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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Systems eines Kraftfahrzeugs gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.
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In den heutigen Getriebesteuerungen von Kraftfahrzeugen wird die Signalinformation aus einem Längsbeschleunigungssensor, der auch als „ax-Sensor“ bezeichnet wird, inklusive dessen Statuswert für mehrere wichtige Fahrbarkeitsfunktionen, insbesondere vor Allem innerhalb der Schaltstrategie bei der Durchführung von Schaltungen der Gänge bzw. der Gangstufen eines automatischen bzw. automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeuges genutzt. Zur Zeit wird ein Fehlerstatus des Signals erst gesetzt, wenn das das Signal sendende Steuergerät eine Sensordrift erkennt, die größer als ein entsprechender Wert, insbesondere beispielsweise größer als 1,9 m2/s ist. Dies kann jedoch in den einzelnen Fahrbarkeitsfunktionen zu ungewollten Schaltpunktverschiebungen führen. Insbesondere die von dem Längsbeschleunigungssignal abhängige Funktion „Steigungserkennung“ würde bei diesem beispielhaften Wert von 1,9 m2/s bereits eine Steigung von circa 20% erkennen. Da eine theoretisch mögliche Vertrimmung oder Sensordrift über beispielsweise Alterung oder Temperatur den von dem Sensor ausgegebenen Wert deutlich verschieben kann, können dann auch Emissionen der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs negativ beeinflusst werden. Auf Grund dieser Anforderungen soll eine Erkennung von Fehlern beziehungsweise Abweichungen bereits bei deutlich kleineren Werten als den oben erwähnten 1,9 m2/s ermöglicht werden, beispielsweise bei Werten kleiner als oder viel kleiner als 0,5 m2/s.
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Aus der
WO 2012 117 050 A1 ist gattungsbildender Stand der Technik bekannt. Hier wird eine Fahrzeugsensoreinrichtung und deren Verwendung in einem Bremssystem für ein durch einen Verbrennungsmotor angetriebenes Kraftfahrzeug näher beschrieben. Diese Fahrzeugsensoreinrichtung umfasst einen Sensor zur Erfassung der Gierrate eines Fahrzeugs, einen Sensor zur Erfassung der Querbeschleunigung eines Fahrzeugs, einen Lenkwinkelsensor, eine Recheneinheit und eine Schnittstelle eines Datenbusses, über den die Sensorsignale oder aus diesen ermittelte Sensordaten einem elektronischen Steuergerät übermittelt werden können. Der Lenkwinkelsensor ist ausschließlich mit der Fahrzeugsensoreinrichtung verbunden. Die Recheneinheit nimmt eine Plausibilisierung und/oder Kalibrierung der Gierratensignale, der Querbeschleunigungssignale und der Lenkwinkelsignale vor. Über eine Schnittstelle werden Fahrgeschwindigkeitsdaten empfangen, wobei dann die Gierratensignale und Querbeschleunigungssignale mittels dieser Daten auf Plausibilität überprüft werden, indem überprüft wird, ob das Produkt aus Gierrate und Fahrzeuggeschwindigkeit betragsmäßig um nicht mehr als einen vorgegebenen Schwellenwert von der gemessenen Querbeschleunigung abweicht. Die Fahrzeugsensoreinrichtung umfasst zudem einen Längsbeschleunigungssensor, dessen Daten für Assistenzfunktionen wie eine Anfahrhilfe am Berg eingesetzt werden und zusätzlich zur Abschätzung der Fahrzeuggeschwindigkeit (durch Integration) oder zur Plausibilisierung empfangener Radsensordaten herangezogen werden können. Bei dieser bekannten Fahrzeugsensoreinrichtung werden daher die Radsensordaten unter Verwendung der Längsbeschleunigungsdaten sowie die Gierratensignale, die Querbeschleunigungssignale und die Lenkwinkelsignale plausibilisiert.
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Durch die
DE 10 2010 038 516 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Pedalstellung eines Pedals eines Fahrzeugs bekannt. Dieses Verfahren weist die folgenden Schritte auf: - Einlesen eines ersten Beschleunigungswertes, der eine Beschleunigungskomponente des Pedals repräsentiert, eines zweiten Beschleunigungswertes, der eine zur ersten Beschleunigungskomponente senkrechte Beschleunigungskomponente des Pedals repräsentiert, und eines Drehratenwertes, der eine Drehrate um einen Befestigungspunkt des Pedals im Fahrzeug repräsentiert; und - Bestimmen und Plausibilisieren der Pedalstellung des Pedals unter Verwendung des ersten und zweiten Beschleunigungswertes und des Drehratenwertes. In einer Ausführungsform wird im Schritt des Bestimmens und Plausibilisierens die Pedalstellung unter Verwendung des ersten Beschleunigungswertes und des Drehratenwertes bestimmt und die bestimmte Pedalposition unter Verwendung des zweiten Beschleunigungswertes plausibilisiert. Im Schritt des Einlesens wird ferner eine Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs eingelesen, und im Schritt des Bestimmens und Plausibilisierens wird die Pedalstellung ferner unter Verwendung einer zeitlichen Ableitung der eingelesenen Fahrtgeschwindigkeit bestimmt. Im Schritt des Einlesens wird ferner die Erdbeschleunigung eingelesen, und im Schritt des Bestimmens und Plausibilisierens wird die Pedalstellung unter Verwendung der eingelesenen Erdbeschleunigung bestimmt. Bei diesem bekannten Verfahren wird daher die Pedalposition unter Verwendung des zweiten Beschleunigungswertes plausibilisiert.
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So ist aus der
DE 10 2014 207 628 A1 ein Verfahren zur Ermittlung einer additiven Verschiebung eines gemessenen Längsbeschleunigungssignals bekannt, wobei zusätzlich zum Längsbeschleunigungssignal ein Bremssignal und ein Antriebssignal erfasst werden. Aus einer die Längsdynamik des Kraftfahrzeuges ausgewerteten Kräftebilanz wird unter Berücksichtigung mindestens eines Beschleunigungs- sowie mindestens eines Bremsvorganges dann die zuvor genannte additive Verschiebung aus einem Vergleich der beim Beschleunigungsvorgang bzw. beim Bremsvorgang erfassten Signale ermittelt.
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Schließlich ist aus der
DE 10 2007 061 811 A1 ein Verfahren zur Fahrtrichtungserkennung eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei in einem Berechnungsvorgang durch Integration des Beschleunigungssignals eine Geschwindigkeit errechnet wird, insbesondere mehrere Berechnungsvorgänge parallel laufen und sich hieraus ergebende virtuelle Wegimpulse der einzelnen Berechnungsvorgänge mit den tatsächlichen Wegimpulsen verglichen werden und nur die errechnete Geschwindigkeit desjenigen Berechnungsvorganges als valide eingestuft wird, der mit dem tatsächlichen Wegimpuls am besten übereinstimmt.
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Die im Stand der Technik bekannten Verfahren sind einerseits aufwändig und/oder komplex, andererseits auch ungenau bzw. mit entsprechenden Fehlern behaftet und/oder beinhalten einen großen Steuer- und/oder Rechenaufwand zur Ermittlung der jeweiligen Werte. Insbesondere eliminieren die bekannten Verfahren aber nicht die zuvor oben erwähnte mögliche Vertrimmung eines Längsbeschleunigungssensors und/oder eine entstandene „Sensordrift“ durch eine entsprechende Alterung und/oder Temperaturbeeinflussung des Längsbeschleunigungssensors. Eine Einstufung/Bewertung der durch einen derartigen Längsbeschleunigungssensor ermittelten Werte ist daher mit den zuvor beschriebenen Verfahren ohne entsprechend großen Steuer- und/oder Rechenaufwand nicht ohne weiteres ermöglicht.
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Der Erfindung liegt daher nun die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Steuern eines Systems eines Kraftfahrzeugs bei dem eine Längsbeschleunigung eines Kraftfahrzeuges erfasst wird zu verbessern, insbesondere eine mögliche Vertrimmung, Sensordrift, Alterung und/oder Temperaturbeeinflussung eines Längsbeschleunigungssensors auf kostengünstige Art und Weise zu erfassen.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird nun durch das Verfahren zum Steuern eines Systems eines Kraftfahrzeugs gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind insbesondere dann auch in den nachgeordneten Ansprüchen beschrieben. Hierauf darf bereits an dieser Stelle hingewiesen werden.
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Die Erfindung schlägt nun zunächst ein Verfahren zum Steuern eines Systems eines Kraftfahrzeugs vor, wobei
- • die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs erfasst und ein entsprechender Beschleunigungswert erzeugt wird;
- • das System in Abhängigkeit von dem Beschleunigungswert gesteuert wird, wobei
- • die Änderung der Höhe des Kraftfahrzeugs über einer Referenzhöhe ermittelt und ein entsprechender Höhenänderungswert erzeugt wird und wobei
- • der Beschleunigungswert unter Verwendung des Höhenänderungswerts plausibilisiert wird.
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Es erfolgt zunächst somit eine Plausibilisierung der Längsbeschleunigung bzw. des erfassten Beschleunigungswertes des Kraftfahrzeugs. Da der Höhenänderungswert insbesondere über eigene im Kraftfahrzeug ablaufende Diagnosen abgesichert ist bzw. sein kann und daher ein robustes Signalverhalten darstellen kann, kann eine hohe Sicherheit dieser Plausibilisierung und ein sehr niedriger Abstimmaufwand bzw. ein geringer und kostengünstiger Steueraufwand realisiert werden.
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Das Erfassen der Längsbeschleunigung kann zunächst - nach Bedarf - auf beliebige Art und Weise erfolgen, beispielsweise insbesondere aber mit einem Längsbeschleunigungssensor, der auch als „ax-Sensor“ bezeichnet wird und üblicherweise bereits im Kraftfahrzeug verbaut ist.
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Das Ermitteln der Höhenänderung erfolgt bevorzugt während der Fahrt des Kraftfahrzeugs.
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Das Plausibilisieren kann - nach Bedarf - auf beliebige Art und Weise erfolgen, beispielsweise derart, dass der Mittelwert oder Durchschnittswert der Beschleunigungswerte mit einem Referenzwert einer mittleren oder durchschnittlichen benötigten Längsbeschleunigung zu vergleichen. Die durchschnittliche benötigte Längsbeschleunigung kann beispielsweise aus einem auf eine ermittelte oder berechnete Wegstrecke bezogenen, berechneten Höhenänderungswert und der Radbeschleunigung als Referenzwert gebildet werden. Vorzugsweise erfolgt zusätzlich eine Adaption oder Offset-Korrektur der Beschleunigungswerte durch Addition der ermittelten Abweichung zwischen dem Beschleunigungswert und dem Referenzwert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgeführt werden, beispielsweise mit Hilfe einer Steuereinrichtung, die üblicherweise bereits in dem Kraftfahrzeug verbaut ist und beispielsweise für die Motorsteuerung und/oder für die Getriebesteuerung und/oder für Fahrerassistenzsysteme verwendet wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist spezifiziert, dass
- • der Luftdruck erfasst und entsprechende Druckwerte erzeugt werden; wobei dann
- • das Erzeugen des Höhenänderungswerts unter Verwendung der Druckwerte erfolgt.
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Das Erfassen des Luftdrucks kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise erfolgen, beispielsweise mit einem Drucksensor für den Umgebungsluftdruck der üblicherweise bereits in einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs verbaut ist. Der Drucksensor unterliegt bevorzugt einer OBD-Überwachung. Denkbar ist auch, dass der Höhenänderungswert mit Hilfe von Navigationsdaten errechnet bzw. ermittelt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist spezifiziert, dass
- • das Erzeugen des Höhenänderungswerts erfolgt, indem
- - der Luftdruck zu einem vorbestimmten ersten Wegpunkt erfasst und ein entsprechender erster Druckwert erzeugt wird;
- - der Luftdruck zu einem vorbestimmten zweiten Wegpunkt, der nach dem ersten Wegpunkt liegt, erfasst und ein entsprechender zweiter Druckwert erzeugt wird;
- - aus dem ersten Druckwert mithilfe der barometrischen Höhenformel ein erster Höhenwert berechnet wird;
- - aus dem zweiten Druckwert mithilfe der barometrischen Höhenformel ein zweiter Höhenwert berechnet wird;
- - der Höhenänderungswert gemäß der Formel
berechnet wird, wobei h1 der erste Höhenwert, h2 der zweite Höhenwert und h der Höhenänderungswert ist.
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Die barometrische Höhenformel ist bevorzugt als Kennlinie in einer Steuereinrichtung hinterlegt, die üblicherweise bereits in dem Kraftfahrzeug verbaut ist und beispielsweise für die Motorsteuerung oder für Fahrerassistenzsysteme verwendet wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist spezifiziert, dass
- • das Plausibilisieren erfolgt, indem
- - aus dem Höhenänderungswert ein Sollwert einer physikalischen Größe berechnet wird;
- - aus dem Beschleunigungswert ein Istwert der physikalischen Größe berechnet wird;
- - der Istwert mit dem Sollwert verglichen wird; und dann
- - ein Plausibilierungswert, der von dem Ergebnis des Vergleichs abhängt, erzeugt wird.
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Das Vergleichen kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise erfolgen, beispielsweise derart, dass der Istwert mit einem Toleranzband verglichen wird, das nach Bedarf geeignet, insbesondere symmetrisch oder asymmetrisch um den Sollwert gelegt wird.
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Die physikalische Größe kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise gewählt werden und beispielsweise die von dem Kraftfahrzeug während der Fahrt zurückgelegte Wegstrecke und/oder überwundene Höhenänderung sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist spezifiziert, dass
- • das Vergleichen erfolgt, indem die Formel
geprüft wird, wobei yIST der Istwert ist, ySOLL der Sollwert ist, Tu ein vorbestimmter unterer Toleranzwert ist, und To ein vorbestimmter oberer Toleranzwert ist; wobei dann
- • der Plausibilisierungswert bei erfolgreicher Prüfung auf „plausibel“ und bei erfolgloser Prüfung auf „implausibel“ gesetzt wird.
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Jeder Toleranzwert kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise bestimmt werden, beispielsweise derart, dass der Toleranzwert konstant ist oder von dem Sollwert abhängt und / oder dass die Toleranzwerte gleich oder ungleich sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist spezifiziert, dass
- • die Wegstrecke, die das Kraftfahrzeug zwischen einem vorbestimmten ersten Wegpunkt und einem vorbestimmten zweiten Wegpunkt, der nach dem ersten Wegpunkt liegt, zurückgelegt hat, ermittelt und ein entsprechender Wegstreckenwert erzeugt wird;
- • die über die Wegstrecke gemittelte Hangabtriebsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs ermittelt wird; und
- • der Sollwert und / oder der Istwert in Abhängigkeit von dem Wegstreckenwert und / oder dem gemittelten Hangabtriebsbeschleunigungswert berechnet wird.
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Das Ermitteln der Wegstrecke und / oder der Radbeschleunigung kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise erfolgen, beispielsweise mit einem Raddrehzahlsensor, der üblicherweise bereits in dem Kraftfahrzeug verbaut ist und beispielsweise für ein Antiblockiersystem oder die Antriebsschlupfregelung oder die Fahrdynamikregelung verwendet wird. Vorzugsweise unterliegt der Raddrehzahlsensor einer OBD-Überwachung und / oder ist einem nicht angetriebenen Rad des Kraftfahrzeugs zugeordnet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist spezifiziert, dass
- • die physikalische Größe die Höhenänderung, die das Kraftfahrzeug zwischen dem ersten Wegpunkt und dem zweiten Wegpunkt überwunden hat, ist;
- • der Sollwert gemäß der Formel
berechnet wird, wobei h der Höhenänderungswert ist;
- • der Istwert gemäß der Formel
für kleine α, insbesondere für Steigungswinkel α ≤ 17°
oder gemäß der Formel
berechnet wird, wobei aR der Radbeschleunigungswert ist, aS der Beschleunigungswert ist, g die Fallbeschleunigung ist, und s der Wegstreckenwert ist. Hierbei ist h der über einen Beschleunigungssensor, insbesondere über einen Längsbeschleunigungssensor ermittelte Höhenänderungswert. Weiterhin wird der Höhenänderungswert h mit Hilfe mehrerer Berechnungsteilschritte bzw. mit Hilfe mehrerer Teilwegstreckenwerte (Δs) berechnet.
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Bei einer bevorzugten, insbesondere anderen Ausführungsform ist spezifiziert, dass
- • die physikalische Größe die über die Wegstrecke gemittelte Hangabtriebsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs ist;
- • der Sollwert gemäß der Formel
berechnet wird, wobei g die Fallbeschleunigung ist, h der Höhenänderungswert ist, und s der Wegstreckenwert ist;
- • der Istwert gemäß der Formel
berechnet wird, wobei aR der Radbeschleunigungswert ist, und aS der Beschleunigungswert ist. Hierbei ist s der Wegstreckenwert, wobei der Istwert (yIST) insbesondere mit Hilfe mehrerer Berechnungsteilschritte bzw. mit Hilfe mehrerer Teilwegestreckenwerte (Δs) berechnet wird.
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Bei den bevorzugten Ausführungsformen, insbesondere jeweils ist spezifiziert, dass das Erzeugen des Längsbeschleunigungssignals unter Verwendung der Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert adaptiert wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist spezifiziert, dass bei erfolgloser Plausibilisierung ein entsprechender Fehlerwert erzeugt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist spezifiziert, dass das System als ein Bestandteil eines Kraftfahrzeuges, insbesondere als ein Getriebe im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Hierbei ist das Getriebe insbesondere als ein Automatikgetriebe oder als ein automatisiertes Getriebe ausgeführt.
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Die oben genannten Verfahrensschritte werden insbesondere mit Hilfe eines einen Mikroprozessor aufweisenden Steuergerätes, insbesondere eines Getriebesteuergerätes oder eines Motorsteuergerätes realisiert, wobei dem Steuergerät die entsprechenden Fahrzeugparameter, insbesondere permanent zugeleitet werden und die entsprechenden Werte und/oder Berechnungen im Steuergerät mit Hilfe des Mikroprozessors ermittelt werden bzw. erfolgen.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden darf eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs, das eine schiefe Ebene hinauffährt, sowie auf das Kraftfahrzeug wirkende Beschleunigungen;
- 2 einen Ausschnitt einer Kennlinie, die die Höhe des Kraftfahrzeugs der 1 über einer Referenzhöhe (bzw. einer Referenzfläche) in Abhängigkeit von der Ausgabe eines Drucksensors des Kraftfahrzeugs gemäß der barometrischen Höhenformel darstellt.
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In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10 schematisch dargestellt, das beispielhaft eine Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) mit einem Drucksensor (nicht dargestellt) für den Umgebungsluftdruck, einen Antriebsstrang (nicht dargestellt) mit einem erfindungsgemäß gesteuerten Getriebe (nicht dargestellt), einen Längsbeschleunigungssensor (nicht näher bezeichnet), ein Rad (nicht dargestellt) mit einem Raddrehzahlsensor (nicht dargestellt) und eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt) aufweist. Die Steuereinrichtung ist an diese Sensoren und insbesondere das Getriebe gekoppelt bzw. mit diesen Komponenten signaltechnisch wirksam verbunden und kann das Getriebe gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren steuern, insbesondere dessen Gangstufenwechsel steuern.
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Gemäß
1 fährt das Kraftfahrzeug
10 eine schiefe Ebene hinauf, deren Steigungswinkel mit
α bezeichnet ist. Bei dieser Fahrt legt das Kraftfahrzeug
10 eine Wegstrecke
s sowie eine horizontale Strecke
x zurück und überwindet eine Höhenänderung
h. Auf das Kraftfahrzeug
10 wirken die Fallbeschleunigung
g, die senkrecht nach unten weist und für die beispielhaft der konstante Wert 9,81 m
2/s angenommen wird, und die Hangabtriebsbeschleunigung
aab, die hangabwärts parallel zur Wegstrecke
s weist. Es gelten die folgenden Formeln:
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Die Steuereinrichtung ermittelt die Wegstrecke
s beispielhaft mithilfe des Raddrehzahlsensors. Dies erfolgt auf bekannte Weise, nämlich unter anderem durch Integration der von diesem Sensor gelieferten Raddrehzahlen, und wird daher nicht weiter erläutert. Die Steuereinrichtung ermittelt die Beschleunigung aR des Rades beispielhaft mithilfe des Raddrehzahlsensors. Dies erfolgt auf bekannte Weise, nämlich unter anderem durch Differenziation der von diesem Sensor gelieferten Raddrehzahlen, und wird daher nicht weiter erläutert. Die Steuereinrichtung ermittelt die Längsbeschleunigung aS des Kraftfahrzeugs
10 mithilfe des Längsbeschleunigungssensors. Dies erfolgt auf bekannte Weise und wird daher nicht weiter erläutert. Da der Längsbeschleunigungssensor fest mit dem Kraftfahrzeug
10 verbunden ist, wirken auf diesen Sensor die Hangabtriebsbeschleunigung
aab und die Radbeschleunigung aR. Es gelten die folgenden Formeln:
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Folglich gelten grundsätzlich auch die folgenden Formeln:
bzw. die folgenden Formeln für mehrere Berechnungsteilschritte basierend auf Teilwegstreckenwerten Δs, wobei
h dann der über einen Beschleunigungssensor, insbesondere über einen Längsbeschleunigungssensor ermittelte Höhenänderungswert ist:
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Die Steuereinrichtung ermittelt die Höhenänderung h beispielhaft insbesondere mithilfe eines Drucksensors, was nun näher beschrieben werden wird.
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Der Drucksensor erfasst den Luftdruck in der Umgebung des Kraftfahrzeugs 10, und die Steuereinrichtung erzeugt aus dem zu einem vorbestimmten ersten Wegpunkt S1 erfassten Luftdruck einen entsprechenden ersten Druckwert p1=p(S1) und aus dem zu einem vorbestimmten, insbesondere nach dem ersten Wegpunkt S1 liegenden, zweiten Wegpunkt S2 erfassten Luftdruck einen entsprechenden zweiten Druckwert p2=p(S2). Dabei bestimmt die Steuereinrichtung den ersten Wegpunkt S1 durch den Beginn der Fahrt des Kraftfahrzeugs 10, das sich am Anfang der Wegstrecke s - und somit in 1 links - befindet, und den zweiten Wegpunkt S2 durch das Ende der Fahrt des Kraftfahrzeugs 10, das dann das Ende der Wegstrecke s erreicht hat - und sich somit in 1 rechts befindet - und die Höhenänderung h überwunden hat. Folglich liegt der zweite Wegpunkt S2 nach dem ersten Wegpunkt S1 .
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Die Steuereinrichtung berechnet dann mithilfe der barometrischen Höhenformel aus dem ersten Druckwert p1 einen ersten Höhenwert h1=h(p1)=h(p(S
1)) und aus dem zweiten Druckwert p2 einen zweiten Höhenwert h2=h(p2)=h(p(S
2)). Hierzu ist die barometrische Höhenformel beispielhaft als Kennlinie in der Steuereinrichtung hinterlegt. Die Steuereinrichtung berechnet dann aus diesen Höhenwerten einen Wert für die Höhenänderung, der auch als Höhenänderungswert bezeichnet wird, gemäß der Formel:
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In 2 ist ein Ausschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Kennlinie dargestellt, die die Höhe des Kraftfahrzeugs 10 über einer Referenzhöhe, die beispielhaft der Meeresspiegel ist, in Abhängigkeit von der Ausgabe des Drucksensors gemäß der barometrischen Höhenformel darstellt. Der Drucksensor liefert beispielhaft üblicherweise ganzzahlige Werte, die zwischen 0 und 254 liegen, wobei bei 128 ein Druckwert als 1013 hPa definiert ist. Den Druckwerten, die zu den Werten von 72 bis 136 gehören, sind nun über die barometrische Höhenformel Höhenwerte zugeordnet, die zwischen 4782 m und -506 m liegen. Im Bereich, der um den Wert 128, der 0 m entspricht, herum liegt, hat man bei einem Inkrementensprung eine Höhenänderung von ungefähr 65 m; also ergibt beispielsweise ein Sprung von 128 nach 127 ungefähr +65 m und und ein Sprung von 122 nach 123 ungefähr -65 m. Hingegen hat man im Bereich, der um den Wert 76, der 4334 m entspricht, herum liegt, bei einem Inkrementensprung eine Höhenänderung von ungefähr 110 m.
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Im Folgenden wird eine bevorzugte erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern eines Systems eines Kraftfahrzeugs beschrieben werden. Bei dieser Ausführungsform ist das System insbesondere das Getriebe des Kraftfahrzeugs 10. Die Steuereinrichtung ist derart ausgebildet, dass sie dieses Verfahren zusammen mit den Sensoren ausführen kann.
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In einem ersten Schritt wird während der Fahrt mithilfe des Längsbeschleunigungssensors die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs 10 erfasst und ein entsprechender Beschleunigungswert erzeugt und mithilfe des Raddrehzahlsensors die Beschleunigung des Rads des Kraftfahrzeugs 10 ermittelt und ein entsprechender Radbeschleunigungswert erzeugt.
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Das Erfassen der Längsbeschleunigung und das Erfassen der Radbeschleunigung erfolgen bevorzugt in einem vorbestimmten Takt, beispielsweise alle 20 m. Das Erzeugen des Beschleunigungswerts und das Erzeugen des Radbeschleunigungswertes erfolgen dann bevorzugt, indem nach jeweils 5 Takten, die ja 100 m Fahrt entsprechen, die währenddessen erfassten 5 Längsbeschleunigungen beziehungsweise Radbeschleunigungen aufsummiert und durch 5 geteilt werden, so dass man als Ergebnis eine mittlere Längsbeschleunigung als Beschleunigungswert
aS und eine mittlere Radbeschleunigung als Radbeschleunigungswert
aR erhält. Vorzugsweise wird aus diesem Beschleunigungswert
aS und diesem Radbeschleunigungswert
aR eine mittlere Hangabtriebsbeschleunigung gemäß der folgenden Formel berechnet:
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Auch wird insbesondere während der Fahrt mithilfe des Raddrehzahlsensors die Wegstrecke, die das Kraftfahrzeug 10 zwischen dem ersten und dem zweiten Wegpunkt S1 und S2 zurückgelegt hat, ermittelt und ein entsprechender Wegstreckenwert s erzeugt.
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In einem insbesondere dritten Schritt wird als Istwert eine Höhenänderung, die von dieser mittleren Hangabtriebsbeschleunigung
aab und somit auch von der mithilfe des Längsbeschleunigungssensors erfassten Längsbeschleunigung abhängt, gemäß der folgenden Formel berechnet:
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Alternativ kann auch die folgende Formel verwendet werden:
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In einem insbesondere vierten Schritt wird ausgehend vom Anfang der Fahrt der Höhenänderungswert h mithilfe des Drucksensors ständig oder laufend ermittelt und als Sollwert hSOLL=h mit einem Toleranzband von beispielsweise ungefähr 200 m - was im Wesentlichen 3 Inkrementen der Kennlinie entspricht - versehen. Falls der mithilfe des Längsbeschleunigungssensors ermittelte Höhenänderungswert hIST dann außerhalb dieses Toleranzbandes liegt, so wird ein Fehler generiert.
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Dieser Fehler kann beispielsweise dazu benutzt werden, die Steigungserkennung über den Längsbeschleunigungssensor nicht zuzuschalten, oder, falls die Steigungserkennung bereits aus dem Längsbeschleunigungssensor zugeschaltet war und nun abgeschaltet werden muss, einen OBD-Fehler zu setzen.
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Fahrversuche haben gezeigt, dass mit diesem Verfahren Fehlstellungen von 0,3 m/s2 - was ungefähr 3% Steigung entspricht - zum Fehler führen und bei Fehlstellungen von nur 0,2 m/s2 - was ungefähr 2% Steigung entspricht - sicher kein Fehler gesetzt wird. Weiterhin hat sich gezeigt, dass mit diesem Verfahren Höhenabweichungen zwischen hIST und hSOLL von 210 m bei 7 km Fahrstrecke - was ungefähr 3% Steigung entspricht - zum Fehler führen und bei Fehlstellungen von nur 140 m bei 7 km Fahrstrecke - was ungefähr 2% Steigung entspricht - sicher kein Fehler gesetzt wird.
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Somit kann eine besonders bevorzugte Ausführungsform insbesondere derart zusammengefasst bzw. beschrieben werden, dass
- • die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs 10 erfasst und ein entsprechender Beschleunigungswert erzeugt wird;
- • das Getriebe in Abhängigkeit von dem Beschleunigungswert gesteuert wird;
- • die Änderung der Höhe des Kraftfahrzeugs über einer Referenzhöhe ermittelt und ein entsprechender Höhenänderungswert erzeugt wird;
- • der Beschleunigungswert unter Verwendung des Höhenänderungswerts plausibilisiert wird; wobei
- • der Luftdruck erfasst und entsprechende Druckwerte erzeugt werden;
- • das Erzeugen des Höhenänderungswerts unter Verwendung der Druckwerte erfolgt;
- • das Erzeugen des Höhenänderungswerts erfolgt, indem
- - der Luftdruck zu einem vorbestimmten ersten Wegpunkt erfasst und ein entsprechender erster Druckwert erzeugt wird;
- - der Luftdruck zu einem vorbestimmten zweiten Wegpunkt, der nach dem ersten Wepunkt liegt, erfasst und ein entsprechender zweiter Druckwert erzeugt wird;
- - aus dem ersten Druckwert mithilfe der barometrischen Höhenformel ein erster Höhenwert berechnet wird;
- - aus dem zweiten Druckwert mithilfe der barometrischen Höhenformel ein zweiter Höhenwert berechnet wird;
- - der Höhenänderungswert gemäß der Formel
berechnet wird, wobei h1 der erste Höhenwert ist, und h2 der zweite Höhenwert ist und h der Höhenänderungswert ist, wobei
- • das Plausibilisieren erfolgt, indem
- - aus dem Höhenänderungswert ein Sollwert einer physikalischen Größe berechnet wird;
- - aus dem Beschleunigungswert ein Istwert der physikalischen Größe berechnet wird;
- - der Istwert mit dem Sollwert verglichen wird;
- - ein Plausibilierungswert, der von dem Ergebnis des Vergleichs abhängt, erzeugt wird;
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Hierbei kann die besonders bevorzugte Ausführungsform insbesondere weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass
- • das Vergleichen erfolgt, indem die Formel
geprüft wird, wobei yIST der Istwert ist, ySOLL der Sollwert ist, Tu ein vorbestimmter unterer Toleranzwert ist, und To ein vorbestimmter oberer Toleranzwert ist;
- • der Plausibilisierungswert bei erfolgreicher Prüfung auf „plausibel“ und bei erfolgloser Prüfung auf „implausibel“ gesetzt wird;
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Hierbei kann die besonders bevorzugte Ausführungsform insbesondere weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass
- • die Wegstrecke, die das Kraftfahrzeug zwischen einem vorbestimmten ersten Wegpunkt und einem vorbestimmten zweiten Wegpunkt, der nach dem ersten Wegpunkt liegt, zurückgelegt hat, ermittelt und ein entsprechender Wegstreckenwert erzeugt wird;
- • die über die Wegpunkte gemittelte Hangabtriebsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs 10 ermittelt und ein entsprechender gemittelter Hangabtriebsbeschleunigungswert erzeugt wird;
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Hierbei kann die besonders bevorzugte (erste) Ausführungsform insbesondere weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass
- • der Sollwert und/oder der Istwert (ySOLL/YIST) in Abhängigkeit von dem Wegstreckenwert und / oder dem gemittelten Hangabtriebbeschleunigungswert berechnet wird;
- • die physikalische Größe die Höhenänderung, die das Kraftfahrzeug 10 zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt überwunden hat, ist;
- • der Sollwert gemäß der Formel
berechnet wird, wobei h der Höhenänderungswert ist;
- • der Istwert gemäß der Formel
oder gemäß der Formel
berechnet wird, wobei aR der Radbeschleunigungswert ist, aS der Beschleunigungswert ist, g die Fallbeschleunigung ist, und s der Wegstreckenwert ist. Hierbei ist h der über einen Beschleunigungssensor, insbesondere über einen Längsbeschleunigungssensor ermittelter Höhenänderungswert. Insbesondere wird der Höhenänderungswert h mit Hilfe mehrerer Berechnungsteilschritte bzw. mit Hilfe mehrerer Teilwegstreckenwerte (Δs) berechnet.
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Nun wird eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens beschrieben werden. Diese Ausführungsform ähnelt der ersten Ausführungsform, so dass im Folgenden aber vor Allem die Unterschiede näher erläutert werden.
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Bei dieser Ausführungsform wird in dem (dritten) Schritt als Istwert ylST anstelle der Höhenänderung eine mittlere Hangabtriebsbeschleunigung, die von der mithilfe des Längsbeschleunigungssensors erfassten Längsbeschleunigung abhängt, gemäß der folgenden Formel berechnet:
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Bei dieser Ausführungsform wird in dem vierten Schritt ausgehend vom Anfang der Fahrt der Höhenänderungswert
h mithilfe des Drucksensors ständig oder laufend ermittelt und als Sollwert ySOLL eine Hangabtriebsbeschleunigung, die von diesem Höhenänderungswert
h und somit auch von dem mithilfe des Drucksensors erfassten Luftdruck abhängt, gemäß der folgenden Formel berechnet:
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Dieser Sollwert wird mit einem geeigneten Toleranzband versehen. Falls die mithilfe des Längsbeschleunigungssensors ermittelte mittlere Hangabtriebsbeschleunigung aabIST außerhalb dieses Toleranzbandes liegt, so wird ein Fehler generiert.
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Somit können die Unterschiede dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform im Vergleich zu der ersten bevorzugten Ausführungsform derart zusammengefasst werden, dass
- • die physikalische Größe die über die Wegstrecke gemittelte Hangabtriebsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs 10 ist;
- • der Sollwert gemäß der Formel
berechnet wird, wobei g die Fallbeschleunigung ist, h der Höhenänderungswert ist, und s der Wegstreckenwert ist;
- • der Istwert gemäß der Formel
berechnet wird, wobei aR der Radbeschleunigungswert ist, und aS der Beschleunigungswert ist. Hierbei wird der Istwert insbesondere mit Hilfe mehrerer Berechnungsteilschritte bzw. mit Hilfe mehrerer Teilwegstrecken (Δs) berechnet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere für die Realisierung von Schaltstrategien von Getrieben, insbesondere von automatischen oder automatisierten Getrieben bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, insbesondere also zur Realisierung von Schaltstrategien und/oder Gangwechseln. Die Steuervorrichtung ist insbesondere als eine Motor- und/oder Getriebesteuerung bzw. als Motor- und/oder Getriebesteuervorrichtung ausgebildet und weist insbesondere einen Mikroprozessor auf.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- aab
- Hangabtriebsbeschleunigung
- aabIST/aabSOLL
- Istwert/Sollwert von aab
- aR
- Radbeschleunigungswert
- aS
- Beschleunigungswert
- g
- Fallbeschleunigung
- h
- Höhenänderungswert
- h1/h2
- erster/zweiter Höhenwert
- hIST/hSOLL
- Istwert/Sollwert von h
- p1/p2
- erster/zweiter Druckwert
- s
- Wegstreckenwert bzw. Wegstrecke
- S1/S2
- erster/zweiter Wegpunkt
- To/Tu
- oberer/unterer Toleranzwert
- x
- horizontale Strecke zu s
- y
- physikalische Größe
- yIST/ySOLL
- jeweilige Istwert/Sollwert von y bzw. von der jeweiligen physikalischen Größe
- Δh
- Höhenänderung innerhalb eines Berechnungsschrittes
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h
- Höhenänderungswert ermittelt über Beschleunigungssensor, insbesondere über Längsbeschleunigungssensor
- Δs
- zurückgelegte Strecke innerhalb eines Berechnungsschrittes
- α
- Steigungswinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2012117050 A1 [0003]
- DE 102010038516 A1 [0004]
- DE 102014207628 A1 [0005]
- DE 102007061811 A1 [0006]