DE102014226380A1

DE102014226380A1 - Verfahren zur Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeugs und Steuerungseinrichtung zurDurchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102014226380A1
Application number: DE102014226380.8A
Authority: DE
Inventors: Rachid Mansour; Maik Würthner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2016-06-23

Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeugs, wobei die Masse abhängig von fahrdynamischen Größen des Kraftfahrzeugs, nämlich zumindest abhängig von einer Zugkraft und abhängig von einer Fahrzeugbeschleunigung des Kraftfahrzeugs, ermittelt wird, wobei zur Bestimmung der Masse des Kraftfahrzeugs dann, wenn im Zugbetrieb bei eingelegtem Gang die Zugkraft und die Fahrzeugbeschleunigung jeweils größer als entsprechende Grenzwerte sind, in definierten Zeitabständen Korrelationsfaktoren zwischen Zugkraft und Fahrzeugbeschleunigung ermittelt werden, und dass die Masse des Kraftfahrzeugs abhängig von diesen Korrelationsfaktoren bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Für den Betrieb von automatisierten bzw. automatischen Schaltgetrieben in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Nutzfahrzeugen, ist es von Bedeutung, die Masse des Kraftfahrzeugs zu kennen. So wird abhängig von der Masse des Kraftfahrzeugs die Ausführung von Schaltungen sowie die Ausführung von Anfahrvorgängen gesteuert bzw. geregelt.
Aus der DE 10 2005 031 157 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung des Beladungszustands eines Kraftfahrzeugs und damit der Masse desselben bekannt, bei welchem abhängig von fahrdynamischen Größen des Kraftfahrzeugs die Masse des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Als fahrdynamische Größen werden hierbei insbesondere die Zugkraft und die Fahrzeugbeschleunigung berücksichtigt, nämlich die zeitliche Änderung der Zugkraft sowie die zeitliche Änderung der Fahrzeugbeschleunigung.
Obwohl aus der Praxis bereits Verfahren zur Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeugs bekannt sind, besteht Bedarf an einem Verfahren zur Bestimmung der Masse des Kraftfahrzeugs, welches eine zuverlässigere Masseermittlung ermöglicht. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeugs zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß werden zur Bestimmung der Masse des Kraftfahrzeugs dann, wenn im Zugbetrieb bei eingelegtem Gang die Zugkraft und die Fahrzeugbeschleunigung jeweils größer als entsprechende Grenzwerte sind, in definierten Zeitabständen Korrelationsfaktoren zwischen Zugkraft und Fahrzeugbeschleunigung ermittelt, wobei die Masse des Kraftfahrzeugs abhängig von diesen Korrelationsfaktoren bestimmt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine besonders zuverlässige Bestimmung der Masse des Kraftfahrzeugs. So wird die Fahrzeugmasse im Zugbetrieb bei eingelegtem Gang, also außerhalb von Schaltungen, in Zugphasen, ermittelt. Die Zugkraft und die Fahrzeugbeschleunigung müssen größer als entsprechende Grenzwerte sein, damit die Bestimmung der Masse des Kraftfahrzeugs erfolgt. Ist dies der Fall, so wird in definierten Zeitabständen ein Korrelationsfaktor zwischen Zugkraft und Fahrzeugbeschleunigung ermittelt, um abhängig hiervon die Masse des Kraftfahrzeugs zu bestimmen. Hiermit kann die Masse des Fahrzeugs einfach und zuverlässig ermittelt werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung werden in definierten Zeitabständen einerseits die Korrelationsfaktoren zwischen Zugkraft und Fahrzeugbeschleunigung und andererseits Massewerte für das Kraftfahrzeug ermittelt, wobei zur Bestimmung der Masse des Kraftfahrzeugs aus solchen Massewerten, deren entsprechender Korrelationsfaktor größer als ein Grenzwert ist, ein Mittelwert gebildet wird. Diese Bestimmung der Fahrzeugmasse ist besonders einfach und zuverlässig.
Vorzugsweise wird zur Bestimmung der Masse des Kraftfahrzeugs die Mittelwertbildung ausschließlich dann durchgeführt, wenn die Anzahl der Massewerte, deren entsprechender Korrelationsfaktor größer als der entsprechende Grenzwert ist, größer als ein Grenzwert ist. Alternativ wird die Mittelwertbildung über die entsprechenden Massewerte fortlaufend durchgeführt, der Mittelwert wird jedoch ausschließlich dann als Masse des Kraftfahrzeugs verwendet wird, wenn die Anzahl der Massewerte, deren entsprechender Korrelationsfaktor größer als der entsprechende Grenzwert ist, größer als ein Grenzwert ist. Auch diese Merkmale dienen der einfachen und zuverlässigen Bestimmung der Fahrzeugmasse. Nur dann, wenn stabile Daten über Fahrzeugbeschleunigung und Zugkraft vorliegen, wird die Masse des Kraftfahrzeugs bestimmt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird die Bestimmung der Masse des Kraftfahrzeugs ausschließlich dann durchgeführt, wenn im Zugbetrieb bei eingelegtem Gang die Zugkraft und die Fahrzeugbeschleunigung jeweils größer als die entsprechenden Grenzwerte sind. Hiermit kann die Zuverlässigkeit in der Massebestimmung weiter erhöht werden.
Die Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Patentanspruch 8 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 ein Signalflussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeugs; und
2 ein Zeitdiagramm zur weiteren Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeugs.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeugs und eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
1 zeigt ein Signalflussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeugs. In einem Block 1 wird überprüft, ob im Getriebe des Kraftfahrzeugs ein Gang eingelegt ist, und ob ein Bremspedal nicht betätigt ist. Ferner wird in Block 1 überprüft, ob im Zugbetrieb des Kraftfahrzeugs bei eingelegtem Gang die Zugkraft des Kraftfahrzeugs größer als ein Zugkraftgrenzwert und die Fahrzeugbeschleunigung des Kraftfahrzeugs größer als ein Beschleunigungsgrenzwert sind. Sind all diese Bedingungen erfüllt, so wird ausgehend von Block 1 auf Block 2 verzweigt.
In Block 2 wird in definierten, vorzugsweise äquidistanten, Zeitabständen ein Korrelationsfaktor zwischen Zugkraft und Fahrzeugbeschleunigung ermittelt. Ferner wird in den definierten, vorzugsweise äquidistanten, Zeitabständen zusätzlich zu diesem Korrelationsfaktor ein Massewert für das Kraftfahrzeug bestimmt.
Nachfolgend wird in einem Block 3 überprüft, ob der jeweilige in den definierten Zeitabständen ermittelte Korrelationsfaktor größer als ein Korrelationsfaktorgrenzwert ist. Ist dies der Fall, so wird ausgehend von Block 3 auf Block 4 verzweigt, wobei in Block 4 über diejenigen Massewerte, deren jeweiliger Korrelationsfaktor größer als der Korrelationsfaktorgrenzwert ist, ein Mittelwert gebildet wird.
Wird in Block 3 festgestellt, dass der jeweilige in den definierten Zeitabständen ermittelte Korrelationsfaktor zwischen Zugkraft und Fahrzeugbeschleunigung kleiner als der entsprechende Korrelationsfaktorgrenzwert ist, so wird der diesbezügliche Massewert verworfen, sodass derselbe nicht in die Mittelwertbildung des Blocks 4 einfließt.
Der in Block 4 gebildete Mittelwert wird ausschließlich dann als Masse des Kraftfahrzeugs bestimmt und demnach für nachfolgende Steuerungsaufgaben bzw. Regelungsaufgaben verwendet, wenn in Block 5 festgestellt wird, dass die Anzahl der entsprechenden Massewerte, über die der Mittelwert gebildet wurde, größer als ein entsprechender Grenzwert ist.
Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, vor der Ermittlung des Mittelwerts zu überprüfen, ob die Anzahl der zur Verfügung stehenden Massewerte, deren entsprechender Korrelationsfaktor größer als der Korrelationsfaktorgrenzwert ist, größer als ein entsprechender Grenzwert ist, sodass dann die Mittelwertbildung ausschließlich dann durchgeführt wird, wenn eine ausreichende Anzahl entsprechender Massewerte vorliegt.
Vorzugsweise muss die Anzahl der zur Verfügung stehenden Massewerte, deren entsprechender Korrelationsfaktor größer als der Korrelationsfaktorgrenzwert ist, in solchen unmittelbar aufeinanderfolgenden Zeitpunkten gewonnen worden sein, für welche die Zugkraft des Kraftfahrzeugs jeweils größer als der Zugkraftgrenzwert und die Fahrzeugbeschleunigung des Kraftfahrzeugs jeweils größer als der Beschleunigungsgrenzwert ist. Fällt demnach die Zugkraft des Kraftfahrzeugs unter den Zugkraftgrenzwert und/oder die Fahrzeugbeschleunigung des Kraftfahrzeugs unter den Beschleunigungsgrenzwert ab, bevor die erforderliche Anzahl an Massewerten, deren entsprechender Korrelationsfaktor größer als der Korrelationsfaktorgrenzwert ist, vorliegt, so wird die Massebestimmung abgebrochen und auf die nächste Zugphasen gewartet. Mit anderen Worten ausgedrückt sollen demnach die Massewerten, deren entsprechender Korrelationsfaktor größer als der Korrelationsfaktorgrenzwert ist und die in die Mittelwertbildung zur Bestimmung der Masse des Kraftfahrzeugs einfließen, vorzugsweise aus derselben und demnach einer ausreichend langen und stabilen Zugphase stammen. Dies dient der weiteren Steigerung der Zuverlässigkeit der Massebestimmung.
In 2 sind über der Zeit t zeitliche Signalverläufe gezeigt, nämlich ein zeitlicher Verlauf der Zugkraft 6 sowie ein zeitlicher Verlauf der Fahrzeugbeschleunigung 7. Dann, wenn die Zugkraft 6 größer als der entsprechende Zugkraftgrenzwert 8 und die Fahrzeugbeschleunigung 7 größer als der entsprechende Fahrzeugbeschleunigungsgrenzwert 9 ist, wird, wie in 2 gezeigt, in einem definierten Zeitraster bzw. in definierten Zeitabständen zu den Zeitpunkten t1, t2, t3 und t4 jeweils ein Korrelationsfaktor zwischen Zugkraft und Fahrzeugbeschleunigung und ein entsprechender Massewert des Kraftfahrzeugs ermittelt. In 2 werden demnach zu jedem Zeitpunkt t1 bis t4 jeweils ein Korrelationsfaktor und jeweils ein Massewert bestimmt. Die eigentliche Bestimmung der Fahrzeugmasse erfolgt lediglich auf Basis solcher Massewerte, deren Korrelationsfaktor größer als der Korrelationsfaktorgrenzwert ist. Andere Massewerte werden verworfen und finden bei der Bestimmung der Fahrzeugmasse, die vorzugsweise über die oben beschriebene Mittelwertbildung erfolgt, keine Berücksichtigung.
Die Korrelationsfaktoren r werden zu den entsprechenden Zeitpunkten vorzugsweise nach folgender Gleichung berechnet:
wobei a_i die Fahrzeugbeschleunigung zum Zeitpunkt t_i ist, wobei F_i die Zugkraft zum Zeitpunkt t_i ist, wobei a_M ein Mittelwert der Fahrzeugbeschleunigung ist, und wobei F_M ein Mittelwert der Zugkraft ist.
Die Massewerte zu den entsprechenden Zeitpunkten können auf nach dem Stand der Technik bekannte Art und Weisen berechnet werden. Entsprechende Gleichungen zur Bestimmung der Massewerte sind dem hier angesprochenen Fachmann geläufig.
Details zur Mittelwertbildung sind dem hier angesprochenen Fachmann ebenfalls geläufig. Es kann zum Beispiel eine gleitende Mittelwertbildung erfolgen.
Bei der Zugkraftverlauf 6 handelt es sich vorzugsweise um einen berechneten Kurvenverlauf, wobei die Zugkraft aus einem gemessenen Getriebemoment berechnet wird, nämlich abhängig von der Übersetzung des im Getriebe eingelegten Gangs. Auch bei der Fahrzeugbeschleunigung handelt es sich vorzugsweise um eine berechnete Größe, die aus gemessenen Raddrehzahlen berechnet wird.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei dieser Steuerungseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Getriebesteuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung umfasst Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei es sich hierbei vorzugsweise um hardwareseitige Mittel sowie um softwareseitige Mittel handelt. Bei den hardwareseitigen Mitteln handelt es sich um Datenschnittstellen, um mit den an der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen, insbesondere mit entsprechenden Sensoren, Daten auszutauschen. Weiterhin umfassen die hardwareseitigen Mittel einen Datenspeicher zur Speicherung von Daten und einen Prozessor zur Datenverarbeitung. Bei den softwareseitigen Mitteln handelt es sich um Programmbausteine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfindung erlaubt eine zuverlässige Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeugs. Die Fahrzeugmasse wird ausschließlich im Zugkraftbetrieb bei eingelegtem Gang bestimmt, nämlich dann, wenn in Zugphasen die Zugkraft und die Fahrzeugbeschleunigung größer als entsprechende Grenzwerte sind. In diesem Fall werden dann in definierten Zeitabständen Korrelationsfaktoren sowie Massewerte ermittelt, um abhängig hiervon die Masse des Kraftfahrzeugs zu bestimmen. Ermittelte Massewerte fließen nur dann die Bestimmung der Kraftfahrzeugmasse ein, wenn der entsprechende Korrelationsfaktor größer als ein entsprechender Grenzwert ist. Anderenfalls wird der entsprechende Massewert verworfen und findet bei der Bestimmung der Masse des Kraftfahrzeugs keine Verwendung. Über solche Massewerte, deren Korrelationsfaktor größer als ein entsprechender Grenzwert ist, und die vorzugweise aus derselben Zugphase mit ununterbrochen großer Zugkraft und Fahrzeugbeschleunigung stammen, erfolgt zur Massebestimmung vorzugsweise eine Mittelwertbildung. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeugs.
Bezugszeichenliste

1: Block
2: Block
3: Block
4: Block
5: Block
6: Zugkraft
7: Fahrzeugbeschleunigung
8: Grenzwert
9: Grenzwert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005031157 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Masse eines Kraftfahrzeugs, wobei die Masse abhängig von fahrdynamischen Größen des Kraftfahrzeugs, nämlich zumindest abhängig von einer Zugkraft und abhängig von einer Fahrzeugbeschleunigung des Kraftfahrzeugs, ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Masse des Kraftfahrzeugs dann, wenn im Zugbetrieb bei eingelegtem Gang die Zugkraft und die Fahrzeugbeschleunigung jeweils größer als entsprechende Grenzwerte sind, in definierten Zeitabständen Korrelationsfaktoren zwischen Zugkraft und Fahrzeugbeschleunigung ermittelt werden, und dass die Masse des Kraftfahrzeugs ferner abhängig von diesen Korrelationsfaktoren bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den definierten Zeitabständen einerseits die Korrelationsfaktoren zwischen Zugkraft und Fahrzeugbeschleunigung und andererseits Massewerte für das Kraftfahrzeug ermittelt werden, und dass zur Bestimmung der Masse des Kraftfahrzeugs aus solchen Massewerten, deren entsprechender Korrelationsfaktor größer als ein Grenzwert ist, ein Mittelwert gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Masse des Kraftfahrzeugs die Mittelwertbildung ausschließlich dann durchgeführt wird, wenn die Anzahl der Massewerte, deren entsprechender Korrelationsfaktor größer als der entsprechende Grenzwert ist, größer als ein Grenzwert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert ausschließlich dann als Masse des Kraftfahrzeugs verwendet wird, wenn die Anzahl der Massewerte, deren entsprechender Korrelationsfaktor größer als der entsprechende Grenzwert ist, größer als ein Grenzwert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Masse des Kraftfahrzeugs ausschließlich dann durchgeführt wird, wenn im Zugbetrieb bei eingelegtem Gang die Zugkraft und die Fahrzeugbeschleunigung jeweils größer als die entsprechenden Grenzwerte sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft aus einem gemessenen Getriebemoment berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbeschleunigung aus gemessenen Raddrehzahlen berechnet wird.
Steuerungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Getriebesteuerungseinrichtung, gekennzeichnet durch Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7.