DE102005031157A1 - Verfahren zur Erkennung des Beladungszustands eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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DE102005031157A1
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Helmut Fennel
Vladimir Dr. Koukes
Martin Dr. Grießer
Peter Säger
Frank Edling
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Continental Teves AG and Co OHG
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/08—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles
    • G01G19/086—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles wherein the vehicle mass is dynamically estimated

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung des Beladungszustands eines Kraftfahrzeugs, wobei der Beladungszustand aus fahrdynamischen Größen, insbesondere aus Motor- bzw. Antriebsdaten, ermittelt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung des Beladungszustands eines Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 10.
  • Bei der Entwicklung von modernen Kraftfahrzeugen wird vermehrt die Sicherheit der Fahrzeuginsassen und anderer Verkehrsteilnehmer in den Vordergrund gestellt. Hierzu sind eine Vielzahl von aktiven und passiven Sicherheitseinrichtungen, wie beispielsweise ABS, ESP, TCS, Airbags, etc, entwickelt worden. Insbesondere bei den elektronischen Fahrsicherheitssystemen (ABS, ESP, TCS, etc.) werden fahrzeugspezifische Daten, wie beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkwinkel, etc, und äußere Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Regen, Straßenzustand, etc., erfasst, um die elektronischen Fahrsicherheitssysteme im Fahrzeug zu verbessern.
  • Es hat sich herausgestellt, dass der Beladungszustand des Fahrzeugs einen großen Einfluss auf das Fahrverhalten ausübt. Der Beladungszustand beeinflusst beispielsweise den Rollwiderstand des Fahrzeugs und verändert, beispielsweise durch eine Verlagerung des Fahrzeugschwerpunktes aufgrund einer erhöhten Beladung, auch das Fahrverhalten gegenüber einem unbeladenen Fahrzeug.
    •
  • Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Erkennung des Beladungszustands eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Anpassung von Warnschwellen eines indirekt (DDS) oder direkt (TPMS) messenden Reifendrucküberwachungssystems eingesetzt.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Eine Veränderung der Beladung des Fahrzeugs führt zu einer Änderung der Radlast. Aus diesem Grund wird bei einer erhöhten Beladung des Fahrzeugs auch der Reifenluftdruck angepasst, d. h. erhöht. Der Beladungszustand wirkt sich auch auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs aus, daher ist es zweckmäßig, dass die Regelalgorithmen bzw. allgemein die Regelungen von Fahrzeugsregelungssystemen, wie beispielsweise ABS, ESP, TCS usw., auf den Beladungszustand des Fahrzeugs angepasst werden.
  • Der Beladungszustand des Fahrzeugs wird erfindungsgemäß unter Berücksichtigung der Zugkraft des Fahrzeugs bestimmt. Die Zugkraft F des Fahrzeugs wird hierbei aus den Radantriebsmomenten MR der Räder j und dem Reifenhalbmesser des jeweiligen Rades rj gemäß der Gleichung 1 erzeugt.
  • Figure 00030001
  • Um das Fahrzeug anzutreiben, müssen Kräfte wie der Kraft des Rollwiderstands FR, der Kraft aufgrund des Luftwiderstands FL, der Kraft aufgrund von Steigung/Gefälle FSt und der Beschleunigungskraft FB überwunden werden. F = FR + FL + FSt + FB (2)
  • Um das Fahrzeug zu beschleunigen, ist es erforderlich, die Beschleunigungskraft FB zu überwinden. Die Beschleunigungskraft FB setzt sich zusammen aus der Fahrzeugmasse m und der Fahrzeuglängsbeschleunigung a. FB = m·α (3)
  • Die Fahrzeuglängsbeschleunigung a kann hierbei sensorisch, beispielsweise mittels eines Beschleunigungsmessers, ermittelt werden, oder aus der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden.
  • Eine Zugkraftänderung
    Figure 00030002
    kann sich aufgrund einer Beschleunigungsänderung und/oder einer Kraftänderungen ergeben.
    Figure 00030003
    • μ:
    Kraftschlussbeiwert
    V:
    Fahrzeugsgeschwindigkeit
    α:
    Fahrbahnsteigung
  • Wenn die Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit
    Figure 00040001
    und die Veränderung der Fahrbahnsteigung
    Figure 00040002
    klein sind, dann ist die Zugkraftänderung
    Figure 00040003
    in erster Näherung linear von der Beschleunigungsänderungen
    Figure 00040004
    abhängig.
  • Figure 00040005
  • Änderungen des Kraftschlussbeiwerts μ, der Fahrzeugsgeschwindigkeit V und der Fahrbahnsteigung α führen zu einer Verschiebung (OFFSET) der Geraden gemäß Gleichung 5:
    Figure 00040006
    mit:
  • Figure 00040007
  • Verändert sich der OFFSET für verschiedene Fahrbahnsteigungsänderungen
    Figure 00040008
    stark, so ist die Abhängigkeit zwischen der Zugkraftänderung
    Figure 00040009
    und der Beschleunigungsänderungen
    Figure 00040010
    gemäß Gleichung 6 nicht mehr linear.
  • Stehen im Fahrzeug bereits Informationen über die Raddrehmomente M zur Verfügung, so wird die Abhängigkeit der Radrehmomentänderung
    Figure 00050001
    von der Fahrzeugsbeschleunigungsänderung
    Figure 00050002
    für die Berechnung verwendet. Die Raddrehmomente können beispielsweise aus dem Motormoment berechnet werden. Das Motormoment kann bereits auf einem Fahrzeugdatenbus (CAN) vorhanden sein, oder es wird von einem Motorsteuergerät abgefragt.
  • Figure 00050003
  • Die Änderung der Zugkraft
    Figure 00050004
    und die Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00050005
    oder die Änderung des Raddrehmoments
    Figure 00050006
    und die Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00050007
    werden über bestimmte Zeitintervalle in einem ersten Schritt gemessen. Hierbei können die Zeitintervalle beispielsweise aus einzelnen „Loops", z. B. mit einer Dauer von 10 ms, bestehen, oder es werden Zeitintervalle, z. B. mit einer Dauer von 2 s, verwendet, welche einen Mittelwert der jeweiligen Änderung über mehrere „Loops" bilden. Die verwendeten Zeitintervalle sind hierbei von den Fahrzeugeigenschaften und den Motorsteuergeräteeigenschaften abhängig.
  • Anschließend wird in einem zweiten Schritt die Korrelation zwischen der Änderung der Zugkraft
    Figure 00060001
    und der Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00060002
    bzw. der Änderung des Raddrehmoments
    Figure 00060003
    und der Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00060004
    durch die Berechnung eines Korrelationsbeiwerts betrachtet. Ist der Betrag des Korrelationsbeiwerts groß, beispielsweise etwa 1, so liegt ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen der Änderung der Zugkraft
    Figure 00060005
    und der Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00060006
    bzw. der Änderung des Raddrehmoments
    Figure 00060007
    und der Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00060008
    gemäß den Gleichungen 6 und 8 vor. Ist der Betrag des Korrelationsbeiwerts klein, beispielsweise viel kleiner als 1, so liegt ein nicht linearer Zusammenhang zwischen der Änderung der Zugkraft
    Figure 00060009
    und der Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00060010
    bzw. der Änderung des Raddrehmoments
    Figure 00060011
    und der Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00060012
    gemäß den Gleichungen 6 und 8 vor.
  • In einem dritten Schritt wird, wenn ein linearer Zusammenhang besteht, auf der Basis der Methode der kleinsten Fehlerquadrate die Steigung der Gerade gemäß Gleichung 6 bzw. 8, dargestellt durch die Fahrzeugmasse „m" bzw. „mM", berechnet und abgespeichert.
  • Diese drei Schritte werden nach jedem Zündungsneustart oder nach dem Stillstand des Fahrzeugs wiederholt.
  • Anschließend wird jede neu bestimmte Fahrzeugmasse m bzw. mM mit der zuvor abgespeicherten Fahrzeugmasse verglichen. Ist der Betrag der Abweichung zwischen der neu bestimmten Fahrzeugmasse m bzw. mM und der zuvor abgespeicherten Fahrzeugmasse größer als ein zuvor festgelegter Grenzwert, so wird diese neu bestimmte Fahrzeugmasse m bzw. mM als neuer Wert für die Fahrzeugmasse verwendet. Ist das Leergewicht des Fahrzeugs bekannt, so kann nun aus der vorliegenden Fahrzeugmasse und dem Leergewicht der Beladungszustand des Fahrzeugs bestimmt werden.
    •

Claims (10)

  1. Verfahren zur Erkennung des Beladungszustands eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass der Beladungszustand aus fahrdynamischen Größen, insbesondere aus Motor- bzw. Antriebsdaten, ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrdynamischen Größen sensorisch gemessen und/oder von einem Fahrzeugdatenbus (CAN) abgefragt und/oder aus den Daten eines Fahrzeugsteuergeräts ermittelt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – aus einer Änderung der Zugkraft
    Figure 00080001
    und einer Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00080002
    oder – aus einer Änderung des Raddrehmoments
    Figure 00080003
    und einer Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00080004
    der Beladungszustand ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Änderung der Zugkraft
    Figure 00080005
    und die Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00080006
    oder – die Änderung des Raddrehmoments
    Figure 00090001
    und die Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00090002
    über festgelegte Zeitintervalle ermittelt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrelation zwischen der Änderung der Zugkraft
    Figure 00090003
    und der Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00090004
    bzw. der Änderung des Raddrehmoments
    Figure 00090005
    und der Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00090006
    durch die Berechnung eines Korrelationsbeiwerts bestimmt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Vergleich des Korrelationsbeiwerts mit einem empirisch festgelegten Grenzwert erkannt wird, ob ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen der Änderung der Zugkraft
    Figure 00090007
    und der Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00090008
    oder der Änderung des Raddrehmoments
    Figure 00090009
    und der Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00090010
    vorliegt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorlage eines nahezu linearen Zusammenhangs zwischen der Änderung der Zugkraft
    Figure 00090011
    und der Änderung der Fahr zeugbeschleunigung
    Figure 00100001
    oder der Änderung des Raddrehmoments
    Figure 00100002
    und der Änderung der Fahrzeugbeschleunigung
    Figure 00100003
    die Fahrzeugmasse m bzw. mM bestimmt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Fahrzeugmasse m bzw. mM und dem Leergewicht des Fahrzeugs der Beladungszustand des Fahrzeugs bestimmt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugleergewicht gemäß Herstellerangaben zur Plausibilisierung der Berechnung gemäß den Verfahrensschritten 1 bis 8 herangezogen wird.
  10. Computerprogrammprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Algorithmus definiert, welcher ein Verfahren gemäß Anspruch 1 umfasst.
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