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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Fahrwiderstandes eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einem Antriebsstrang mit einem Getriebe sowie eine entsprechende Vorrichtung.
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Die Erkennung eines Fahrwiderstandes eines Kraftfahrzeugs dient beispielsweise im Zusammenhang mit Fahrerassistenzeinrichtungen wie Geschwindigkeitsregelanlagen, etc. dazu, diese Fahrerassistenzsysteme für das Kraftfahrzeug zu optimieren, beispielsweise eine Steuerung des Antriebsstrangs und eines zugehörigen Getriebes.
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Ein erhöhter Fahrwiderstand des Kraftfahrzeugs liegt beispielsweise beim Durchfahren von Steigungen auf Grund der Hangabtriebskraft vor. Ein verminderter Fahrwiderstand liegt beispielsweise beim Durchfahren von Gefällen oder beim Fahren in großer Höhe vor. Bei letzterem ist dies durch den damit einhergehenden geringeren Luftdruck und damit - dichte bedingt, da der Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs insgesamt sinkt. Gleichzeitig ist beim Fahren in größerer Höhe üblicherweise auch ein Leistungsabfall des Motors vorhanden, da mehr Kraft für ein Ansaugen eines Kraftstoffsgemisches in jeweilige Zylinder des Motors aufgewendet werden muss.
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Aus der
DE 10 2004 023 580 A1 ist es bekannt geworden, den Fahrwiderstand für eine Fahrgeschwindigkeitsregelung zu berücksichtigen, indem zur Ermittlung ein aktueller Fahrwiderstand ermittelt wird.
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Aus der
DE 10 2006 000 431 A1 ist weiter ein Geschwindigkeitsregelungsverfahren für Kraftfahrzeuge bekannt geworden, welches einen Fahrwiderstand aufgrund von gespeicherten Werten ermittelt.
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Aus der
DE 10 2007 055 757 A1 ist es bekannt, einen Fahrwiderstand in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs mittels Korrekturwerten für einen vorher hinterlegten, respektive gespeicherten Fahrwiderstand anzupassen.
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Die
DE 10 2006 029 366 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung eines Fahrwiderstandes als Teil eines Fahrdynamikregelungssystems, wobei ein Modellfehler durch einen Vergleich eines errechneten Ist-Fahrzeuglängsbeschleunigungssignals mit einem Soll-Fahrzeuglängsbeschleunigungssignal aus einem Referenzmodell bestimmt wird. Der Modellfehler wird um eine auf die Fahrbahnneigung zurückzuführende Fahrzeuglängsbeschleunigungskomponente bereinigt.
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Aus der
DE 10 2006 024 277 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines automatisierten Schaltgetriebes bekannt, bei dem eine Getriebesteuerungseinrichtung vorgesehen ist, welche auf der Grundlage von Eingangssignalen an geeignete Aktuatoren Stellsignale ausgibt, die eine Schaltsequenz des automatisierten Schaltgetriebes auslösen. Zur Wahl eines Zielgangs wird eine zum aktuellen Fahrwiderstand gebildete Fahrwiderstandsgröße herangezogen.
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Schließlich ist aus der
EP 0 944 498 B1 ein Verfahren zur Ermittlung eines Fahrwiderstands bekannt geworden, bei dem Beschleunigungswerte eines Referenzmodells mit tatsächlich ermittelten Werten verglichen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Qualität und Zuverlässigkeit der Fahrwiderstandserkennung gegenüber bisher bekannten Fahrwiderstandserkennungen deutlich gesteigert wird. Gleichzeitig wird damit auch eine kraftfahrzeugunabhängige Fahrwiderstandserkennung ermöglicht, sodass nicht mehr für jedes spezifische Kraftfahrzeugmodell ein entsprechendes Modell ermittelt und im jeweiligen Kraftfahrzeug hinterlegt oder gespeichert werden muss. Jedes Kraftfahrzeug kann mit einem gewissen, standardisierten Modell für den Fahrwiderstand mit entsprechenden Werten für die jeweiligen für das Modell des Fahrwiderstandes relevanten Parameter versehen werden. Diese werden dann im Laufe der Betriebszeit des Kraftfahrzeugs entsprechend angepasst und optimiert. Damit sind einerseits Kostensenkungen bei der Entwicklung des Kraftfahrzeugs möglich, gleichzeitig ist damit ebenfalls sichergestellt, dass die Erkennung des Fahrwiderstandes laufend an Veränderungen, bedingt durch das fortschreitende Alter des Kraftfahrzeugs angepasst wird.
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Die drei Fahrzustände des Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 ermöglichen dabei eine im Wesentlichen vollständige Berücksichtigung der Fahrzustände während dem Betrieb eines Kraftfahrzeugs, um den Fahrwiderstand zu ermitteln bzw. zu erkennen. Der Fahrzustand eines offenen Antriebsstranges entspricht beispielsweise einem Ausrollen des Kraftfahrzeugs, also ein Kraftfahrzeug, welches sich bewegt, aber nicht aktiv angetrieben wird. Ein solcher Fahrzustand liegt beispielsweise dann vor, wenn das Getriebe des Kraftfahrzeugs sich in Neutral-Stellung befindet, wenn die Kupplung geöffnet ist oder das Kraftfahrzeug also rollt oder ausrollt. Das Rollen bzw. Ausrollen des Kraftfahrzeugs ermöglicht die Erkennung derjenigen geschwindigkeitsabhängigen und geschwindigkeitsunabhängigen Größen des Fahrwiderstandes, die in jedem Betriebszustand auf das Kraftfahrzeug einwirken. Dies sind sowohl äußere Größen des Kraftfahrzeugs, beispielsweise erhöhter Luftwiderstand aufgrund von Dachgepäckträger, Umgebungstemperatur, Luftdruck, etc. als auch innere Größen, beispielsweise Antriebsstrangverluste bei einer Neutral-Stellung des Getriebes.
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Der zweite Fahrzustand entspricht einem Fahrzustand bei geschlossenem Antriebsstrang mit Motorschub. Dieser zweite Fahrzustand entspricht also im Wesentlichen einem Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs und ermöglicht zusätzlich die Erkennung von Antriebsstrangverlusten während des zweiten Fahrzustandes durch eine Differenzbildung mit den ermittelten Größen des ersten Fahrzustandes.
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Der dritte Fahrzustand entspricht einem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs bei geschlossenem Antriebsstrang und positivem Motormoment. Dieser dritte Fahrzustand entspricht also im Wesentlichen einem Zugbetrieb des Kraftfahrzeugs und ermöglicht zusätzlich die Erkennung von Antriebsstrangverlusten während des dritten Fahrzustandes durch eine Differenzbildung mit den ermittelten Größen des ersten Fahrzustandes.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt, nämlich ein Überprüfen der aufgezeichneten Werte der Regel- und/oder Zustandsgrößen des Kraftfahrzeugs anhand vorgegebener Bedingungen, wie maximaler Querbeschleunigung und/oder Lenkwinkel. Der Vorteil hierbei ist, dass damit die Qualität und Zuverlässigkeit der Fahrwiderstanderkennung weiter gesteigert wird. Ist beispielsweise die Länge der Regelstrecke, das heißt, die Strecke, die das Kraftfahrzeug während dem Aufzeichnen von Werten der Regel- und/oder Zustandsgrößen durchfährt, nicht ausreichend lang, und/oder die Regelstrecke enthält Unebenheiten, Steigungen, schnelle Steigungsänderungen, Kurven, etc., die den Fahrwiderstand wesentlich beeinflussen, werden die aufgezeichneten Werte der Regel- und/oder Zustandsgrößen nicht für die Erkennung des Fahrwiderstandes, genauer für die Anpassung des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells verwendet; die Werte werden dann insgesamt verworfen. Diese vorgegebenen Bedingungen stellen sicher, dass sich das Kraftfahrzeug in einem geeigneten Fahrzustand befindet und Verfälschungen bei der Erkennung des Fahrwiderstandes durch ungewöhnliche oder sich schnell veränderte Fahrzustände ausgeschlossen sind. Durchfährt das Kraftfahrzeug beispielsweise eine Kurve, wird das Kraftfahrzeug durch eine Windböe getroffen oder werden durch eine unebene Straße Aufbauschwingungen des Kraftfahrzeugs erzeugt, werden die jeweiligen aufgezeichneten Werte der Regel- und/oder Zustandsgrößen verworfen. Gleiches gilt auch, wenn sich das Kraftfahrzeug im Stillstand, beispielsweise vor einer roten Ampel, befindet oder wenn das Kraftfahrzeug gebremst wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt, nämlich ein Überprüfen der angepassten Parameter des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells des Kraftfahrzeugs anhand vorgegebener Gütebedingungen. Der Vorteil hierbei ist, dass durch zusätzliche Überprüfung anhand von Gütebedingungen, die Qualität des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells und damit eine Erkennung des Fahrwiderstandes noch weiter verbessert wird. Die Gütebedingungen können bereits vorab festgelegt werden oder laufend angepasst werden. Um zu überprüfen, ob das Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodell den Gütebedingungen genügt, werden beispielsweise verschiedene Parameter, die einen Fahrwiderstand eines Kraftfahrzeugs im Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodell abbilden, teilweise unabhängig, teilweise abhängig voneinander jeweils variiert und anschließend überprüft, inwieweit die jeweilige Variation des Parameters oder der Parameter des anzupassenden Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells für den Fahrwiderstand einen aus den aufgezeichneten Werten der Regel- und/oder Zustandsgrößen berechneten Fahrwiderstand am besten wiedergibt. Tritt eine qualitative Verschlechterung des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells ein, d. h. mittels der variierten Parameter des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells lässt sich der Fahrwiderstand ungenauer als vor der Variation der Parameter berechnen oder erkennen, wird das Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodell durch Variation der jeweiligen Parameter so lange angepasst, bis eine entsprechende Modellgüte des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells erreicht wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt, nämlich ein Überprüfen der angepassten Parameter des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells des Kraftfahrzeugs auf Plausibilität, insbesondere anhand von bereits vorhandener und/oder früher aufgezeichneter Werte von Regel- und/oder Zustandsgrößen. Der Vorteil hierbei ist, dass durch Überprüfung auf Plausibilität der angepassten Parameter, beispielsweise, indem Erfahrungswerte für bestimmte Parameter des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells bereitgestellt werden, sichergestellt wird, dass Änderungen am Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodell für den Fahrwiderstand nur vorgenommen werden, wenn diese in üblichen und/oder sinnvollen Bereichen liegen. Ansonsten würde gegebenenfalls der Fahrwiderstand aufgrund unplausibler angepasster Parameter letztlich falsch ermittelt, erkannt oder errechnet, was sich nachteilig, beispielsweise auf das Verhalten oder die Ansteuerung des Kraftfahrzeugs, insbesondere bezüglich Komfort, Kraftstoffverbrauch, etc. auswirkt. Die Überprüfung auf Plausibilität ist beispielsweise erforderlich, um auszuschließen, dass eine Variation von Parametern des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells zur Erkennung des Fahrwiderstandes vorgenommen wird, wenn eine nicht reguläre Regelstrecke vorliegt. Liegen beispielsweise Unebenheiten entlang einer Regelstrecke vor, die das Kraftfahrzeug durchfährt, so kann ggf. das Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodell entsprechend gut mittels Variation der Parameter des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells angepasst werden, die variierten Parameter entsprechen jedoch einem Ausnahmefall und der Fahrwiderstand würde bei Wegfall der Unebenheiten auf der im Regelfall ebenen Fahrbahn falsch erkannt werden.
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Werden über einen gewissen Zeitraum ständig oder größtenteils Werte von Regel- und/oder Zustandsgrößen des Kraftfahrzeugs aufgezeichnet, die zu unplausiblen Parametern für das Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodell führen, ist es insbesondere möglich, einem Fahrer des Kraftfahrzeugs anzuzeigen, dass dieser gegebenenfalls eine Werkstatt aufsuchen soll, um die Ursache hierfür zu ermitteln und um Beschädigungen am Kraftfahrzeug durch falsche Fahrwiderstandsermittlung zu verhindern.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung läuft das Verfahren selbstständig während dem Betrieb des Kraftfahrzeugs ab. Der Vorteil hierbei ist, dass damit die relevanten Parameter für das Erkennen des Fahrwiderstandes des Fahrzeug- und Umgebungsmodells ständig verbessert und angepasst werden können.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen
- 1 ein Ablaufdiagramm gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ein Prinzipschaubild der Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 1 bezeichnet Bezugszeichen S1 den Start des Verfahrens zur Erkennung eines Fahrwiderstandes eines Kraftfahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform.
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In einem zweiten Schritt S2 werden Werte von Regel- und/oder Zustandsgrößen des Kraftfahrzeugs während eines Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs bei Zurücklegen einer Regelstrecke aufgezeichnet. Eine Regelgröße ist beispielsweise eine durch eine Geschwindigkeitsregelanlage vorgegebene einzuhaltende Geschwindigkeit. Eine Zustandsgröße ist beispielsweise eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, ein eingelegter Gang des Getriebes, ein Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs, etc.
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In einem dritten Schritt S3 wird der jeweilige Fahrzustand des Kraftfahrzeugs ermittelt, wobei die Unterscheidung von Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs anhand dreier Fahrzustände erfolgt, nämlich einem Fahrzustand eines geschlossenen Antriebsstranges mit einem positiven Antriebsmoment, einem Fahrzustand eines geschlossenen Antriebsstranges mit Motorschub sowie einem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs mit offenem Antriebsstrang. Dabei wird der Fahrzustand bei offenem Antriebsstrang dazu genutzt, um geschwindigkeitsabhängige und geschwindigkeitsunabhängige Komponenten des Fahrwiderstandes zu ermitteln, die während einem jeden Fahrzustand auf das Kraftfahrzeug einwirken.
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In einem vierten Schritt S4 wird überprüft, ob die aufgezeichneten Werte der Regel- und/oder Zustandsgrößen des Kraftfahrzeugs vorgegebenen Bedingungen genügen. Genügen die aufgezeichneten Werte diesen Bedingungen nicht, werden die aufgezeichneten Werte verworfen und das Verfahren mit dem Schritt S2 von neuem begonnen. Die vorgegebenen Bedingungen stellen sicher, dass sich das Kraftfahrzeug in einem geeigneten Fahrzustand befindet und Verfälschungen durch ungewöhnliche oder sich schnell verändernde Fahrzustände ausgeschlossen sind.
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Genügen diese aufgezeichneten Werte den vorgegebenen Bedingungen, wird in einem fünften Schritt S5 auf das aktuelle Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodell zugegriffen und in einem sechsten Schritt S6 Parameter des aktuellen Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells für den jeweiligen der drei Fahrzustände entsprechend angepasst.
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In einem siebten Schritt S7 wird überprüft, ob die Güte des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells vorgegebenen Gütebedingungen genügt. Ist dies nicht der Fall, wird erneut Schritt S6 durchgeführt und die entsprechenden Parameter des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells solange variiert, bis die Güte des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells zufriedenstellend ist.
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Ansonsten werden in einem achten Schritt S8 die angepassten Parameter des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells auf Plausibilität geprüft. Sind die angepassten Parameter des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells nicht plausibel, werden die angepassten Parameter des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells verworfen und das Verfahren startet erneut mit dem Schritt S2. Sind die angepassten Parameter des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells plausibel, wird das vorliegende Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodell angepasst, d. h. die variierten Parameter des Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells werden übernommen bzw. gespeichert in einem neunten Schritt S9.
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In einem zehnten Schritt S10 wird dann der Fahrwiderstand anhand des verbesserten Fahrzeug- und/oder Umgebungsmodells erkannt.
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In 2 ist ein Prinzipschaubild einer Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Auf einen Antriebsstrang 1 wirken Störgrößen 10 ein, beispielsweise eine Steigung, die das Kraftfahrzeug durchfährt. Ein Regler 2 übermittelt dabei dem Antriebsstrang 1 zum Steuern des Antriebsstrangs 1 Stellgrößen 13. Der Regler 2 wirkt dabei weiterhin mit einem Gaspedal (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs zusammen, welches einen Fahrerwunsch in ein entsprechendes Moment des Antriebsstranges 1 mittels einer Stellgröße 13 übermittelt, um eine Störgröße 10, die auf den Antriebsstrang 1 wirkt, zu kompensieren. Weiterhin übermittelt der Antriebsstrang 1 eine seinem jeweils relevanten Zustand entsprechende Zustandsgröße 11 an eine Fahrwiderstandskennung 3. Der Antriebsstrang 1 und/oder der Regler 2 übermitteln ebenfalls Regelgrößen 12 an die Fahrwiderstandserkennung 3. Die Fahrwiderstandserkennung 3 zur Erkennung des Fahrwiderstandes erkennt den Fahrwiderstand anhand der Zustandsgrößen 11, der Regelgrößen 12 sowie der Stellgrößen 13 und unterscheidet dabei, ob der Fahrzustand des Kraftfahrzeugs einem Fahrzustand eines geschlossenen Antriebsstrangs mit einem positiven Antriebsmoment, einem Fahrzustand eines geschlossenen Antriebsstranges mit Motorschub oder einem Fahrzustand mit offenem Antriebsstrang, insbesondere mit einer Getriebe-Neutralstellung entspricht. Die Fahrwiderstandserkennung 3 nutzt zur Erkennung des Fahrwiderstandes hierzu ein Umgebungsmodell Mu sowie ein Fahrzeugmodell MF. Der Regler nutzt dabei das Umgebungsmodell Mu und das Fahrzeugmodell MF, um den Antriebsstrang mittels der Stellgrößen 13 optimal zu steuern.
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Um die Erkennung des Fahrwiderstands des Kraftfahrzeugs mittels der Fahrwiderstandserkennung 3 zu verbessern, wird das Umgebungsmodell Mu und/oder das Fahrzeugmodell MF mittels jeweiliger Adaption 141, 142 der jeweiligen Parameter des jeweiligen Modells durch die Fahrwiderstandserkennung 3 angepasst. Somit ist zum einen eine qualitativ hochwertige und zuverlässige Erkennung des Fahrwiderstandes möglich, zum anderen kann für verschiedenen Modelle des Kraftfahrzeugs ein einziges oder nur wenige Standardmodelle für die Umgebung und/oder das Fahrzeug zu Erkennung des Fahrwiderstandes verwendet werden, welches sich dann durch die Adaption des oder der Modelle an die modellspezifischen Besonderheiten des jeweiligen Kraftfahrzeugs automatisch anpasst und dies schon nach relativ kurzer Zeit während eines normalen Betriebs des Kraftfahrzeugs.
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Anhand der Erkennung des Fahrwiderstandes ist es beispielsweise auch möglich, einen zu geringen Luftdruck in Reifen des Kraftfahrzeugs zu erkennen oder auch eine entsprechende Erhöhung eines Durchschnittsverbrauchs. Ebenso ist es insbesondere durch den Zustand eines offenen Antriebsstranges möglich, individuell für verschiedene Kraftfahrzeuge jeweilige Verluste bei Übertragung von Antriebsleistung auf das Getriebe bzw. den Antriebsstrang zu ermitteln, ohne dass für jedes Modell eines Kraftfahrzeugs ein Umgebungs- und/oder Fahrzeugmodell speziell auf dieses abgestimmt vorliegen muss.
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Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
