DE-102017124494-B4 - FAHRZEUG MIT EINEM BODENFREIHEITSERFASSUNGSSYSTEM

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Abstract

Fahrzeug mit einem Bodenfreiheitserfassungssystem, umfassend: eine elektromagnetische Quelle (30), die dazu ausgelegt ist, ein codiertes magnetisches Signal mit einer festgelegten Frequenz auszugeben, wobei die Frequenz abhängig von der gewünschten Steuergeschwindigkeit des Bodenfreiheitserfassungssystem gewählt wird, wobei eine höhere Frequenz bei gewünschter schnellerer Steuergeschwindigkeit gewählt wird; mindestens zwei Magnetometer (54, 31), die dazu ausgelegt sind, Magnetfelddaten zu erfassen, wobei mindestens ein Magnetometer (54) in einer festgelegten Entfernung von der elektromagnetischen Quelle (30) angeordnet ist; und eine Steuerung (110), die dazu ausgelegt ist, die erfassten Daten mittels eines Frequenzbandpassfilters zu filtern, um das codierte magnetische Signal zu extrahieren und eine Veränderung der Bodenfreiheit einer Fahrzeugkarosserie (12) zu bestimmen.

Inventors

Anthony Mario D'Amato
Harold Bernard Samuels
John Jeffrey Pfeiffer

Assignees

FORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC

Dates

Publication Date: 20260507
Application Date: 20171019
Priority Date: 20161021

Claims (13)

Fahrzeug mit einem Bodenfreiheitserfassungssystem, umfassend: eine elektromagnetische Quelle (30), die dazu ausgelegt ist, ein codiertes magnetisches Signal mit einer festgelegten Frequenz auszugeben, wobei die Frequenz abhängig von der gewünschten Steuergeschwindigkeit des Bodenfreiheitserfassungssystem gewählt wird, wobei eine höhere Frequenz bei gewünschter schnellerer Steuergeschwindigkeit gewählt wird; mindestens zwei Magnetometer (54, 31), die dazu ausgelegt sind, Magnetfelddaten zu erfassen, wobei mindestens ein Magnetometer (54) in einer festgelegten Entfernung von der elektromagnetischen Quelle (30) angeordnet ist; und eine Steuerung (110), die dazu ausgelegt ist, die erfassten Daten mittels eines Frequenzbandpassfilters zu filtern, um das codierte magnetische Signal zu extrahieren und eine Veränderung der Bodenfreiheit einer Fahrzeugkarosserie (12) zu bestimmen.
Fahrzeug mit einem Bodenfreiheitserfassungssystem nach Anspruch 1 , wobei die Steuerung das mindestens eine Magnetometer (54) nutzt, das in der festgelegten Entfernung von der elektromagnetischen Quelle (30) angeordnet ist, um das Bodenfreiheitserfassungssystem zu kalibrieren.
Fahrzeug mit dem Bodenfreiheitserfassungssystem nach Anspruch 1 , wobei es sich bei den mindestens zwei Magnetometern (54, 31) um auf dem Hall-Effekt beruhende Sensoren handelt.
Fahrzeug mit dem Bodenfreiheitserfassungssystem nach Anspruch 3 , wobei der auf dem Hall-Effekt beruhende Sensor (54, 31) dazu in der Lage ist, Mehrachsenmagnetfelder zu erfassen.
Fahrzeug mit dem Bodenfreiheitserfassungssystem nach Anspruch 1 , wobei die Steuerung (110) die gefilterten Daten dazu verwendet, um Einheiten für die räumliche Entfernung für Bodenfreiheitsmessungen zu bestimmen.
Fahrzeug mit dem Bodenfreiheitserfassungssystem nach Anspruch 1 , wobei die elektromagnetische Quelle (30) zu hohen Umschaltgeschwindigkeiten fähig ist.
Fahrzeug mit dem Bodenfreiheitserfassungssystem nach Anspruch 1 , wobei die Steuerung (110) dazu ausgelegt ist, die Frequenzverschlüsselung der elektromagnetischen Quelle (30) zu bestimmen.
Fahrzeug mit dem Bodenfreiheitserfassungssystem nach Anspruch 1 , wobei die Steuerung (110) dazu ausgelegt ist, eine Mehrachsenablesung für Magnetfelddaten in Bezug auf jede Achse zu zerlegen.
Fahrzeug mit einem Bodenfreiheitserfassungssystem, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend: eine erste Inertialbewegungseinheit mit einer bekannten Ausgangsposition an einer Fahrzeugkarosserie (12); eine zweite Inertialbewegungseinheit mit einer bekannten Ausgangsposition an einer Fahrzeugachse (14); und eine Steuerung (110), die dazu ausgelegt ist, eine Veränderung der Bodenfreiheit der Fahrzeugkarosserie zusätzlich auf Grundlage der bekannten Ausgangspositionen der Inertialbewegungseinheiten zu bestimmen.
Fahrzeug mit dem Bodenfreiheitserfassungssystem nach Anspruch 9 , wobei die Steuerung (110) dazu ausgelegt ist, die Veränderung der Bodenfreiheit der Fahrzeugkarosserie (12) durch das Verwenden von Koppelnavigation und des anfänglichen bekannten Abstands zwischen der Fahrzeugkarosserie (12) und der Fahrzeugachse (14) zu bestimmen.
Fahrzeug mit dem Bodenfreiheitserfassungssystem nach Anspruch 9 , wobei es sich bei der ersten Inertialbewegungseinheit um einen Beschleunigungsmesser handelt.
Fahrzeug mit dem Bodenfreiheitserfassungssystem nach Anspruch 9 , wobei die Steuerung dazu ausgelegt ist, Magnetfelddaten, die von dem Magnetometer (54, 31) erfasst wurden, zu filtern, um das codierte magnetische Signal zu extrahieren.
Fahrzeug mit dem Bodenfreiheitserfassungssystem nach Anspruch 9 , wobei die elektromagnetische Quelle (30) das codierte magnetische Signal mit einer festgelegten Frequenz ausgibt.

Description

TECHNISCHES GEBIET Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein codiertes, auf einem Elektromagneten beruhendes Bodenfreiheitserfassungssystem für ein Fahrzeug. Insbesondere umfasst das Bodenfreiheitserfassungssystem der vorliegenden Offenbarung eine codierte elektromagnetische Quelle und ein oder mehrere Magnetometer wie etwa auf dem Hall-Effekt beruhende Sensoren, um eine Veränderung der Bodenfreiheit einer Fahrzeugkarosserie zu bestimmen. ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK Fahrern begegnen beim Fahren mit ihren Fahrzeugen häufig Hindernisse - wie zum Beispiel Schlaglöcher, Steine, heruntergefallene Zweige und sonstige Ablagerungen - auf der Fahrbahn. Derartige Hindernisse haben zur Folge, dass sich die Fahrzeugkarosserie in Bezug auf die Räder des Fahrzeugs bewegt und dadurch eine Veränderung hinsichtlich der Entfernung zwischen dem Fahrgestell des Fahrzeugs und dem Boden, die gemeinhin als Bodenfreiheit bezeichnet wird, erzeugt. Fahrzeuge weisen Bodenfreiheitserfassungssysteme auf, um diese Veränderung der Bodenfreiheit zu erkennen und die Fahrzeugaufhängung als Reaktion auf die empfangenen Daten anzupassen. Bodenfreiheitserfassungssysteme messen die Entfernung zwischen einem festgelegten Punkt am Fahrgestell, der Aufhängung oder der Karosserie eines Fahrzeugs und dem Boden. Wenn das Fahrzeug beladen und entladen wird, erkennen Bodenfreiheitserfassungssysteme die Veränderung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs und stellen Fahrzeugaufhängungssystemen Eingaben bereit, um die Art und Weise zu ändern, in der die Aufhängung auf veränderte Straßenzustände oder Lasten reagiert. Durch die Verwendung eines Fahrzeugaufhängungssystems kann das Fahrzeug eine sanftere Fahrt auf einer holprigen Straße, eine tiefere Fahrt zur Verbesserung der Aerodynamik bei hohen Geschwindigkeiten oder eine erhöhte Fahrt für einen erhöhten Bodenabstand im Gelände bereitstellen. Bestehende Bodenfreiheitserfassungssysteme weisen Systeme physischer Verbindungen auf, die Schäden durch Aufprall ausgesetzt sind und bewegliche Teile und Hebel erfordern und somit eine genaue Ablesung verhindern. Weitere bestehende, nicht auf einer Verbindung beruhende Bodenfreiheitserfassungssysteme umfassen Systeme, die Ultraschalllaser verwenden. Ein Nachteil bei diesen Systemen besteht darin, dass sie eine Sichtlinie zwischen einem Reflektor und einem Sender erfordern und das Übertragungsmedium konstant sein muss, um Genauigkeit zu wahren. Derartige Systeme sind in einer unkontrollierten Umgebung nicht genau. Ein dritter Typ bestehender Bodenfreiheitserfassungssysteme ist ein auf Magnetismus beruhendes System zur Bodenfreiheitserfassung. Diese Systeme sind vorteilhaft, da sie gegen das Eindringen von Schmutz und Wasser geschützt sind. Bestehende magnetische Bodenfreiheitserfassungssysteme sind jedoch anfällig für Störquellen aus der Umgebung und bieten für bestimmte Anwendungen eine sehr langsame Reaktionszeit. Aus der DE 10 2013 217 958 A1 ist ein Fahrzeughöhensensor mit Magnetfeldabtastung mit einer Sender- und einer Empfängerspule und drahtloser digitaler Übertragung eines Höhensignals bekannt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines neuen und verbesserten Systems zur Bodenfreiheitserfassung, das für Schäden durch Aufprall nicht anfällig ist, gegen Störungen der Sichtlinie und Mediumsveränderungen geschützt ist und schnelle und genaue Messungen bei geringem Energieverbrauch bietet. Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird ein Fahrzeug mit einem Bodenfreiheitserfassungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. KURZDARSTELLUNG Ausführungsbeispiele stellen ein verbessertes Bodenfreiheitserfassungssystem bereit, das eine anhaltende Selbstkalibrierung und Koppelnavigation zur Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit und -geschwindigkeit bereitstellt. Das verbesserte Bodenfreiheitserfassungssystem der vorliegenden Offenbarung umfasst eine codierte elektromagnetische Quelle als Eingabeeinheit für einen Hall-Effekt-Sensor. Erfindungsgemäß umfasst das verbesserte Bodenfreiheitserfassungssystem mindestens zwei Hall-Effekt-Sensoren. Dabei ist der erste Hall-Effekt-Sensor dazu ausgelegt, ein Signal von der Elektromagnetquelle zu empfangen, und codiert, um das codierte Magnetfeld von (einem) Magnetfeld(ern) in der Umgebung zu unterscheiden. Der zweite Hall-Effekt-Sensor ist in einer festen Entfernung und Ausrichtung in Bezug auf die elektromagnetische Quelle angebracht, um eine anhaltende Kalibrierung des Systems bereitzustellen. In einer Ausführungsform umfasst das Bodenfreiheitserfassungssystem mindestens zwei inertiale Messeinheiten wie zum Beispiel Beschleunigungsmesser. In dieser Ausführungsform ist eine erste inertiale Messeinheit am Karosserierahmen des Fahrzeugs angebracht und eine zweite inertiale Messeinheit am Achsrahmen des Fahrzeugs angebracht. Hierdurch wird es dem System ermöglicht, den Energieaufwand d