DE102018220841A1

DE102018220841A1 - Verfahren zur Bestimmung einer Änderung der Masse eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102018220841A1
Application number: DE102018220841.7A
Authority: DE
Inventors: Rachid Mansour; Thomas Ascher
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2038-12-04
Also published as: DE102018220841B4; WO2020114990A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Änderung der Masse eines Fahrzeugs (1) zur Steuerung eines Anfahrvorgangs aus dem Stillstand des Fahrzeugs (1) heraus, wobei ein vor dem Stillstand des Fahrzeugs (1) letztmalig bestimmter Massewert als Initialwert verwendet wird, wobei Signale zumindest eines Beschleunigungssensors (5) erfasst und ausgewertet werden, wobei die Signale auf Vertikalbeschleunigungen basieren, die an dem im Stillstand befindlichen Fahrzeug (1) auftreten, und dass in Abhängigkeit von diesen Signalen das Auftreten der Änderung der Masse des Fahrzeugs (1) bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Änderung der Masse eines Fahrzeugs zur Steuerung eines Anfahrvorgangs aus dem Stillstand des Fahrzeugs heraus, wobei ein vor dem Stillstand des Fahrzeugs letztmalig bestimmter Massewert als Initialwert verwendet wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Für Fahrzeuge mit automatisiertem Schaltgetriebe bzw. Automatikgetriebe stellt die Masse des Fahrzeugs eine wesentliche Eingangsgröße dar, um den Anfahrvorgang effizient anzusteuern. Insbesondere bei Nutzfahrzeugen mit signifikant variierender Fahrzeugmasse, wie zum Beispiel bei Lastkraftwagen, ist die Kenntnis der aktuellen Masse des Fahrzeugs beim Anfahren von Bedeutung, um mittels einer Getriebesteuergerätes einen korrekten Anfahrgang bestimmen und auswählen zu können. Änderungen der Fahrzeugmasse resultieren aus einem Beladen oder Entladen sowie durch das An- oder Abkuppeln eines Anhängers.
Im Allgemeinen sind Nutzfahrzeuge nicht mit einer Sensorik ausgestattet, mittels der die Fahrzeugmasse messtechnisch erfasst werden kann, so dass Verfahren zur Berechnung der Fahrzeugmasse zum Einsatz kommen. Aus der DE 10 2007 015 356 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Änderung der Masse des Fahrzeugs bekannt. Gemäß dem aus der DE 10 2007 015 356 A1 bekannten Verfahren wird während der Fahrt auf der Grundlage dynamischer Bewegungsdaten ein aktueller Fahrzeug-Massewert bestimmt. Die rechnerische Bestimmung des Fahrzeug-Massewertes erfolgt durch ein Steuergerät. Bei einem Abschalten bzw. einer Deaktivierung des Steuergerätes, was in der Regel mit dem Ausschalten der Zündung und dem Stillstand des Fahrzeugs einhergeht, wird ein zuletzt bestimmter Fahrzeug-Massewert in einem Datenspeicher hinterlegt. Dieser steht bei einem erneuten Einschalten des Steuergerätes als Initialwert zur Verfügung. Um eine Änderung der Fahrzeugmasse durch Beladen oder Entladen während des Stillstands des Fahrzeugs berücksichtigen zu können, ist vorgesehen, dass das Steuergerät zusätzlich die Achslast zumindest einer Hinterachse des Fahrzeugs mittels eines statischen Verfahrens ermittelt, indem von dem Steuergerät ein mit der Achslast korrelierender physikalischer Messwert eingelesen wird, der von zumindest einem Drucksensor bereitgestellt wird, der an einer Hinterachse des Fahrzeugs angeordnet ist, und auf dessen Grundlage ein statisch ermittelter Fahrzeug-Massewert ermittelt wird. Mittels des Drucksensors wird ein Innendruck eines pneumatischen Federungselementes an einer Hinterachse des Fahrzeugs bestimmt. Durch den Vergleich des statisch ermittelten Fahrzeug-Massewertes mit dem hinterlegten Initialwert für die Fahrzeugmasse wird, unter Berücksichtigung eines vorbestimmten Toleranzbereiches, auf eine Änderung der Fahrzeugmasse geschlossen.
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zur Bestimmung einer Änderung der Masse eines Fahrzeugs zur Steuerung eines Anfahrvorgangs aus dem Stillstand des Fahrzeugs heraus bereitzustellen. Weiterhin sollen ein entsprechendes Steuergerät und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.
Diese Aufgabe wird aus verfahrenstechnischer Sicht ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Ein Steuergerät sowie ein Computerprogrammprodukt sind Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche 8 und 11. Die hierauf jeweils folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Änderung der Masse eines Fahrzeugs zur Steuerung eines Anfahrvorgangs aus dem Stillstand des Fahrzeugs heraus vorgeschlagen, wobei ein vor dem Stillstand des Fahrzeugs letztmalig bestimmter Massewert als Initialwert verwendet wird.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass Signale zumindest eines Beschleunigungssensors erfasst und ausgewertet werden, wobei die Signale auf Vertikalbeschleunigungen basieren, die an dem im Stillstand befindlichen Fahrzeug auftreten, und dass in Abhängigkeit von diesen Signalen das Auftreten der Änderung der Masse des Fahrzeugs bestimmt wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass im Stillstand des Fahrzeugs Vertikalbeschleunigungen auftreten, die auf bestimmten Ereignissen basieren, welche zu einer Anregung des Fahrzeugs in vertikaler Richtung, d. h. einer Beschleunigung in Fahrzeug-Hochachsenrichtung, führen. Bei den Ereignissen, die zu der Anregung des Fahrzeugs führen, kann es sich insbesondere um eine Änderung der Fahrzeugkonfiguration, die mit einer Masseänderung einhergeht, zum Beispiel das An-oder Abkuppeln eines Anhängers, handeln sowie den Vorgang des Beladens oder Entladens des Fahrzeugs bzw. des daran angekuppelten Anhängers. Der Anhänger kann insbesondere als ein Sattelauflieger ausgeführt sein. Vor dem Hintergrund, dass diese Ereignisse im Allgemeinen nur während des Stillstands des Fahrzeugs auftreten, kann die gemäß dem Stand der Technik vorgesehene Bestimmung eines aktuellen Fahrzeug-Massewertes auf der Grundlage dynamischer Bewegungsdaten während der Fahrt entfallen. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Anordnung des zumindest einen Beschleunigungssensors unmittelbar in einem Steuergerät des Fahrzeugs. Auf das Vorsehen mehrerer unterschiedlicher Sensoren, mittels derer die Achslast an zumindest einer Achse des Fahrzeugs bestimmbar sowie eine Statuserkennung des Anhängers durchführbar ist, kann durch das vorliegende Verfahren verzichtet werden. Vielmehr können bereits durch nur einen einzigen Beschleunigungssensor in dem Steuergerät des Fahrzeugs gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Ereignisse, die zu einer signifikanten Änderung der Masse des Fahrzeugs führen, bestimmt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann ein durch den zumindest einen Beschleunigungssensor erfasster Signalverlauf mit vordefinierten Signalwertverläufen verglichen werden, die eine Änderung der Masse des Fahrzeugs aufgrund spezifischer, vordefinierter Ereignisse wiedergeben. Durch den Vergleich eines durch den Beschleunigungssensor erfassten Signalverlaufs mit vordefinierten Signalwertverläufen kann eine Vereinfachung des Verfahrens erreicht werden. Insbesondere das Ereignis des An- oder Abkuppelns des Anhängers ermöglicht es aufgrund seiner spezifischen Charakteristik, einer sprunghaften Änderung im Signalverlauf der durch den Beschleunigungssensor erfassten Messwerte, einen solchen unmittelbaren Vergleich des erfassten Signalverlaufs mit einem hinterlegten Signalwertverlauf ohne tiefere Analyse der Messwerte durchzuführen.
Bevorzugt kann der erfasste Signalverlauf zur Bestimmung des Auftretens der Änderung der Masse des Fahrzeugs mittels Fourier-Analyse ausgewertet werden. Durch die Fourier-Analyse ist eine genauere Auswertung des jeweiligen Signalverlaufes der Messwerte für die Vertikalbeschleunigung möglich. Dadurch kann der erfasste Signalverlauf zur Bestimmung des Auftretens der Änderung der Masse des Fahrzeugs präziser ausgewertet werden. Insbesondere kann zwischen den Ereignissen, die zu der Änderung der Masse des Fahrzeugs führen können, differenziert werden.
Insbesondere kann der im Zeitbereich erfasste Signalverlauf mittels Fourier-Transformation in den Frequenzbereich transformiert werden. Durch die Fourier-Transformation lassen sich die periodischen Signale des Beschleunigungssensors in ein kontinuierliches Spektrum zerlegen, sodass die Amplituden unterschiedlicher Frequenzen bestimmbar sind, die für das Auftreten der verschiedenen Ereignisse charakteristisch sind. Anhand der Größenordnung der jeweiligen Amplituden lässt sich das Auftreten der Änderung der Masse des Fahrzeugs bestimmen, wobei zwischen einem Beladen und Entladen und einem An-oder Abkuppeln des Anhängers unterschieden werden kann.
Vorzugsweise kann ein vor dem Anfahrvorgang zuletzt bestimmter Wert der Masse des Fahrzeugs als neuer Initialwert in einer Speichereinheit hinterlegt werden. Auf diese Weise steht der zuletzt bestimmte Wert der Fahrzeugmasse bei einem erneuten Stillstand des Fahrzeugs als aktualisierter Initialwert zur Verfügung.
Ergänzend kann die Bestimmung des Auftretens der Änderung der Masse des Fahrzeugs zusätzlich mittels einer optischen Sensorvorrichtung erfasst werden. Mittels der optischen Sensorvorrichtung, die insbesondere als eine Kamera bzw. Rückfahrkamera ausgebildet sein kann, kann die Erkennung, ob ein Anhänger vorhanden ist oder nicht, unterstützt werden.
Weiterhin kann die Bestimmung des Auftretens der Änderung der Masse des Fahrzeugs zusätzlich durch eine Auswertung von zumindest einem drahtlos auslesbaren Informationsträger durchgeführt werden, der an einer von dem Fahrzeug aufgenommenen Ladung angeordnet oder dieser zugeordnet ist. Bei dem zumindest einen Informationsträger kann es sich um einen RFID- Transponder handeln, welcher Informationen über das Ladungsgewicht bereitstellt. Der zumindest eine Informationsträger kann unmittelbar an der Ladung angeordnet sein, was insbesondere bei einer als Stückgut ausgeführten Ladung vorteilhaft ist. Alternativ kann der zumindest eine Informationsträger an dem Anhänger angeordnet sein, und zumindest Informationen hinsichtlich der Masse der Ladung aufweisen. Dies ist vorteilhaft, wenn es sich bei der Ladung um Schüttgut handelt.
Zudem kann der Anhänger mit einem Informationsträger versehen sein, welcher Informationen über den Anhänger selbst, insbesondere dessen Masse beinhaltet.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, ein Verfahren zur Bestimmung einer Änderung der Masse eines Fahrzeugs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen. Das Steuergerät umfasst Mittel, die der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen. Bei diesen Mitteln handelt es sich um hardwareseitige Mittel und softwareseitige Mittel. Bei den hardwareseitigen Mitteln handelt es sich insbesondere um Datenschnittstellen, eine Recheneinheit sowie eine Speichereinheit. Das Steuergerät kann auch mit anderen Steuergeräten oder an dem Fahrzeug vorgesehenen Sensoren verbunden sein, um Steuerbefehle weiterzuleiten oder zusätzliche Daten zu empfangen. So kann das Steuergerät eine Auswerteeinheit umfassen, welche zur Auswertung von Signalen eingerichtet ist, die von einem an dem Fahrzeug angeordneten Lesegerät oder optischen Sensor ergänzend bereitgestellt werden können. Bei den Softwareseitigen Mitteln handelt es sich um Programmbausteine zur Durchführung des Erfindungsgemäßen Verfahrens.
Insbesondere kann das Steuergerät ein Getriebesteuergerät eines automatisierten Schaltgetriebes sein. Die Durchführung des Verfahrens mittels des Getriebesteuergerätes hat den Vorteil, dass die für das Ansteuern des Anfahrvorganges notwendige Bestimmung der Fahrzeugmasse unmittelbar erfolgt.
Dabei kann das Steuergerät zumindest einen integrierten Beschleunigungssensor umfassen. Der Beschleunigungssensor kann neben der Erfassung von Messwerten, die bei einer Vertikalbeschleunigung im Stillstand des Fahrzeugs auftreten, durch die eine Änderung der Masse qualifiziert sowie durch deren Auswertung durch das Steuergerät die Änderung der Masse quantifiziert wird, zudem zur Erfassung einer aktuellen Fahrbahnneigung, auf welcher sich das Fahrzeug befindet, verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch als Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln verkörpern, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein Verfahren zur Bestimmung einer Änderung der Masse eines Fahrzeugs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder auf einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einem Steuergerät gemäß einem der Anspruch 8 bis 10, ausgeführt wird.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, welches als Lastkraftwagen mit einem Auflieger ausgeführt ist;
2 eine schematische Darstellung eines Steuergerätes;
3 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Bestimmung einer Änderung der Masse des Fahrzeugs; und
4 ein Beschleunigungs-Zeit-Diagramm.

In 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gezeigt, welches als ein Sattelzug, bestehend aus einem Lastkraftwagen 1 und einem darauf abgelegten, als Sattelauflieger ausgebildeten Anhänger 10, ausgeführt ist. Der Lastkraftwagen 1 umfasst einen Antriebsmotor 2 sowie ein automatisiertes Schaltgetriebe 3. Dem Antriebsmotor 2 ist ein Motorsteuergerät 7 und dem automatisierten Schaltgetriebe 3 ist ein Getriebesteuergerät 4 zur jeweiligen Ansteuerung zugeordnet. Das Motorsteuergerät 7 und das Getriebesteuergerät 4 sind in ein Bussystem 9 des Lastkraftwagens 1 eingebunden und stehen im bidirektionalen Datenaustausch miteinander. Das Getriebesteuergerät 4 weist zumindest einen integrierten Beschleunigungssensor 5 auf. Der Beschleunigungssensor 5 ist zur Erfassung von Vertikalbeschleunigungen eingerichtet, die an dem Lastkraftwagen 1 auftreten. Die Vertikalbeschleunigung ist eine in Fahrzeug-Hochachsenrichtung z gemessene Beschleunigung. Mit x ist eine Fahrzeug-Längsachsenrichtung bezeichnet. Weiterhin können an dem Lastkraftwagen 1 ein optischer Sensor 6, beispielsweise eine Kamera, insbesondere eine Rückfahrkamera, und/oder ein Lesegerät 8, welches dem drahtlosen Auslesen von Informationsträgern dient, angeordnet sein. Sowohl der optische Sensor 6 als auch das Lesegerät 8 sind durch das Bussystem 9 für eine Datenübermittlung an das Getriebesteuergerät 4 verbunden.
Der in 1 dargestellte Anhänger 10 ist beispielhaft mit einer als Stückgut ausgeführten Beladung 11 beladen. In Abhängigkeit von der Ausgestaltung des Anhängers 10 kann die Beladung auch mit einem Schüttgut erfolgen. Das auf dem Anhänger 10 befindliche Stückgut 11 ist jeweils mit einem als auf RFID-Transponder 12 ausgebildeten Informationsträger versehen. Auf dem RFID-Transponder 12 können unter anderem Informationen über die Masse des Stückgutes 11 hinterlegt sein. Diese Information können mittels des Lesegerätes 8 ausgelesen und über das Bussystem 9 an das Getriebesteuergerät 4 übertragen werden.
Die Darstellung in 2 zeigt eine schematische Darstellung des Getriebesteuergerätes 4. Das Getriebesteuergerät 4 umfasst neben dem Beschleunigungssensor 5 eine Recheneinheit 13 und eine Speichereinheit 14. Zusätzlich kann eine Auswerteeinheit 15 vorgesehen sein. In der Speichereinheit 14 sind Algorithmen hinterlegt, die von der Recheneinheit 13 ausgeführt werden. Weiterhin werden in der Speichereinheit 14 von der Recheneinheit 13 bereitgestellte Ergebnisse abgespeichert. Die Auswerteeinheit 15 dient dazu, von dem optischen Sensor 6 bzw. dem Lesegerät 8 empfangene Daten auszuwerten und diese an die Speichereinheit 14 zu übertragen, welche diese durch die Recheneinheit 13 abrufbar zur Verfügung stellt.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Bestimmung der Änderung der Masse des Fahrzeugs. Mit dem Einschalten der Zündung des Lastkraftwagens 1 werden das Motorsteuergerät 7 und das Getriebesteuergerät 4 initialisiert, d.h. in einen Betriebszustand versetzt, in welchem das Motorsteuergerät 7 und das Getriebesteuergerät 4 zur Ausführung von Regelalgorithmen betriebsbereit sind. In einem ersten Schritt S1 wird aus der Speichereinheit 14 des Getriebesteuergerätes 4 ein Initialwert für die Masse des Lastkraftwagens 1 ausgelesen. Bei dem Initialwert handelt es sich um den vor dem Stillstand und Abschalten des Lastkraftwagens 1 und der damit einhergehenden Deaktivierung des Getriebesteuergerät 4 letztmalig bestimmten Wert der Masse des Lastkraftwagens 1.
Ausgehend von diesem Initialwert wird in einem Schritt S2 geprüft, ob ein eine Änderung der Masse des Lastkraftwagens 1 bewirkendes Ereignis aufgetreten ist. Hierzu werden die von dem Beschleunigungssensor 5 bereitgestellten Signale, die auf an dem Lastkraftwagen 1 auftretenden Vertikalbeschleunigungen basieren, ausgewertet. Eine Änderung der Masse des Lastkraftwagens 1 wird insbesondere durch ein Beladen oder Entladen sowie durch ein An- oder Abkoppeln des Anhängers 10 von dem Lastkraftwagen 1 bewirkt. Der Vorgang der Auswertung der Signale des Beschleunigungssensors 5 durch das Getriebesteuergerät 4 wird weiter unten anhand der 4 näher erläutert.
Wird im Schritt S2 keine Änderung der Masse des Lastkraftwagens 1 festgestellt, so wird zum Schritt S3 übergegangen. In dem Schritt S3 wird von dem Getriebesteuergerät 4 der Initialwert für die Masse des Lastkraftwagens 1 verwendet, um den Anfahrvorgang anzusteuern, d.h. um eine geeignete Gangauswahl in Abhängigkeit der bestimmten Fahrzeugmasse zu treffen.
Wird hingegen in dem Schritt S2 eine Änderung der Masse des Lastkraftwagens 1 festgestellt, so wird zum Schritt S4 übergegangen. In dem Schritt S4 wird aufgrund des Ereignisses, welches eine Änderung der Masse des Lastkraftwagens 1 bewirkt, zur Ansteuerung des Anfahrvorganges von dem Getriebesteuergerät 4 ein im Schritt S2 neu bestimmter Wert für die Masse des Lastkraftwagens 1 verwendet. Der neu bestimmte Wert für die Masse des Lastkraftwagens 1 ersetzt dabei den zuletzt in der Speichereinheit 14 hinterlegten Initialwert.
Im Anschluss an den Schritt S3 bzw. den Schritt S4, d. h. der Durchführung des Anfahrvorganges in Abhängigkeit von der im Schritt S2 bestimmten Fahrzeugmasse, wird im Schritt S5 geprüft, ob es zu einem erneuten Stillstand des Lastkraftwagens 1 gekommen ist. Bejahendenfalls wird vom Schritt S5 vor den Schritt S2 zurückgesprungen.
In 4 ist ein Beschleunigungs-Zeit-Diagramm dargestellt. Anhand dieses Diagramms werden die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte, insbesondere die Auswertung der Signale des Beschleunigungssensors 5 im Schritt S2, näher erläutert. Über die Abszisse ist die Zeit t aufgetragen und über die Ordinate ist die Beschleunigung a aufgetragen.
Im Zeitpunkt t₀ befindet sich der Lastkraftwagen 1 und der darauf abgelegte Anhänger 10 im Stillstand. Zumindest ist die Zündung eingeschaltet oder der Antriebsmotor 3 ist in Betrieb, sodass das Getriebesteuergerät 4 aktiv ist. Zwischen dem Zeitpunkt t₀ und einem späteren Zeitpunkt t₁ , in welchen der Anfahrvorgang initiiert wird, werden von dem Beschleunigungssensor 5 Signale für die Vertikalbeschleunigung erfasst, deren zeitlicher Signalverlauf 16 im Wesentlichen konstant ist. Der im Wesentlichen konstante Signalverlauf 16 der erfassten Messwerte für die Vertikalbeschleunigung a ist gleichbedeutend mit einer unveränderten Masse des Lastkraftwagens 1 und des darauf abgelegten Anhängers 10. Für die Ansteuerung des Anfahrvorganges wird in dieser Betriebssituation der in der Speichereinheit 14 hinterlegte Initialwert der Masse verwendet.
Zudem lässt sich durch die Auswertung des Signalverlaufs 16 auch eine Aussage darüber treffen, ob der Lastkraftwagen 1 stillsteht oder in Bewegung ist. Im letzteren Fall findet keine Bestimmung der Änderung der Masse statt.
Des Weiteren ist in dem Beschleunigungs-Zeit-Diagramm ein Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ dargestellt, innerhalb dessen es zu einem Beladen oder Entladen des Anhängers 10 kommt. Das Ereignis des Beladens oder Entladen des Anhängers 10 bewirkt eine Anregung in Fahrzeug-Hochachsenrichtung z, welche von dem Beschleunigungssensor 5 erfasst wird. Zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ stellt sich ein beispielhafter Signalverlauf 17 der erfassten Messwerte für die Vertikalbeschleunigung ein, welcher, entsprechend des im Allgemeinen im Fall von Stückgut 11 diskontinuierlichen Vorganges des Beladens oder Entladens, um einen Mittelwert schwingt, der sich im Stillstand des Lastkraftwagens 1 ohne Änderung der Fahrzeugmasse ergibt. Die Schwingungen resultieren aus den Impulsen in Fahrzeug-Hochachsenrichtung z, die beim Beladen oder Entladen des Stückgutes 11 auftreten.
Der Vorgang des An- oder Abkuppeln des Anhängers 10 führt zu einem beispielhaften Verlauf 18 der Messwerte für die Vertikalbeschleunigung, welcher sich beispielhaft zwischen den Zeitpunkten t₄ und t₅ ergibt. Das An- oder Abkuppeln des Anhängers 10 führt dabei zu einer eher sprunghaften Änderung der Vertikalbeschleunigung.
Die Auswertung der erfassten Signalverläufe 16, 17, 18 kann in einem einfachen Fall durch einen direkten Vergleich mit vordefinierten Signalverläufen durchgeführt werden, welche für das jeweilige Ereignis, das zur Änderung der Masse führt, vergleichbar sind. Eine Vielzahl entsprechender Signalverläufe kann hierzu in der Speichereinheit 14 des Getriebesteuergerätes 4 abrufbar hinterlegt sein.
Für eine genauere Auswertung des jeweiligen Signalverlaufes 16, 17, 18 der Messwerte für die Vertikalbeschleunigung ist vorgesehen, dass der erfasste Signalverlauf 16, 17, 18 zur Bestimmung des Auftretens der Änderung der Masse des Lastkraftwagens 1 mittels Fourier-Analyse ausgewertet wird. Hierzu wird der im Zeitbereich erfasste Signalverlauf 16, 17, 18 mittels Fourier-Transformation in den Frequenzbereich transformiert. Auf diese Weise lässt sich das Ereignis, welches zur Anregung des Lastkraftwagens 1 geführt hat, präziser bestimmen.
Wird aufgrund der Auswertung des Signalverlaufes 17 ein Beladen oder Entladen des Lastkraftwagens 1 erkannt, so wird unter Berücksichtigung des zuletzt aus dem Signalverlauf 17 bestimmten Wertes für die Masse des Lastkraftwagens 1 das automatisierte Schaltgetriebe 3 zur Durchführung des Anfahrvorganges gemäß dem Schritt S4 angesteuert. Dieser zuletzt bestimmte Wert für die Masse des Lastkraftwagens 1 bildet zugleich den Initialwert, welcher dem Verfahren bei einem erneuten Stillstand des Lastkraftwagens 1 oder nach einer Deaktivierung des Getriebesteuergerätes 4 zugrunde gelegt wird.
Wird aufgrund der Auswertung des Signalverlaufes 18 das An-oder Abkuppeln des Anhängers 10 erkannt, d. h. eine Änderung der Fahrzeugkonfiguration, so wird für den Anfahrvorgang im Fall des Abkuppeln des Anhängers 10 ein in der Speichereinheit 14 hinterlegte Wert für die Masse des Lastkraftwagens 1 zu Ansteuerung des Anfahrvorganges herangezogen, welcher dem Leergewicht des Lastkraftwagens 1 entspricht. Dieser dem Leergewicht des Lastkraftwagens 1 entsprechende Wert bildet zugleich den Initialwert, welcher dem Verfahren bei einem erneuten Stillstand des Lastkraftwagens 1 zugrunde gelegt wird. Entsprechend führt das Ankuppeln des Anhängers 10 zu einer im Wesentlichen sprunghaften Änderung in dem Signalverlauf 18, aus welcher auf eine sprunghafte Zunahme der Masse des Lastkraftwagens 1 geschlossen werden kann, die im Allgemeinen aus dem Ankuppeln resultiert. Die Auswertung der Signalverläufe 16,17, 18 mittels Frequenzanalyse ermöglicht es, die Änderung der Masse durch ein Ereignis, welches die Anregung des Lastkraftwagens 1 in Hochachsen-Richtung z bewirkt, wie das Beladen oder Entladen und/oder Ankuppeln oder Abkuppeln, relativ genau zu bestimmen.
Das Ereignis des Ankuppelns oder Abkuppelns des Anhängers 10 kann zusätzlich durch den optischen Sensor 6 erfasst werden. Von dem optischen Sensor 6 erzeugte Bildsignale werden an die Auswerteeinheit 15 das Getriebesteuergerätes 4 übertragen, welches die Bildsignale auswertet und mit dem Ereignis korrespondierende Informationen an die Recheneinheit 13 sowie Speichereinheit 14 überträgt.
Hinsichtlich des Ereignisses des Beladens oder Entladens können zusätzlich Informationen durch das Lesegerät 8 an dem Lastkraftwagen 1 ausgelesen werden, welche ebenfalls an die Auswerteeinheit 15 übermittelt werden. So können beispielsweise in den als RFID-Transponder 12 ausgebildeten Informationsträgern Informationen über die Masse der als Stückgut 11 ausgeführten Ladung hinterlegt sein. Die RFID-Transponder 12 können dabei unmittelbar an dem jeweiligen Stückgut 11 angeordnet sein. Denkbar ist auch eine nur mittelbare Anordnung eines RFID-Transponders 12 an dem Anhänger 10, wobei in dem RFID-Transponder 12 an dem Anhänger 10 zumindest Informationen über die Masse der Ladung auf dem Anhänger 10 enthalten ist. Dies ist vorteilhaft, wenn es sich bei der Ladung um Schüttgut handelt. Zusätzlich könnte ein weiterer RFID-Transponder 12a an dem Anhänger 10 angeordnet sein, welcher Informationen hinsichtlich des Leergewichts des Anhängers 10 selbst beinhaltet.
Bei dem An- oder Abkuppeln des Anhängers 10 kann zumindest ein an dem Anhänger 10 angeordneter RFID-Transponder 12, 12a in Ergänzung zur Bestimmung des Ereignisses durch die Auswertung des Signalverlaufes der von dem Beschleunigungssensor 5 erfassten Vertikalbeschleunigung a eine sinnvolle Ergänzung sein. Auf diese Weise könnte lediglich das Ereignis des An- oder Abkuppelns des Anhängers 10, welches zu einer Änderung der Masse des Lastkraftwagens 1 führt, qualifiziert werden, wodurch der erforderliche Rechenaufwand reduziert werden kann. Die Änderung der Masse des Lastkraftwagens 1 durch das Ereignis ließe sich durch das Auslesen des oder der RFID-Transponder 12, 12a bestimmen.
Bezugszeichenliste

1: Lastkraftwagen
2: Antriebsmotor
3: Automatisiertes Schaltgetriebe
4: Getriebesteuergerät
5: Beschleunigungssensor
6: Sensor (optisch)
7: Motorsteuergerät
8: Lesegerät RFID-Transponder
9: Bussystem
10: Anhänger
11: Ladung/ Stückgut
12: RFID-Transponder/ Informationsträger
12a: RFID-Transponder/ Informationsträger
13: Recheneinheit
14: Speichereinheit
15: Auswerteeinheit
16: Signalverlauf
17: Signalverlauf
18: Signalverlauf
S1: Schritt 1
S2: Schritt 2
S3: Schritt 3
S4: Schritt 4
S5: Schritt 5
t₀: Zeitpunkt
t₁: Zeitpunkt
t₂: Zeitpunkt
t₃: Zeitpunkt
t₄: Zeitpunkt
t₅: Zeitpunkt
a: Vertikalbeschleunigung
t: Zeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007015356 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Änderung der Masse eines Fahrzeugs (1) zur Steuerung eines Anfahrvorgangs aus dem Stillstand des Fahrzeugs (1) heraus, wobei ein vor dem Stillstand des Fahrzeugs (1) letztmalig bestimmter Massewert als Initialwert verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass Signale zumindest eines Beschleunigungssensors (5) erfasst und ausgewertet werden, wobei die Signale auf Vertikalbeschleunigungen basieren, die an dem im Stillstand befindlichen Fahrzeug (1) auftreten, und dass in Abhängigkeit von diesen Signalen das Auftreten der Änderung der Masse des Fahrzeugs (1) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch den Beschleunigungssensor (5) erfasster Signalverlauf (16, 17, 18) mit vordefinierten Signalwertverläufen verglichen wird, die eine Änderung der Masse des Fahrzeugs (1) aufgrund spezifischer Ereignisse wiedergeben.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erfasste Signalverlauf zur Bestimmung des Auftretens der Änderung der Masse des Fahrzeugs (1) mittels Fourier-Analyse ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der im Zeitbereich erfasste Signalverlauf (16, 17, 18) mittels Fourier-Transformation in den Frequenzbereich transformiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein vor dem Anfahrvorgang zuletzt bestimmter Wert der Masse des Fahrzeugs (1) als neuer Initialwert in einer Speichereinheit (14) hinterlegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Auftretens der Änderung der Masse des Fahrzeugs (1) zusätzlich mittels einer optischen Sensorvorrichtung (6) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Auftretens der Änderung der Masse des Fahrzeugs (1) zusätzlich durch eine Auswertung von zumindest einem drahtlos auslesbaren Informationsträger (12, 12a) durchgeführt wird, der an einer von dem Fahrzeug (1) aufgenommenen Ladung (11) angeordnet oder dieser zugeordnet ist.
Steuergerät (4) eines Fahrzeugs (1), das dazu eingerichtet ist, ein Verfahren zur Bestimmung einer Änderung der Masse eines Fahrzeugs (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
Steuergerät (4) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät ein Getriebesteuergerät (4) eines automatisierten Schaltgetriebes ist.
Steuergerät (4) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) zumindest einen integrierten Beschleunigungssensor (5) umfasst.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein Verfahren zur Bestimmung einer Änderung der Masse eines Fahrzeugs (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder auf einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einem Steuergerät (4) gemäß einem der Anspruch 8 bis 10, ausgeführt wird.