DE102017001911A1 - Abschätzung der Bruttomasse eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Zum Abschätzen der Bruttomasse eines Fahrzeugs
a) wird während der Fahrt ein Schätzwert (m) der Bruttomasse anhand von auf das Fahrzeug wirkenden Kräften und resultierenden Beschleunigungen berechnet (S1);
b) wird vor einem Halt des Fahrzeugs die Sitzbelegung und/oder eine für den Tankfüllstand repräsentative Größe und/oder eine für den Nickwinkel des Fahrzeugs repräsentative Größe aufgezeichnet (S4, S5), und
c) wird nach einem Halt des Fahrzeugs der aktuelle Wert der Sitzbelegung und/oder des Tankfüllstands und/oder des Nickwinkels mit dem vor dem Halt aufgezeichneten Wert verglichen (S12, S14, S21) und
d) im Falle einer signifikanten Veränderung eines dieser Parameter wird der Schätzwert (m) anhand der Parameteränderung korrigiert (S17, S19).

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschätzen der Bruttomasse eines Fahrzeugs, d.h. der Masse des leeren Fahrzeugs und seiner veränderlichen Zuladung wie insbesondere Fahrgästen, Kraftstoff und Laderauminhalt.
• Derartige Verfahren sind an sich bekannt und werden herkömmlicherweise genutzt, um die Nachgiebigkeit von Stoßdämpfern des Fahrzeugs automatisch an dessen Beladung anzupassen.
• Ein bekannter Ansatz zur Massenabschätzung basiert auf der Messung von auf das Fahrzeug wirkenden Kräften und der aus diesen Kräften resultierenden Beschleunigung. Die Kräfte können fahrzeuginterne Kräfte wie etwa die Antriebskraft eines Motors oder die Verzögerungskraft einer Bremse, aber auch externe Kräfte wie etwa Luft- und Rollwiderstand oder die auf eine Neigung der Fahrbahn zurückgehende Hangabtriebskraft sein. Die Beschleunigung kann unmittelbar von einem Inertialsensor, der als Bestandteil eines ESC- (Electronic Stability Control) -Systems in vielen Fahrzeugen enthalten ist, gemessen oder als zeitliche Ableitung eines Tachometersignals ermittelt werden. Die Messung dieser Größen unterliegt vielen Störeinflüssen, so dass eine brauchbare Massenabschätzung nur auf der Grundlage zahlreicher Einzelmessungen möglich ist. In der Praxis werden mehrere Minuten benötigt, um die für eine brauchbare Massenschätzung benötigten Daten zu sammeln. Um diese Daten sammeln zu können, muss das Fahrzeug fahren, ein Massenschätzwert, der eine angemessene Steuerung der Stoßdämpfer ermöglicht, steht aber noch nicht zur Verfügung. Diese Unsicherheit besteht nach jedem Stillstand des Fahrzeugs, weil die Zahl der Fahrgäste oder der Inhalt eines Laderaums sich geändert haben oder das Fahrzeug betankt worden sein könnte und das Verfahren deswegen neu gestartet werden muss.
• Ein anderer bekannter Ansatz, mit dem ein Massenschätzwert sofort nach dem Start des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt werden kann, basiert auf der Schätzung des Gewichts von Fahrgästen und Kraftstoff mit Hilfe von Sensoren, die die Belegung der Sitze des Fahrzeugs erfassen, und eines Tankfüllstandssensors. Ein Tankfüllstandssensor ist bei jedem Kraftfahrzeug vorhanden, um eine Tankanzeige am Armaturenbrett des Fahrzeugs mit Daten zu versorgen; deren Messwerte können bei bekannter Dichte des Kraftstoffs in die Masse des im Tank enthaltenen Kraftstoffs umgerechnet werden. Sitzbelegungssensoren sind bei den meisten modernen Kraftfahrzeugen vorhanden, um die automatische Erzeugung eines Warnsignals zu ermöglichen, wenn ein Sitz zwar belegt, der zugehörige Sicherheitsgurt aber nicht geschlossen ist. Da diese Sensoren nur ein binäres Signal liefern, ist eine Abschätzung des Gewichts der Fahrgäste nur unter Zugrundelegung eines Durchschnittsgewichts möglich und dementsprechend ungenau. Eine Berücksichtigung des Gewichts des Inhalts eines Laderaums ist nicht möglich.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, bereits kurz nach dem Start eines Fahrzeugs eine genaue Abschätzung von dessen Bruttomasse zu ermöglichen.
• Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst durch ein Verfahren zum Abschätzen der Bruttomasse eines Fahrzeugs, bei dem
1. a) während der Fahrt ein Schätzwert der Bruttomasse anhand von auf das Fahrzeug wirkenden Kräften und resultierenden Beschleunigungen berechnet wird;
2. b) vor einem Halt des Fahrzeugs die Sitzbelegung und/oder eine für den Tankfüllstand repräsentative Größe und/oder eine für den Nickwinkel des Fahrzeugs repräsentative Größe aufgezeichnet wird, und
3. c) nach einem Halt des Fahrzeugs der aktuelle Wert der Sitzbelegung und/oder des Tankfüllstands und/oder des Nickwinkels mit dem vor dem Halt aufgezeichneten Wert verglichen wird und
4. d) im Falle einer signifikanten Veränderung eines dieser Parameter der Schätzwert anhand der Parameteränderung korrigiert wird.
• Die Ergebnisse der Messung von Sitzbelegung, Tankfüllstand oder Nickwinkel werden somit nicht als alleinige Grundlage einer Massenschätzung herangezogen, sondern nur im Falle einer Veränderung genutzt, um einen während einer vorhergehenden Fahrt anhand von Kraft- und Beschleunigungsmessungen gewonnenen Schätzwert zu aktualisieren.
• Um aus den Kraft- und Beschleunigungsmessungen einen Schätzwert von guter Qualität abzuleiten, ist eine zeitliche Filterung, insbesondere durch einen Kalman-Filter, nützlich.
• Im Falle einer Veränderung der Sitzbelegung im Fahrzeug sollte die daraus resultierende Veränderung der Masse der Fahrzeuginsassen vor und nach dem Halt abgeschätzt und der der Schätzwert der Bruttomasse um das Ergebnis dieser Schätzung korrigiert werden. Im einfachsten Fall kann für jeden Sitz des Fahrzeugs ein gleiches, festes Gewicht angenommen werden. Durch Vergleich der im Laufe verschiedener Fahrten mit unterschiedlichen Sitzbelegungen im Verfahrensschritt a) erhaltener Schätzwerte ist es aber auch möglich, das Gewicht des meist einen Sitz des Fahrzeugs belegenden Fahrgasts abzuschätzen und dieses Gewicht bei der Korrektur zu berücksichtigen.
• Eine Veränderung der Sitzbelegung kann anhand von Beladungssensoren der Sitze oder von Schließsensoren von den Sitzen zugeordneten Sicherheitsgurten erfasst werden.
• Das Gewicht eines einen Sitz benutzenden Fahrgasts kann anhand einer mit einer Änderung der Belegung des Sitzes einhergehenden Änderung des Schätzwerts der Bruttomasse abgeschätzt werden.
• Im Falle einer Veränderung des Tankfüllstands kann die der Veränderung entsprechende Treibstoffmasse berechnet und der Schätzwert der Bruttomasse um diese Treibstoffmasse korrigiert werden. Hierfür kann der Messwert einer herkömmlichen Tankfüllstandsanzeige herangezogen und anhand der bekannten Dichte des Treibstoffs in Masse umgerechnet werden.
• Da der Laderaum eines Fahrzeugs, insbesondere eines PKWs, in der Regel deutlich abseits des Schwerpunkts des unbeladenen Fahrzeugs liegt, lastet der Inhalt des Laderaums unterschiedlich auf Vorder- und Hinterrädern des Fahrzeugs und beeinflusst so den Nickwinkel der Karosserie. Wenn dieser Nickwinkel beim Start eines Fahrzeugs von dem Wert zu Beginn des Halts abweicht, dann ist dies ein Hinweis, dass die Beladung des Fahrzeugs sich während des Halts geändert hat und ermöglicht einen Rückschluss auf die Masse des Laderauminhalts.
• Auch die Verteilung der Fahrgäste auf die Sitze des Fahrzeugs oder eine während des Halts stattgefundene Betankung können einen Einfluss auf den Nickwinkel haben. Dieser kann allerdings anhand der zur Verfügung stehenden Messdaten zu Sitzbelegung und Tankfüllstand abgeschätzt werden; wenn die tatsächliche Änderung des Nickwinkels von der anhand dieser Messdaten erwarteten abweicht, dann ist die Diskrepanz auf eine Veränderung des Laderauminhalts zurückzuführen und erlaubt eine quantitative Abschätzung der Veränderung von dessen Masse.
• Die abgeschätzte Bruttomasse kann zur Steuerung diverser Subsysteme des Fahrzeugs genutzt werden, etwa für eine adaptive Leistungssteuerung des Motors, die die einer gegebenen Fahrpedalstellung entsprechende Motorleistung proportional zur Bruttomasse steuert, oder eine adaptive Bremskraftverstärkung, die durch eine zur Bruttomasse proportionale Steuerung der Bremskraft einer Bremswegverlängerung bei starker Beladung entgegenwirkt.
• Eine bevorzugte Anwendung ist die Einstellung der Nachgiebigkeit von Stoßdämpfern des Fahrzeugs anhand der Bruttomasse.
• Die Aufgabe wird weiteren Ausgestaltungen der Erfindung zufolge gelöst durch ein Fahrzeug mit einer Steuereinheit zum Ausführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem von der Steuereinheit anhand der abgeschätzten Bruttomasse gesteuerten Subsystem, durch ein Computerprogramm-Produkt mit Programmcode-Mitteln, die einen Computer befähigen, das oben beschriebene Verfahren auszuführen oder als Steuereinheit in dem oben erwähnten Fahrzeug zu arbeiten, und durch einen computerlesbaren Datenträger, auf dem Programmanweisungen aufgezeichnet sind, die einen Computer befähigen, wie oben angegeben zu arbeiten.
• Erfindungsgegenstand ist ferner eine Vorrichtung zum Abschätzen der Bruttomasse eines Fahrzeugs mit
1. a) Mitteln zum Berechnen eines Schätzwerts der Bruttomasse anhand von auf während der Fahrt das Fahrzeug wirkenden Kräften und resultierenden Beschleunigungen
2. b) Mitteln zum Aufzeichnen der Sitzbelegung und/oder einer für den Tankfüllstand repräsentativen Größe und/oder einer für den Nickwinkel des Fahrzeugs repräsentativen Größe vor einem Halt des Fahrzeugs;
3. c) Mitteln zum Vergleichen des aktuellen Werts der Sitzbelegung und/oder des Tankfüllstands und/oder des Nickwinkels mit dem vor dem Halt aufgezeichneten Wert; und
4. d) Mitteln zum Korrigieren des Schätzwerts im Falle einer signifikanten Veränderung eines dieser Parameter anhand der Parameteränderung.
• Die Mittel zum Berechnen des Schätzwerts können einen Filter, insbesondere einen Kalman-Filter, umfassen.
• Des Weiteren können Mittel vorgesehen sein, um im Falle einer Veränderung der Sitzbelegung die Veränderung der Masse der Fahrzeuginsassen vor und nach dem Halt abzuschätzen und den Schätzwert der Bruttomasse um das Ergebnis dieser Schätzung zu korrigieren.
• Als Mittel zum Erfassen einer Veränderung der Sitzbelegung können Belegungssensoren der Sitze oder Schließsensoren von den Sitzen zugeordneten Sicherheitsgurten vorgesehen sein.
• Die Mittel zum Korrigieren des Schätzwerts der Bruttomasse können verknüpft sein mit Mitteln zum Abschätzen des Gewichts eines einen Sitz benutzenden Fahrgasts anhand einer mit einer Änderung der Belegung des Sitzes einhergehenden Änderung des Schätzwerts der Bruttomasse.
• Ferner sollte die Vorrichtung Mittel aufweisen, um im Falle einer Veränderung des Tankfüllstands die der Veränderung entsprechende Treibstoffmasse zu berechnen und den Schätzwert der Bruttomasse um diese Treibstoffmasse zu korrigieren.
• Weitere Mittel können vorgesehen sein, um im Falle einer Veränderung des Nickwinkels eine dieser Veränderung entsprechende Veränderung der Masse eines Laderauminhalts zu berechnen und den Schätzwert der Bruttomasse um diese Masse (Δm_L) zu korrigieren.
• Diese letzteren Mittel sollten eingerichtet sein, um beim Berechnen der Veränderung der Masse des Laderauminhalts eine gleichzeitige Veränderung des Tankfüllstands und/oder der Sitzbelegung zu berücksichtigen.
• Die Vorrichtung kann zweckmäßigerweise Mittel zum Einstellen der Nachgiebigkeit von Stoßdämpfern des Fahrzeugs anhand der Bruttomasse aufweisen.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
• 1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs;
• 2 ein Flussdiagramm eines von einem Bordcomputer des Fahrzeugs ausgeführten erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Das in 1 gezeigte Fahrzeug hat mehrere Sitze 1 für Fahrgäste, von denen jeder mit einem Belegungssensor 2 und einem Gurtschließsensor 3 ausgestattet ist. In an sich bekannter Weise erfasst der Belegungssensor 2 das auf dem Sitz lastende Gewicht, um zu entscheiden, ob ein Fahrgast den Sitz 1 belegt oder nicht, der Gurtschließsensor 3 erfasst, ob ein Sicherheitsgurt des Sitzes 1 in seine Schließung eingerastet ist oder nicht, um im Falle, dass der Sitz 1 zwar belegt, der Sicherheitsgurt aber nicht eingerastet ist, ein Warnsignal zu erzeugen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können der Belegungssensor 2 und der Schließsensor 3 äquivalent verwendet werden, um zu entscheiden, ob der Sitz 1 belegt ist oder nicht; im Folgenden wird der Einfachheit halber nur der Fall betrachtet, dass der Belegungssensor 2 hierfür verwendet wird.
• Ein Bordcomputer 4 ist über einen Bus 5 mit den Belegungssensoren 2 und diversen weiteren Sensoren wie etwa einem Füllstandssensor 6 eines Kraftstofftanks 7, einem Fahrpedalsensor 8, einem Bremsdrucksensor 9, einem Tachometer 10 und einem Inertialbeschleunigungssensor 11 eines ESC-Systems 12 verbunden, um Messwerte von diesen zu empfangen. Ferner sind Stoßdämpfer 13 an den Rädern 14 des Fahrzeugs an den Bus 5 angeschlossen, deren Nachgiebigkeit durch den Bordcomputer 4 steuerbar ist.
• Ein Laderaum 15 befindet sich in üblicher Weise im Heck des Fahrzeugs.
• Während das Fahrzeug sich bewegt, wertet der Bordcomputer 4 fortlaufend die Messdaten der Sensoren aus, um auf ihrer Grundlage einen Schätzwert der Bruttomasse m des Fahrzeugs, einschließlich der Masse der Fahrgäste, des Tankinhalts und des Inhalts des Laderaums 15 zu erhalten. Die Schätzung kann beispielsweise auf folgender Formel basieren: $$m=\frac{\frac{M\left(t\right)\ast i\left(t\right)\ast \eta }{r}-p_{brake}\left(t\right)\ast \frac{\mu }{r}-\frac{1}{2}\rho \left(T\right)\ast cw\ast A\ast {\left(v+v0\right)}^2}{\frac{dv\left(t\right)}{dt}\ast \left(mf\left(t\right)-1\right)+a\left(t\right)+f\left(v\right)\ast g},$$

  

  wobei jeweils bezeichnet:
• M das Drehmoment des Motors, das der Bordcomputer 4 anhand der Daten des Fahrpedalsensors 8 und der Motordrehzahl berechnet,
• i das Übersetzungsverhältnis zwischen Motor und angetriebenen Rädern 14;
• η einen Effizienzfaktor der Kraftübertragung vom Motor auf die Räder, der Reibungsverluste des Getriebes widerspiegelt;
• r den Radius der Räder 14;
• p_brake den vom Bremsdrucksensor 9 erfassten Druck der Bremsflüssigkeit;
• µ einen Reibungskoeffizient der Bremsen;
• ρ(T) die von der Temperatur T abhängige Dichte der Luft;
• cw den Luftwiderstandsbeiwert;
• A die Querschnittsfläche des Fahrzeugs;
• ν die Geschwindigkeit des Fahrzeugs;
• ν0 die Windgeschwindigkeit;
• 
  die Zeitableitung der vom Tachometer 10 gemessenen Geschwindigkeit;
• a die vom Inertialbeschleunigungssensor 11 gemessene Beschleunigung;
• f(ν) den Rollwiderstandskoeffizienten; und
• g die Erdbeschleunigung.
• Nicht alle oben genannten Größen sind bekannt. Nur ein Teil von ihnen kann in Echtzeit gemessen werden, andere können altersbedingten Änderungen unterliegen. Die Windgeschwindigkeit liefert einen zeitlich veränderlichen, aber nicht sicher messbaren Störbeitrag, der jede auf zu einem einzigen Zeitpunkt erhaltenen Messwerten basierende Abschätzung der Bruttomasse in nicht vorhersagbarer Weise verfälscht. Um zu einer praktisch brauchbaren Abschätzung zu gelangen, sollten daher zu verschiedenen Zeiten während einer Fahrt erhaltene Schätzwerte zeitlich gefiltert werden. Im einfachsten Fall kann dies durch eine insbesondere gleitende Mittelwertbildung erfolgen; vorzugsweise durch Kalman-Filterung.
• Die Messwertgewinnung und die Umrechnung der Messwerte in einen Schätzwert m der Bruttomasse wird in Schritt S1 des in 2 dargestellten Arbeitsverfahrens regelmäßig wiederholt, während das Fahrzeug sich bewegt, und in Abhängigkeit von diesem Schätzwert m wird in Schritt S2 die Nachgiebigkeit der Stoßdämpfer 13 angepasst.
• Wenn das Fahrzeug hält (S3), wird der bei bereits stehendem Fahrzeug vom Inertialbeschleunigungssensor 11 gewonnene letzte Messwert der Beschleunigung in Fahrzeuglängsrichtung a_x gespeichert (S4). Auch der aktuelle Füllstand des Tanks und der aktuelle Schätzwert m werden aufgezeichnet (S5). Daten über die Belegung der Sitze 1 sind bereits zu Beginn der Fahrt bei einer Überprüfung des ordnungsgemäßen Gebrauchs der Sicherheitsgurte erhoben worden. Auch sie bleiben während des Halts des Fahrzeugs gespeichert.
• Von dem Schätzwert m werden in Schritt S6 die bekannte Masse m₀ des leeren Fahrzeugs, die anhand des Messwerts des Füllstandssensors 6 berechnete Masse m_T des Tankinhalts und die anhand der Zahl belegter Sitze 1 abgeschätzte Masse mp der Fahrgäste abgezogen, um die Masse m_L des Laderauminhalts zu erhalten.
• Die Massen der einzelnen Fahrgäste, des Tankinhalts und des Laderauminhalts üben jeweils ein Drehmoment auf das Fahrzeug aus, das zu einer ungleichmäßigen Belastung der Räder 14 führt und so den Nickwinkel θ zwischen der Fahrzeuglängsachse und der Horizontalen beeinflusst.
• Der reale Nickwinkel θ wird in Schritt S7 anhand der Beschleunigung a_x berechnet: $$\theta =\text{arcsin}\frac{a_x}{g}.$$

  
• Anhand der von den Massen der Fahrgäste, des Tankinhalts und des Laderauminhalts auf das Fahrzeug ausgeübten Drehmomente wird eine resultierende Auslenkung für jeden einzelnen Stoßdämpfer 13 und ein aus dieser Auslenkung auf ebenem Untergrund resultierender erwarteter Nickwinkel θ' des Fahrzeugs berechnet (S8).
• Eine Differenz Δθ zwischen dem realen Nickwinkel θ und dem erwarteten Nickwinkel θ' wird in S9 berechnet; sie gibt die Neigung Θ des Untergrunds an, auf dem das Fahrzeug steht.
• Wenn das Fahrzeug von neuem gestartet wird (S10), können die Verteilung der Fahrgäste, der Füllstand des Kraftstofftanks 7 und der Inhalt des Laderaums 15 verändert sein. Der Bordcomputer 4 fragt den Füllstand des Kraftstofftanks 7 vom Füllstandssensor 6 ab, ermittelt mit Hilfe der Belegungssensoren 2 die Belegung der Sitze 1 (S11) und vergleicht in Schritt S12 Füllstand und Belegung mit den zuvor gespeicherten Werten. Bei Übereinstimmung wird erneut die Beschleunigung a_x vom Inertialbeschleunigungssensor 11 abgefragt und der entsprechende reale Nickwinkel θ₂ berechnet (S13). Stimmt auch dieser mit dem zuvor gespeicherten Wert θ überein (S14), dann ist auch die Masse m_L des Laderauminhalts unverändert. Folglich ist der gespeicherte Schätzwert m der Bruttomasse nach wie vor richtig, so dass von Beginn der Fahrt die Stoßdämpfer 13 anhand dieses Schätzwert m sachgerecht gesteuert wird (S15).
• Bei Nichtübereinstimmung der Nickwinkel θ, θ₂ muss der Laderauminhalt verändert worden sein. Anhand einer bekannten Federkonstante oder Federkennlinie von Federn der Räder wird in Schritt S16 die Nickwinkeldifferenz θ-θ₂ in das für sie ursächliche Drehmoment umgerechnet; aus diesem wird anhand der bekannten Entfernung des Laderaums 15 vom Schwerpunkt des leeren Fahrzeugs die Änderung Δm_L der Masse des Laderaums berechnet, auf die die Nickwinkeländerung θ-θ₂ zurückzuführen ist, der Massenschätzwert m wird um Δm_L korrigiert (S17), und der so erhaltene Massenschätzwert m wird zur Steuerung der Stoßdämpfer herangezogen (S15).
• Da die Stoßdämpfer 13 ein nichtlineares Verhalten aufweisen können, d.h. ihre Rückstellkraft nicht im gesamten Bewegungsbereich linear proportional zur Auslenkung ist, kann es für die Umrechnung der Nickwinkeldifferenz θ-θ₂ in das Drehmoment notwendig sein, zu berücksichtigen, wie sich in Abhängigkeit von der Neigung Θ des Untergrunds die Masse des leeren Fahrzeugs, der Fahrgäste und des Kraftstoffs auf jeden einzelnen Stoßdämpfer 13 verteilen.
• Wird in Schritt S12 festgestellt, dass sich der Tankinhalt oder die Belegung der Sitze geändert hat, dann schätzt der der Bordcomputer in Schritt S18 die dieser Änderung entsprechende Änderung der Masse von Fahrgästen und Kraftstoff Δm_P+Δm_T ab und ändert in S19 den Massenschätzwert m um diesen Betrag.
• In Schritt S20 berechnet er die aus dieser Veränderung resultierende Änderung ΔM des Drehmoments in Bezug auf den Schwerpunkt des leeren Fahrzeugs. Dazu wird für jeden Sitz 1 anhand seiner aktuellen Belegung und seiner Entfernung vom Schwerpunkt und für den aktuellen Tankinhalt jeweils ein aktuelles Drehmoment berechnet und die Summe dieser aktuellen Drehmomente gebildet. In gleicher Weise werden anhand der von der vorhergehenden Fahrt Daten die Drehmomente der einzelnen Sitze 1 und des Tankinhalts berechnet und die Summe dieser früheren Drehmomente gebildet und von der Summe der aktuellen Drehmomente abgezogen, um ΔM zu erhalten.
• Diese Drehmomentänderung ΔM müsste zu einer Änderung des Nickwinkels θ führen. Ein anhand der Drehmomentänderung und unter Berücksichtigung der Federcharakteristik erwarteter Nickwinkel θ'₂ wird in Schritt S21 berechnet. Der reale Nickwinkel θ₂ wird wie in Schritt S13 anhand der Daten des Inertialbeschleunigungssensors 11 berechnet (S22).
• Wenn in Schritt S23 festgestellt wird, dass beide übereinstimmen, dann ist die Masse m_L des Laderauminhalts unverändert, und der in S19 korrigierte Massenschätzwert m kann zur Steuerung der Stoßdämpfer (S15) herangezogen werden. Bei Nichtübereinstimmung ist auch die Masse m_L des Laderauminhalts verändert; in diesem Fall springt das Verfahren zu Schritt S16, um in Schritt S17 eine weitere, die Änderung von m_L berücksichtigende Korrektur des Schätzwerts m vorzunehmen.
• So steht in jedem Fall unmittelbar zu Beginn einer Fahrt ein Schätzwert m der Bruttomasse zur Verfügung, dessen Qualität der eines auf lang andauernder Beobachtung des Beschleunigungsverhaltens des Fahrzeugs erhaltenen Messwerts entspricht.
• Um das Drehmoment abzuschätzen, das ein Fahrgast in Bezug auf den Schwerpunkt des leeren Fahrzeugs ausübt, muss eine Annahme über das Gewicht des Fahrgasts getroffen werden. Bei Fehlen konkreter Anhaltspunkte kann hier nur für alle Sitze 1 ein über eine große Bevölkerungsgruppe gemitteltes Gewicht angenommen werden. Eventuell kann für Fahrgäste auf den vorderen Sitzen ein etwas höherer Wert und für Fahrgäste auf den hinteren Sitzen ein niedrigeres Gewicht zugrundegelegt werden, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass der Fahrersitz einem Erwachsenen vorbehalten ist und kleine Kinder nur die hinteren Sitze benutzen dürfen.
• Die Verwendung von pauschal geschätzten Gewichten der Fahrgäste führt jedoch zu systematischen Fehlern, wenn ein Fahrzeug, wie meist der Fall, stets von denselben Personen genutzt wird und deren Gewicht signifikant vom statistischen Mittel abweicht. Einer Weiterbildung des oben beschriebenen Verfahrens zufolge kann jedes Mal, wenn sich von einer Fahrt zur anderen die Belegung eines Sitzes ändert, die damit verbundene Änderung der Bruttomasse erfasst und gespeichert werden. Änderungen der Bruttomasse, die auf unterschiedliche Massen des Laderauminhalts zurückgehen, mitteln sich über eine große Zahl solcher Messungen heraus, so dass jedem Sitz eine geschätzte Masse eines Fahrgasts zugeordnet werden kann, der diesen Sitz üblicherweise benutzt. Wenn sich z.B. zwei Eheleute die vorderen Sitze des Fahrzeugs teilen, kann auf diese Weise deren Gewicht abgeschätzt und bei der Schätzung der Bruttomasse individuell berücksichtigt werden, oder es kann danach differenziert werden, ob die hinteren Sitze normalerweise von kleinen Kindern oder von Erwachsenen belegt werden.
• Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
• Bezugszeichenliste

1

Sitz

2

Belegungssensor

3

Gurtschließsensor

4

Bordcomputer

5

Bus

6

Füllstandssensor

7

Kraftstofftank

8

Fahrpedalsensor

9

Bremsdrucksensor

10

Tachometer

11

Inertialbeschleunigungssensor

12

ESC-Systems

13

Stoßdämpfer

14

Rad

15

Laderaum

Claims (13)

1. Verfahren zum Abschätzen der Bruttomasse eines Fahrzeugs, bei dem a) während der Fahrt ein Schätzwert (m) der Bruttomasse anhand von auf das Fahrzeug wirkenden Kräften und resultierenden Beschleunigungen berechnet wird (S1); b) vor einem Halt des Fahrzeugs die Sitzbelegung und/oder eine für den Tankfüllstand repräsentative Größe und/oder eine für den Nickwinkel des Fahrzeugs repräsentative Größe aufgezeichnet wird (S4, S5), und c) nach einem Halt des Fahrzeugs der aktuelle Wert der Sitzbelegung und/oder des Tankfüllstands und/oder des Nickwinkels mit dem vor dem Halt aufgezeichneten Wert verglichen wird (S12, S14, S21) und d) im Falle einer signifikanten Veränderung eines dieser Parameter der Schätzwert (m) anhand der Parameteränderung korrigiert wird (S17, S19).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Berechnung des Schritts a) (S1) eine Filterung, insbesondere durch einen Kalman-Filter, umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem im Falle einer Veränderung der Sitzbelegung die Veränderung der Masse der Fahrzeuginsassen (Δm_P) vor und nach dem Halt abgeschätzt und der Schätzwert der Bruttomasse um das Ergebnis dieser Schätzung korrigiert wird (S19).
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem eine Veränderung der Sitzbelegung anhand von Belegungssensoren (2) der Sitze (1) oder Schließsensoren (3) von den Sitzen (1) zugeordneten Sicherheitsgurten erfasst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das Gewicht eines einen Sitz benutzenden Fahrgasts anhand einer mit einer Änderung der Belegung des Sitzes einhergehenden Änderung des Schätzwerts der Bruttomasse abgeschätzt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Falle einer Veränderung des Tankfüllstands (Δm_T) die der Veränderung entsprechende Treibstoffmasse (Δm_T) berechnet und der Schätzwert (m) der Bruttomasse um diese Treibstoffmasse (Δm_T) korrigiert wird (S19).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Falle einer Veränderung des Nickwinkels (S14, S23) eine dieser Veränderung entsprechende Veränderung der Masse eines Laderauminhalts berechnet (S16) und der Schätzwert (m) der Bruttomasse um diese Masse (Δm_L) korrigiert wird (S17).
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem beim Berechnen der Veränderung der Masse (Δm_L) des Laderauminhalts eine gleichzeitige Veränderung des Tankfüllstands und/oder der Sitzbelegung berücksichtigt wird (S12, S18-23, S16).
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Nachgiebigkeit von Stoßdämpfern des Fahrzeugs anhand der Bruttomasse eingestellt wird (S15).
10. Fahrzeug mit einer Steuereinheit (4) zum Ausführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem von der Steuereinheit anhand der abgeschätzten Bruttomasse gesteuerten Subsystem.
11. Fahrzeug nach Anspruch 10, bei dem das Subsystem ein Stoßdämpfer (13) ist.
12. Computerprogramm-Produkt mit Programmcode-Mitteln, die einen Computer befähigen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen oder als Steuereinheit in einem Fahrzeug nach Anspruch 10 oder 11 zu arbeiten.
13. Computerlesbarer Datenträger, auf dem Programmanweisungen aufgezeichnet sind, die einen Computer befähigen das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen oder als Steuereinheit in einem Fahrzeug nach Anspruch 10 oder 11 zu arbeiten.

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