DE102006054516B4

DE102006054516B4 - Verfahren zur Feststellung der Rollrichtung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102006054516B4
Application number: DE102006054516.8A
Authority: DE
Inventors: Dr. Eich Jürgen; Dr. Berger Reinhard
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2018-01-25
Anticipated expiration: 2026-11-21
Also published as: DE102006054516A1

Abstract

Verfahren zur Feststellung der Rollrichtung eines Fahrzeugs mittels zumindest teilweise errechneter fahrzeugspezifischer Parameter und zumindest teilweise messtechnisch ermittelter fahrzeugspezifischer Parameter unter Verwendung eines mathematischen Triebstrangmodells, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der errechneten oder messtechnisch ermittelten fahrzeugspezifischen Parameter mit dem Triebstrangmodell eine Hangabtriebskraft ermittelt und daraus eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs prädiziert wird und anhand der prädizierten Fahrgeschwindigkeit und messtechnisch ermittelter Raddrehzahlen die Rollrichtung festgestellt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung der Rollrichtung eines Fahrzeugs mittels zumindest teilweise errechneter fahrzeugspezifischer Parameter und zumindest teilweise messtechnisch ermittelter fahrzeugspezifischer Parameter unter Verwendung eines mathematischen Triebstrangmodells nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die DE 102 90 366 B4 , die EP 1 108 605 A1 , die DE 10 2004 017 635 A1 sowie die DE 691 07 984 T2 offenbaren Verfahren zur Fahrtrichtungserkennung.
Kraftfahrzeuge besitzen heutzutage üblicherweise Raddrehzahlsensoren, um beispielsweise Antiblockiersysteme mit Aussagen über den Bewegungszustand des Rades zu versorgen. Diese Raddrehzahlsensoren liefern üblicherweise zwar den Betrag der Raddrehzahl, nicht aber die Drehrichtung. Damit kann unter Verwendung dieser Raddrehzahlsensoren keine Aussage darüber getroffen werden, ob sich das damit ausgestattete Kraftfahrzeug vorwärts oder rückwärts bewegt. Die Kenntnis der Bewegungsrichtung ist aber insbesondere bei Fahrzeugen mit automatisierten Getrieben im Antriebsstrang, wie beispielsweise einem automatisierten Schaltgetriebe oder einem Parallelschaltgetriebe von wesentlicher Bedeutung.
So ist die Rollrichtung insbesondere bei einer Fahrt eines solchen Fahrzeugs an einer Steigung, beispielsweise einem Berg, von Bedeutung, da die in einer solchen Situation auf das Fahrzeug einwirkende Hangabtriebskraft dazu führen kann, dass sich das Fahrzeug entgegen der aktuell eingelegten Fahrstufe bewegt, beispielsweise also rückwärts rollt, obwohl der erste Vorwärtsgang des beispielsweise genannten automatisierten Schaltgetriebes eingelegt ist.
In Folge dessen kann es zu einem hohen Energieeintrag in die sich im Antriebsstrang befindende Reibungskupplung kommen, sodass es zu einem entsprechend hohen Anstieg der Temperatur der Reibungskupplung kommt und damit wiederum zu einer Veränderung des Reibbeiwerts der Reibbeläge.
Um nun die Rollrichtung des Fahrzeugs zu erkennen, könnten zwar prinzipiell bekannte Drehzahlsensoren eingesetzt werden, die eine Information auch über die Drehrichtung und nicht nur über den Absolutbetrag der Drehzahl liefern, diese werden jedoch aus Kostengründen in Fahrzeugen üblicherweise nicht eingesetzt.
Die Rollrichtung des Fahrzeugs muss daher anhand von im Fahrzeug vorhandener fahrzeugspezifischer Parameter festgestellt werden, bei denen es sich um errechnete fahrzeugspezifische Parameter handeln kann oder auch um am Fahrzeug messtechnisch ermittelter fahrzeugspezifische Parameter. Da es sich bei der Rollrichtung des Fahrzeugs also um einen üblicherweise nicht messtechnisch ermittelten Parameter handelt, kann ein sogenannter Beobachter eingesetzt werden, mit dem sich messtechnisch nicht erfassbare Signale eines Prozesses rekonstruieren lassen, bei dem es sich beispielsweise etwa um einen sogenannten Luenberger-Beobachter handeln kann. Ein solcher Beobachter kann Teil eines mathematischen Triebstrangmodells sein, also eines Modells, welches der Abbildung des Triebstrangs des Fahrzeugs dient. In dieses Triebstrangmodell können dann die vorstehend bereits genannten zumindest teilweise errechneten fahrzeugspezifischen Parameter eingehen und auch die zumindest teilweise messtechnisch ermittelten fahrzeugspezifischen Parameter.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Feststellung der Rollrichtung eines Fahrzeugs mit den genannten Parametern zu schaffen und hierzu ein mathematisches Triebstrangmodell zu verwenden.
Die zur Lösung dieser Aufgabe geschaffene Erfindung weist nun die Merkmale des Anspruchs 1 auf, vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung sieht nunmehr ein Verfahren vor zur Feststellung der Rollrichtung eines Fahrzeugs mittels zumindest teilweise errechneter fahrzeugspezifischer Parameter und zumindest teilweise messtechnisch ermittelter fahrzeugspezifischer Parameter unter Verwendung eines mathematischen Triebstrangmodells, wobei nach der Erfindung anhand von Fahrzeugsignalen mit dem Triebstrangmodell eine Hangabtriebskraft ermittelt wird und daraus eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs prädiziert, d. h. also vorausgesagt wird, und anhand der prädizierten Fahrgeschwindigkeit und messtechnisch ermittelter Raddrehzahlen die Rollrichtung festgestellt wird.
Anhand eines beispielsweise zur Adaption des Kupplungsverhaltens in Fahrzeugen mit automatisierten Antriebssträngen eingesetzten Triebstrangbeobachters wird die aktuelle Straßensteigung oder Hangabtriebskraft beispielsweise im Wege einer Schätzung ermittelt. Anhand der so ermittelten Hangabtriebskraft und unter Berücksichtigung des vom Fahrzeugmotor erzeugten Antriebsmomentes wird dann nach der vorliegenden Erfindung die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs prädiziert und anhand dieser prädizierten Fahrgeschwindigkeit und mittels beispielweise Raddrehzahlsensoren messtechnisch ermittelter Raddrehzahlen schließlich die Rollrichtung des Fahrzeugs festgestellt, ob also beispielsweise das Fahrzeug beginnt, rückwärts zu rollen und zwar mit einer Geschwindigkeit, die dem gemessenen Betrag der Raddrehzahl entspricht. Somit kann nach der vorliegenden Erfindung die Rollrichtung des Fahrzeugs festgestellt werden – ohne dass sie messtechnisch ermittelt werden muss – und anhand des gemessenen Betrags der Raddrehzahl auch die Geschwindigkeit, mit der das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts rollt.
Nach einer einfachsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Fallunterscheidung getroffen dahingehend, ob die prädizierte Fahrgeschwindigkeit größer oder gleich Null ist, dann wird die Rollrichtung als Vorwärtsfahrt festgestellt und ansonsten als Rückwärtsfahrt.
Da sich die Rollrichtung des Fahrzeugs ändern kann, wird die Rollrichtung beispielsweise anhand programmtechnischer Schleifendurchläufe ermittelt, sodass die Situation eintreten kann, dass in dem vorstehend genannten einfachsten Fall die Rollrichtung als Vorwärtsfahrt festgestellt wird, während das Ergebnis der Feststellung in einem sich anschließenden Schleifendurchlauf als Rückwärtsfahrt einstellen kann, sodass es also zu einem sogenannten Toggeln der festgestellten Rollrichtung kommen kann.
Um nun dieses Zustandstoggeln zu vermeiden, ist nach der vorliegenden Erfindung eine Erweiterung des Verfahrens zu einem Zustandsautomaten vorgesehen. In diesem Zustandsautomaten wird ausgehend vom bisher festgestellten Zustand anhand von Übergangsbedingungen festgestellt, in welchem Zustand sich ein Fahrzeug aktuell befindet. Relevante Zustände sind „Fahrzeug steht”, „Fahrzeug rollt vorwärts” sowie „Fahrzeug rollt rückwärts”. Darüber hinaus ist die Einführung eines Zustands „Fahrtrichtung unbekannt” vorteilhaft.
Im besagten Zustandsautomat wird stets darauf geschlossen, dass das Fahrzeug steht, wenn eine Raddrehzahl von weitgehend Null messtechnisch ermittelt wird. An dieser Stelle wird angenommen, dass eine fehlerhafte Ermittlung einer Raddrehzahl von weitgehend Null, wie sie beispielsweise durch einen Raddrehzahlsensordefekt verursacht sein könnte, aufgrund von unabhängigen, nicht in dieser Erfindung behandelten Maßnahmen erkannt und/oder verhindert wird.
Ändert sich im Zustand „Fahrzeug steht” die Raddrehzahl, entspricht also die messtechnisch ermittelte Raddrehzahl einem Betrag von ungleich weitgehend Null, so wird die Rollrichtung des Fahrzeugs zunächst als unbekannt festgestellt. Der Zustandsautomat verbleibt solange im Zustand „Fahrtrichtung unbekannt”, bis die prädizierte Fahrgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der gemessenen Raddrehzahl durch Über- oder Unterschreiten von vorbestimmten Schwellenwerten eine Aussage bezüglich der Rollrichtung erlauben.
Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die so festgestellte Rollrichtung als Vorwärtsfahrt festgestellt werden, wenn die prädizierte Fahrgeschwindigkeit einen ersten vorbestimmten, im allgemeinen positiven Schwellenwert und der Betrag der Raddrehzahl einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert überschreiten. Ausgehend von der Aussage „Fahrtrichtung unbekannt” wird daher über errechnete fahrzeugspezifische Parameter in der Form der prädizierten Fahrgeschwindigkeit und einer UND-Verknüpfung dieser Parameter mit messtechnisch ermittelter fahrzeugspezifischer Parameter in Form der gemessenen Raddrehzahl, die einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, festgestellt, dass sich der Zustand des Fahrzeugs von „Fahrtrichtung unbekannt” zu „Fahrzeug rollt vorwärts” verändert hat.
In entsprechender Weise ist nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass bei einer Raddrehzahl von ungleich weitgehend Null die Rollrichtung des Fahrzeugs solange als unbekannt festgestellt wird, bis anhand der prädizierten Fahrgeschwindigkeit eine Rollrichtung feststellbar ist und die Fahrgeschwindigkeit eine dritten Schwellenwert unterschreitet. Bei diesem dritten Schwellenwert kann es sich also beispielsweise um einen negativen Schwellenwert handeln. Diese anhand der errechneten fahrzeugspezifischen Parameter getroffene Aussage der Rollrichtung wird dann nach der Erfindung verifiziert als Rückwärtsfahrt, wenn der Betrag der Raddrehzahl, also die messtechnisch ermittelten fahrzeugspezifischen Parameter, einen vierten Schwellenwert überschreitet, der Betrag der gemessenen Raddrehzahl also größer ist als der vierte Schwellenwert und diese Bedingung UND-verknüpft wird mit der prädizierten Fahrgeschwindigkeit, die kleiner ist als der vorstehend genannte dritte vorbestimmte Schwellenwert. Sodann ändert sich die Zustandsaussage betreffend der Rollrichtung des Fahrzeugs von „Fahrtrichtung unbekannt” zu „Fahrzeug rollt rückwärts”.
Wurde nun nach dem vorstehend geschilderten Verfahren die Rollrichtung des Fahrzeugs als Vorwärtsfahrt festgestellt und nimmt in einem nächsten Schleifendurchlauf die prädizierte Fahrgeschwindigkeit einen Wert kleiner Null an, so ist es nach der Erfindung vorgesehen, den Fahrzeugzustand von „Fahrzeug rollt vorwärts” zu ändern in „Fahrtrichtung unbekannt”.
In ähnlicher Weise wird die Rollrichtung des Fahrzeugs als unbekannt festgestellt, wenn bei festgestellter Rückwärtsfahrt in einem nächsten Schleifendurchlauf die Fahrgeschwindigkeit als größer Null prädiziert wird.
Da auch eine Änderung des Fahrzeugzustands von „Fahrtrichtung unbekannt” zu „Fahrzeug steht” möglich ist, ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass eine solche Zustandsänderung erkannt wird, wenn eine Raddrehzahl von weitgehend Null festgestellt wird.
Umgekehrt wird eine Änderung des Fahrzeugzustandes von ”Fahrzeug steht” zu ”Fahrtrichtung unbekannt” erkannt, wenn eine Raddrehzahl von nicht weitgehend Null festgestellt wird.
Schließlich ist nach der Erfindung auch eine Weiterbildung vorgesehen, dass mittels eines Beschleunigungssensors festgestellt wird, ob sich das Fahrzeug an einer geneigten Fläche befindet und sich die Hangabtriebskraft aufgrund der Steigung der geneigten Fläche ändert.
Mit einer solchen Modifikation kann erreicht werden, dass erkannt wird, dass sich das Fahrzeug an einer geneigten Fläche befindet, da anderenfalls eine plötzliche Änderung der beispielsweise mittels einer Schätzung ermittelten Steigung oder Hangabtriebskraft vom Beobachter nicht erkannt werden kann, da sich der geschätzte Wert der Steigung oder Hangabtriebskraft ansonsten von dem realen Wert deutlich unterscheiden kann, wenn die genannte plötzliche Steigungsänderung verbunden ist mit einem gleichzeitigen Betätigen der Betriebsbremse des Fahrzeugs.
Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zunächst wird die Rollrichtung des Fahrzeugs als „Fahrtrichtung unbekannt” festgestellt. Sodann wird anhand der ermittelten Hangabtriebskraft die Fahrgeschwindigkeit „v_pred” festgestellt und überprüft, ob diese prädizierte Fahrgeschwindigkeit größer ist als ein erster Schwellenwert „Grenze1” und diese Bedingung UND-verknüpft mit der Bedingung, ob die anhand der gemessenen Raddrehzahlen ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit „v_sens” größer ist als ein zweiter Schwellenwert ”Grenze2”. Sind beide Bedingungen erfüllt, so ändert sich die Zustandsfeststellung des Fahrzeugs in „Fahrzeug rollt vorwärts”. Wird in einem nächsten Schleifendurchlauf die prädizierte Fahrgeschwindigkeit „v_pred” als kleiner Null bestimmt so ändert sich der Rollrichtungszustand des Fahrzeugs in „Fahrtrichtung unbekannt”. Ausgehend von der Rollrichtungsfeststellung „Fahrzeug rollt vorwärts” kann in einem nächsten Schleifendurchlauf auch festgestellt werden, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit „v_sens” weitgehend Null ist, sodass festgestellt wird, dass das „Fahrzeug steht”.
Ausgehend von dem Rollrichtungszustand „Fahrtrichtung unbekannt” kann anhand der einen dritten Schwellenwert ”Grenze3” unterschreitenden prädizierten Fahrgeschwindigkeit „v_pred” und einer UND-Verknüpfung mit der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit „v_sens”, die aus den messtechnisch ermittelten Raddrehzahlen betragsmäßig ermittelt werden kann, und diese gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit einen vierten Schwellenwert „Grenze4” überschreitet darauf geschlossen werden, dass sich der Rollrichtungszustand des Fahrzeugs verändert hat in „Fahrzeug rollt rückwärts”.
Wird nun in einem nächsten Schleifendurchlauf festgestellt, dass die prädizierte Fahrgeschwindigkeit „v_pred” größer Null ist, so ändert sich der Rollrichtungszustand des Fahrzeugs in „Fahrtrichtung unbekannt”. Ausgehend von dem erkannten Rollrichtungszustand „Fahrzeug rollt rückwärts” kann in einem nächsten Schleifendurchlauf auch anhand der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit „v_sens” von weitgehend Null die Festellung „Fahrzeug steht” getroffen werden. Von dieser Feststellung „Fahrzeug steht” aus wechselt der Zustandsautomat bei einer Veränderung der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit „v_sens”, also „v_sens > 0” zu der Feststellung „Fahrtrichtung unbekannt”, da noch keine prädizierte Fahrgeschwindigkeit vorliegt und genauso kann der Zustandsautomat von der Feststellung „Fahrtrichtung unbekannt” bei einer anhand der gemessenen Raddrehzahlen bestimmten gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit von weitgehend Null, also „v_sens = 0”, zu der Feststellung „Fahrzeug steht” wechseln.
Die so nach der vorliegenden Erfindung festgestellte Rollrichtung kann nun zu der Berechnung der in die Kupplung eingetragenen Energie herangezogen werden, da mittels der Rollrichtungserkennung die Schlupfdrehzahl an der Kupplung sicherer berechnet werden kann. Darüber hinaus kann die Rollrichtungserkennung auch zur Vermeidung von unerwünschten Schubhochschaltungen beim ungewollten Rückwärtsrollen am Berg eingesetzt werden oder für Kupplungsschutzmaßnahmen oder auch beispielsweise zum Vermeiden eines Wechselns vom Anfahren oder Ankriechen in den Schlupfregelungsmodus, falls sich das Fahrzeug entgegen der gewünschten Fahrtrichtung bewegt.
Hinsichtlich vorstehend im Einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wir im Übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.

Claims

Verfahren zur Feststellung der Rollrichtung eines Fahrzeugs mittels zumindest teilweise errechneter fahrzeugspezifischer Parameter und zumindest teilweise messtechnisch ermittelter fahrzeugspezifischer Parameter unter Verwendung eines mathematischen Triebstrangmodells, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der errechneten oder messtechnisch ermittelten fahrzeugspezifischen Parameter mit dem Triebstrangmodell eine Hangabtriebskraft ermittelt und daraus eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs prädiziert wird und anhand der prädizierten Fahrgeschwindigkeit und messtechnisch ermittelter Raddrehzahlen die Rollrichtung festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Raddrehzahl von Null festgestellt wird, dass das Fahrzeug steht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollrichtung anhand programmtechnischer Schleifendurchläufe ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Raddrehzahl von ungleich Null die Rollrichtung des Fahrzeugs solange als unbekannt festgestellt wird, bis anhand der prädizierten Fahrgeschwindigkeit eine Rollrichtung feststellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollrichtung als Vorwärtsfahrt festgestellt wird, wenn die prädizierte Fahrgeschwindigkeit einen ersten Schwellenwert und der Betrag der Raddrehzahl einen zweiten Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollrichtung als Rückwärtsfahrt festgestellt wird, wenn die prädizierte Fahrgeschwindigkeit einen dritten Schwellenwert unterschreitet und der Betrag der Raddrehzahl einen vierten Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 5, sofern rückbezogen auf Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollrichtung des Fahrzeugs als unbekannt festgestellt wird, wenn bei festgestellter Vorwärtsfahrt in einem nächsten Schleifendurchlauf die Fahrgeschwindigkeit als kleiner Null prädiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, sofern rückbezogen auf Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollrichtung des Fahrzeugs als unbekannt festgestellt wird, wenn bei festgestellter Rückwärtsfahrt in einem nächsten Schleifendurchlauf die Fahrgeschwindigkeit als größer Null prädiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollrichtung des Fahrzeugs als unbekannt festgestellt wird, wenn bei festgestelltem stehenden Fahrzeug in einem nächsten Schleifendurchlauf eine Raddrehzahl von ungleich Null festgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Beschleunigungssensors festgestellt wird, ob sich das Fahrzeug an einer geneigten Fläche befindet und sich die Hangabtriebskraft aufgrund der Steigung der geneigten Fläche ändert.