DE102006029366A1 - Driving resistance determining method for motor vehicle, involves determining model error from reference model by comparing calculated actual-vehicle longitudinal acceleration signal with reference vehicle longitudinal acceleration signal - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Fahrwiderstandes bei einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Steuergerät zur Durchführung eines derartigen Verfahrens gemäß Anspruch 11.The The invention relates to a method for determining a driving resistance in a motor vehicle according to the preamble of claim 1 and a control device for performing a Such method according to claim 11th
Bei den bisher üblichen Verfahren zur Fahrwiderstandserkennung wird eine aus den Raddrehzahlen bzw. Radgeschwindigkeiten errechnete Ist-Fahrzeuglängsbeschleunigung mit einer aus einer Kräftebilanz modellierten Soll-Fahrzeuglängsbeschleunigung verglichen, wobei die hierzu benötigten Kräfte üblicherweise aus eingelesenen Größen der Motor- und Getriebeansteuerung (Antriebskräfte) und aus den gemessenen bzw. geschätzten Bremsdrücken (Bremskräften) gewonnen werden. Einfache Reibungskräfte, wie beispielsweise der Luftwiderstand, werden ebenfalls modelliert. Das Ergebnis dieses Fahrzeuglängsbeschleunigungsvergleichs wird als Modellfehler bezeichnet. Dieser Modellfehler entspricht der überlagerten Wirkung aller Ungenauigkeiten bzw. Unbekannten innerhalb der Modellbeschleunigungsbestimmung, also einer unbekannten Fahrbahnneigung (Steigung oder Gefälle), einem unbekannten Widerstand einer deformierbaren Fahrbahn (Tiefsand, Schotterbett, usw.), einer anderen Fahrzeugmasse als im Modell angenommen sowie weiteren Modellungenauigkeiten, wie z.B. ungenau angenommene Reibungen, ungenaue geometrische Fahrzeugdaten, ungenaue Motorantriebsmomente oder Getriebewerte, usw. Dabei ist der Modellfehler ein Maß für den Fahrwiderstand.at the usual Method for driving resistance detection becomes one of the wheel speeds or wheel speeds calculated actual vehicle longitudinal acceleration with one from a balance of power modeled desired vehicle longitudinal acceleration compared, with the forces required for this purpose usually from read sizes of engine and transmission control (driving forces) and from the measured or estimated brake Press (Braking forces) be won. Simple friction forces, such as the Air resistance, are also modeled. The result of this Vehicle longitudinal acceleration comparison is referred to as a model error. This model error corresponds to the superimposed one Effect of all inaccuracies or unknowns within the model acceleration determination, So an unknown road gradient (slope or gradient), one unknown resistance of a deformable roadway (deep sand, Ballast bed, etc.), a different vehicle mass than assumed in the model as well as other modeling inaccuracies, e.g. inaccurately adopted Friction, inaccurate geometric vehicle data, inaccurate motor drive torque or Transmission values, etc. The model error is a measure of the driving resistance.
Ein erhöhter Fahrwiderstand wird erkannt, wenn der aus dem Vergleich resultierende Modellfehler einen bestimmten vorgegebenen Wert überschreitet. Analog wird ein erniedrigter Fahrwiderstand erkannt, wenn ein zweiter vorgegebener Wert unterschritten wird. Dieses bekannte Verfahren wird beispielsweise im Off-Road-ABS (Anti-Blockier-System) des ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) eingesetzt, indem hierüber sehr steile Fahrbahngefälle erkannt werden. Auch ein Verdacht des Befahrens einer stark deformierbaren Fahrbahn, wie beispielsweise Tiefsand, wird hierüber erkannt. Nicht möglich ist aber mit dem bekannten Verfahren die Erkennung einer Bergfahrt im Tiefsand, beispielsweise beim Befahren von Sanddünen, weil die Einflüsse in der Fahrwiderstandserkennung entgegengesetzt wirken. Eine Bergfahrt ergibt einen Modellfehler mit dem Vorzeichen einer Beschleunigung, eine Tiefsandfahrt dagegen einen Fehler mit dem Vorzeichen einer Verzögerung. Die Fehler verringern sich also gegenseitig und können sich sogar gänzlich aufheben.One increased Travel resistance is detected when the resulting from the comparison Model error exceeds a certain predetermined value. Analog becomes one decreased driving resistance detected when a second predetermined Value is fallen short of. This known method is, for example in the Off-Road ABS (Anti-lock Braking System) of the ESP (Electronic Stability Program) used by doing this very steep road gradient be recognized. Also suspected of trafficking a highly deformable Road surface, such as deep sand, is detected here. It is not possible with the known method the detection of a climb in the deep sand, For example, when driving on sand dunes, because the influences in the Driving resistance detection counteracted. A mountain journey gives a model error with the sign of an acceleration, a Tiefsandfahrt against a mistake with the sign of a Delay. The errors thus reduce each other and can even thoroughly cancel.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Technische AufgabeTechnical task
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zur Ermittlung eines Fahrwiderstandes dahingehend zu verbessern, dass zuverlässig auch Bergfahrten auf deformierbaren Fahrbahnen erkannt werden können.Of the Invention is based on the object, the known method for Determining a driving resistance to improve so that reliable Even hill driving on deformable roads can be detected.
Technische LösungTechnical solution
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved with the features of claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments of the invention are specified in the subclaims.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, aus dem Modellfehler, der aus einem Vergleich eines errechneten Ist-Fahrzeuglängsbeschleunigungssignals mit einem aus einem Referenzmodell ermittelten Soll-Fahrzeuglängsbeschleunigungssignal resultiert und ein Maß für den Fahrwiderstand darstellt, den Fahrbahnneigungseinfluss herauszukompensieren. Es bleibt somit ein um den Neigungsanteil kompensierter Modellfehler übrig, der in Weiterbildung der Erfindung, insbesondere durch Tiefpassfilterung aufbereitet werden kann. Der bereinigte Modellfehler bzw. der aufbereitete, bereinigte Modellfehler wird permanent bestimmt und ist ein Maß für einen Fahrwiderstand, der unabhängig von der Neigung der befahrenen Straße ist, wobei die quantitativ verbleibenden dominierenden Einflüsse des Modellfehlers eine deformierbare Fahrbahn mit hohem Rollwiderstand oder eine erhöhte Fahrzeugmasse, insbesondere ein schwerer Anhänger, sind. Somit kann der bereinigte bzw. der bereinigte und aufbereitete Modellfehler zur Erkennung von Fahrten im Tiefsand oder auch zur Erkennung eines schweren Anhängers genutzt werden. Zur Entscheidung, ob etwa bei einer ABS-Bremsung bei gleichzeitig erkanntem hohen Fahrwiderstand eine Erhöhung der Sollschlupfschwellen zu erfolgen hat oder nicht, können zusätzliche Entscheidungskriterien herangezogen werden. Genauso kann eine Entscheidung, ob ein erkannter hoher Fahrwiderstand von einem schweren Anhänger herrührt über zusätzliche Kriterien, wie beispielsweise einer Mindestfahrzeuggeschwindigkeit, abgesichert werden.Of the Invention is based on the idea of the model error, the from a comparison of a calculated actual vehicle longitudinal acceleration signal with a determined from a reference model desired vehicle longitudinal acceleration signal results and a measure of the driving resistance represents compensating for the road incline influence. It Thus, a model error compensated for the inclination component remains in development of the invention, in particular by low-pass filtering can be prepared. The adjusted model error or the processed, adjusted model error is permanently determined and is a measure of one Driving resistance independent from the slope of the road is busy, being the quantitative remaining dominating influences of the model error a deformable Road with high rolling resistance or increased vehicle mass, in particular a heavy pendant, are. Thus, the adjusted or the adjusted and prepared Model error for detecting low-level or detection trips a heavy trailer be used. To decide, whether in an ABS braking at the same time recognized high driving resistance an increase in Sollschlupfschwellen has to be done or not, can additional Decision criteria are used. Similarly, a decision whether a detected high driving resistance comes from a heavy trailer over additional Criteria, such as a minimum vehicle speed, be secured.
Das Ist-Fahrzeuglängsbeschleunigungssignal kann von mindestens einer Fahrzeugraddrehzahl abgeleitet werden. Insbesondere erfolgt die Bestimmung durch die zeitliche Ableitung der Fahrzeugradgeschwindigkeit. Bei der Soll-Fahrzeugradbeschleunigung handelt es sich um die aus einem Referenzmodell ermittelte, insbesondere aufgrund einer Fahrervorgabe (z.B. Gaspedalweg) zu erwartende Längsbeschleunigung des Fahrzeugs.The Actual vehicle longitudinal acceleration signal can be derived from at least one vehicle wheel speed. In particular, the determination is made by the time derivative the vehicle wheel speed. The target vehicle wheel acceleration is which is based on a reference model, in particular due to a driver's default (e.g., accelerator pedal travel) expected longitudinal acceleration of the vehicle.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Bereinigung des aus einem Vergleich des errechneten Ist-Fahrzeuglängsbeschleunigungssignals mit dem Soll-Fahrzeuglängsbeschleunigungssignal resultierenden Modellfehler ein mittels mindestens eines Längsbeschleunigungssensors gemessenes Ist-Fahrzeuglängsbeschleunigungssignal herangezogen wird. Dieses gemessene Ist-Beschleunigungssignal setzt sich aus zwei Komponenten zusammen, nämlich aus einer von der Fahrzeugbewegung herrührenden Beschleunigungskomponente und einer aus einer von der befahrenen Straße herrührenden Neigungskomponente. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass wenn aus dem Sensorsignal des Beschleunigungssensors die Fahrzeuglängsbeschleunigung herausgerechnet wird, bleibt die auf die Fahrbahnneigung zurückzurechnende Fahrzeuglängsbeschleunigungskomponente übrig. Diese auf die Fahrbahnneigung zurückzuführende Fahrzeuglängsbeschleunigungskomponente kann dann anschließend aus dem Modellfehler herausgerechnet werden, wodurch ein um die auf die Fahrbahnneigung zurückzuführende Fahrzeuglängsbeschleunigungskomponente kompensierter bzw. bereinigter Modellfehler übrig bleibt. Dieser bereinigte Modellfehler oder der aufbereitete bereinigte Modellfehler ist proportional zu einem um die Fahrbahnneigung bereinigten Fahrwiderstand.In Embodiment of the invention is provided that for cleanup of a comparison of the calculated actual vehicle longitudinal acceleration signal with the desired vehicle longitudinal acceleration signal resulting model error a measured by means of at least one longitudinal acceleration sensor Actual vehicle longitudinal acceleration signal is used. This measured actual acceleration signal sets composed of two components, namely one of the vehicle movement stemming Acceleration component and one from one of the traveled Road originating Tilt component. This implies, conversely, that when out the sensor signal of the acceleration sensor, the vehicle longitudinal acceleration is eliminated, the vehicle longitudinal acceleration component attributable to the road inclination remains. These vehicle longitudinal acceleration component due to the roadway inclination can then follow be taken out of the model error, whereby a to the vehicle longitudinal acceleration component due to the roadway inclination compensated or adjusted model error remains. This adjusted model error or the edited adjusted model error is proportional to a road resistance adjusted to the road inclination.
Ein erhöhter Fahrwiderstand, d.h. eine Fahrt auf deformierbarem Untergrund und/oder eine Anhängerfahrt, oder ein erniedrigter Fahrwiderstand wird festgestellt, wenn der bereinigte Modellfehler bzw. der aufbereitete, bereinigte Modellfehler einen vorgegebenen Schwellenwert über- bzw. unterschreitet. Bevorzugt wird nicht unmittelbar nach einmaligem Über- bzw. Unterschreiten des Schwellenwertes ein erhöhter oder erniedrigter Fahrwiderstand festgestellt, sondern lediglich ein Zähler erhöht oder erniedrigt. Wird ein vorgegebener Zählerstand erreicht, wird auf einen erhöhten oder erniedrigten Fahrwiderstand geschlossen, mit der Folge, dass das Verhalten des Fahrdynamikregelungssystems modifiziert wird. Insbesondere erfolgt bei erhöhtem Fahrwiderstand, wenn über Zusatzkriterien auf Anhängerbetrieb erkannt wird, eine Aktivierung von Fahrstabilisierungseingriffen, vorzugsweise von Fahrstabilisierungseingriffen zum Zwecke der Verringerung der speziell bei Anhängerbetrieb auftretenden Instabilitäten; wenn über Zusatzkriterien auf eine deformierbare Fahrbahn erkannt wird, eine Anpassung der ABS-Regelstrategie, vorzugsweise eine Anpassung der ABS-Schlupfwellen zum Zwecke der Verbesserung der Bremsleistung durch Keilbildung infolge von Rädern mit hohem Bremsschlupf.One increased Travel resistance, i. a ride on a deformable surface and / or a trailer ride, or a decreased driving resistance is detected when the adjusted model errors or processed, corrected model errors exceeds or falls below a predetermined threshold. Prefers is not immediately after a single overrun or undercut the Threshold increased or decreased driving resistance, but only a counter elevated or humiliated. If a preset counter reading is reached, it will open an elevated one or lowered driving resistance closed, with the result that the Behavior of the vehicle dynamics control system is modified. Especially takes place at increased driving resistance, if over Additional criteria for trailer operation is detected, an activation of driving stabilization interventions, preferably of driving stabilization operations for the purpose of reduction especially for trailer operation occurring instabilities; if over Additional criteria is detected on a deformable roadway, a Adaptation of the ABS control strategy, preferably an adaptation of the ABS slip waves for the purpose of improving braking performance by wedge formation due to wheels with high brake slip.
Bevorzugt wird erst auf einen Anhängerbetrieb geschlossen, wenn zusätzliche Kriterien, wie beispielsweise das Überschreiten einer Mindestgeschwindigkeit erfüllt sind.Prefers is only on a trailer operation closed if additional Criteria such as exceeding a minimum speed Fulfills are.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.Further Advantages and expedient designs The invention are the other claims, the description of the figures and to take the drawing.
Die
einzige
Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention
In einem ersten Verfahrensschritt werden die für die Ermittlung des Fahrwiderstandes benötigten Daten eingelesen. In diesem Ausführungsbeispiel sind dies das von einem Beschleunigungssensor gemessene Fahrzeugbeschleunigungssignal axSensor, die Raddrehzahlen nRad, der zurückgelegte Gaspedalweg sowie ggf. weitere Eingangswerte bzw. Fahrervorgaben für ein Referenzmodell.In a first method step, the data required for determining the driving resistance are read. In this exemplary embodiment, these are the vehicle acceleration signal a xSensor measured by an acceleration sensor , the wheel speeds n wheel , the traveled accelerator pedal travel , and optionally further input values or driver specifications for a reference model.
In einem darauf folgenden zweiten Verfahrensschritt wird die Soll-Fahrzeuglängsbeschleunigung axSoll als Funktion der Eingangsgrößen des Referenzmodells, insbesondere der Fahrervorgaben, ermittelt. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Soll-Fahrzeuglängsbeschleunigung axSoll u.a. als Funktion des Gaspedalwegs und weiterer nicht spezifizierter Größen ermittelt. Bei der Soll-Fahrzeuglängsbeschleunigung axSoll handelt es sich um die zu erwartende Fahrzeuglängsbeschleunigung.In a subsequent second method step, the desired vehicle longitudinal acceleration a x setpoint is determined as a function of the input variables of the reference model, in particular of the driver specifications. In this exemplary embodiment, the desired longitudinal vehicle acceleration a x target is ascertained, inter alia, as a function of the gas pedal travel and other unspecified variables. The target vehicle longitudinal acceleration a xsoll is the expected vehicle longitudinal acceleration .
In einem darauf folgenden dritten Verfahrensschritt wird die Ist-Fahrzeuglängsbeschleunigung als Funktion der Raddrehzahlen nRad berechnet.In a subsequent third method step, the actual vehicle longitudinal acceleration is calculated as a function of the wheel speeds n wheel .
In einem nächsten, vierten Verfahrensschritt werden die Soll-Fahrzeuglängsbeschleunigung axSoll und die Ist-Fahrzeuglängsbeschleunigung axIst miteinander verglichen. Hieraus resultiert ein Modellfehler axoff, der der Überlagerung aller Ungenauigkeiten bzw. Unbekannten entspricht. In dem Modellfehler axoff sind die Einflüsse der Fahrbahnneigung, der Beschaffenheit der Fahrbahn, die Fahrzeugmasse sowie weitere Modellungenauigkeiten enthalten. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Modellfehler axoff durch Subtraktion der errechneten Ist-Fahrzeuglängsbeschleunigung axIst von der im Referenzmodell bestimmten Soll-Fahrzeuglängsbeschleunigung axSoll inklusive Filterung dieser Differenz ermittelt, wobei die Filterung hierbei der Elimination kurzzeitiger Abweichungen infolge der unterschiedlichen Phasengänge der zu vergleichenden Werte dient.In a next, fourth method step, the desired vehicle longitudinal acceleration a xsetpoint and the actual vehicle longitudinal acceleration a xactual are compared. This results in a model error a xoff , which corresponds to the superposition of all inaccuracies or unknowns. The model error a xoff includes the influences of the road inclination , the condition of the roadway, the vehicle mass and other model inaccuracies. In the exemplary embodiment shown, the model error a xoff is determined by subtracting the calculated actual longitudinal vehicle acceleration a xIst from the nominal vehicle longitudinal acceleration a xset determined in the reference model including filtering this difference, wherein the filtering serves to eliminate short-term deviations due to the different phase responses of the values to be compared ,
In einem wesentlichen, fünften Verfahrensschritt wird ein bereinigter Modellfehler axFw,roh bestimmt. Hierzu wird der Modellfehler axoff von den Einflüssen der Fahrbahnneigung bereinigt. Im konkreten Ausführungsbeispiel wird hierzu von dem Modellfehler axoff die Differenz aus dem mittels eines Beschleunigungssensors gemessenen Beschleunigungssignals axSensor und der errechneten Ist-Fahrzeuglängsbeschleunigung axIst subtrahiert. Die Differenz aus dem gemessenen Fahrzeuglängsbeschleunigungssignal axSensor und dem errechneten Ist-Fahrzeuglängsbeschleunigungssignal axIst entspricht der auf die Fahrbahnneigung zurückzuführenden Fahrzeuglängsbeschleunigungskomponente axNeig.In a substantial, fifth method step, an adjusted model error a xFw, roh is determined. For this purpose, the model error a xoff is adjusted by the influences of the roadway inclination . In the concrete embodiment, this is done by the Modellfeh The difference is subtracted from the acceleration signal a xSensor measured by means of an acceleration sensor and the calculated actual vehicle longitudinal acceleration a xIst . The difference between the measured vehicle longitudinal acceleration signal a xSensor and the calculated actual vehicle longitudinal acceleration signal a xIst corresponds to the vehicle longitudinal acceleration component a xNeig due to the roadway inclination .
Bei dem bereinigten Modellfehler axFw,roh handelt es sich um einen Rohwert, der Schwankungen unterliegt, die von dynamischen Effekten herrühren. So wird beispielsweise bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit das von dem Beschleunigungssensor gemessene Fahrzeugbeschleunigungssignal axSensor einen anderen Phasengang aufweisen, als die Differentiation der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit. Solch kurzfristige Schwankungen sollten aus dem Rohwert axFw,roh eliminiert werden. Hierzu wird der bereinigte Modellfehler axFw,roh entsprechend aufbereitet, in diesem Ausführungsbeispiel in einem sechsten Verfahrensschritt tiefpassgefiltert.The adjusted model error a xFw, crude , is a raw value that is subject to fluctuations resulting from dynamic effects. For example, when the vehicle speed changes, the vehicle acceleration signal a xSensor measured by the acceleration sensor will have a different phase response than the vehicle reference speed differentiation. Such short-term fluctuations should be eliminated from the raw value a xFw, raw . For this purpose, the adjusted model error a xFw, raw processed accordingly, low-pass filtered in this embodiment in a sixth step.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Abfrage, ob ein erhöhter oder erniedrigter Fahrwiderstand vorliegt, wesentlich vereinfacht dargestellt. In einem siebten Verfahrensschritt wird abgefragt, ob der aufbereitete, bereinigte Modellfehler axFw größer ist als ein Schwellenwert S. Ist dies nicht der Fall geht es mit dem ersten Verfahrensschritt weiter. Wird der Schwellenwert S überschritten, wird ein erhöhter Fahrwiderstand erkannt und es erfolgt eine Anpassung des Fahrdynamikregelungssystems, wonach mit dem ersten Verfahrensschritt fortgefahren wird.In the exemplary embodiment shown, the query as to whether an increased or reduced driving resistance is present is shown substantially simplified. In a seventh method step, it is queried whether the processed, corrected model error a xFw is greater than a threshold value S. If this is not the case, the first method step continues. If the threshold value S is exceeded, an increased driving resistance is detected and an adaptation of the vehicle dynamics control system takes place, after which the first method step is continued.
Wie erwähnt, ist die Abfrage, ob ein erhöhter oder erniedrigter Fahrwiderstand vorliegt, vereinfacht dargestellt. Üblicherweise wird bei Überschreiten des Schwellenwertes S ein Zähler erhöht und/oder bei Unterschreiten des Schwellenwertes erniedrigt. Bei Erreichen eines vorgegebenen Zählerstandes wird dann auf einen erhöhten bzw. erniedrigten Fahrwiderstand geschlossen. Durch entsprechende Auswahl der Schwellenwerte können Hystereseeffekte erzielt werden.As mentioned, is the query whether an elevated or lowered driving resistance is present, simplified. Usually will be exceeded of the threshold value S is a counter elevated and / or falls below the threshold. Upon reaching a predetermined meter reading is then raised to an or lowered driving resistance closed. By appropriate Selection of thresholds can Hysteresis effects are achieved.
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