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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Rollwiderstands
eines Kraftfahrzeugs, das mit einem automatisierten Schaltgetriebe
ausgerüstet ist, in dessen Getriebesteuergerät
der aktuelle Fahrwiderstand nach einer langsamen Einfahrt in eine
Gefälle- oder Steigungsstrecke zur Ermittlung eines geeigneten
Anfahrgangs komponentenweise bestimmt wird, wobei in einem vorhergehenden
Fahrzyklus unter bestimmten Betriebsbedingungen selbsttätig
ein aktueller Rollwiderstandsbeiwert ermittelt wird.
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Für
die Steuerung der Gangwechselvorgänge eines automatisierten
Schaltgetriebes bildet der Fahrwiderstand F_Fw neben der Fahrgeschwindigkeit
v_F des Kraftfahrzeugs, der Motordrehzahl des Antriebsmotors und
der Leistungsanforderung des Fahrers den wesentlichen Eingangsparameter.
In Abhängigkeit von dem aktuellen Fahrwiderstand werden
bei einem fahrenden Kraftfahrzeug jeweils die Schalt- und Zieldrehzahl
der nächsten Schaltung, d. h. der betreffende Schaltzeitpunkt
und der Zielgang der Schaltung, sowie bei stehendem Kraftfahrzeug der
jeweilige Anfahrgang bestimmt.
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Bei
geschlossenem Antriebsstrang und nicht betätigter Betriebsbremse
kann der Fahrwiderstand F_Fw bekanntlich aus der auf die Antriebsräder
wirksamen Zug- oder Schubkraft des Antriebsmotors F_Rad und dem
aus dem Produkt von Fahrzeugmasse m_Fzg und Fahrbeschleunigung a_F
des Kraftfahrzeugs gebildeten Beschleunigungswiderstand F_B = m_Fzg·a_F
nach der Gleichung F_Fw = F_Rad – F_B bestimmt werden.
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Die
auf die Antriebsräder wirksame Zug- oder Schubkraft F_Rad
kann z. B. aus dem Motormoment des Antriebsmotors, dessen Wert aus
dem Motorsteuergerät oder dem CAN-Datenbus des Fahrzeugs
ausgelesen werden kann, oder aus dem an der Ausgangswelle des Schaltgetriebes
wirksamen Drehmoment, das mittels eines Drehmomentsensors erfasst
werden kann, unter Berücksichtigung der jeweils wirksamen Übersetzung
und des Übertragungswirkungsgrades berechnet werden. Die
Fahrbeschleunigung a_F kann durch die Differenzierung der Fahrgeschwindigkeit
v_F des Kraftfahrzeugs ermittelt werden, die mittels Raddrehzahlsensoren
erfasst oder aus dem CAN-Datenbus ausgelesen werden kann.
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Da
eine derartige Ermittlung des Fahrwiderstands F_Fw bei zumindest
teilweise geöffnetem Antriebsstrang, wie z. B. beim Rangieren
mit schleifender Anfahrkupplung und/oder bei einer Betätigung der
Betriebsbremse durch den Fahrer oder durch ein auf die Betriebsbremse
einwirkendes Steuergerät, nicht möglich und bei
niedriger Fahrgeschwindigkeit v_F, insbesondere beim Rangieren,
nur mit unzureichender Genauigkeit möglich ist, wird der
Fahrwiderstand F_Fw auf diese Art und Weise nur während
einer Vorwärtsfahrt mit einer oberhalb einer Mindestgeschwindigkeit
v_min liegenden Fahrgeschwindigkeit v_F bestimmt.
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Fährt
das Kraftfahrzeug dann langsam, beispielsweise im Rangierbetrieb,
in eine Gefälle- oder Steigungsstrecke ein, in der angehalten
und nachfolgend wieder angefahren werden soll, so würde
die Bestimmung des geeigneten Anfahrgangs auf der Basis des in dem
vorhergehenden Fahrzyklus ermittelten Fahrwiderstands F_Fw zwangsläufig
zur Auswahl eines für die Anfahrt weitgehend ungeeigneten Getriebegangs
führen.
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Eine
derartige Betriebssituation ist beispielhaft in 3 dargestellt.
Ein Kraftfahrzeug 1 erreicht aus einer relativ schnellen
Vorwärtsfahrt eine weitgehend ebene Fahrbahn 2 und
hält dort an. Danach setzt das Kraftfahrzeug 1 in
eine Gefällestrecke 3 zurück (erste Fahrsequenz)
und hält dort an (zweite Fahrsequenz). Anschließend
soll entgegen der Fahrbahnsteigung, d. h. bergauf wieder vorwärts
angefahren werden (dritte Fahrsequenz).
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Da
eine Bestimmung des Anfahrgangs auf der Basis des in dem vorhergehenden
Fahrzyklus nach der Gleichung F_Fw = F_Rad – F_B ermittelten Fahrwiderstands
F_Fw hierzu ungeeignet ist, wird der Fahrwiderstand F_Fw in einer
derartigen Betriebssituation komponentenweise, d. h. durch die Summe
seiner Komponenten, wie dem Luftwiderstand F_Luft, dem Rollwiderstand
F_Roll und dem Steigungswiderstand F_Steig bestimmt. Da der Luftwiderstand
F_Luft aufgrund der geringen Fahrgeschwindigkeit v_F vernachlässigt
werden kann, gilt für den Fahrwiderstand die Gleichung
F_Fw = F_Roll + F_Steig.
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Hierbei
ergeben sich in allgemein bekannter Weise der Rollwiderstand F_Roll
aus dem Produkt der Fahrzeugmasse m_Fzg, der Erdbeschleunigung g,
dem Rollwiderstandsbeiwert f_Roll und dem Kosinus der Fahrbahnneigung α_Fb
gemäß der Gleichung F_Roll = m_Fzg·g·f_Roll·cos(α_Fb)
und der Steigungswiderstand F_Steig aus dem Produkt der Fahrzeugmasse
m_Fzg, der Erdbeschleunigung g und des Sinus der Fahrbahnneigung α_Fb
gemäß der Gleichung F_Steig = m_Fzg·g·sin(α_Fb).
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Die
Fahrzeugmasse m_Fzg kann jeweils aktuell mittels eines Ladungssensors,
wie z. B. eines mit den Federn einer luftgefederten Achse in Verbindung
stehenden Drucksensors, oder in einem vorhergehenden Fahrzyklus
mit einem anderen geeigneten Verfahren bestimmt werden. Bekannte
Verfahren zur Ermittlung der Masse eines Kraftfahrzeugs, bei denen
diese aus dem Verhältnis der während einer Fahrt
auftretenden Zugkraftänderung zu der entsprechenden Fahrbeschleunigungsänderung
bestimmt wird, sind z. B. in der
DE 102 32 027 A1 , der
DE 102 44 789 A1 , und der
DE 10 2006 022 171
A1 beschrieben.
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Die
Fahrbahnneigung α_Fb kann jeweils aktuell mittels eines
an dem Kraftfahrzeug bzw. dem Schaltgetriebe montierten Neigungssensors
oder mit einem geeigneten Verfahren bestimmt werden. Ein bekanntes
Verfahren zur Ermittlung der Fahrbahnneigung, das auf der Erfassung
und Auswertung der Verlagerung der Radaufstandskräfte beruht,
ist in der
DE 100
53 603 A1 beschrieben.
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Demzufolge
bleibt als offener Parameter für die oben genannte Berechnung
der Rollwiderstandsbeiwert f_Roll übrig, der zwar grob
abgeschätzt werden kann, dessen Höhe sich jedoch
in Abhängigkeit der Zuladung, des Reifenluftdrucks und
der Beschaffenheit der Fahrbahn erheblich ändern kann.
Zwar ist aus der
DE
601 13 226 T2 ein Verfahren zur Bestimmung des Fahrwiderstands
F_Fw eines Kraftfahrzeugs bekannt, in dem dieser auf eine gemischtquadratische
Funktion der Fahrgeschwindigkeit v_F abgebildet wird, aus deren
Konstantanteil, der die Summe aus dem Rollwiderstand F_Roll und
dem Steigungswiderstand F_Steig darstellt, der Rollwiderstandsbeiwert
f_Roll ableitbar ist. Da bei diesem bekannten Verfahren die Parameter
(Konstantanteil und Koeffizienten) der Widerstandsfunktion während einer
Fahrt aber jeweils einzeln in Abhängigkeit von der Höhe
der Fahrgeschwindigkeit v_F und der Fahrbeschleunigung a_F iterativ
korrigiert werden, ist dieses Verfahren für die Ermittlung
des Rollwiderstandsbeiwertes f_Roll ungünstig kompliziert
und zeitaufwendig.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung des Rollwiderstands eines
Kraftfahrzeugs der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem
ein aktueller Rollwiderstandsbeiwert f_Roll einfacher und schneller
ermittelt werden kann.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß in Verbindung mit
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst,
dass nach der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs während
der Fahrt in eine erste Fahrtrichtung der aktuelle Fahrwiderstand F_Fw1
wiederholt ermittelt und temporär abgespeichert wird, bis
ein Fahrtrichtungswechsel erkannt wird, dass dann während
der Fahrt in die entgegengesetzte zweite Fahrtrichtung der aktuelle
Fahrwiderstand F_Fw2 wiederholt ermittelt und temporär
abgespeichert wird, dass der für die gesetzte zweite Fahrtrichtung
ermittelten Fahrwiderstand F_Fw2 verglichen wird, und dass bei einer
innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches ΔF_Ts liegenden Übereinstimmung
der beiden Fahrwiderstände F_Fw1, F_Fw2, also F_Fw1, F_Fw2
(|F_Fw1 – F_Fw2| ≤ ΔF_Ts), der Rollwiderstandsbeiwert
f_Roll aus dem für die erste oder die zweite Fahrtrichtung
ermittelten Fahrwiderstand F_Fw1, F_Fw2, der Fahrzeugmasse m_Fzg
und der Erdbeschleunigung g nach der Gleichung f_Roll = F_Fw/(m_Fzg·g)
berechnet sowie zur Ermittlung des Rollwiderstands F_Roll dauerhaft
abgespeichert wird.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieses Verfahrens sind Gegenstand
der Ansprüche 2 bis 21.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren geht aus von einem
Kraftfahrzeug, insbesondere einem Nutzfahrzeug, das mit einem automatisierten
Schaltgetriebe versehen ist, in dessen Getriebesteuergerät der
aktuelle Fahrwiderstand F_Fw nach einer langsamen Einfahrt in eine
Gefälle- oder Steigungsstrecke zur Ermittlung eines geeigneten
Anfahrgangs komponentenweise bestimmt wird, wobei zur Ermittlung des
Rollwiderstands F_Roll in einem vorhergehenden Fahrzyklus unter
bestimmten Betriebsbedingungen selbsttätig ein aktueller
Rollwiderstandsbeiwert f_Roll bestimmt wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren geht von der Erkenntnis
aus, dass sich das Kraftfahrzeug auf einer ebenen, d. h. weitgehend
waagerechten Fahrbahn befindet, wenn ein vor einem Fahrtrichtungswechsel
ermittelter Fahrwiderstand F_Fw1 und ein nach dem Fahrtrichtungswechsel
ermittelter Fahrwiderstand F_Fw2 weitgehend übereinstimmen.
In diesem Fall wird der Fahrwiderstand F_Fw momentan durch den Rollwiderstand
F_Roll gebildet, so dass der aktuelle Rollwiderstandsbeiwert f_Roll
unmittelbar aus einem der beiden Fahrwiderstände F_Fw1, F_Fw2
mit der Gleichung f_Roll = F_Fw/(m_Fzg·g) berechnet und
für die Ermittlung des Rollwiderstands F_Roll in einer
zukünfti gen Betriebssituation, insbesondere bei der Ermittlung
eines geeigneten Anfahrgangs beim Anfahren in einer Steigungs- oder
Gefällestrecke, abgespeichert werden kann.
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Die
Ermittlung des Fahrwiderstands F_Fw1, F_Fw2 erfolgt ohne die Nutzung
eines gegebenenfalls vorhandenen Neigungssensors bevorzugt derart,
dass dieser jeweils aus der auf die Antriebsräder wirksamen
Zug- oder Schubkraft F_Rad des Antriebsmotors und dem aus der Fahrzeugmasse m_Fzg
und der Fahrbeschleunigung a_F bestimmten Beschleunigungswiderstand
F_B nach der Gleichung F_Fw = F_Rad – F_B beziehungsweise
F_Fw = F_Rad – m_Fzg·a_F bestimmt wird.
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Zur
Vermeidung der Ermittlung eines fehlerhaften oder ungenauen Rollwiderstandsbeiwertes f_Roll
ist zweckmäßig vorgesehen, dass der ermittelte
Fahrwiderstand F_Fw1, F_Fw2 jeweils einer Plausibilitätskontrolle
unterzogen wird, und dass nur ein plausibler Fahrwiderstandswert
F_Fw1, F_Fw2 abgespeichert und für die Ermittlung des Rollwiderstandsbeiwertes
f_Roll verwendet wird.
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Im
Rahmen der Plausibilitätskontrolle kann zum Beispiel geprüft
werden, ob der ermittelte Fahrwiderstand F_Fw1, F_Fw2 jeweils in
einem durch applizierbare Grenzwerte F_Fw_min, F_Fw max bestimmten
Erwartungsbereich (F_Fw_min ≤ F_Fw ≤ F_Fw max)
liegt.
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Um
auszuschließen, dass sich das Kraftfahrzeug gerade in einer
Mulde oder auf einer Kuppe befindet, bei der die Fahrwiderstände
F_Fw1, F_Fw2 in beiden Fahrtrichtungen zwar gleich groß,
aber mit einem positiven oder negativen Steigungsanteil versehen
sind, kann im Rahmen der Plausibilitätskontrolle zusätzlich
auch der Gradient des Fahrwiderstands d/dt F_Fw1, d/dt F_Fw2 bestimmt
und geprüft werden, ob der jeweilige Fahrwiderstandsgradient d/dt F_Fw1,
d/dt F_Fw2 während einer applizierbaren Beobachtungszeit
innerhalb einer applizierbaren Toleranzschwelle nahe Null liegt.
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Alternativ
dazu kann im Rahmen der Plausibilitätskontrolle auch geprüft
werden, ob die Differenz des aktuell ermittelten Fahrwiderstandswertes F_Fw1,
F_Fw2 und des in derselben Fahrtrichtung zuletzt ermittelten Fahrwiderstandswertes
F_Fw1, F_Fw2 jeweils innerhalb einer applizierbaren Toleranzschwelle
nahe Null liegt.
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Hinsichtlich
der zu vergleichenden Fahrwiderstandswerte F_Fw1, F_Fw2 kann vorgesehen sein,
dass der in der ersten Fahrtrichtung zuletzt ermittelte Fahrwiderstandswert
F_Fw1 mit dem in der zweiten Fahrtrichtung zuerst ermittelten Fahrwiderstandswert
F_Fw2 verglichen wird.
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Zur
Erhöhung der Genauigkeit der für die beiden Fahrtrichtungen
ermittelten Fahrwiderstände F_Fw1, F_Fw2 kann jedoch auch
vorgesehen sein, dass der für den Vergleich verwendete
Fahrwiderstand F_Fw1, F_Fw2 in jeder Fahrtrichtung jeweils als Mittelwert
einer applizierbaren Anzahl mehrerer aufeinanderfolgend ermittelter
Fahrwiderstandswerte F_Fw1, F_Fw2 bestimmt wird.
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Um
hierbei den Einfluss von Störsignalen, die z. B. auf Fahrbahnunebenheiten
zurück zu führen sein können, zu vermeiden,
werden die in jeder Fahrtrichtung aufeinanderfolgend ermittelten
Fahrwiderstandswerte F_Fw1, F_Fw2 jeweils mittels einer geeigneten
Filterfunktion geglättet.
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Zur
weiteren Erhöhung der Genauigkeit kann der dauerhaft abgespeicherte
Rollwiderstandsbeiwert f_Roll auch als Mittelwert einer applizierbaren Anzahl
mehrerer bei aufeinanderfolgenden Fahrtrichtungswechseln ermittelter
Rollwiderstandsbeiwerte f_Roll bestimmt werden.
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Da
die Ermittlung des Fahrwiderstands F_Fw1, F_Fw2 nach der Gleichung
F_Fw = F_Rad – F_B nur bei geschlossenem Antriebsstrang
und bei Nichtauftreten zusätzlicher Fahrwiderstandskräfte möglich
ist, sind nachfolgend Überwachungsfunktionen angegeben,
die bedarfsweise zu einer Unterbrechung oder zu einem Abbruch der
Ermittlung des Fahrwiderstands F_Fw1, F_Fw2 führen.
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Da
eine Kurvenfahrt, z. B. aufgrund radierender Radreifen, einen erhöhten
und somit verfälschten Rollwiderstand F_Roll bewirkt, wird
zweckmäßig der Lenkwinkel der Fahrzeuglenkung
und/oder die Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs erfasst, und
die Ermittlung des Fahrwiderstands F_Fw1, F_Fw2 sowie eines aktuellen
Rollwiderstandsbeiwertes f_Roll für die Dauer Δt_U
einer erkannten Kurvenfahrt unterbrochen.
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Ebenso
ist eine Geländefahrt aufgrund von Fahrbahnunebenheiten
und losem Untergrund mit einem erhöhten und somit verfälschten
Rollwiderstand F_Roll verbunden. Daher ist daher bevorzugt vorgesehen,
dass Fahrbahnunebenheiten und/oder die Querneigung des Kraftfahrzeugs
und/oder ein in dem Schaltgetriebe eingelegter Geländegang
erfasst werden, und dass die Ermittlung des Fahrwiderstands F_Fw1,
F_Fw2 sowie eines aktuellen Rollwiderstandsbeiwertes f_Roll für
die Dauer Δt_U einer erkannten Geländefahrt unterbrochen
wird.
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Zur
Berücksichtigung eines geöffneten Antriebsstrangs
kann der Schaltzustand des Schaltgetriebes erfasst werden, und die
Ermittlung des Fahrwiderstands F_Fw1, F_Fw2 sowie eines aktuellen Rollwiderstandsbeiwertes
f_Roll für die Dauer Δt_U eines erkannten Gangwechsels
unterbrochen werden.
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Hierzu
kann auch vorgesehen sein, dass der Öffnungsgrad einer
den Antriebsmotor mit dem Schaltgetriebe verbindenden Anfahrkupplung
erfasst wird, und dass die Ermittlung des Fahrwiderstands F_Fw1,
F_Fw2 sowie eines aktuellen Rollwiderstandsbeiwertes f_Roll für
die Dauer Δt_U einer zumindest teilweise geöffneten
Anfahrkupplung unterbrochen wird.
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Zur
Berücksichtigung einer zusätzlichen Bremskraft
ist zweckmäßig vorgesehen, dass der Betätigungszustand
der Betriebsbremse erfasst wird, und dass die Ermittlung des Fahrwiderstands
F_Fw1, F_Fw2 sowie eines aktuellen Rollwiderstandsbeiwertes f_Roll
für die Dauer Δt_U einer erkannten Betätigung
der Betriebsbremse unterbrochen wird.
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Da
ein für das erfindungsgemäße Verfahren erforderlicher
Fahrtrichtungswechsel naturgemäß nur bei niedriger
Fahrgeschwindigkeit v_F stattfinden bzw. bevorstehen kann, und bei
höherer Fahrgeschwindigkeit der Luftwiderstand F_Luft als
zusätzliche Widerstandskraft berücksichtigt werden
müsste, kann zusätzlich vorgesehen sein, dass
die aktuelle Fahrgeschwindigkeit v_F erfasst wird, und dass die Ermittlung
des Fahrwiderstands F_Fw1, F_Fw2 sowie eines aktuellen Rollwiderstandsbeiwertes
f_Roll für die Dauer Δt_U einer oberhalb einer
applizierbaren Grenzgeschwindigkeit v_Gr liegenden Fahrgeschwindigkeit
v_F unterbrochen wird (v_F > v_Gr).
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Alternativ
oder ergänzend hierzu kann auch der aktuell eingelegte
Fahrgang G_F erfasst werden, und die Ermittlung des Fahrwiderstands
F_Fw1, F_Fw2 sowie eines aktuellen Rollwiderstandsbeiwertes f_Roll
für die Dauer Δt_U eines oberhalb eines applizierbaren
Grenzgangs G_Gr liegenden Fahrgangs G_F unterbrochen werden (G_F > G_Gr).
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Zur
Berücksichtigung einer Betriebspause kann zudem vorgesehen
sein, dass der Betriebszustand des Kraftfahrzeugs erfasst wird,
und dass die Ermittlung des Fahrwiderstands F_Fw1, F_Fw2 sowie eines
aktuellen Rollwiderstandsbeiwertes f_Roll für die Dauer Δt_U
einer erkannten Betriebspause unterbrochen wird.
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Auf
die gemessene Länge der Unterbrechungsdauer Δt_U
kann derart reagiert werden, dass die Ermittlung des Fahrwiderstands
F_Fw1, F_Fw2 und eines aktuellen Rollwiderstandsbeiwertes f_Roll nach
Ablauf der Unterbrechung fortgesetzt wird, wenn die Unterbrechungsdauer Δt_U
eine applizierbare Grenzdauer Δt_Gr unterschritten hat
(Δt_U < Δt_Gr),
beziehungsweise abgebrochen wird, wenn die Unterbrechungsdauer Δt_U
die Grenzdauer Δt_Gr erreicht oder überschritten
hat (Δt_U ≥ Δt_Gr). Hierbei kann die
jeweilige Grenzdauer Δt_Gr wahlweise einheitlich oder abhängig
von dem jeweiligen Grund der Unterbrechung unterschiedlich hoch
definiert sein.
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Zur
Berücksichtigung von Be- und Entladungsvorgängen,
die mit einer Änderung der Fahrzeugmasse m_Fzg und demzufolge
mit einer Änderung des Rollwiderstands F_Roll sowie des
Beschleunigungswiderstands F_B verbunden sind, ist zudem zweckmäßig
vorgesehen, dass die Fahrzeugmasse m_Fzg oder die Ladungsmasse m_Ldg
erfasst wird, und dass die Ermittlung des Fahrwiderstands F_Fw1,
F_Fw2 sowie eines aktuellen Rollwiderstandsbeiwertes f_Roll abgebrochen
wird, wenn die ermittelte Änderung Δm der Fahrzeugmasse m_Fzg
oder der Ladungsmasse m_Ldg im Betrag über einer applizierbaren
Grenzmassendifferenz Δm_Gr > 0 liegt (|Δm| > Δm_Gr).
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Da
bei der Erstinbetriebnahme des Kraftfahrzeugs nach dessen Produktion
und bei einer Wiederinbetriebnahme des Kraftfahrzeugs nach einer Reparatur
oder einem Austausch des Schaltgetriebes in einer Servicewerkstatt
kein im Fahrbetrieb ermittelter Rollwiderstandsbeiwert f_Roll zur
Verfügung steht, ist zur Ermöglichung einer Berechnung
des Rollwiderstands F_Roll zweckmäßig vorgesehen, dass
bei Nichtvorliegen eines im Fahrbetrieb ermittelten Rollwiderstandsbeiwertes
f_Roll bei der Berechnung des Rollwiderstands F_Roll auf einen dauerhaft abgespeicherten
Defaultwert f_Roll_Def zugegriffen wird.
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Zur
Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung
mit einem Ausführungsbeispiel beigefügt. In dieser
zeigt
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1 einen
Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Ermittlung eines Rollwiderstandsbeiwertes,
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2 eine
Skizze zur Erläuterung der Betriebssituation eines Kraftfahrzeugs
zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, und
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3 eine
Skizze zur Erläuterung einer kritischen Betriebssituation
des Kraftfahrzeugs zur Ermittlung des aktuellen Fahrwiderstands
und eines Anfahrgangs.
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Ein
in 3 schematisch dargestelltes, vorliegend als Lastkraftwagen
ausgeführtes Kraftfahrzeug 1, dessen Antriebsstrang
ein automatisiertes Schaltgetriebe 4 mit einem Getriebesteuergerät 5 umfasst
(siehe 2), in dem Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs 1 erfasst
und zur Steuerung des Schaltgetriebes 3 ausgewertet werden,
erreicht aus einer relativ schnellen Vorwärtsfahrt eine
weitgehend ebene Fahrbahn 2 und hält dort an.
Danach setzt das Kraftfahrzeug 1 in einer ersten Fahrsequenz
in eine Gefällestrecke 3 zurück und hält
dort an (zweite Fahrsequenz). Anschließend soll in einer
dritten Fahrsequenz entgegen der Fahrbahnsteigung, also bergauf, wieder
vorwärts angefahren werden. Da in dieser Betriebssituation
eine komponentenweise Ermittlung des Fahrwiderstands F_Fw erforderlich
ist, müssen der aktuelle Rollwiderstand F_Roll und der
aktuelle Steigungswiderstand F_Steig gemäß der
Gleichung F_Fw = F_Roll + F_Steig bestimmt werden. Für
die Ermittlung des Rollwiderstands F_Roll ist die Kenntnis des aktuellen
Rollwiderstandsbeiwertes f_Roll erforderlich, denn es gilt wie weiter
vorne hergeleitet die Gleichung F_Roll = m_Fzg·g·f_Roll·cos(α_Fb).
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Zur
Ermittlung des Rollwiderstandsbeiwertes f_Roll wird erfindungsgemäß in
einem vorhergehenden Fahrzyklus eine Betriebssituation gemäß 2 ermittelt,
in der sich das Kraftfahrzeug 1 auf einer ebenen, d. h.
waagerechten Fahrbahn 2 befindet. Hierzu wird in dem nachfolgend
beschriebenen Verfahren ein Fahrtrichtungswechsel, d. h. ein Wechsel von
einer Fahrt in eine erste Fahrtrichtung, z. B. einer Vorwärtsfahrt,
in eine Fahrt in eine zweite Fahrtrichtung, z. B. eine Rückwärtsfahrt,
dazu genutzt, um eine ebene, also weitgehend waagerechte Fahrbahn 2 zu
erkennen, und in diesem Fall den aktuellen Rollwiderstandsbeiwert
f_Roll aus dem aktuellen Fahrwiderstand F_Fw zu berechnen sowie
für eine spätere Ermittlung des Rollwiderstandes
F_Roll abzuspeichern.
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Das
in dem Ablaufplan von 1 vereinfacht dargestellte Verfahren
startet mit der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs 1 und
der Fahrt in eine erste Fahrtrichtung, z. B. einer Vorwärtsfahrt.
In Verfahrensschritt S1 wird der Fahrwiderstand F_Fw1 in dieser
erste Fahrtrichtung ermittelt und temporär, d. h. in einem
flüchtigen Speicher eines Getriebesteuergerätes,
abgespeichert. Hierzu wird auf eine Auswertung des Sensorsignals
eines gegebenenfalls vorhandenen Neigungssensors verzichtet, sondern
das momentan an den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs 1 wirksame
Zug- oder Schubmoment des Antriebsmotors F_Rad, die aktuelle Fahrzeugmasse
m_Fzg und die aktuelle Fahrbeschleunigung a_F erfasst, und der Fahrwiderstand
nach der weiter vorne hergeleiteten Gleichung F_Fw1 = F_Rad – m_Fzg·a_F
berechnet.
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Anschließend
wird in Verfahrensschritt S2 eine Plausibilitätskontrolle
des ermittelten Fahrwiderstands F_Fw1 durchgeführt. Dabei
wird z. B. geprüft, ob der ermittelte Fahrwiderstand F_Fw1
in einem durch applizierbare Grenzwerte F_Fw_min, F_Fw max bestimmten
Erwartungsbereich liegt, wobei dieser Erwartungsbereich mathematisch
als F_Fw_min ≤ F_Fw1 ≤ F_Fw_max definiert ist.
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Falls
der Fahrwiderstandswert F_Fw1 nicht plausibel ist, wird dieser Wert
nicht weiter verwendet, d. h. gelöscht, und es wird vor
Verfahrensschritt S1 zurück verzweigt sowie nachfolgend
ein neuer Fahrwiderstandswert F_Fw1 ermittelt.
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Falls
der Fahrwiderstandswert F_Fw1 plausibel ist, wird im Verfahrensschritt
S3 geprüft, ob ein Fahrtrichtungswechsel vorliegt. Hierzu
kann z. B. ein Wechsel der Wählhebelposition von D auf
R (oder umgekehrt) oder ein Wechsel des in dem Schaltgetriebe 4 eingelegten
Gangs von einem Vorwärtsgang in einen Rückwärtsgang
(oder umgekehrt) erfasst werden. Falls kein Fahrtrichtungswechsel
vorliegt, wird vor Verfahrensschritt S1 zurück verzweigt
und nachfolgend ein neuer Fahrwiderstandswert F_Fw1 ermittelt.
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Falls
jedoch ein Fahrtrichtungswechsel erkannt wurde, wird im Verfahrensschritt
S4 der Fahrwiderstand F_Fw2 in die entgegengesetzte zweite Fahrtrichtung
neigungssensorunabhängig ermittelt und temporär
in einem flüchtigen elektronischen Speicher abgespeichert.
Hierzu wird zunächst wieder das momentan an den Antriebsrädern
des Kraftfahrzeugs 1 wirksame Zug- oder Schubmoment des
Antriebsmotors F_Rad, die aktuelle Fahrzeugmasse m_Fzg und die aktuelle
Fahrbeschleunigung a_F erfasst, und der Fahrwiderstand nach der
Gleichung F_Fw2 = F_Rad – m_Fzg·a_F berechnet.
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Danach
wird in Verfahrensschritt S5 eine Plausibilitätskontrolle
des ermittelten Fahrwiderstands F_Fw2 durchgeführt. Falls
der Fahrwiderstandswert F_Fw2 nicht plausibel ist, wird dieser Wert
nicht weiter verwendet, also gelöscht, und es wird vor
Verfahrensschritt S4 zurück verzweigt sowie nachfolgend
ein neuer Fahrwiderstandswert F_Fw2 ermittelt.
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Falls
der Fahrwiderstandswert F_Fw2 plausibel ist, wird in Verfahrensschritt
S6 geprüft, ob die Differenz der beiden Fahrwiderstände
F_Fw1, F_Fw2 innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches ΔF_Ts übereinstimmen,
wel ches mathematisch durch |F_Fw1 – F_Fw2| ≤ ΔF_Ts
ausgedückt wird. Dies bedeutet physikalisch, dass sich
das Kraftfahrzeug 1 auf einer ebenen, d. h. weitgehend
waagerechten Fahrbahn 2 befindet. Falls die beiden Fahrwiderstände
F_Fw1, F_Fw2 nicht übereinstimmen, sich das Kraftfahrzeug 1 demnach
nicht auf einer ebenen Fahrbahn 2 befindet, wird der aktuelle
Verfahrenszyklus abgebrochen und ein neuer Verfahrenszyklus gestartet.
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Wenn
jedoch die beiden Fahrwiderstände F_Fw1, F_Fw2 übereinstimmen,
sich das Kraftfahrzeug 1 also auf einer ebenen Fahrbahn 2 befindet, wird
der aktuelle Fahrwiderstand F_Fw1, F_Fw2 allein durch den Rollwiderstand
F_Roll gebildet. Demzufolge wird der aktuelle Rollwiderstandsbeiwert f_Roll
z. B. aus dem für die erste Fahrtrichtung ermittelten Fahrwiderstand
F_Fw1 nach der Gleichung f_Roll = F_Fw1/(m_Fzg·g) berechnet
und für die zukünftige Ermittlung des Rollwiderstands
F_Roll dauerhaft in einem nichtflüchtigen elektronischen
Speicher des Getriebesteuergeräts abgespeichert. Danach
wird ein neuer Verfahrenszyklus zur Ermittlung eines neuen Rollwiderstandsbeiwertes
f_Roll gestartet.
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Ebene
Fahrbahn
- 3
- Gefällestrecke
- 4
- Automatisiertes
Schaltgetriebe
- 5
- Getriebesteuergerät
- a_F
- Fahrbeschleunigung
- F_B
- Beschleunigungswiderstand
- F_Fw
- Fahrwiderstand
- F_Fw_max
- Maximaler
Fahrwiderstand
- F_Fw_min
- Minimaler
Fahrwiderstand
- F_Fw1
- Fahrwiderstand
in Fahrtrichtung 1
- F_Fw2
- Fahrwiderstand
in Fahrtrichtung 2
- F_Luft
- Luftwiderstand
- F_Rad
- Zugkraft,
Schubkraft
- f_Roll
- Rollwiderstandsbeiwert
- f_Roll_Def
- Defaultwert
von f_Roll
- F_Roll
- Rollwiderstand
- F_Steig
- Steigungswiderstand
- g
- Erdbeschleunigung
- G_F
- Fahrgang
- G_Gr
- Grenzgang
- m_Fzg
- Fahrzeugmasse
- m_Ldg
- Ladungsmasse
- S1–S7
- Verfahrensschritte
- v_F
- Fahrgeschwindigkeit
- v_Gr
- Grenzgeschwindigkeit
- α_Fb
- Fahrbahnneigung
- Δm
- Masseänderung
- Δm_Gr
- Grenzmassendifferenz
- Δt_Gr
- Grenzdauer
- Δt_U
- Unterbrechungsdauer
- ΔF–Ts
- Toleranzbereich
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10232027
A1 [0010]
- - DE 10244789 A1 [0010]
- - DE 102006022171 A1 [0010]
- - DE 10053603 A1 [0011]
- - DE 60113226 T2 [0012]