Die Erfindung betrifft eine Waageneinrichtung zum Ermitteln eines Schwerpunkts eines Kraftwagens, ein Verfahren zum Ermitteln eines Schwerpunkts eines Kraftwagens sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens.

Aus der DE 10 2011 079668 B3 ist ein Steuerungssystem für ein Kraftfahrzeug mit Aktuatoren für Radantrieb, Lenkung und Fahrwerk bekannt. Das Steuerungssystem umfasst eine Anforderungsebene mit mehreren Erfassungseinheiten, welche jeweils dazu eingerichtet sind, Vorgaben eines Fahrzeugnutzers zu erfassen. Weiterhin umfasst das Steuerungssystem Verarbeitungseinheiten, welche dazu eingerichtet sind, einen vorläufigen Sollbewegungsvektor für das Kraftfahrzeug beziehungsweise aus dem vorläufigen Sollbewegungsvektor und einer ermittelten Betriebsgröße einen Sollbewegungsvektor für das Kraftfahrzeug zu ermitteln. Weiterhin umfasst das Steuerungssystem eine Kontrollebene, welcher wenigstens eine Regelungseinheit zugeordnet ist, mittels welcher abhängig von dem Sollbewegungsvektor und zumindest einem vorgegebenen Parametersatz für eine vorgegebene Systemregelungsfunktion ein Kräftevektor zu ermitteln ist. Überdies weist das Steuerungssystem eine Ansteuerebene auf, der eine Verarbeitungseinheit zugeordnet ist, die ausgebildet ist, abhängig von den ermittelten Kräftevektoren jeweilige Stellgrößen für Aktuatoren zu ermitteln.

Weiterhin ist aus der DE 102013 016 488 A1 ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens ein Fahrerassistenzsystem zur Vorausberechnung von Voraussagedaten über wenigstens eine zukünftige Fahrsituation des Kraftfahrzeugs durch Auswertung von das Kraftfahrzeug betreffenden Ego-Daten und das Kraftfahrzeugumfeld betreffenden Umfelddaten bekannt. Hierbei ist das Kraftfahrzeug in einem ersten Betriebsmodus des Fahrerassistenzsystems durch einen Fahrer steuerbar und in einem zweiten Betriebsmodus des Fahrerassistenzsystems erfolgt die Steuerung des Kraftfahrzeugs ohne Eingriffsmöglichkeit durch den Fahrer autonom durch das Fahrerassistenzsystem. Das Fahrerassistenzsystem ist dazu ausgebildet, bei Erfüllung einer Auslösebedingung temporär von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus umzuschalten. Das Fahrerassistenzsystem ist zur Bestimmung eines Grenzwerts für einen Fahrzeugparameter aus Trajektoriendaten und Fahrereigenschaftsdaten ausgebildet. Die Auslösebedingung oder eine der Auslösebedingungen ist ein Über- oder Unterschreiten des Grenzwerts.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Waageneinrichtung zum Ermitteln eines Schwerpunkts eines Kraftwagens, ein Verfahren zum Ermitteln eines Schwerpunkts eines Kraftwagens sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens zu schaffen, welche ein Steuern des Kraftwagens mit einer besonders hohen Fahrzeugstabilität ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Waageneinrichtung zum Ermitteln eines Schwerpunkts eines Kraftwagens mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 , durch ein Verfahren zum Ermitteln eines Schwerpunkts eines Kraftwagens mit den Merkmalen von Patentanspruch 4 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens mit den Merkmalen von Patentanspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen sowie in der folgenden Beschreibung angegeben.

Die Erfindung betrifft zum einen eine Waageneinrichtung zum Ermitteln eines Schwerpunkts eines Kraftwagens, mit wenigstens vier Waagenelementen, insbesondere zwei Waagenelementen für jede Achse des zu vermessenden Kraftwagens. Insbesondere ist für jedes Ende jeder Achse des Kraftwagens ein Waagenelement vorgesehen. Mittels der Waagenelemente ist jeweils ein ein Gewicht des Kraftwagens charakterisierender Messwert ermittelbar. Weiterhin umfasst die Waageneinrichtung eine Recheneinrichtung, insbesondere eine elektronische Recheneinrichtung, mittels welcher die jeweiligen Messwerte von den Waagenelementen empfangbar sind und mittels welcher in Abhängigkeit von den empfangenen Messwerten der Schwerpunkt ermittelbar ist. Überdies weist die Waageneinrichtung eine Verstelleinrichtung auf, mittels welcher die Waagenelemente in ihrer Ausrichtung relativ zueinander einstellbar sind. Das bedeutet, dass die Waagenelemente relativ zueinander mittels der Verstelleinrichtung bewegbar sind, wodurch der auf den Waagenelementen abgelegte Kraftwagen gekippt werden kann. Durch das Kippen des Kraftwagens kann das Gewicht des Kraftwagens unterschiedlich auf die jeweiligen Waagenelemente, auf denen der Kraftwagen abgestützt ist, verteilt werden. Bei einem Bewegen der Waagenelemente relativ zueinander wird ein Gewicht des auf den Waagenelementen abgestützten Kraftwagens verlagert, wobei über eine relative Verlagerung des Gewichts des auf den Waagenelementen aufliegenden Kraftwagens in Zusammenhang mit der jeweiligen relativen Ausrichtung der Waagenelemente zueinander der Schwerpunkt des Kraftwagens mittels der elektronischen Recheneinrichtung ermittelt werden kann. Die Waageneinrichtung ermöglicht somit ein besonders einfaches, präzises und zuverlässiges Ermitteln des Schwerpunkts des Kraftwagens.

In einer Weiterbildung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn auf jedem der Waagenelemente wenigstens ein Rad des Kraftwagens auflegbar ist. Über das jeweilige Rad ist der Kraftwagen gegen das Waagenelement abstützbar. Hierbei steht das jeweilige wenigstens eine Rad insbesondere unmittelbar auf dem jeweiligen zugeordneten Waagenelement auf, wodurch mittels des Waagenelements über das Rad das Gewicht des Kraftwagens aufgenommen ist. Über die Verstelleinrichtung können die Waagenelemente individuell relativ zueinander bewegt werden, wodurch mit besonders wenig Aufwand der auf den Waagenelementen abgestützte Kraftwagen durch Einstellen der jeweiligen Ausrichtung der Waagenelemente verlagert und insbesondere gekippt werden kann.

In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Auflageelement vorgesehen, an welchem die Waagenelemente unterseitig anliegen, auf welchem der Kraftwagen oberseitig abstellbar ist und welches mittels der Verstelleinrichtung dreidimensional ausrichtbar ist. Das Auflageelement kann insbesondere in eine Fahrbahn integriert sein und in einer Ausrichtung der Waagenelemente relativ zueinander bündig mit der Fahrbahn abschließen. Der Kraftwagen kann oberseitig auf dem Auflageelement angeordnet werden, wobei die unterseitig das Auflageelement abstützenden Waagenelemente den jeweiligen freien Enden der Achsen des Kraftwagens zugeordnet angeordnet sind. Das Auflageelement ist mittels der Verstelleinrichtung in seiner Ausrichtung im Raum einstellbar, wobei in jeder Ausrichtung die Waagenelemente unterseitig an dem Auflageelement anliegen und das Gewicht des Auflageelements beziehungsweise das Gewicht des auf dem Auflageelement abgestützten Kraftwagens aufnehmen. Das Auflageelement ermöglicht ein besonders einfaches Anordnen des Kraftwagens auf der Waageneinrichtung mit den jeweiligen Enden der Achsen des Kraftwagens den jeweiligen Waagenelementen zugeordnet. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Ermitteln eines Schwerpunkts eines Kraftwagens, bei welchem der Kraftwagen mit jedem Achsende jeweiliger Achsen des Kraftwagens einem jeweiligen Waagenelement der Waageneinrichtung zugeordnet auf der Waageneinrichtung abgestellt wird. Bei der Waageneinrichtung handelt es sich insbesondere um eine Waageneinrichtung wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Waageneinrichtung beschrieben worden ist. Bei dem Verfahren ist es weiterhin vorgesehen, dass mittels einer Verstelleinrichtung eine Ausrichtung der Waagenelemente zueinander eingestellt wird, wobei die Waagenelemente in wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Ausrichtungen angeordnet werden und in jeder der Ausrichtungen ein jeweiliger ein Gewicht des Kraftwagens charakterisierender Messwert erfasst wird. Das bedeutet, dass bei dem Verfahren mittels der Verstelleinrichtung die Waagenelemente in einer ersten Ausrichtung zueinander angeordnet werden und ein das Gewicht des Kraftwagens charakterisierender erster Messwert erfasst wird und anschließend mittels der Verstelleinrichtung die Waagenelemente von der ersten Ausrichtung in eine zweite Ausrichtung verstellt werden, in welcher mittels der jeweiligen Waagenelemente ein das Gewicht des Kraftwagens charakterisierender zweiter Messwert erfasst wird. Mittels der Verstelleinrichtung können die Waagenelemente in weiteren Ausrichtungen angeordnet werden, in welchen weitere Messwerte mittels der jeweiligen Waagenelemente ermittelt werden. Bei dem Verfahren ist es des Weiteren vorgesehen, dass mittels einer Recheneinrichtung die Messwerte empfangen werden, insbesondere von den Waagenelementen, und anhand der Messwerte der Schwerpunkt des Kraftwagens ermittelt wird. Hierbei kann der Schwerpunkt des Kraftwagens mittels mathematischer Methoden aus den Messwerten errechnet werden. Bei dem Verfahren ist es somit vorgesehen, dass basierend auf einer durch ein Verstellen der Waagenelemente relativ zueinander resultierenden Gewichtsverlagerung des auf den Waagenelementen abgestützten Kraftwagens der Schwerpunkt des Kraftwagens ermittelt wird. Das Verfahren ermöglicht ein besonders einfaches und präzises Ermitteln eines Schwerpunkts des Kraftwagens bei einem jeweiligen aktuellen Beladungszustand des Kraftwagens.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels der Verstelleinrichtung die Waagenelemente in drei zueinander unterschiedlichen Ausrichtungen angeordnet werden. Jede der Ausrichtungen ist einem jeweiligen Zustand der Waageneinrichtung zugeordnet. In einem ersten Zustand, in welchem die Waagenelemente in einer ersten, horizontalen Ebene angeordnet sind, wird mittels der Waagenelemente ein jeweiliger ein Gewicht des Kraftwagens charakterisierender erster Messwert erfasst. In einem zweiten Zustand, in welchem die Waagenelemente in einer zur ersten Ebene um eine Fahrzeugquerrichtung des Kraftwagens verschwenkten, zweiten Ebene angeordnet sind, wird mittels der Waagenelemente ein jeweiliger ein Gewicht des Kraftwagens charakterisierender zweiter Messwert erfasst. In einem dritten Zustand, in welchem die Waagenelemente in einer zur ersten Ebene um eine Fahrzeuglängsrichtung des Kraftwagens verschwenkten, dritten Ebene angeordnet sind, wird mittels der Waagenelemente ein jeweiliger ein Gewicht des Kraftwagens charakterisierender dritter Messwert erfasst. Insbesondere wird die Waageneinrichtung unmittelbar aneinander anschließend in den ersten Zustand, von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand und von dem zweiten Zustand in den dritten Zustand versetzt. Somit durchlaufen die Waagenelemente unmittelbar zeitlich aneinander anschließend die dem ersten Zustand zugeordnete erste Ausrichtung, die dem zweiten Zustand zugeordnete zweite Ausrichtung sowie die dem dritten Zustand zugeordnete dritte Ausrichtung. Bei dem Verfahren wird somit der auf der Waageneinrichtung angeordnete Kraftwagen zuerst zumindest im Wesentlichen horizontal ausgerichtet, anschließend um die Fahrzeugquerrichtung verschwenkt und daran anschließend um die Fahrzeuglängsrichtung verschwenkt. Hierdurch erfolgt eine Gewichtsverlagerung des Kraftwagens zwischen den jeweiligen Waagenelementen. Über diese anhand der erfassten Messwerte ermittelte Gewichtsverlagerung des Kraftwagens beim Verstellen der Waagenelemente wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung der aktuelle Schwerpunkt des Kraftwagens ermittelt. Über das Durchlaufen der drei Zustände durch die Waageneinrichtung ist der Schwerpunkt des Kraftwagens besonders einfach, präzise und schnell ermittelbar.

Es hat sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, wenn die Verfahrensschritte des Verfahrens zum Ermitteln des Schwerpunkts des Kraftwagens jeweils für eine Sattelzugmaschine und für einen die Sattelzugmaschine und einen Auflieger umfassenden Sattelzug durchgeführt werden. Anschließend kann mittels der Recheneinrichtung aus dem Schwerpunkt der Sattelzugmaschine und dem ermittelten Schwerpunkt des Sattelzugs der Schwerpunkt des Aufliegers ermittelt werden. Das bedeutet, dass die Sattelzugmaschine auf der Waageneinrichtung angeordnet wird und über das Durchführen des Verfahrens der Schwerpunkt der Sattelzugmaschine ermittelt wird. Weiterhin wird der den Auflieger umfassende gesamte Sattelzug auf der Waageneinrichtung angeordnet und mittels des Verfahrens der Schwerpunkt des den Auflieger umfassenden Sattelzugs ermittelt. Über eine Differenzberechnung zwischen den ermittelten Schwerpunkten der Sattelzugmaschine und des Sattelzugs wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung der Schwerpunkt des Aufliegers ermittelt. Die jeweiligen ermittelten Schwerpunkte der Sattelzugmaschine und/oder des Sattelzugs und/oder des Aufliegers können in den jeweiligen Fahrerassistenzsystemen des Sattelzugs, insbesondere der Sattelzugmaschine beziehungsweise des Aufliegers, hinterlegt und für ein Steuern des Sattelzugs, insbesondere der Sattelzugmaschine beziehungsweise des Aufliegers, herangezogen werden.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens, bei welchem mittels eines Fahrerassistenzsystems ein Schwerpunkt des Kraftwagens empfangen wird, wobei der Schwerpunkt in einem Verfahren, wie es bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln eines Schwerpunkts eines Kraftwagens beschrieben worden ist, ermittelt wird. Weiterhin ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass der Kraftwagen in Abhängigkeit von dem empfangenen Schwerpunkt gesteuert wird. Hierbei ist es insbesondere vorgesehen, dass ein maximaler Vorderradlenkwinkel und/oder eine Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder eine Lenkwinkelbeschleunigung in Abhängigkeit von dem empfangenen Schwerpunkt eingestellt werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass ein maximaler Lenkwinkel und/oder ein maximales Lenkmoment in Abhängigkeit von dem ermittelten Schwerpunkt begrenzt werden. Bei dem Verfahren ist es insbesondere vorgesehen, dass der Kraftwagen zumindest teilautomatisiert, insbesondere vollautomatisiert und damit autonom gesteuert, und insbesondere dabei zumindest teilautomatisiert quergesteuert und/oder längsgesteuert wird. Das beschriebene Verfahren ermöglicht, dass aufgrund des bereitgestellten besonders präzisen Schwerpunkts ein maximaler physikalischer Grenzbereich des Kraftwagens besonders präzise ermittelt und der Kraftwagen diesen maximalen physikalischen Grenzbereich ausnutzend besonders vorteilhaft gesteuert werden kann.

In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn für das Steuern des Kraftwagens ein Lenkwinkel und/oder eine Lenkgeschwindigkeit und/oder ein Lenkmoment gewählt werden, für deren resultierende Gesamtkraft an einem jeweiligen Rad des Kraftwagens ein Überschreiten einer vorgegebenen Kraftschlussgrenze unterbleibt. Für das Ermitteln der Kraftschlussgrenze kann insbesondere der kammsche Reibkreis als Ermittlungsgrundlage gewählt werden. Das bedeutet, dass anhand des kammschen Reibkreises die Kraftschlussgrenze ermittelt wird. Bei dem Verfahren ist es somit vorgesehen, dass der Lenkwinkel und/oder die Lenkgeschwindigkeit und/oder das Lenkmoment derart gewählt werden, dass das Überschreiten der Kraftschlussgrenze an jedem Rad des Kraftwagens zumindest im Wesentlichen vermieden wird. Hierdurch kann eine besonders hohe Fahrzeugstabilität beim Steuern des Kraftwagens sichergestellt werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn in Abhängigkeit von dem empfangenen Schwerpunkt eine Kippgrenze des Kraftwagens ermittelt wird und ein Lenkwinkel und/oder eine Lenkgeschwindigkeit und/oder ein Lenkmoment für den Kraftwagen in Abhängigkeit von der Kippgrenze gewählt werden. Insbesondere werden ein Lenkwinkel und/oder eine Lenkgeschwindigkeit und/oder ein Lenkmoment gewählt, für deren resultierenden Kippwinkel ein Überschreiten der Kippgrenze unterbleibt. Es wird somit in Abhängigkeit von dem empfangenen Schwerpunkt des Kraftwagens ermittelt, wo die Kippgrenze für den Kraftwagen liegt. Weiterhin werden der Lenkwinkel und/oder die Lenkgeschwindigkeit und/oder das Lenkmoment so gewählt, dass ein Kippen des Kraftwagens über die Kippgrenze hinaus unterbleibt, wodurch ein Umkippen des Kraftwagens zumindest im Wesentlichen vermieden werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn ein Lenkwinkel und/oder eine Lenkgeschwindigkeit und/oder ein Lenkmoment für den Kraftwagen in Abhängigkeit von einer Beherrschbarkeitsgrenze eines Sicherheitsfahrers gewählt werden. Das bedeutet, dass die Beherrschbarkeitsgrenze des Sicherheitsfahrers ermittelt wird und anschließend der Lenkwinkel und/oder eine Lenkgeschwindigkeit und/oder ein Lenkmoment derart gewählt werden, dass ein Überschreiten der Beherrschbarkeitsgrenze des Sicherheitsfahrers unterbleibt. Insbesondere wird eine aus dem Lenkwinkel und/oder der Lenkgeschwindigkeit und/oder dem gewählten Lenkmoment resultierende Trajektorie ermittelt, wobei der Lenkwinkel und/oder die Lenkgeschwindigkeit und/oder das Lenkmoment derart gewählt werden, dass für die resultierende Trajektorie ein Überschreiten der Beherrschbarkeitsgrenze des Sicherheitsfahrers unterbleibt. Somit kann sichergestellt werden, dass der Sicherheitsfahrer jederzeit beim Steuern des Kraftwagens eingreifen kann, wodurch Gefahrensituationen gemeistert werden können und eine Unfallgefahr besonders gering gehalten werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer Fahrbahn für einen Kraftwagen, in welche eine Waageneinrichtung in einer ersten Ausführungsform und die Waageneinrichtung in einer zweiten, alternativen Ausführungsform integriert ist;

Fig. 2a-2b jeweilige schematische Seitenansichten der Waageneinrichtung in der zweiten Ausführungsform, wobei auf der Waageneinrichtung der Kraftwagen abgelegt ist, wobei einem jeweiligen Achsenende jeder Achse des Kraftwagens ein Waagenelement der Waageneinrichtung zugeordnet ist und die Waagenelemente dazu eingerichtet sind, einen das Gewicht des Kraftwagens charakterisierenden jeweiligen Messwert zu erfassen, wobei die Waagenelemente in Fig. 2a in einer ersten Ausrichtung relativ zueinander angeordnet sind und in Fig. 2b in einer zweiten Ausrichtung relativ zueinander angeordnet sind und die Waagenelemente in der ersten Ausrichtung einen jeweiligen ersten Messwert erfassen und in der zweiten Ausrichtung einen jeweiligen zweiten Messwert erfassen und mittels einer elektronischen Recheneinrichtung in Abhängigkeit von den ersten Messwerten und den zweiten Messwerten ein Schwerpunkt des Kraftwagens ermittelt wird;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der Waageneinrichtung in der ersten Ausführungsform, bei welcher die Waageneinrichtung ein Auflageelement umfasst, welches auf den Waagenelementen aufliegt und auf welchem der Kraftwagen abstützbar ist, wobei der Kraftwagen auf dem Auflageelement derart abstützbar ist, dass jedem Achsende jeder Achse des Kraftwagens wenigstens ein Waagenelement zugeordnet ist, wobei mittels der Waagenelemente jeweilige ein jeweiliges Gewicht des Kraftwagens charakterisierende Messwerte aufzeichenbar sind und mittels der Verstelleinrichtung der Waageneinrichtung das Auflageelement über die an dem Auflageelement anliegenden Waagenelemente in unterschiedlichen Ausrichtungen anordenbar ist, wobei in den jeweiligen Ausrichtungen des Auflageelements die jeweiligen Messwerte mittels der Waagenelemente erfassbar sind und mittels der elektronischen Recheneinrichtung anhand der Messwerte der unterschiedlichen Ausrichtungen des Auflageelements der Schwerpunkt des Kraftwagens ermittelbar ist; und

Fig. 4 ein Verfahrensschema für ein Verfahren zum Betreiben des Kraftwagens.

In Fig. 1 ist eine Fahrbahn 10 für einen Kraftwagen 12, insbesondere einen Lastkraftwagen, gezeigt. In die Fahrbahn 10 ist eine Waageneinrichtung 14 integriert. Mittels der Waageneinrichtung 14 sind ein Gewicht und ein Schwerpunkt des Kraftwagens 12 ermittelbar. In Fig. 1 ist die in die Fahrbahn 10 integrierte Waageneinrichtung 14 in zwei zueinander unterschiedlichen Ausführungsformen gezeigt. Eine erste Ausführungsform der Waageneinrichtung 14 ist in Fig. 3 in einer Seitenansicht gezeigt, und eine zweite Ausführungsform der Waageneinrichtung 14 ist in den Fig. 2a und 2b in einer Seitenansicht dargestellt. Die Waageneinrichtung 14 umfasst in jeder der Ausführungsformen mehrere Waagenelemente 16, insbesondere für jedes Achsende jeder Achse des Kraftwagens 12 ein Waagenelement 16. Mittels jedes Waagenelements 16 ist jeweils ein ein Gewicht des Kraftwagens 12 charakterisierender Messwert ermittelbar. Die Waageneinrichtung 14 umfasst des Weiteren eine Verstelleinrichtung 18, mittels welcher die Waagenelemente 16 relativ zueinander in ihrer Ausrichtung einstellbar sind. Um ein jeweiliges sicheres Abstützen des Kraftwagens 12 gegen die Waagenelemente 16 in jeder Ausrichtung der Waagenelemente 16 sicherzustellen, ist es vorgesehen, dass mittels der Verstelleinrichtung 18 die Waagenelemente 16 in jeder relativen Ausrichtung der Waagenelemente 16 zueinander in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. In jeder unterschiedlichen Ausrichtung der Waagenelemente 16 zueinander können jeweilige der Ausrichtung zugeordnete, das Gewicht des Kraftwagens 12 charakterisierende Messwerte aufgezeichnet werden. Diese Messwerte können von den Waagenelementen 16 für eine elektronische Recheneinrichtung 20 der Waageneinrichtung 14 bereitgestellt werden. Die elektronische Recheneinrichtung 20 ist vorliegend schematisch mit einem Kästchen gekennzeichnet. Mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20 ist in Abhängigkeit von den empfangenen Messwerten ein Schwerpunkt des Kraftwagens 12 ermittelbar.

Vorliegend ist die Waageneinrichtung 14 auf einem Fundament 28 abgestützt, relativ zu welchem mittels der Verstelleinrichtung 18 die Waagenelemente 16 in ihrem Abstand einstellbar sind, um die Waagenelemente 16 relativ zueinander auszurichten.

Die Waageneinrichtung 14 kann, wie in den Fig. 2a und 2b gezeigt, dazu eingerichtet sein, dass jeweiligen Enden jeweiliger Achsen des Kraftwagens 12 zugeordnete Räder 22 des Kraftwagens 12 direkt auf den Waagenelementen 16 aufliegen. Das bedeutet, dass auf jedem der Waagenelemente 16 wenigstens ein Rad 22 des Kraftwagens 12 abgestützt ist. Hierbei können, wie in Fig. 1 besonders gut erkannt werden kann, die jeweiligen Waagenelemente 16 in die Fahrbahn 10 eingelassen sein und somit in zumindest einer Ausrichtung relativ zueinander mit der Fahrbahn 10 bündig abschließen. In der in Fig. 3 gezeigten ersten alternativen Ausgestaltung der Waageneinrichtung 14 umfasst die Waageneinrichtung 14 ein Auflageelement 24, welches auf den Waagenelementen 16 abgestützt ist. Auf dem Auflageelement 24 ist der Kraftwagen 12 abstützbar. Hierbei kann der Kraftwagen 12 beispielsweise mittels Unterlegkeilen 26 vor einem Abrollen von dem Auflageelement 24 gesichert werden. Um mittels der Waageneinrichtung 14 den Schwerpunkt des Kraftwagens 12 besonders einfach und präzise ermitteln zu können, ist es vorgesehen, dass mittels der Verstelleinrichtung 18 die Waagenelemente 16 in wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Ausrichtungen angeordnet werden und in jeder der Ausrichtungen ein jeweiliger das Gewicht des Kraftwagens 12 charakterisierender Messwert erfasst wird.

Zum Ermitteln des Schwerpunkts des Kraftwagens 12 mittels der Waageneinrichtung 14 ist es somit vorgesehen, dass der Kraftwagen 12 auf der Waageneinrichtung 14 abgestützt wird, insbesondere mit jeweiligen Achsenden jeweiliger Achsen des Kraftwagens 12 jeweiligen Waagenelementen 16 zugeordnet. Anschließend werden mittels der Verstelleinrichtung 18 die Waagenelemente 16 in unterschiedlichen Ausrichtungen relativ zueinander ausgerichtet, insbesondere jeweils in einer gemeinsamen Ebene und für die jeweiligen Ausrichtungen mittels der Waagenelemente 16 jeweilige Messwerte, welche das Gewicht des Kraftwagens 12 charakterisieren, erfasst. Vorliegend werden die Waagenelemente 16 mittels der Verstelleinrichtung 18 in einen ersten Zustand verstellt, welcher für die zweite Ausführungsform der Waageneinrichtung 14 beispielhaft in Fig. 2a gezeigt ist und in diesem ersten Zustand mittels der Waagenelemente 16 jeweils ein erster Messwert erfasst wird, welcher das Gewicht des Kraftwagens 12 charakterisiert. Weiterhin ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass mittels der Verstelleinrichtung 18 die Waagenelemente 16 in einen zweiten Zustand verstellt werden, welcher für die zweite Ausführungsform der Waageneinrichtung 14 in Fig. 2b gezeigt ist und für die erste Ausführungsform der Waageneinrichtung 14 in Fig. 3 dargestellt ist. In dem zweiten Zustand der Waageneinrichtung 14 wird mittels der Waagenelemente 16 ein jeweiliger zweiter, das Gewicht des Kraftwagens 12 charakterisierender Messwert erfasst. Weiterhin ist die Verstelleinrichtung 18 vorliegend dazu eingerichtet, die Waagenelemente 16 in einen dritten Zustand zu verstellen, in welchem mittels der Waagenelemente 16 ein jeweiliger dritter, das Gewicht des Kraftwagens 12 charakterisierender Messwert erfassbar ist.

In dem ersten Zustand sind die Waagenelemente 16 in einer ersten, horizontalen Ebene angeordnet, welche vorliegend parallel zu dem Fundament 28 verläuft. In dem zweiten Zustand sind die Waagenelemente 16 in einer zur ersten Ebene um eine Fahrzeugquerrichtung y des Kraftwagens 12 verschwenkten, zweiten Ebene angeordnet. In dem dritten Zustand sind die Waagenelemente 16 in einer zur ersten Ebene um eine Fahrzeuglängsrichtung x des Kraftwagens 12 verschwenkten, dritten Ebene angeordnet. Eine Reihenfolge der Zustände, in welche die Waagenelemente 16 mittels der Verstelleinrichtung 18 verstellt werden, ist frei wählbar. Insbesondere ist die Verstelleinrichtung 18 dazu ausgebildet, die Waagenelemente 16 unmittelbar aufeinanderfolgend in den jeweiligen Zuständen anzuordnen, um die jeweiligen den Ausrichtungen zugeordneten Messwerte erfassen zu können. Mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20 sind die jeweiligen ersten Messwerte, zweiten Messwerte und dritten Messwerte empfangbar. Aus den ersten Messwerten, den zweiten Messwerten und den dritten Messwerten kann mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20 der Schwerpunkt des Kraftwagens 12 ermittelt werden.

Insbesondere kann mittels der Waageneinrichtung 14 ein Schwerpunkt einer einzelnen Sattelzugmaschine als Kraftwagen 12 und ein Schwerpunkt eines eine Sattelzugmaschine und einen Auflieger umfassenden Sattelzugs als Kraftwagen 12 ermittelt werden. Um einen Schwerpunkt des Aufliegers zu ermitteln, kann mittels der Waageneinrichtung 14 der Schwerpunkt des die Sattelzugmaschine und den Auflieger umfassenden Sattelzugs ermittelt werden und separat dazu der Schwerpunkt der einzelnen Sattelzugmaschine ohne den Auflieger ermittelt werden. Über eine Differenzrechnung der jeweiligen Schwerpunkte des gesamten Sattelzugs sowie der einzelnen Sattelzugmaschine kann mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20 der Schwerpunkt des Aufliegers ermittelt werden.

In Fig. 4 ist ein Verfahrensschema für ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens

12 gezeigt. Bei dem Verfahren ist es vorgesehen, dass mittels eines

Fahrerassistenzsystems der mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20 ermittelte Schwerpunkt des Kraftwagens 12 in einem ersten Verfahrensschritt V1 empfangen wird. In einem zweiten Verfahrensschritt V2 werden mittels des Fahrerassistenzsystems ein Lenkwinkel und/oder eine Lenkgeschwindigkeit und/oder ein Lenkmoment für den Kraftwagen 12 gewählt. In einem dritten Verfahrensschritt V3 wird in Abhängigkeit von dem gewählten Lenkwinkel und/oder der gewählten Lenkgeschwindigkeit und/oder dem gewählten Lenkmoment der Kraftwagen 12 mittels des Fahrerassistenzsystems gesteuert. Um eine besonders hohe Fahrzeugstabilität des Kraftwagens 12, insbesondere in einem zumindest teilautomatisiert, insbesondere vollautomatisiert betriebenen Zustand des Kraftwagens 12 zu ermöglichen, ist es vorgesehen, dass eine Kraftschlussgrenze für den Kraftwagen 12, eine Kippgrenze für den Kraftwagen 12 sowie eine Beherrschbarkeitsgrenze eines Sicherheitsfahrers für den Kraftwagen 12 ermittelt werden. Insbesondere werden der Lenkwinkel und/oder die Lenkgeschwindigkeit und/oder das Lenkmoment derart gewählt, dass eine resultierende Gesamtkraft an einem jeweiligen Rad 22 des Kraftwagens 12 die vorgegebene Kraftschlussgrenze nicht überschreitet. Weiterhin wird in Abhängigkeit von dem empfangenen Schwerpunkt die Kippgrenze des Kraftwagens 12 ermittelt und der Lenkwinkel und/oder die Lenkgeschwindigkeit und/oder das Lenkmoment für den Kraftwagen 12 derart gewählt, dass ein Kippen des Kraftwagens 12 über die Kippgrenze hinaus unterbleibt. Weiterhin werden der Lenkwinkel und/oder die Lenkgeschwindigkeit und/oder das Lenkmoment für den Kraftwagen 12 derart gewählt, dass eine resultierende Bewegungstrajektorie des Kraftwagens 12 die Beherrschbarkeitsgrenze des Sicherheitsfahrers des Kraftwagens 12 nicht überschreitet.

Dem beschriebenen Verfahren zum Ermitteln des Schwerpunkts des Kraftwagens 12 sowie dem Verfahren zum Betreiben des Kraftwagens 12 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Querdynamik eines autonom fahrenden Nutzfahrzeugs ein wesentliches Auslegungskriterium ist. Insbesondere in fahrdynamisch kritischen Situationen ist es erforderlich, dass Grenzen einer Fahrdynamik nicht überschritten werden. Heutzutage gibt es im Nutzfahrzeugsektor Regelsysteme, wie die elektronische Stabilitätskontrolle (ESP), die fahrdynamische Grenzsituationen verhindern. Diese sind jedoch aufgrund einer Unkenntnis eines Massenschwerpunkts des jeweiligen Fahrzeugs meist sehr konservativ ausgelegt. Hierbei erfolgt ein Bremseingriff weit vor einer fahrdynamisch kritischen Situation. Es könnte daher sein, dass ein technisch mögliches Ausweichen und die Verhinderung eines Unfalls nicht umgesetzt werden kann. Weiterhin wird derzeit bei einer Berechnung von Lenkmomenten und Lenkwinkeln ein Sicherheitsfahrer nicht berücksichtigt. Für eine Berechnung des Lenkwinkels und/oder des Lenkmoments, bei welchen es sich um Ausgabegrößen eines autonomen Systems und gleichzeitig um Eingangsgrößen eines Lenksystems des Kraftwagens 12 handelt, sind drei Kriterien zu erfüllen. Überschreitet eine der beiden Kenngrößen und somit der Lenkwinkel oder das Lenkmoment einen jeweiligen maximalen Bereich für das jeweilige Kriterium, so wird diese Kenngröße begrenzt. Bei dem ersten Kriterium handelt es sich um die Kraftschlussgrenze, bei dem zweiten Kriterium handelt es sich um die Kippgrenze und bei dem dritten Kriterium handelt es sich um die Beherrschbarkeitsgrenze des Sicherheitsfahrers.

Der kammsche Kreis, welcher auch als kammscher Reibkreis bezeichnet wird, stellt eine Aufteilung einer möglichen Gesamtkraft am Rad 22 des Kraftwagens 12 in Seitenführungskraft und Antriebs-/Bremskraft dar. Der Lenkwinkel und die Lenkgeschwindigkeit sowie das Lenkmoment, das den Lenkwinkel einstellt, sollen die Kraftschlussgrenze nicht überschreiten. Der Gewichtsschwerpunkt in Verbindung mit auftretenden Fliehkräften des Kraftwagens 12 ist auschlaggebend für die Kippgrenze des Kraftwagens 12. Insbesondere bei Nutzfahrzeugen kann die Kippgrenze vor der Kraftschlussgrenze erreicht werden. Der Schwerpunkt des Kraftwagens 12 sollte somit bekannt sein, um die Kippgrenze besonders präzise ermitteln zu können. Insbesondere ist der Schwerpunkt mittels des beschriebenen Verfahrens zum Ermitteln des Schwerpunkts des Kraftwagens 12 zu ermitteln. Fahrdynamische Modelle ergänzen die ermittelte Kippgrenze und geben maximale Querkräfte beziehungsweise einen maximalen Lenkwinkel beziehungsweise eine maximale Lenkwinkelgeschwindigkeit vor, aus denen sich das Lenkmoment ableiten lässt.

Autonome Fahrzeuge, vorliegend der autonome Kraftwagen 12, werden während der Entwicklung durch den Sicherheitsfahrer überwacht. Unter Umständen hat dieser bei einer Fehleinschätzung einzugreifen und einen vorliegenden Lenkwinkel zu korrigieren. Der jeweilige, von einem autonomen System des Kraftwagens 12 angeforderte Lenkwinkel beziehungsweise die Kraft beziehungsweise das Lenkmoment, mit dem der Lenkwinkel eingestellt wird, soll die Beherrschbarkeitsgrenze des Sicherheitsfahrers nicht überschreiten. Dieses beschriebene Verfahren zum Betreiben des Kraftwagens 12 ermöglicht eine Ausnutzung eines maximalen physikalischen Grenzbereichs, wodurch eine besonders hohe Fahrzeugsicherheit erreicht werden kann. Weiterhin können Sicherheitsfahrer in einer Homologation von autonomen Fahrsystemen berücksichtigt werden. Der beschriebenen Wageneinrichtung 14 sowie dem beschriebenen Verfahren zum Ermitteln des Schwerpunkts des Kraftwagens 12 mittels der Waageneinrichtung 14 liegt weiterhin die Erkenntnis zugrunde, dass, um in autonomen Fahrzeugen allen Gefahrensituationen bestmöglich gerecht zu werden, es notwendig ist, untere und obere Grenzen von Lenkungsperformance und Bremsperformance zu kennen. Eine Einflussgröße hierfür ist der Schwerpunkt des Kraftwagens 12. Nicht nur, aber insbesondere bei Kommunalfahrzeugen kann sich dieser Schwerpunkt durch Austausch eines Aufbaus, wie beispielsweise einem Salzstreuer oder einem Mähwerk, ändern. Weitere Beispiele für Aufbauten, welche einen Schwerpunkt des Kraftwagens 12 verändern, sind Dachboxen und Fahrradständer bei Personenkraftwagen als Kraftwagen 12. Ein Ergebnis des Bestimmens des Schwerpunkts des Kraftwagens 12 kann manuell oder automatisiert an den Kraftwagen 12 übertragen werden, um von dessen dynamischen Regelsystemen berücksichtigt beziehungsweise verarbeitet zu werden. Mittels der Waageneinrichtung 14, insbesondere der elektronischen Recheneinrichtung 20, können Delta-Berechnungen durchgeführt werden. Bei diesen Delta-Berechnungen kann in einem ersten Schritt eine Sattelzugmaschine als Kraftwagen 12 vermessen werden und anschließend durch Vermessung eines kompletten Sattelzugs als Kraftwagen 12 der Schwerpunkt eines Aufliegers des Sattelzugs errechnet werden.

Zur Bestimmung des Schwerpunkts des Kraftwagens 12 in Fahrzeuglängsrichtung x, in Fahrzeugquerrichtung y und in Fahrzeughochrichtung z werden insbesondere drei Messungen durchgeführt. In einer ersten Messung sind sämtliche Waagenelemente 16 in einer zu dem Fundament 28 parallelen ersten Ebene angeordnet, so dass der Kraftwagen 12 horizontal ausgerichtet ist. Hierbei steht der Kraftwagen 12 auf jeweils zwei Waagenelementen 16 pro Achse. Mittels der Waagenelemente 16 wird ein jeweiliges Gewicht an den Achsenden der Achsen des Kraftwagens 12 erfasst. Bei der zweiten Messung werden die Waagenelemente 16 relativ zueinander verstellt, wodurch der Kraftwagen 12 um die Fahrzeugquerrichtung y verkippt wird. Hierdurch ist der Kraftwagen 12 in Fahrzeuglängsrichtung x nach schräg oben stehend ausgerichtet. Bei der dritten Messung werden die Waagenelemente 16 lediglich auf einer Seite des Kraftwagens 12 angehoben, wodurch der Kraftwagen 12 um die Fahrzeuglängsrichtung x gekippt wird. Hierdurch ist der Kraftwagen 12 in Fahrzeugquerrichtung y schräg stehend angeordnet. Nach den Messungen kann der Schwerpunkt des Kraftwagens 12 in Fahrzeuglängsrichtung x, in Fahrzeugquerrichtung y und in Fahrzeughochrichtung z mathematisch bestimmt werden. Bei Sattelzügen können Schwerpunktkoordinaten und Kräfte des Kraftwagens 12 in eine Zugmaschine und/oder in einen Auflieger eingespeist werden. Bei Fahrzeugen mit Aufbauten können die Schwerpunktkoordinaten und Schwerpunktkräfte in das jeweilige Fahrzeug eingespeist werden, wobei für den jeweiligen Aufbau ein separater Eintrag im Fahrzeug, insbesondere dem Kraftwagens 12, erfolgen kann.

Für eine Implementierung im Kraftwagen 12 kann als erstes der Kraftwagen 12 wie beschrieben mittels der Waageneinrichtung 14 vermessen werden. Anschließend können Schwerpunktkoordinaten und Schwerpunktkräfte des Kraftwagens 12 sowie eines optionalen Aufliegers entweder über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle oder über eine Maschine-Maschine-Schnittstelle, wie beispielsweise eine Telematik in einem Telematiksteuergerät, einem Schwerpunktanbieter des Kraftwagens 12 und/oder des Aufliegers beziehungsweise des Anhängers mitgeteilt werden. Die Schwerpunktanbieter stellen diese Informationen zu einem Fahrzeugstart oder zu einem Zeitpunkt einer Fahrzeugkalibrierung des Kraftwagens 12 einem Fahrregelsystem zur Verfügung. Bei dem Fahrregelsystem kann es sich insbesondere um eine elektronische Stabilitätskontrolle eines elektronischen Stabilitätsprogramms handeln. Das Fahrerregelsystem kann diese Information nutzen, um den Sattelzug innerhalb stabiler Grenzen zu halten und gleichzeitig diesen Grenzbereich bestmöglich auszunutzen. Der ermittelte Schwerpunkt kann von fahrdynamisch regelnden Systemen verwendet werden, um den Kraftwagen 12 innerhalb der Kippgrenze zu halten. Der Kraftwagen 12 kann über ein Steuergerät für eine Anhängersteckdose mit einem Hauptsteuergerät des Anhängers verbunden sein. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle, die Maschine-Maschine- Schnittstelle, der Schwerpunktanbieter des Kraftwagens 12 und das Steuergerät für die Anhängersteckdose können über ein E/E-Netzwerk miteinander verbunden sein.

Insgesamt ist mittels der Waageneinrichtung 14 eine Vermessung des Kraftwagens 12 im Hub möglich. Hierdurch ist eine besonders vorteilhafte Fahrzeugsicherheit erreichbar.

Insgesamt zeigt die Erfindung wie ein Schwerpunkt des Kraftwagens 12 ermittelt werden kann und ein maximaler Vorderradlenkwinkel, eine Lenkwinkelgeschwindigkeit und eine Lenkwinkelbeschleunigung unter Einhaltung einer Fahrzeugstabilität eines autonomen Nutzfahrzeugs bestimmt werden kann.