DE102007058416A1 - Motor vehicle's e.g. car, movement direction detecting method, involves detecting torque transmitted by vehicle clutch, and adapting prediction of movement direction of vehicle by considering vehicle speed and torque transmitted by clutch - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Erfassung der Bewegungsrichtung eines Fahrzeugs, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst und mittels eines mathematischen Bewegungsmodells die Bewegungsrichtung prognostiziert wird nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.The The invention relates to a method for detecting the direction of movement a vehicle, wherein the vehicle speed detected and means of a mathematical model of motion predicts the direction of movement is according to the preamble of independent claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Kraftfahrzeuge weisen im Stand der Technik üblicherweise Raddrehzahlsensoren auf, um zum Beispiel Antiblockiersysteme (ABS) mit Aussagen über den Bewegungszustand des Rades oder mehrerer Räder zu versorgen. Diese Drehzahlsensoren ermitteln zwar üblicherweise den Betrag der Raddrehzahl, jedoch nicht die Drehrichtung. Damit kann mittels der der Raddrehzahlsensoren keine Aussage darüber getroffen werden, ob sich das entsprechende Fahrzeug vorwärts oder rückwärts bewegt. Die Kenntnis der Bewegungsrichtung ist jedoch insbesondere bei Fahrzeugen mit automatisierten Getrieben im Antriebsstrang, wie beispielsweise einem automatisierten Schaltgetriebe oder einem Parallelschaltgetriebe von wesentlicher Bedeutung, um überhaupt festzustellen, ob das Fahrzeug in die durch die Gangwahl bevorzugte Fahrzeugrichtung fährt.motor vehicles in the art usually Wheel speed sensors to, for example, anti-lock braking systems (ABS) with statements about to supply the state of motion of the wheel or of several wheels. These speed sensors usually determine the amount of wheel speed, but not the direction of rotation. In order to can make no statement about it by means of the wheel speed sensors be whether the corresponding vehicle moves forward or backward. The knowledge of Movement direction, however, is especially in vehicles with automated Driven in the powertrain, such as an automated Manual transmission or a parallel transmission of essential Meaning, in general determine if the vehicle is in the preferred by the gear selection Vehicle direction is driving.
Um die Rollrichtung des Kraftfahrzeugs zu ermitteln, könnten zwar prinzipiell bekannte Drehzahlsensoren eingesetzt werden, die eine Information über die Drehrichtung und nicht nur über den Absolutbetrag der Drehzahl liefern, diese werden jedoch üblicherweise aus Kostengründen in Fahrzeugen nicht eingesetzt.Around determine the rolling direction of the motor vehicle, although in principle known speed sensors are used, the one information about the direction of rotation and not just about provide the absolute value of the speed, but these are usually for cost reasons not used in vehicles.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Die Aufgabe der Erfindung ist es zuverlässiges und/oder einfaches und/oder preisgünstigeres Verfahren zur Richtungserkennung bereitzustellen.The The object of the invention is reliable and / or simple and / or less expensive Provide direction detection method.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, insbesondere durch ein Verfahren zur Erkennung der Bewegungsrichtung eines Fahrzeugs, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, mittels eines mathematischen Bewegungsmodells die Bewegungsrichtung geschätzt und unter Berücksichtigung sowohl der Fahrzeuggeschwindigkeit als auch des von der Kupplung übertragenen Drehmoments die Schätzung des Bewegungsrichtungswert angepasst wird.The Task is solved by a method according to the features of independent claim 1, in particular by a method for detecting the direction of movement of a vehicle, wherein the vehicle speed detected by means of a mathematical Movement model estimated the direction of movement and taking into account both the vehicle speed and the transmitted from the clutch Torque the estimate the movement direction value is adjusted.
Es wird also in einem ersten Schritt durch ein schon vorher feststehendes mathematisches Bewegungsmodell errechnet, ob das Fahrzeug nach vorne oder nach hinten fahren wird oder fährt. Die für die Schätzung erforderlichen Parameter können zum Teil oder ganz während der Fahrt ermittelt werden oder während des Fahrzeugstillstands erfasst werden. Das Bewegungsmodell wird bevorzugt als eine Kraftgleichung aufgestellt werden, aus der sich die Beschleunigung des Fahrzeugs schätzen lässt und somit auch die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, wenn die Anfangsgeschwindigkeit bekannt ist.It is thus in a first step by an already fixed mathematical model of motion calculates whether the vehicle is forward or drive backwards or drive. The parameters required for the estimation can partly or completely during be determined during the journey or during vehicle standstill be recorded. The motion model is preferred as a force equation be set up, from which the acceleration of the vehicle estimate lets and thus also the direction of movement of the vehicle, if the initial speed is known.
In einem zweiten Schritt wird die aus der Kraftgleichung prognostizierte Fahrzeugbeschleunigung und/oder Bewegungsrichtung nun mit der Fahrstufenwahl in Relation gesetzt. Entspricht die durch die Fahrstufenwahl ausgewählte bevorzugte Fahrzeugbewegungsrichtung der geschätzten Bewegungsrichtung, so kann davon ausgegangen werden, dass auch mit höheren Kupplungsmomenten die Fahrzeugbewegungsrichtung beibehalten wird und die geschätzte Bewegungsrichtung kann mit der bevorzugten gleichgesetzt werden.In a second step is predicted from the force equation Vehicle acceleration and / or direction of motion now with the step selection put in relation. Corresponds to the preferred one selected by the speed dial Vehicle movement direction of the estimated movement direction, so can be assumed that even with higher clutch torques the Vehicle movement direction is maintained and the estimated direction of movement can be equated with the preferred one.
Entspricht die prognostizierte Fahrzeugbewegungsrichtung nicht der durch die Fahrstufenwahl bevorzugte Fahrzeugbewegungsrichtung, so geht das Verfahren davon aus, dass bei höheren Kupplungsmomenten sich die Fahrzeugbewegungsrichtung umkehren wird. So kann bevorzugt durch die Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit eine solche Bewegungsrichtungsumkehr detektiert werden. Nach der Bewegungsrichtungsumkehr, die bevorzugt durch den, wenn auch nur kurzzeitigen Stillstand des Fahrzeugs, ausgezeichnet ist, wird das Verfahren die nun vorliegende Bewegungsrichtung als entsprechend der bevorzugten Fahrzeugbewegungsrichtung, die schon durch die Gangwahl vorgegeben ist, kennzeichnen.Complies the predicted vehicle movement direction not by the Driving step selection preferred vehicle movement direction, that's how it works Procedure assumes that at higher Clutch moments will reverse the vehicle movement direction. So can preferably by determining the vehicle speed such a direction of movement reversal can be detected. After Reversal of direction of motion preferred by, if only short-term standstill of the vehicle, is excellent, that will Proceed with the current direction of motion as appropriate the preferred vehicle movement direction, already by the gear selection is specified, mark.
Bevorzugt wird die Fahrzeuggeschwindigkeit zumindest teilweise mittels Drehzahlsensoren ermittelt wird. Diese Drehzahlsensoren werden für eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten im Fahrzeug verwendet und sind oftmals schon im Fahrzeug vorhanden. Mit ihnen kann einfach die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemessen werden, wenn der Umfang der Räder bekannt ist. Durch die Verwendung der Drehzahlsensoren kann das Verfahren erkennen, ob gerade eine Bewegungsumkehr stattgefunden hat bzw. ob das Fahrzeug zum Stillstand ge kommen ist. So kann gerade wenn die durch das mathematische Modell vorhergesagte Bewegungsrichtung nicht mit der durch die Gangwahl vorgegebenen Bewegungsrichtung übereinstimmt, bei einem von der Kupplung übertragenen Drehmoment davon ausgegangen werden, dass wenn die Drehzahlsensoren eine Raddrehzahl im Wesentlichen von Null feststellen es sich hierbei um eine Bewegungsrichtungsumkehr handelt.Preferably, the vehicle speed is determined at least partially by means of speed sensors. These speed sensors are used for a variety of applications in the vehicle and are often already present in the vehicle. With them, simply the speed of the vehicle can be measured, if the circumference of the wheels is known. By using the speed sensors, the method can detect whether just a reversal of motion has taken place or whether the driving has come to a standstill. Thus, even if the direction of motion predicted by the mathematical model does not coincide with the direction of movement dictated by the gear selection, it can be assumed that if the speed sensors detect a wheel speed substantially equal to zero, this is a reversal of the direction of movement ,
Insbesondere berücksichtigt das mathematische Bewegungsmodell zumindest teilweise fahrzeugspezifische Faktoren. Solche Faktoren können die Masse des Fahrzeugs, der Luftwiderstand des Fahrzeugs, der Wirkungsgrad etc. sein. Daneben können auch weitere Faktoren, wie die Hangabtriebskraft, die sich ergibt, wenn das Fahrzeug auf einer schiefen Ebene steht, bzw. die Steigung des Untergrunds, in das mathematische Bewegungsmodell einfließen.Especially considered the mathematical model of motion is at least partially vehicle-specific Factors. Such factors can the mass of the vehicle, the air resistance of the vehicle, the efficiency etc. be. In addition, you can also other factors, such as the downhill force that results when the vehicle is on an inclined plane, or the slope of the Underground, into which mathematical movement model flow.
In einer besonderen Ausführungsform wird das Vorzeichen der ermittelten Bewegungsrichtung bei einem Nulldurchgang der Fahrzeuggeschwindigkeit, bzw. der Drehzahl geändert. Ein Nulldurchgang heißt dabei, dass der entsprechende Wert bevor und nachdem er einen von Null verschiedenen Wert aufweist, einen oder mehrere Werte von im wesentlichen Null annimmt. Bevorzugt kann ein Nulldurchgang auch enger gefasst werden, indem nachdem von Null verschiedene Werte mit einem im wesentlichen negativen Gradient von einem oder mehreren Werten, die im wesentlichen Null sind gefolgt werden, an die sich wiederum von im wesentlichen Null verschiedene Werte anschließend, die einen positiven Gradienten aufweisen.In a particular embodiment the sign of the determined direction of movement is at a Zero crossing of the vehicle speed, or the speed changed. One Zero crossing means in doing so, that the corresponding value before and after he receives one from Has zero different value, one or more values of substantially zero. A zero crossing may also be preferred be narrowed down by using values that are different from zero with a substantially negative gradient of one or more Values that are essentially zero are followed to which then again of substantially zero different values, the have a positive gradient.
Insbesondere kann die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs beim Anfahren mittels dem mathematischen Bewegungsmodells prognostiziert werden, während das Fahrzeug still steht. Gerade beim Anfahren oder Kriechens des Fahrzeugs kommt es häufig zu einer kurzzeitigen Bewegungsrichtungsumkehr. So ist es möglich, dass wenn das Fahrzeug am Hang zum Stehen gekommen ist, das applizierte Kupplungsmoment nicht ausreicht, dass beim Anfahren sofort die auf das Fahrzeug wirkende Hangabtriebskraft überwunden wird. In solchen Situationen kann es dazu kommen, dass das Fahrzeug evtl. nur kurzzeitig in die weniger bevorzugte Fahrrichtung rollt. Wird als Folge des Zurückrollens oder im verlauf der normalen Steuerstrategie ein höheres Drehmoment von der Kupplung übertragen, so wird die Fahrt in die weniger bevorzugte Richtung verlangsamt und es tritt eine Fahrrichtungsumkehr ein. Da gerade dieses Zurückrollen des Fahrzeugs vom Fahrer als unangenehm empfunden wird, ist es bevorzugt, wenn auch variable Parameter, wie die Hangabtriebskraft schon bei Beginn der Ankriechphase bekannt sind und so von dem System korrekt erkannt werden kann, ob eine Beschleunigung in die weniger bevorzugte Richtung auftreten kann. Dazu wird bevorzugt diese geschätz te Beschleunigung schon während der Stillstandsphase berechnet. Die dafür nötigen Parameter können entweder schon vorliegen, wie z. B. der cw Wert oder sie können während der Stillstandsphase ermittelt werden, wie z. B. das Gewicht des Fahrzeugs. Auch lassen sich Parameter, insbesondere solche, die durch einen Fahrzeugbeobachter geschätzt werden, auch während der Bewegungsphase vor dem Fahrzeugstillstand ermitteln und in dafür vorgesehenen Speichermitteln speichern, so dass sie bei der Berechnung der Beschleunigung bzw. der Bewegungsrichtung vorliegen.In particular, the direction of movement of the vehicle can be predicted when starting by means of the mathematical movement model while the vehicle is stationary. Especially when starting or crawling the vehicle, there is often a short-term reversal of direction of movement. So it is possible that when the vehicle has come to a standstill on the slope, the applied clutch torque is not sufficient that the impact force acting on the vehicle is overcome immediately when starting. In such situations, it may happen that the vehicle possibly only briefly in the less preferred direction of travel rolls. If a higher torque is transmitted from the clutch as a result of the rolling back or in the course of the normal control strategy, the drive in the less preferred direction is slowed down and a driving direction reversal occurs. Since this rolling back of the vehicle is perceived by the driver as unpleasant, it is preferred, although variable parameters, such as the downhill force are already known at the beginning of the Ankriechphase and can be correctly recognized by the system, whether an acceleration in the less preferred direction can occur. For this purpose, this estimated acceleration is preferably already calculated during the standstill phase. The necessary parameters can either already exist, such. As the c w value or they can be determined during the standstill phase, such. B. the weight of the vehicle. Also, parameters, in particular those which are estimated by a vehicle observer, can also be determined during the movement phase before the vehicle is stopped and stored in memory means provided for this purpose, so that they are present when calculating the acceleration or the direction of movement.
Bevorzugt wird bei der Prognose der Bewegungsrichtung mittels des mathematischen Bewegungsmodells die Steigung des Untergrundes berücksichtigt. Oftmals tritt eine Bewegungsumkehr auf, wenn das Fahrzeug an einem schiefen Untergrund steht. Dabei wirkt die Hangabtriebskraft entweder beschleunigend auf das Fahrzeug oder hemmend, je nach gewünschter Bewegungsrichtung und Hangneigung. Durch die Berücksichtigung der Hangantriebskraft bzw. der Hangsteigung kann nun eine bessere Schätzung der Anfangsbeschleunigung durch das mathematische Modell und somit auch eine bessere Vorhersage der anfänglichen Bewegungsrichtung erreicht werden.Prefers is used in the prediction of the direction of movement by means of the mathematical Movement model takes into account the slope of the ground. Often, a reversal of motion occurs when the vehicle is at a leaning underground stands. The downgrade force either works accelerating on the vehicle or inhibiting, depending on the desired Direction of movement and slope. By considering the slope driving force or slope slope can now give a better estimate of the initial acceleration through the mathematical model and thus also a better prediction the initial one Movement direction can be achieved.
Bevorzugt wird die Steigung durch mindestens einen Fahrzeugbeobachter ermittelt. Ein Beobachter kann aus verschiedenen Parametern einen nicht gemessenen oder nicht messbaren Parameter ermitteln. So kann aus der Beschleunigung des Fahrzeugs die Hangabtriebskraft die auf das Fahrzeug wirkt erhalten werden. Solche Beobachter sind insbesondere vorteilhaft, da sie schon vorhandene Sensoren nutzen können, um einen weiteren Parameter zu erhalten.Prefers the slope is determined by at least one vehicle observer. An observer can choose an unmeasured one from different parameters or non-measurable parameters. So can from the acceleration the vehicle the downgrade force acting on the vehicle is obtained become. Such observers are particularly advantageous as they already existing sensors can use to another parameter to obtain.
Die
Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
Zunächst ermittelt ein Fahrzeugbeobachter aus fahrzeugspezifischen und umgebungsspezifischen Werten eine prognostizierte Beschleunigung. Die prognostizierte Beschleunigung ergibt sich aus der Gleichung First, a vehicle observer determines a predicted acceleration from vehicle-specific and environment-specific values. The predicted acceleration results from the equation
Die fahrzeugspezifischen Parameter
- cw:
- Luftwiderstand
- A:
- Querschnittsfläche
- e:
- Massenfaktor
- f:
- Rollwiderstand
- iges:
- Übersetzung
- r
- Reifenradius
- ηges:
- Gesamtwirkungsgrad
- c w :
- drag
- A:
- Cross sectional area
- e:
- mass factor
- f:
- rolling resistance
- i ges :
- translation
- r
- tire radius
- η ges :
- Overall efficiency
Beim Ankriechen ist die Bremskraft FBrems = 0. Der geschwindigkeitsabhängige Luftwiderstand kann bei kleinen Geschwindigkeiten wie beim Ankriechen des Fahrzeugs vernachlässigt werden. Daraus folgt die Gleichung: When cranking, the braking force F Brake = 0. The speed-dependent air resistance can be neglected at low speeds, such as when the vehicle creeps. From this follows the equation:
Daraus ergibt sichfrom that surrendered
Dabei sind alle Werte auf der rechten Seite bekannt bzw. können durch den Fahrzeugbeobachter abgeschätzt werden. Dabei werden einige Werte, wie zum Beispiel das Gefälle des Untergrundes, auf dem das Fahrzeug steht, schon zuvor, als das Fahrzeug sich bewegte abgeschätzt und dann von dem Fahrzeugbeobachter gespeichert.there all values on the right side are known respectively can through estimated the vehicle observer become. Here are some values, such as the slope of the Underground on which the vehicle is already before, as the vehicle moving estimated and then stored by the vehicle observer.
Ergibt sich beim Ankriechen aus der Gleichung die Gefahr des Zurückrollens, ist also aFzg kleiner Null beziehungsweise liegt unter einem negativen Schwellwert, so wird angenommen, dass die ersten Drehmomentzahlen, die von den Drehmomentsensoren erfasst werden, negativ sind. Die Raddrehzahlen, die dann im Verlauf des Ankriechens oder Anfahrens von den Drehzahlsensoren ermittelt und weitergeleitet werden, werden also zuerst als eine Rückwärtsfahrt interpretiert und somit entsprechend, wie z. B. mit einem positiven oder negativen Vorzeichen, gekennzeichnet.If there is a risk of rolling back from the equation when ankles creep, ie if a vehicle is less than zero or less than a negative threshold, it is assumed that the first torque numbers detected by the torque sensors are negative. The wheel speeds, which are then determined and forwarded in the course of Ankriechens or startup of the speed sensors, so are first interpreted as a reverse drive and thus accordingly, such. B. with a positive or negative sign characterized.
Ergibt sich beim Ankriechen aus der Gleichung die Gefahr, das der Wagen nach vorne rollt, zum Beispiel, da er auf einem nach vorne abschüssigen Untergrund steht, ist also aFzg größer Null oder größer als ein positiver Schwellwert, so wird angenommen, dass die ersten Drehzahlen, der angetriebenen Räder positiv sind und die Drehzahlen, die von den Drehzahlsen soren ermittelt werden, werden entsprechend gekennzeichnet, zum Beispiel indem sie mit einem positiven Vorzeichen versehen werden.If the danger arises from the equation when the car rolls forward, for example because it is on a downhill slope , ie if a vehicle is greater than zero or greater than a positive threshold, it is assumed that the first Speeds, the driven wheels are positive and the speeds which are determined by the Drehzahlsen sensors are marked accordingly, for example by providing them with a positive sign.
Ergibt sich aus dem mathematischen Bewegungsmodell, dass das Fahrzeug in keine Richtung beschleunigt wird, da das anfängliche Kupplungsmoment MKupp zu klein ist und keine nennenswerte Steigung des Untergrunds ermittelt wurde, so wird das Vorzeichen der entsprechenden Drehzahlen bei Bewegung des Fahrzeugs entsprechend der Gangwahl gewählt.If it is clear from the mathematical motion model that the vehicle is not being accelerated in any direction, since the initial clutch torque M Kupp is too small and no appreciable gradient of the ground has been determined, then the sign of the corresponding rotational speeds during movement of the vehicle is selected according to the gear selection.
Ergibt sich nun zum Beispiel durch eine Fahrzeugsteuerung an der Kupplung ein weiterer Momentenaufbau, so wird nun unterschieden, welche Fahrstufe gewählt worden ist und welche Ausgangswerte für die Fahrzeugsbeschleunigung aFzg vorliegen. Wurde die Fahrstufe D, zum Beispiel durch den Fahrer, gewählt, so besteht die hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Bewegungsgleichung bei höheren Kupplungsmomenten positive Fahrzeugbeschleunigungswerte aFzg liefert. Waren die ersten Fahrzeugsbeschleunigungswerte negativ und liegen durch die höheren Kupplungsmomente nun diese positiven Fahrzeugsbeschleunigungswerte aFzg vor, so wird, sobald die Drehzahlen Null erreichen bzw. einen Nulldurchgang vollziehen, ein Vorzeichenwechsel der Drehzahlen von negativ auf positiv vorgenommen.If, for example, a further torque build-up results from a vehicle control on the clutch, a distinction is now made as to which drive step has been selected and which initial values for the vehicle acceleration a vehicle are present. If the driving position D was selected, for example by the driver, then there is a high probability that the equation of motion will provide positive vehicle acceleration values a Fzg at higher clutch torques . If the first vehicle acceleration values were negative and the higher clutch torques are now the vehicle acceleration values a Fzg , so, as soon as the speeds reach zero or make a zero crossing, a change of sign of the speeds made from negative to positive.
Wurde die Fahrstufe R gewählt, ist also die bevorzugte Fahrzeugbewegungsrichtung negativ, so besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass bei einem höherem, von der Kupplung übertragenen Drehmoment als das ursprünglich betrachtete MKupp die Fahrzeugbewegung negativ ist. Ist die ursprünglich prognostizierte Fahrzeugbeschleunigung aFzg positiv, so wird davon ausgegangen, dass der nächste Nulldurchlauf der Drehzahlwerte, also wenn die Drehzahlwerte von einem von Null verschiedenen Wert auf im Wesentlichen Null abfallen und dann wieder ansteigen, die an den Nulldurchlauf anschließenden Drehzahlwerte negativ, also in Richtung der bevorzugten Fahrzeugbewegungsrichtung sind.If the selected gear R, that is the preferred vehicle traveling direction is negative, so there is a high probability that at a higher, transmitted by the clutch torque than the originally viewed M Kupp the vehicle movement is negative. If the originally predicted vehicle acceleration a Fzg is positive, it is assumed that the next zero pass of the rotational speed values, ie if the rotational speed values drop from a non-zero value to substantially zero and then increase again, the rotational speed values following the zero pass are negative, ie in the direction of the preferred vehicle movement direction.
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2007
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