DE102005031157A1 - Method for determining the loading state or level of a vehicle based on drive parameters such as engine or drive data - Google Patents

Method for determining the loading state or level of a vehicle based on drive parameters such as engine or drive data Download PDF

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Vladimir Dr. Koukes
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Abstract

The method determines the load of a vehicle. The load is determined from dynamic drive parameters esp. engine or drive data. These parameters can be e.g. measured using sensors and/or called up from a vehicle data bus and/or determined from the data of the vehicle control device. Independent claims also cover a computer program product.

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.The The invention relates to a method for detecting the loading state a motor vehicle according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a computer program product according to claim 10th

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.at The development of modern motor vehicles is increasingly safety the vehicle occupants and other road users in the foreground posed. These include a variety of active and passive safety features, such as ABS, ESP, TCS, airbags, etc, have been developed. Particularly in the case of electronic driving safety systems (ABS, ESP, TCS, etc.) are vehicle-specific data, such as the vehicle speed, the steering angle, etc, and external environmental factors, such as for example, rain, road conditions, etc., captured to the electronic driving safety systems in the vehicle to improve.

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.It has been found to be the load condition of the vehicle a big Influences the driving behavior. The loading condition influences For example, the rolling resistance of the vehicle and changed, for example by a shift of the vehicle's center of gravity due to a increased loading, also the driving behavior opposite an unloaded vehicle.

Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Erkennung des Beladungszustands eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.Therefore the object of the present invention is a method to provide for the detection of the loading state of a motor vehicle.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved by the method according to the invention 1 solved.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Anpassung von Warnschwellen eines indirekt (DDS) oder direkt (TPMS) messenden Reifendrucküberwachungssystems eingesetzt.In a preferred embodiment becomes the method according to the invention for adjustment of warning thresholds of an indirect (DDS) or direct (TPMS) measuring tire pressure monitoring system used.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further preferred embodiments The invention will become apparent from the dependent claims.

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.A change the loading of the vehicle leads to a change the wheel load. For this reason, at an increased load of the vehicle also adjusted the tire inflation pressure, d. H. elevated. The loading condition works also on the handling of the vehicle, so it is appropriate that the Control algorithms or in general the regulations of vehicle control systems, such as ABS, ESP, TCS, etc., on the loading condition be adapted to the vehicle.

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.The loading state of the vehicle is determined according to the invention taking into account the tensile force of the vehicle. The tractive force F of the vehicle is hereby generated from the wheel drive torques M R of the wheels j and the tire radius of the respective wheel r j according to equation 1.

Figure 00030001
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) In order to drive the vehicle, forces such as the force of the rolling resistance F R , the force due to the air resistance F L , the force due to the gradient F St and the acceleration force F B must be overcome. F = F R + F L + F St + F B (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) To accelerate the vehicle, it is necessary to overcome the acceleration force F B. The acceleration force F B is composed of the vehicle mass m and the vehicle longitudinal acceleration a. F B = m · α (3)

Die Fahrzeuglängsbeschleunigung a kann hierbei sensorisch, beispielsweise mittels eines Beschleunigungsmessers, ermittelt werden, oder aus der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden.The vehicle longitudinal acceleration a can be sensory, for example by means of a Beschleu be determined or calculated from the vehicle speed.

Eine Zugkraftänderung

Figure 00030002
kann sich aufgrund einer Beschleunigungsänderung und/oder einer Kraftänderungen ergeben.
Figure 00030003

μ:
Kraftschlussbeiwert
V:
Fahrzeugsgeschwindigkeit
α:
Fahrbahnsteigung
A tension change
Figure 00030002
may result from an acceleration change and / or force changes.
Figure 00030003
μ:
adhesion coefficient
V:
vehicle speed
α:
road gradient

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.When the change in vehicle speed
Figure 00040001
and changing the road gradient
Figure 00040002
are small, then the tensile force change
Figure 00040003
in a first approximation linearly from the acceleration changes
Figure 00040004
dependent.

Figure 00040005
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:Changes in the coefficient of adhesion μ, the vehicle speed V and the road gradient α lead to a shift (OFFSET) of the straight line according to Equation 5:
Figure 00040006
With:

Figure 00040007
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.The OFFSET changes for different road gradient changes
Figure 00040008
strong, so is the dependence between the tension change
Figure 00040009
and the acceleration changes
Figure 00040010
according to equation 6 no longer 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.If information about the wheel torques M is already available in the vehicle, then the dependence of the wheel torque change becomes
Figure 00050001
from the vehicle acceleration change
Figure 00050002
used for the calculation. The wheel torques can be calculated, for example, from the engine torque. The engine torque may already be present on a vehicle data bus (CAN), or it may be interrogated by an engine control unit.

Figure 00050003
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.The change of traction
Figure 00050004
and the change in vehicle acceleration
Figure 00050005
or changing the wheel torque
Figure 00050006
and the change in vehicle acceleration
Figure 00050007
are measured over specific time intervals in a first step. In this case, the time intervals can consist of individual "loops", eg with a duration of 10 ms, or time intervals, eg with a duration of 2 s, are used, which provide an average value of the respective change over several times Forming "loops". The time intervals used depend on the vehicle characteristics and engine control unit characteristics.

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.Subsequently, in a second step, the correlation between the change in tensile force
Figure 00060001
and the change in vehicle acceleration
Figure 00060002
or the change of the wheel torque
Figure 00060003
and the change in vehicle acceleration
Figure 00060004
considered by calculating a correlation coefficient. If the magnitude of the correlation coefficient is large, for example about 1, there is a nearly linear relationship between the change in tensile force
Figure 00060005
and the change in vehicle acceleration
Figure 00060006
or the change of the wheel torque
Figure 00060007
and the change in vehicle acceleration
Figure 00060008
according to equations 6 and 8. If the magnitude of the correlation coefficient is small, for example much less than 1, there is a non-linear relationship between the change in tensile force
Figure 00060009
and the change in vehicle acceleration
Figure 00060010
or the change of the wheel torque
Figure 00060011
and the change in vehicle acceleration
Figure 00060012
according to equations 6 and 8.

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.In a third step, if there is a linear relationship, the slope of the straight line is calculated and stored on the basis of the method of least squares according to Equation 6 or 8, represented by the vehicle mass "m" or "m M ".

Diese drei Schritte werden nach jedem Zündungsneustart oder nach dem Stillstand des Fahrzeugs wiederholt.These Three steps will be taken after each ignition reboot or after Standstill of the vehicle repeated.

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.Subsequently, each newly determined vehicle mass m or m M is compared with the previously stored vehicle mass. If the amount of deviation between the newly determined vehicle mass m or m M and the previously stored vehicle mass is greater than a previously defined limit value, then this newly determined vehicle mass m or m M is used as the new value for the vehicle mass. If the empty weight of the vehicle is known, it is now possible to determine the loading state of the vehicle from the available vehicle mass and the empty weight.

Claims (10)

Verfahren zur Erkennung des Beladungszustands eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass der Beladungszustand aus fahrdynamischen Größen, insbesondere aus Motor- bzw. Antriebsdaten, ermittelt wird.Method for detecting the loading state of a motor vehicle, characterized in that the loading state from driving dynamics variables, in particular from engine or drive data, is determined. 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.Method according to claim 1, characterized in that that the driving dynamics variables are measured by sensors and / or from a vehicle data bus (CAN) queried and / or out the data of a vehicle control unit are determined. 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.A method according to claim 1, characterized in that - from a change in the tensile force
Figure 00080001
and a change in vehicle acceleration
Figure 00080002
or - from a change in wheel torque
Figure 00080003
and a change in vehicle acceleration
Figure 00080004
the loading condition is determined. 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.A method according to claim 3, characterized in that - the change in the tensile force
Figure 00080005
and the change in vehicle acceleration
Figure 00080006
or - the change in wheel torque
Figure 00090001
and the change in vehicle acceleration
Figure 00090002
determined over fixed time intervals. 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.A method according to claim 4, characterized in that the correlation between the change in tensile force
Figure 00090003
and the change in vehicle acceleration
Figure 00090004
or the change of the wheel torque
Figure 00090005
and the change in vehicle acceleration
Figure 00090006
is determined by the calculation of a correlation coefficient. 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.A method according to claim 5, characterized in that it is detected by comparing the correlation coefficient with an empirically determined limit, whether a nearly linear relationship between the change in tensile force
Figure 00090007
and the change in vehicle acceleration
Figure 00090008
or changing the wheel torque
Figure 00090009
and the change in vehicle acceleration
Figure 00090010
is present. 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.A method according to claim 6, characterized in that upon presentation of a nearly linear relationship between the change in tensile force
Figure 00090011
and the change of the vehicle acceleration
Figure 00100001
or changing the wheel torque
Figure 00100002
and the change in vehicle acceleration
Figure 00100003
the vehicle mass m or m M is determined. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Fahrzeugmasse m bzw. mM und dem Leergewicht des Fahrzeugs der Beladungszustand des Fahrzeugs bestimmt wird.A method according to claim 7, characterized in that from the vehicle mass m or m M and the empty weight of the vehicle, the loading state of the vehicle is determined. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugleergewicht gemäß Herstellerangaben zur Plausibilisierung der Berechnung gemäß den Verfahrensschritten 1 bis 8 herangezogen wird.Method according to claim 8, characterized in that that the vehicle idle weight according to the manufacturer for checking the plausibility of the calculation according to method steps 1 to 8 is used. Computerprogrammprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Algorithmus definiert, welcher ein Verfahren gemäß Anspruch 1 umfasst.Computer program product, characterized that this defines an algorithm which is a method according to claim 1 includes.
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