Wankbewegungen des Fahrzeugs. Die Wankbewegungen lassen sich hinsichtlich ihres Frequenzverhaltens analysieren. So kann die Wank-Eigenfrequenz ermittelt werden, woraus Rückschlüsse auf die Beladung möglich sind. Bei Überschreiten eines Schwellwerts kann der Fahrer vor zu hoher Beladung gewarnt werden und/oder es kann ein neuer Soll-Luftdruck berechnet werden, der an die Beladung angepasst ist. Diese Information kann an ein vorhandenes direkt messendes Reifendrucküberwachungssystem (TPMS) zwecks Änderung der Warnschwelle weitergeleitet werden.

In einem siebten Ausführungsbeispiel erfolgt die Warnung des Fahrers durch die Auswertung der Radschwingung. Hierzu ist ein indirekt messendes Reifendrucküberwachungssystem, welches mit Hilfe der ABS-Sensoren die Radschwingung hinsichtlich bestimmter Frequenzen analysiert, in Kombination mit einem direkt messenden Reifendrucküberwachungssystem (TPMS) im Fahrzeug vorhanden. Befindet sich das Fahrzeug in Fahrt, so wird durch den Straßenbelag (z. B. Rauhigkeit des Belags, Fahrbahnkanten an Baustellen, etc.) eine Schwingung (Radschwingung) im Reifen angeregt. Die Radschwingung ist hierbei abhängig vom Reifendruck und der Belastung des Reifens. Durch unterschiedliche Belastung des Reifens oder eine Veränderung des Reifenluftdrucks erfolgt eine Verschiebung der analysierten Frequenzen. Wenn das System eine solche charakteristische Frequenzverschiebung feststellt, kann aufgrund der vom direkt messenden Reifendrucküberwachungssystem (TPMS) gelieferten Druckinformation festgestellt werden, ob der Fahrer aufgrund zu hoher Beladung oder aufgrund zu niedrigen Luftdrucks gewarnt wird.

In einem achten Ausführungsbeispiel wird von einem Fahrzeug mit einer Kombination von einem indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystem (DDS) und einem direkt messenden Reifendrucküberwachungssystem (TPMS) ausgegangen. Wenn das indirekt messende Reifendrucküberwachungssystem (DDS) ein verändertes Abrollverhalten feststellt, wird anhand der Druckinformation des direkt messenden Reifendrucküberwachungssystems (TPMS) entschieden, ob der Fahrer aufgrund zu hoher Beladung oder aufgrund zu niedrigen Luftdrucks gewarnt wird.

In einem neunten Ausführungsbeispiel erfolgt die Erkennung einer zu hohen Beladung durch die Kombination eines aktiven Fahrwerks (ABC) mit einem indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystem (DDS). Bei aktiven Fahrwerken tritt beispielsweise bei Belastung eines einzelnen Hinterrades folgender Effekt auf: Das dem belasteten Rad gegenüberliegende wird entlastet und dreht damit im Vergleich zu den drei übrigen langsamer. Dies ist durch das indirekt messende Reifendrucküberwachungssystem (DDS) zu erkennen. Hierdurch kann das indirekt messende Reifendrucküberwachungssystem (DDS) seine eigene Verstimmung aufgrund der Beladung erkennen. Ferner kann, sofern vorhanden, ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) die Radlasten besser schätzen und somit besser regeln.

Die Beladungserkennung kann, je nachdem, welche elektronischen Systeme (TCS, ABS, ESP, DDS, TPMS, Motormomentensteuerung) im Fahrzeug vorhanden sind, auch vorzugsweise dazu benutzt werden, um in den genannten elektronischen Systemen die Schwellen oder Parameter im Hinblick auf eine bessere Regelung anzupassen.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Erkennung der Beladung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Verbesserung der Regelalgorithmen bei elektronischen Systemen, dadurch gekennzeichnet, dass die Beladung des Fahrzeugs aus einer Verknüpfung mindestens einer Information eines Reifendrucküberwachungssystems mit zumindest einer weiteren Information mindestens eines weiteren im Fahrzeug vorhandenen elektronischen Systems ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Information aus dem Drehverhalten der Räder berechnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Information mittels mindestens eines Drucksensors, welcher in oder an einem Fahrzeugrad angeordnet ist, erfasst wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Information aus mindestens einem Temperatursensor ermittelt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Information eines aktiven Fahrwerks zur Erkennung der Beladung erfasst wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Information einer elektronischen Bremskraftverteilung zur Erkennung der Beladung herangezogen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Information eines elektronischen Stabilitätsprogramms zur Erkennung der Beladung erfasst wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Information einer Leuchtweitenregulierung zur Erkennung der Beladung herangezogen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Information eines aktiven Überrollschutzsystems zur Erkennung der Beladung ermittelt wird.
  10. Computerprogrammprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Algorithmus definiert, welcher ein Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
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