DE102019100976A1

DE102019100976A1 - Verfahren zum erkennen eines bewegungszustandes eines fahrzeugs aus höhenstandsinformationen

Info

Publication number: DE102019100976A1
Application number: DE102019100976.6A
Authority: DE
Inventors: Matthias Enderle
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2020-07-16

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Erkennen eines Bewegungszustands eines Fahrzeugs bereitgestellt, welches ein Ermitteln eines Bewegungshubs an mindestens einem Höhenstandssensor aus einem dazugehörigen Höhenstandssignal und Vergleichen des ermittelten Bewegungshubs mit einem ersten und mindestens einem zweiten Bewegungsschwellenwert aufweist. Der Bewegungszustand des Fahrzeugs wird aus einer Mehrzahl von zeitlich aufeinander folgenden Vergleiche des ermittelten Bewegungshubs mit den beiden Bewegungsschwellenwerten bestimmt, wobei das Fahrzeug als sich bewegend bestimmt wird, wenn die Anzahl der Vergleiche, bei denen der Bewegungshub den ersten oder den zweiten Bewegungsschwellenwert übersteigt, größer oder gleich einem ersten bzw. einem zweiten Schwellenwert ist, und es andernfalls als stillstehend bestimmt wird. Hierbei ist der erste Bewegungsschwellenwert kleiner als der zweite Bewegungsschwellenwert und der erste Schwellenwert größer als der zweite Schwellenwert. Ferner wird ein entsprechend eingerichtetes zentrales Steuergerät für ein Fahrzeug bereitgestellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Bewegungszustandes eines Fahrzeugs, insbesondere Stilltand und Fahrt, mittels Höhenständen.
Luftgefederte Fahrzeuge benötigen gemäß ISO-Norm 26262 ein Sicherheitskonzept für die Gewährleistung einer korrekten Einstellung des Fahrwerks mit funktionalen Überwachungslogiken. Darunter ist zu verstehen, dass die Auslöseschwellen, bei denen Gegenmaßnahmen ausgelöst werden, innerhalb von Überwachungsfunktionen abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit sind. So gelten bei hohen Geschwindigkeiten strengere bzw. schärfere Auslöseschwellen/Prüfkriterien als bei langsamen Geschwindigkeiten, da bei hohen Geschwindigkeiten ein etwa nicht optimal eingestelltes oder schief stehendes Fahrwerk eines Fahrzeugs die Fahrzeugdynamik drastisch beeinflussen kann und somit ein hohes Sicherheitsrisiko darstellt. Bei geringen Geschwindigkeiten ist dies hingegen höchstwahrscheinlich unproblematisch. Mittels der geschwindigkeitsabhängigen Auslöseschwellen wird versucht, ein Überwachungssystem bereitzustellen, welches einerseits robust arbeitet und nicht etwa bei kleinsten Fahrwerk-Schiefständen bereits bei niedrigen Geschwindigkeiten Fehlermeldungen auslöst, jedoch zugleich bei hohen Geschwindigkeiten schnell und zuverlässig auf kleine festgestellte Abweichungen reagiert, um die Sicherheit des Fahrzeugs zu gewährleisten.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird üblicherweise aus den Informationen von Raddrehzahlsensoren ermittelt, welche für gewöhnlich vom Steuergerät der elektronischen Stabilitätskontrollsystems (ESC: electronic stability control, häufig auch mit „ESP“ für elektronisches Stabilitätsprogramm abgekürzt) abgerufen werden. Die ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit wird dann via eines Feldbussystems anderen Steuergeräten zur Verfügung gestellt, beispielsweise dem Steuergerät, welches die Luftfederfunktionalität beinhaltet.
Hinsichtlich der korrekten Einstellung des Niveaus eines Fahrwerks können sich auch längere Parksituationen nachteilig auswirken. Um hierbei Schiefstände und/oder zu hohe bzw. zu tiefe Fahrwerkszustände aufgrund von Temperatureinflüssen usw. zu vermeiden, wird bei luftgefederten Fahrzeugen bekanntermaßen das betroffene Steuergerät länger als andere Steuergeräte des Fahrzeugs und als der Feldbus im eingeschalteten Zustand gehalten („wach gehalten“) bzw. in vorgegebenen Zeitintervallen aktiviert („wake up by time“ Funktionalität). Während dieser Phasen erhält jedoch das Luftfeder-Steuergerät keine gültigen Informationen über die Fahrzeuggeschwindigkeit. In diesem Fall wird in der Sicherheitsfunktion „sicherheitshalber“ eine Fahrzeughöchstgeschwindigkeit angenommen, etwa v=400 km/h. Die Annahme dieser Fahrzeughöchstgeschwindigkeit hat jedoch zur Folge, dass die Auslöseschwellen in der Überwachungsfunktion die strengsten Werte annehmen. Dadurch kommt es nicht nur häufiger zu ungewollten Fehlerspeichereinträgen, sondern auch möglicherweise zu Justierungen des Fahrwerks während Parksituationen, die unnötig sind und Energie aus der Fahrzeugbatterie verbrauchen.
Um dieses Problem zu lösen, gibt es verschiedene Ansätze. Zum einen müsste das ESC-Steuergerät sowie der Feldbus für die zuvor erwähnten Zeiten ebenso wach gehalten bzw. aufgeweckt/eingeschaltet werden. Dieses stellt jedoch keine praktikable Lösung dar, weil dadurch im Prinzip das gesamte elektronische Fahrzeugsystem nicht „schläft“ bzw. mit aufgeweckt/eingeschaltet wird. Zum anderen könnte das Problem umgangen werden, indem die Auslöseschwellen möglichst große Werte annehmen. Auch diese Maßnahme stellt keine praktikable Lösung dar, weil durch eine solche Maßnahme die Einhaltung von geltenden Sicherheitszielen verhindert.
In Anbetracht der beschriebenen Problematik kann die Aufgabe der Erfindung darin gesehen werden, Stillstand bzw. Fahrt eines Fahrzeugs sicher zu erkennen, insbesondere in Fällen, in denen diese Zustände nicht aus der über Raddrehzahlsensoren ermittelbaren Fahrzeuggeschwindigkeit abgeleitet werden können.
Eine Lösung hierfür wird durch ein Verfahren zum Erkennen eines Bewegungszustands oder kinematischen Zustands eines Fahrzeugs gemäß Patentanspruch 1, durch ein demgemäß eingerichtetes zentrales Steuergerät für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 9 sowie durch ein entsprechendes Fahrzeug gemäß Anspruch 10 bereitgestellt. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der beiliegenden Beschreibung.
Erfindungsgemäß weist das Verfahren zum Erkennen eines kinematischen Zustands eines Fahrzeugs in einem ersten Schritt Ermitteln eines Bewegungshubs an mindestens einem Höhenstandssensor aus einem dazugehörigen Höhenstandssignal auf. Ferner weist das Verfahren den Schritt des Vergleichens des ermittelten Bewegungshubs mit einem ersten und mit mindestens einem zweiten Bewegungsschwellenwert auf sowie nachfolgend den Schritt des Bestimmens des kinematischen Zustands des Fahrzeugs aus einer Mehrzahl von zeitlich aufeinander folgenden Vergleichen des mindestens einen ermittelten Bewegungshubs mit den beiden Bewegungsschwellenwerten. Im Ergebnis wird das Fahrzeug als sich bewegend bzw. fahrend bestimmt, wenn die Anzahl der Vergleiche, bei denen der Bewegungshub den ersten oder den zweiten Bewegungsschwellenwert übersteigt, größer oder gleich einem ersten bzw. einem zweiten Schwellenwert ist, und andernfalls als still stehend bestimmt wird. Das Verfahren ist erfindungsgemäß derart ausgestaltet, dass der erste Bewegungsschwellenwert kleiner als der zweite Bewegungsschwellenwert und der erste Schwellenwert größer als der zweite Schwellenwert ist.
Bei dem hier vorgestellten Verfahren wird ein bewegter Zustand des Fahrzeugs oder sein Stillstand sicher erkannt durch Verwenden von Höhenstandsinformationen von mindestens einem Höhenstandssensor des Fahrzeugs. Bei dem mindestens einen Höhenstandssensor kann es sich um einen Sensor handeln, welcher zum Luftfeder-Steuergerät gehört. Bevorzugt können im Rahmen des hier beschriebenen Verfahrens, nicht zuletzt aus Gründen der Redundanz, die Höhenstandsinformationen von mehr als einem Höhenstandssensor berücksichtigt werden, beispielsweise von zwei oder von drei Höhenstandssensoren (bei beliebiger Aufteilung auf die vorderen und hinteren Räder des Fahrzeugs) oder sogar von allen vier Höhenstandssensoren eines zweiachsigen Fahrzeugs. Dadurch kann der kinematische Zustand des Fahrzeugs mit höherer Zuverlässigkeit ermittelt werden.
Unter dem Bewegungshub, welcher auf Basis des von einem Höhenstandsensor ausgegebenen Höhenstandssignals ermittelt wird, ist die maximale Schwankungsbreite gemeint zwischen einem unteren und einem oberen von dem Höhenstandssensor ermittelten Höhenstand des Fahrwerks. Anders ausgedrückt stellt der Bewegungshub einen Maßstab für die maximale Amplitude einer durch den Höhenstandssensor festgestellten Bewegung des Fahrwerks dar. Der Höhenstand an einem Höhenstandssensor kann relativ zu einer definierten Null- bzw. Ruhelage ermittelt werden und als Höhenstandssignal ausgegeben werden.
Um mit einer hohen Sicherheit eine Aussage darüber zu treffen, ob sich das Fahrzeug bewegt oder stillsteht, wird der ermittelte Bewegungshub mit einem Bewegungsschwellenwert verglichen. Der Bewegungsschwellenwert kann einem ab Werk voreingestellten Wert entsprechen und derart gewählt werden, dass ermittelte relativ kleine Bewegungshübe, die beispielsweise durch Anregungen von vorbeifahrenden Fahrzeuge oder Windanregungen hervorgerufen werden, den Bewegungsschwellenwert nicht überschreiten. Im Vergleich dazu sollen relativ große Bewegungshübe, welche durch Fahrbahnanregungen während der Fahrt hervorgerufen werden, den Bewegungsschwellenwert überschreiten. Für den Vergleich des ermittelten Bewegungshubs mit dem Bewegungsschwellenwert kann das Höhenstandssignal beispielsweise kontinuierlich intervallweise betrachtet bzw. ausgewertet werden. Der Vergleich des ermittelten Bewegungshubs kann mit dem Bewegungsschwellenwert kontinuierlich mit einer festgelegten Rate im Bereich von etwa Zehn Hertz bis Hundert Hertz erfolgen. Durch den Vergleich des ermittelten Bewegungshubs mit dem Bewegungsschwellenwert erhält man eine Aussage über die Größenordnung bzw. das Ausmaß der Fahrwerksbewegungen. Ergibt sich bei den kontinuierlich laufenden Vergleichsoperationen, dass der jeweils ermittelte Bewegungshub größer oder gleich dem ersten oder zweiten Schwellenwert ist, so deutet dies bei geeigneter (d.h. ausreichend großer) Wahl des Schwellenwerts darauf hin, dass sich das Fahrzeug bewegt. Zusätzlich kann ein Zeitlimit bestimmt werden, innerhalb der Schwellenwert öfters über- als unterschritten werden muss. Dies entspricht der Forderung, dass insgesamt eine genügend hohe Dichte von Vergleichen ermittelt werden muss, bei denen der Bewegungshub größer oder gleich dem Schwellenwert ist. Hieraus kann mit noch größerer Wahrscheinlichkeit auf Fahrbahnbahnanregungen als Quelle der dann festgestellten kontinuierlichen (dicht genug verteilten) Bewegung des Fahrwerks geschlossen werden. Einzelereignis wir z.B. Be- oder Entladen des Fahrzeugs werden somit nicht als Fahrt deklariert.
Durch den Vergleich des ermittelten Bewegungshubs mit mindestens zwei unterschiedlichen Bewegungsschwellenwerten können zwei unterschiedliche fahrdynamische Zustände des Fahrzeugs detektiert werden. Hierfür sind die Relationen des ersten und zweiten Bewegungsschwellenwerts zueinander und auch dazugehörig des ersten und zweiten Schwellenwerts zueinander ausschlaggebend. Der relativ kleine erste Bewegungsschwellenwert muss bei einer relativ großen Anzahl von Vergleichen mit dem ermittelten Bewegungshub überschritten werden, damit das Fahrzeug als fahrend bestimmt wird. Hingegen genügt es, wenn der relativ große zweite Bewegungsschwellenwert bei einer relativ kleinen Anzahl von Vergleichen überschritten wird, damit das Fahrzeug als fahrend bestimmt wird.
Der erste Bewegungsschwellenwert und der dazugehörige erste Schwellenwert können einen ersten fahrdynamischen Zustand abbilden, welcher auf das Vorliegen von relativ kleinen Fahrbahnanregungen über einen relativ langen Zeitraum hinweg ausgerichtet ist. Mittels des ersten fahrdynamischen Zustands kann insbesondere langsames Anfahren des Fahrzeugs detektiert werden. Bei kleinen Anfahrtsgeschwindigkeiten sind kleinere Bewegungshübe des Fahrwerks zu erwarten und das Fahrzeug braucht länger, bis es eine kritische Geschwindigkeit erreicht, bei der ein nicht optimal eingestelltes Fahrwerk zum Sicherheitsrisiko wird. Deshalb ist der erste Schwellenwert relativ groß, da vertretbar eine längere Zeit abgewartet werde kann, bis auf Basis von relativ kleinen Fahrwerksanregungen auf einen fahrenden Zustand des Fahrzeugs geschlossen wird.
Der zweite Bewegungsschwellenwert und der dazugehörige zweite Schwellenwert können einen zweiten fahrdynamischen Zustand abbilden, welcher auf das Vorliegen von relativ großen Fahrbahnanregungen über einen relativ kurzen Zeitraum hinweg ausgerichtet ist. Mittels des zweiten fahrdynamischen Zustands kann schnelles Anfahren, insbesondere ein Rennstart des Fahrzeugs detektiert werden. Bei großen Anfahrtsgeschwindigkeiten sind größere Bewegungshübe des Fahrwerks zu erwarten und das Fahrzeug braucht relativ kurz, bis es eine kritische Geschwindigkeit erreicht, bei der ein nicht optimal eingestelltes Fahrwerk zum Sicherheitsrisiko wird. Deshalb ist der zweite Schwellenwert relativ kurz, da bei Vorliegen von relativ großen Fahrwerksanregungen bereits nach einer kurzen Zeit auf einen fahrenden Zustand des Fahrzeugs geschlossen werden kann und sollte, um Sicherheitsrisiken zu vermeiden.
In weiteren Ausführungsformen des Verfahrens können die Vergleiche des Bewegungshubs mit dem ersten Bewegungsschwellenwert und die Vergleiche des Bewegungshubs mit dem zweiten Bewegungsschwellenwert gleichzeitig durchgeführt werden. Dadurch kann der Bewegungszustand des Fahrzeugs zeitgleich auf das Vorliegen des ersten oder des zweiten fahrdynamischen Zustands untersucht werden und dadurch optimal überwacht werden.
In weiteren Ausführungsformen kann das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere dann durchgeführt wird, wenn eine Geschwindigkeitsermittlung mittels Raddrehzahlsensoren nicht möglich ist bzw. die entsprechende Information zweitweise nicht vorhanden ist. Das hier beschriebene Verfahren kann selbstverständlich auch parallel zur üblichen Geschwindigkeitsermittlung durchgeführt werden, etwa zur Implementierung einer Redundanz.
In weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Bewegungshub an dem Höhenstandssensor aus der Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert des dazugehörigen Höhenstandssignals ermittelt werden. Hierfür kann das Höhenstandssignal abgeleitet werden und zu Null gesetzt werden, um seine Extrema zu lokalisieren. Beispielsweise durch Betrachten der zweiten Ableitung an den Nullpunkten der ersten Ableitung kann dann zwischen Minima und Maxima unterschieden werden. Die Differenz zwischen globalem Maximum und globalem Minimum innerhalb eines betrachteten bzw. ausgewerteten Teils des Höhenstandssignals liefert den Bewegungshub. Dieser Vorgang kann kontinuierlich, jedoch intervallweise ausgeführt werden, um das Höhenstandssignal „Stück für Stück“ auszuwerten.
In weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das empfangene Höhenstandssignal mittels eines Tiefpasses gefiltert werden. Es kann beispielsweise ein Tiefpass 1. Ordnung verwendet werden, dessen Frequenz derart gewählt werden kann, dass nur Anregungsfrequenzen im Höhenstandssignal überbleiben, welche auf mechanische Anregungen des Fahrwerks zurückzuführen sind. Somit lassen sich insbesondere Rauschanteile wegglätten, die von elektronischen Komponenten stammen, wie dem Höhenstandssensor selbst. Die Grenzfrequenz kann hier beispielsweise, je nach Fahrzeugtyp, im Bereich von etwa 10 Hz bis etwa 20 Hz liegen. Insgesamt kann so auch der Rechenaufwand bei der intervallweisen Bestimmung der Minima und Maxima im Höhenstandssignal reduziert werden.
In weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Vergleich des Bewegungshubs mit den Bewegungsschwellenwerten bezüglich Auswerteintervallen durchgeführt werden, in welche das zeitabhängige Höhenstandssignal unterteilt wird. Die Abfolge von Vergleichen kann also stückweise entlang des Höhenstandssignals erfolgen, wobei für die Bestimmung des Bewegungshubs in einem Auswerteintervall jedes Mal nur die darin vorkommenden Extrema berücksichtigt werden. In einem Ausführungsbeispiel kann die Zeitskala eines Auswerteintervalls im Bereich von einigen Millisekunden, z.B. 5 ms, bis einigen Zehn Millisekunden, z.B. 20 ms oder 50 ms, liegen.
In weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine erste und/oder eine zweite Zählvariable verwendet werden, um die Anzahl der Vergleiche festzuhalten, bei denen der ermittelte Bewegungshub größer oder gleich dem ersten bzw. dem zweiten Schwellenwert ist. Die erste und/oder zweite Zählvariable kann jedes Mal erhöht werden, wenn der in einem betrachteten Auswerteintervall ermittelte Bewegungshub größer ist als der erste bzw. der zweite Bewegungsschwellenwert, also wenn der Vergleich positiv ausfällt (willkürliche Festlegung).
In weiteren Ausführungsformen kann die erste und/oder zweite Zählvariable jedes Mal erniedrigt/verringert werden, wenn der in einem betrachteten Auswerteintervall ermittelte Bewegungshub kleiner ist als der erste bzw. der zweite Bewegungsschwellenwert, also der Vergleich negativ ausfällt (entsprechend passende Festlegung gemäß vorheriger willkürlicher Definition). Bei dieser Ausführungsform werden, sozusagen durch „Rückwärtszählen“, Ruhephasen, also Phasen von unter den Bewegungsschwellenwerten liegenden Fahrwerksanregungen berücksichtigt, indem die bis dahin ermittelte Anzahl der positiv ausgefallenen Vergleiche reduziert wird. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann also anstatt auf die reine Anzahl der positiv ausgefallenen Vergleiche weiterführend auf ihre Häufigkeit bzw. zeitliche Dichte abgestellt werden. Anders ausgedrückt wirken sich Auswerteintervalle, in denen der Bewegungshub über einem jeweiligen Bewegungsschwellenwert liegt, qualifizierend auf den zu detektierenden fahrdynamischen Zustand aus, während sich Auswerteintervalle, in denen der Bewegungshub unter einem jeweiligen Bewegungsschwellenwert liegt, dequalifizierend auf den zu detektierenden Zustand auswirkt. Das kann den Vorteil haben, dass so kurze Phasen von über dem jeweiligen Bewegungsschwellenwert liegender Bewegungshübe, welche jedoch durch längere Ruhephasen getrennt sind (beispielsweise kann so ein Anregungsmuster durch vorbeifahrende massereiche Lkws erzeugt werden), nicht fälschlicherweise zu einer Qualifizierung des Fahrzeugzustands als fahrend führen. Gemäß diesen Ausführungsformen des Verfahrens wird das Fahrzeug als fahrend (nicht stillstehend) klassifiziert, wenn die Kontinuität bzw. Häufigkeit der über dem Bewegungsschwellenwert liegenden Bewegungshübe derart ausgeprägt bzw. groß ist, dass diese nur bei einem fahrenden Fahrzeug auftreten kann.
Es sei angemerkt, dass je nach Größe des ermittelten Bewegungshubs in Relation zum ersten und zum zweiten Bewegungsschwellenwert eine Erhöhung der zweiten Zählvariable mit einer Erhöhung der ersten Zählvariable einhergeht, jedoch klarerweise nicht umgekehrt. Ebenso geht eine Erniedrigung der ersten Zählvariable mit einer Erniedrigung der zweiten Zählvariable einher, jedoch klarerweise nicht umgekehrt.
In weiteren Ausführungsformen des Verfahrens kann das Fahrzeug als sich bewegend bestimmt/klassifiziert werden, wenn die erste und/oder die zweite Zählvariable einen ersten bzw. einen zweiten Bewegungsgrenzwert erreicht oder diesen übersteigt. Der Bewegungsgrenzwert, welcher im Wesentlichen die Rolle des eingangs erwähnten Schwellenwerts übernimmt, kann auch einer Bewegungsgrenzzeit entsprechen, wenn mittels der Zählvariable eine Zeit in diskreten Schritten hoch- oder runtergezählt wird. Die diskreten Schritte können eine Länge haben, die den Auswerteintervallen entspricht, so dass nach jedem Auswerteintervall die jeweilige Zählvariable, je nach Ergebnis des entsprechenden Vergleichs, erhöht oder erniedrigt wird. Die kürzere, zweite Bewegungsgrenzzeit kann beispielsweise im Bereich von einigen wenigen Sekunden, z.B. 3 s oder 5 s liegen, wohingegen die längere, erste Bewegungsgrenzzeit im Bereich von einigen wenigen bis zu einigen Zehn Sekunden liegen kann, z.B. 10 s oder 20 s.
Durch Einführen der Bewegungsgrenzzeit kann die Funktionalität des eingangs erwähnten Zeitlimits erweitert werden. Der fahrdynamische Zustand des Fahrzeugs wird hier demnach durch Verknüpfung von zwei Aspekten bestimmt: Größe des ermittelten Bewegungshubs und Dichte/Häufigkeit der über jeweiligen Schwellenwert liegenden Bewegungshübe. Erreicht die jeweilige Zählvariable nicht den dazugehörigen Bewegungsgrenzwert, so kann davon ausgegangen werden, dass womöglich trotz über dem dazugehörigen Bewegungsschwellenwert liegender Bewegungshübe diese insgesamt nicht mit einer Kontinuität bzw. Häufigkeit auftreten, dass daraus ein fahrender Zustand (Fortbewegen) des Fahrzeugs abgeleitet werden kann. Das Fahrzeug wird dann als stillstehend bestimmt. Übersteigt hingegen die jeweilige Zählvariable den dazugehörigen Bewegungsgrenzwert, so wird angenommen, dass die Kontinuität bzw. Häufigkeit der über dem Bewegungsschwellenwert liegenden Bewegungshübe derart ausgeprägt bzw. groß ist, dass diese nur durch Fahrbahnanregungen bei einem fahrenden Fahrzeug hervorgerufen werden können. Das Fahrzeug wird ausgehend von dem ersten oder dem zweiten fahrdynamischen Zustand als fahrend oder sich bewegend (d.h. nicht stillstehend/parkend) bestimmt. Ist das Fahrzeug sicher als fahrend klassifiziert worden, können in der eingangs erwähnten Überwachungsfunktionen die strengsten Auslöseschwellen angenommen werden, indem beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit auf v=400 km/h gesetzt wird.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung wird ein zentrales Steuergerät bzw. eine elektronische Fahrwerkplattform für ein Fahrzeug bereitgestellt, welches ein Modul aufweist, das zum Ausführen des hier beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Das Modul kann als Software-Programmmodul in dem zentralen Steuergerät vorliegen oder als ein aus mikroelektronischen Bauteilen aufgebautes Schaltungselement.
In noch weiteren Ausführungsformen der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen zentralen Steuergerät bereitgestellt.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Dabei zeigt

1 eine schematische Darstellung der in einem üblichen Fahrzeug vorliegenden Informationsinfrastruktur zum Einstellen eines luftgefederten Fahrwerks.
2 ein Flussdiagramm, in dem ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht ist.
3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Bestimmung des kinematischen Zustands des Fahrzeugs auf Basis des ermittelten Bewegungshubs gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens.

In 1 ist eine Übersicht der Informationsinfrastruktur in einem Fahrzeug veranschaulicht, mittels welcher ein luftgefedertes Fahrwerk des Fahrzeugs eingestellt sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt werden kann. Letztere wird aus dem Signal der Raddrehzahlsensoren ermittelt, welche die elektronische Fahrwerkplattform 5 vom elektronischen Stabilitätskontrollsystem 1 abrufen kann. Diese Information wird über einen Feldbus 2 übermittelt, welcher üblicherweise einem Feldbus nach dem FelxRay-Standard entspricht. Ferner ist eine Anzahl von Höhenstandssensoren 3 mittels einer Datenleitung 4 an die elektronische Fahrwerkplattform 5 gekoppelt, wobei deren Ankopplung für gewöhnlich über eine PSI5 (peripheral sensor interface 5 - periphere Sensorschnittstelle) Schnittstelle erfolgt. Die elektronische Fahrwerkplattform 5 weist unter anderem ein Überwachungsmodul 6 auf als eine von zahlreichen funktionalen Komponenten, welche auch als SWC (software component - Softwarekomponente) bezeichnet werden. Das Überwachungsmodul 6 ist zur Durchführung der zuvor beschriebenen Überwachungsfunktion des Luftfedersystems eingerichtet. Je nach Zustand des Fahrwerks, welcher aus den Höhenstandsinformationen der Höhenstandssensoren 3 ermittelt werden kann, kann das Überwachungsmodul 6 korrigierend auf die Fahrwerkseinstellung einwirken. Die Schwellenwerte, welche bei der Ausführung der Überwachungsfunktion zugrunde gelegt werden und bei deren Überschreiten Gegenmaßnahmen ergriffen werden, richten sich nach der Fahrzeuggeschwindigkeit, welche mittels der Raddrehzahlsensoren ermittelt wird und vom elektronischen Stabilitätskontrollsystem 1 gemeldet wird. Zur Nachstellung des Fahrwerks ist die elektronische Fahrwerkplattform 5, üblicherweise mittels einem auf CAN (controller area network - serielles Bussystem) aufbauenden weiteren Feldbus 7, mit einem Steuergerät 8 gekoppelt, welches wiederum mit einem Magnetventilblock 9 gekoppelt ist. Durch Ansteuerung des Steuergerätes 8 können mittels eines Kompressors über den Magnetventilblock 9 die Drücke in den einzelnen Luftfedereinheiten 10 des Fahrzeugs eingestellt werden und so eine Niveauregulierung bzw. Niveaukorrektur vorgenommen werden. Wie jedoch eingangs erwähnt, kann es zu Problemen kommen, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht aus dem Signal der Raddrehzahlsensoren ermittelt werden kann und folglich trotz möglichem Stillstand des Fahrzeugs dann unnötigerweise die schärfsten/strengsten Auslöseschwellen für die Überwachungsfunktion angenommen werden.
An diesem Punkt setzt die Erfindung an, in dem sie ein Verfahren zum Erkennen eines kinematischen Zustands eines Fahrzeugs bereitstellt ohne dabei ausschließlich auf die Informationen der Raddrehzahlsensoren angewiesen zu sein. Zur Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in die Fahrzeugarchitektur kann beispielsweise das Überwachungsmodul 6 um eine Logikschaltung bzw. um ein entsprechend eingerichtetes Funktionsmodul erweitert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in dem in 2 gezeigten Flussdiagramm veranschaulicht. Hierbei wird zunächst ein Höhenstandssignal 22 von (mindestens) einem Höhenstandssensor 21 abgerufen und zeitlich ausgewertet. Durch Bestimmen des größten Unterschiedes zwischen den vom betrachteten Höhenstandssensor 21 gemeldeten Höhenstandswerten wird ein Bewegungshub 23 ermittelt. In einem optionalen Schritt kann der ermittelte Bewegungshub 23 mittels eines Tiefpassfilters 24 zur weiteren Verarbeitung gefiltert werden. Die ermittelten Bewegungshübe 23 bzw. die gefilterten Bewegungshübe 25 werden schließlich in der Kinematikbestimmung 26 verwendet, deren Ziel die sichere Erkennung eines Stillstands oder einer Fahrt des Fahrzeugs ist. Hierzu werden in der Grundform des Verfahrens, wie bereits beschrieben, wiederholt der Bewegungshub mit den Bewegungsschwellenwerten verglichen und die Anzahl der Überschreitungen der Bewegungsschwellenwerte bzw. die Anzahl der positiven Vergleiche ermittelt. In Abhängigkeit vor der Anzahl oder Dichte der festgestellten positiven Vergleiche ergibt sich als Ergebnis ein erster kinematischer Zustand 27 (Fahrzeug in Bewegung) oder ein zweiter kinematischer Zustand 28 (Fahrzeug steht still) als sicher erkannter kinematischer Zustand des Fahrzeugs. Der erste kinematische Zustand kann entweder dem ersten oder dem zweiten fahrdynamischen Zustand entsprechen.
Der in 2 gezeigte Schritt der Kinematikbestimmung 26 wird nachfolgend in größerem Detail anhand des in 3 gezeigten Diagramms erläutert. Das in dem Diagramm in 3 veranschaulichte Verfahren kann zweckmäßig zwei gleich aufgebaute Äste aufweisen, wobei in einem ersten Ast 39 das Vorliegen des ersten fahrdynamischen Zustands überprüft wird und in einem zweiten Ast 49 das Vorliegen des zweiten fahrdynamischen Zustands überprüft wird. Innerhalb jedes Astes 39, 49 erfolgt ein Vergleich des ermittelten Bewegungshubs 31 (Bewegungshub 23 bzw. gefilterter Bewegungshub 25 aus 2) mit dem ersten Bewegungsschwellenwert 32 bzw. mit dem zweiten Bewegungsschwellenwert 42, welcher mittels eines ersten Komparators 33 bzw. eines zweiten Komparators 43 durchgeführt wird. Ist beispielsweise der Bewegungshub 31 größer als der erste Bewegungsschwellenwert 32, so gibt der erste Komparator 33 eine „1“ aus, andernfalls eine „0“, wobei in der nachfolgenden Beschreibung diese Zuordnung ohne Beschränkung der Allgemeinheit beibehalten wird. Das Ausgangssignal 34 des ersten Komparators 33 dient als ein Eingangssignal für einen ersten Integrator 37 (Zähler). Analog dient das Ausgangssignal 44 des zweiten Komparators 43 als ein Eingangssignal für einen zweiten Integrator 47.
Der erste und der zweite Integrator 37, 47 sind eingerichtet, jeweils ihre zuvor schon erwähnte Zählvariable in diskreten Schritten hochzusetzen, solange der Ausgang 34, 44 des entsprechenden Komparators 33, 43 anzeigt, dass der Bewegungshub 31 größer oder gleich dem ersten Bewegungsschwellenwert 32 bzw. dem zweiten Bewegungsschwellenwert 42 ist, also „1“ entspricht. Der erste Integrator 37 sowie der zweite Integrator 47 sind so eingerichtet, dass ihr jeweiliges Ausgangssignal 38, 48 bei „0“ verbleibt, bis die Zählvariable des ersten Integrators 37 den Wert eines ersten Eingangsparameters 35 erreicht bzw. die Zählvariable des zweiten Integrators 47 den Wert eines dritten Eingangsparameters 45 erreicht. Der erste und der dritte Eingangsparameter 35, 45 entsprechen jeweils dem ersten bzw. dem zweiten Bewegungsgrenzwert. Die Zählvariable kann in diskreten Zeitschritten erhöht werden, wobei die Dauer Zeitschritte der Länge des Auswerteintervalls entsprechen kann. Jeder Integrator 37, 47 als eine diskrete Stoppuhr eingerichtet sein, welche nur dann weiterzählt, wenn ihm ein positiv ausgefallener Vergleich gemeldet wird. Die Zählvariable kann beispielsweise nach jedem Vergleich um 10 ms erhöht werden, falls während des Auswerteintervalls der Ausgang 34, 44 des entsprechenden Komparators 33, 43 „1“ beträgt. Somit sind die Integratoren 37, 47 zum einen eingerichtet, positiv ausgefallene Vergleiche (d.h. Bewegungshub größer/gleich jeweiligem Bewegungsschwellenwert) zu zählen. Erreicht die jeweilige Zählvariable den ersten Eingangsparameter 35 bzw. den dritten Eingangsparameter 45, so wird der Ausgang 38, 48 des jeweiligen Integrators 37, 47 auf „1“ gesetzt. In diesem Zusammenhang kann der erste Eingangsparameter 35 sowie der dritte Eingangsparameter 45 einer Qualifizierungszeit bezüglich des jeweiligen fahrdynamischen Zustandes entsprechen. Im Falle von dauernd positiv ausfallenden Vergleichen entspricht die Qualifizierungszeit der Zeit, nach der das Fahrzeug sicher als sich in dem ersten fahrdynamischen oder in dem zweiten fahrdynamischen Zustand und damit in Bewegung befindend bestimmt wird.
Der erste und zweite Integrator 37, 47 sind in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ferner eingerichtet, Auswerteintervalle zu berücksichtigen, innerhalb derer der Ausgang 34 des ersten Komparators 33 bzw. der Ausgang 44 des zweiten Komparators 43 bei „0“ liegt, also innerhalb derer der Bewegungshub kleiner als der erste Schwellenwert 32 bzw. als der zweite Bewegungsschwellenwert 42 ist. Diese Konfiguration ist optional und nicht zwingend erforderlich für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Zählvariable des jeweiligen Integrators 33, 43 wird hierbei, in Analogie zu ihrer Erhöhung bei einem positiven Ausfall eines vorgenommenen Vergleiches, bei einem negativen Ausfall eines vorgenommenen Vergleiches verkleinert/erniedrigt, also wenn der Ausgang 34, 44 des jeweiligen Komparators 33, 43 bei „0“ liegt. Zur Implementierung dieser Funktionalität weist sowohl der erste Integrator 33 als auch der zweite Integrator 43 einen zweiten Eingangsparameter 36 bzw. einen vierten Eingangsparameter 46 auf, welcher jeweils einer Dequalifizierungszeit entspricht. Im Falle von dauernd negativ ausfallenden Vergleichen entspricht die Dequalifizierungszeit der Zeit, nach der das Fahrzeug sicher als still stehend bestimmt wird. Anders ausgedrückt wird eine genügend große bzw. dichte Ansammlung von Phasen, in denen der Bewegungshub 31 unterhalb des ersten Bewegungsschwellenwerts 32 bzw. des zweiten Bewegungsschwellenwerts 42 liegt, als Nichtvorhandensein von Fahrbahnanregungen und damit als Stillstand des Fahrzeugs gewertet.
An jedem Integrator 37, 47 besteht folglich eine Konkurrenzsituation zwischen positiven und negativen Ausfällen/Ergebnissen des Vergleichs des Bewegungshubs mit den Bewegungsschwellenwerten, wobei beide einen gegenläufigen Einfluss auf die Zählvariable haben. Mittels der Integratoren 37, 47 erfolgt eine zeitliche Entprellung des ermittelten Bewegungshubs 31 in jedem der Äste 39, 49, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren robuster wird, so dass nicht schon bei sehr kurzweiligen Fahrwerksanregungen (z.B. durch Windzug eines vorbeifahrenden Lkws oder durch Abstellen eines schweren Gegenstandes in den Kofferraum) mit einem den ersten oder zweiten Schwellenwert 32, 42 überschreitenden Bewegungshub 31 auf den ersten kinematischen Zustand 27 geschlossen wird. Hierbei können der erste und zweite Eingangsparameter 35, 36 des ersten Integrators 37 und der dritte und vierte Eingangsparameter 45, 46 des zweiten Integrators 47 individuell und unabhängig voneinander gewählt werden, um die Detektion innerhalb der beiden Äste 39, 49 optimal an den zugrundeliegenden fahrdynamischen Zustand anzupassen.
Die Qualifizierungszeit und die Dequalifizierungszeit in jedem der Äste 39, 40 des erfindungsgemäßen Verfahrens können gleich gewählt werden oder sich voneinander unterscheiden. Im letzteren Fall kann so eine Gewichtung des Einflusses von hinsichtlich einer Einstufung des Fahrzeugzustands als fahrend qualifizierenden Bewegungshubphasen und dequalifizierenden Ruhephasen vorgenommen werden.
Der Ausgang 38 des ersten Integrators 37 und der Ausgang 48 des zweiten Integrators 47 werden einer logischen Auswertung unterzogen, beispielsweise mittels eines ODER-Logikgatters 50. Mittels des ODER-Logikgatters 50 erfolgt eine Auswertung, ob einer der beiden fahrdynamischen Zustände detektiert worden ist. Ist das der Fall, so kann der Ausgang 51 des ODER-Logikgatters 50 entsprechend angepasst werden, beispielsweise „1“ ausgeben bzw. das einen fahrdynamischen Zustand anzeigende Ausgangssignal des entsprechenden Komparators 37, 47 an seinem Ausgang 51 ausgeben. Der Ausgang 51 des ODER-Logikgatters 50 ist mit dem Eingang eines Schalters 52 gekoppelt und bestimmt, ob der der Schalter 52 an seinem Ausgang 53 den ersten kinematischen Zustand 27 (Fahrzeug in Bewegung) oder den zweiten kinematischen Zustand 28 (Fahrzeug steht still) als sicher bestimmten Bewegungszustand des Fahrzeugs 53 ausgibt als Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens. Solange kein fahrdynamischer Zustand in einem der Äste 39, 49 detektiert wird, kann der Schalter 52 den zweiten fahrdynamischen Zustand als Bewegungszustand des Fahrzeugs 53 anzeigen. Wird hingegen ermittelt, dass das Fahrzeug in dem ersten kinematischen Zustand 27 vorliegt, kann zugleich eine Fahrzeughöchstgeschwindigkeit, z.B. v=400 km/h, angenommen werden, um strengste Auslöseschwellen für die Überwachungsfunktion zu erhalten.
In 3 sind nur zwei unterschiedliche Äste 39, 49 dargestellt, wovon jeder an die Detektion eines spezifischen Bewegungsmusters angepasst ist (z.B. langsames Anfahren und Rennstart). Das erfindungsgemäße Verfahren kann klarerweise um weitere Äste ergänzt werden, welche zur Detektion weiterer spezifischer Bewegungsmuster des Fahrzeugs dienen. Die Ausgänge der Komparatoren in den Ästen können dann etwa in einem ODER-Logikgatter mit einer Anzahl an Eingängen, die der Anzahl der Detektionsäste 39, 49 entspricht, analog zur beschriebenen Art und Weise ausgewertet werden. Nur bei „positiver“ Rückmeldung von einem der Äste 39, 40 wird der Bewegungszustand des Fahrzeugs als fahrend bestimmt.
Im Folgenden soll zur Veranschaulichung der mit der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens verbundenen Vorteile ein Anwendungsfall beschrieben werden. In einer beispielhaften Ausgangssituation wird das Fahrzeug abgestellt und befindet sich im Schlafmodus (Standby). Nach einer gewissen Zeit, z.B. 8 Stunden, wacht das Steuergerät des Luftfedersystems auf, um die Niveaus der Luftfederelemente des Fahrwerks zu korrigieren. Das Steuergerät empfängt jedoch keine bzw. keine gültigen Geschwindigkeitssignale von den Raddrehzahlsensoren und nimmt daher defaultmäßig eine Geschwindigkeit von 400 km/h an. Dadurch trägt das Steuergerät der elektronischen Fahrwerkplattform bei zu hohem Niveau/hoher Verschränkung/Stuckerkennung einen DTC (diagtnostic trouble code - diagnostischer Fehlercode) Eintrag in den Fehlerspeicher ein. Dieses Szenario ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.
Um einen Stillstand des Fahrzeugs in dem Luftfeder-Steuergerät sicher zu erkennen, jedoch ohne auf die Geschwindigkeitsinformation von den Raddrehzahlsensoren angewiesen zu sein, werden gemäß der Erfindung die Höhenstandssignale von den Höhenstandssensoren, welche datentechnisch am Luftfeder-Steuergerät angebunden sind, abgerufen und ausgewertet. Die Höhenstandsignale können analytisch ausgewertet werden (Kurvendiskussion), um darin Extrema und Minima zu bestimmen und so den Bewegungshub für mindestens ein Rad des Fahrzeugs, bevorzugt für jedes Rad des Fahrzeugs, zu ermitteln. Die Bewegungshübe können zur weiteren Verarbeitung bevorzugt mittels eines Tiefpassfilters gefiltert werden und anschließend mit Bewegungsschwellenwerten verglichen und zeitlich entprellt werden. Dadurch lässt sich, wie bereits beschrieben, sicher der kinematische Zustand des Fahrzeugs (Fahrt oder Stilltand) feststellen.
Durch Verwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich die soeben beschriebene nachteilige Situation vermeiden. Wenn das Fahrzeug parkt/stillsteht, kein bzw. kein gültiges Geschwindigkeitssignal empfangen wird und wenn keine genügend hohe Anzahl/Häufigkeit von Bewegungshüben detektiert wird, die über einem der Bewegungsschwellenwerte liegen, so kann in der Überwachungsfunktion sicher von einem Stillstand ausgegangen werden und folglich eine Geschwindigkeit von 0 km/h angenommen werden. Dadurch nehmen die Auslöseschwellen große Werte an und es werden keine ungewollten DTC-Einträge erzeugt.
Wenn jedoch trotz Fahrt fälschlicherweise kein bzw. kein gültiges Geschwindigkeitssignal von den Raddrehzahlsensoren empfangen oder ermittelbar ist, so weisen die Bewegungshübe aufgrund von Fahrbahnanregungen Werte auf, welche einen der Bewegungsschwellenwerte überschreiten. Bei einer Ermittlung einer genügenden Anzahl von entsprechend positiv ausfallenden Vergleichen kann dann sicher darauf geschlossen werden, dass sich das Fahrzeug bewegt. Folglich werden in der Überwachungsfunktion kleine Auslöseschwellen angenommen. Es werden dann zulässige DTC-Einträge gesetzt und es wird eine sichere (d.h. bereits bei kleinen Abweichungen greifende) Fehlerreaktion ermöglicht.