-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Masse eines Fahrzeuges mit einem Automatikgetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung ein Steuergerät zum Durchführen des Verfahrens.
-
Beispielsweise aus der Druckschrift
EP 2 021 745 B1 ist ein Verfahren zur Ermittlung der Masse eines Kraftfahrzeuges bekannt. Zum Ermitteln der Masse wird bei dem bekannten Verfahren bei einer Zugkraftunterbrechung eines Schaltvorganges während einer Rollphase des Fahrzeuges eine Beschleunigung ermittelt. Zudem wird die maximale Zugkraft ermittelt und verwendet, um die Masse des Fahrzeuges bestimmen zu können.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung und ein Steuergerät zum Durchführen des Verfahrens vorzuschlagen, um im Rahmen der Ermittlung der Masse des Fahrzeuges weitere Kenngrößen bestimmen zu können, um die Regelung des Fahrzeuges weiter zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 beziehungsweise 13 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
-
Es wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Masse eines Fahrzeuges mit einem Automatikgetriebe in Abhängigkeit einer ermittelten maximalen Zugkraft des Fahrzeuges und einer ermittelten Beschleunigungsdifferenz des Fahrzeuges vorgeschlagen. Um eine qualitativ optimierte Ermittlung der Masse des Fahrzeuges realisieren zu können, ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass während eines zugkraftunterbrechungsfreien Schaltvorganges, also während eines Wechsels einer Gangstufe des Automatikgetriebes unter Last, eine minimale Beschleunigung des Fahrzeuges bestimmt wird. Bei eingelegter Gangstufe, also wenn kein Schaltvorgang aktiv ist, werden eine maximale Beschleunigung und eine maximale Zugkraft des Fahrzeuges ermittelt. Aus der ermittelten minimalen Beschleunigung und der ermittelten maximalen Beschleunigung des Fahrzeuges wird eine Beschleunigungsdifferenz ermittelt, um einen realistischen Wert für die Ermittlung der Masse des Fahrzeuges zu erhalten. In Abhängigkeit der ermittelten maximalen Zugkraft des Fahrzeuges und der ermittelten Beschleunigungsdifferenz des Fahrzeuges wird schließlich die Masse des Fahrzeuges bestimmt.
-
Die Ermittlung der minimalen Beschleunigung des Fahrzeuges kann beispielsweise im Rahmen einer zugkraftunterbrechungsfreien Zug-Hochschaltung von einer zweiten Gangstufe in eine dritte Gangstufe des Automatikgetriebes realisiert werden.
-
Bei einem zugkraftunterbrechungsfreien Schaltvorgang erfolgt eine Änderung der Übersetzung des Automatikgetriebes unter Last. Die Zugkraft während des Schaltvorganges wird also nicht unterbrochen. Der Übergang von einer aktuellen Gangstufe zu einer einzulegenden Gangstufe wird somit ohne Unterbrechung des Leistungsflusses vollzogen. Es wird hierbei die zu verlassende Gangstufe aus dem Kraftfluss ausgekuppelt, während die neue Gangstufe parallel dazu in den Kraftfluss eingekuppelt wird. Ein Abfall der Fahrgeschwindigkeit während des Schaltvorganges kann dadurch vermieden werden.
-
Die minimale Beschleunigung während des zugkraftunterbrechungsfreien Schaltvorganges und die maximale Beschleunigung bei in dem Automatikgetriebe eingelegter Gangstufe können beispielsweise durch Ableitung einer jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit nach der Zeit ermittelt werden. Alternativ zur Fahrzeuggeschwindigkeit kann auch eine Abtriebsdrehzahl des Automatikgetriebes zur Ermittlung der Beschleunigungswerte herangezogen werden.
-
Die zur Beschleunigung des Fahrzeuges aufgewandte Zugkraft kann abhängig von einem abgegebenen Motormoment eines Antriebsmotors des Fahrzeuges ermittelt werden. Alternativ kann die zur Beschleunigung des Fahrzeuges aufgewandte Zugkraft durch die Stellung eines Fahrpedals des Fahrzeuges ermittelt werden.
-
Auf diese Weise kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Fahrzeugmasse ermittelt werden, ohne dass an dem Fahrzeug weitere Sensorik, wie Masse- bzw. Gewichtssensoren, zur Ermittlung der Fahrzeugmasse benötigt wird. Hierdurch wird kostengünstig die Regelung des Fahrzeuges verbessert.
-
Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens werden sogenannte Steuerflags oder auch Steuervariablen verwendet, um die Berechnung beziehungsweise Ermittlung der Masse weiter zu optimieren. Beispielsweise können Steuerflags für die Anfahrmasse, aber auch für die Fahrmasse des Fahrzeuges geprüft werden.
-
Um die Steuerflags bestimmen zu können, sind entsprechende Prüfbedingungen sowohl bei der Anfahrmasse, als auch bei der Fahrmasse vorgesehen. Hierbei können beispielsweise die Geschwindigkeit, der aktuelle Gang, die Beschleunigung, das Motormoment und auch weitere Kenngrößen verwendet werden, um entsprechende Bedingungen zum optimierten Bestimmen der Masse des Fahrzeuges vorzusehen.
-
Sobald das vorbestimmte Steuerflag eine Massenberechnung erlaubt, wird die Masse im Rahmen einzelner Massewerte in äquidistanten Intervallen ermittelt beziehungsweise berechnet.
-
Um die Genauigkeit im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens beim Ermitteln der Masse des Fahrzeuges weiter zu verbessern, ist vorgesehen, dass ein optimales Berechnungsintervall beziehungsweise ein sogenanntes Vertrauensintervall in Abhängigkeit von der Anzahl der Massewerte gebildet wird. Nur in diesem ausgewählten Intervall werden beispielsweise die ermittelten Massewerte in die weitere Ermittlung übernommen. Auf diese Weise werden unrealistische Werte aussortiert, sodass die Qualität der Ermittlung erheblich verbessert wird.
-
Im Rahmen des Verfahrens können weitere Filterungen und Mittelungen der ermittelten Massewerte durchgeführt werden, um die Qualität der ermittelten Massewerte weiter zu verbessern.
-
Um weitere für die Regelung des Fahrzeuges notwendige Daten ohne zusätzliche Sensoren ermitteln zu können, ist in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass in Abhängigkeit der ermittelten Masse des Fahrzeuges eine Fahrzeugneigung ermittelt und abgespeichert wird. Sobald vorbestimmte Bedingungen vorliegen, kann aus den ermittelten Massewerten auch eine Neigungsberechnung des Fahrzeuges durchgeführt werden. Als Bedingung sind verschiedene Kenngrößen denkbar. Eine mögliche Bedingung kann das Vorgeben eines vorbestimmten Schwellenwertes für die Anzahl von berechneten Massewerten sein. Es sind aber auch andere Bedingungen verwendbar. Die berechnete Fahrzeugneigung entspricht dabei der Fahrbahnsteigung.
-
Auf diese Weise kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch die Fahrzeugneigung beziehungsweise die Fahrbahnsteigung ohne den Einsatz weiterer Hardware, wie zum Beispiel Neigungssensoren oder dergleichen bestimmt werden. Hierdurch wird kostengünstig die Regelung des Fahrzeuges verbessert.
-
Zum Abschluss des vorgeschlagenen Verfahrens können diese ermittelten Werte für die Masse des Fahrzeuges und für die Steigung in einem Fahrzeugnetzwerk, zum Beispiel auch in einem Steuergerät oder einem Speicher oder dergleichen, zum Beispiel in einem Fahrzeugnetzwerkspeicher EEPROM abgespeichert werden, sodass diese Werte für andere Regelungen ausgelesen werden können.
-
Ferner ergibt sich durch die Abspeicherung der ermittelten Werte der Vorteil, dass nach dem Abstellen des Fahrzeuges diese Werte beim Wiederstarten des Fahrzeuges ausgelesen werden können, sodass korrekte Werte für die Fahrzeugregelung verwendet werden.
-
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Steuergerät zu beanspruchen, welches zum Durchführen des vorbeschriebenen Verfahrens geeignet ist.
-
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
- 2 eine schematische Darstellung von Fahrzeugbeschleunigung und der Zugkraft des Fahrzeuges im Rahmen einer zugkraftunterbrechungsfreien Zug-Hochschaltung von einer zweiten Gangstufe in eine dritte Gangstufe.
-
In 1 ist beispielhaft ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
-
Das Verfahren beginnt mit dem Verfahrensschritt A, bei dem der Start des Motors beziehungsweise des Fahrzeuges durch das Anschalten der Zündung erfolgt.
-
Nach dem Verfahrensschritt A erfolgt der Verfahrensschritt B, bei dem die Initialisierung aus einem Datenfeld oder einem sogenannten EEPROM eines Fahrzeugnetzwerkes erfolgt. Hierbei werden die bereits beim letzten Betrieb des Fahrzeuges ermittelten Daten, unter anderem die Masse des Fahrzeuges msFzg und die Fahrzeugneigung steig_observ_k, ausgelesen und als Initial- oder Anfangswert für den Betrieb des Fahrzeuges verwendet.
-
In einem nächsten Verfahrensschritt C erfolgt die Bestimmung, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeuges > 0 ist und somit das Fahrzeug fährt. Solange das Fahrzeug stillsteht verharrt das Verfahren in dem Verfahrensschritt C und es erfolgt keine neue Ermittlung der Fahrzeugmasse msFzg und der Fahrzeugneigung steig_observ_k.
-
Wird in dem Verfahrensschritt hingegen festgestellt, dass die Geschwindigkeit > 0 ist, dann erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt D2 die Bestimmung, ob eine Schaltung aktiv ist. Wenn dies der Fall ist, wird ein Verfahrensschritt D ausgeführt, bei dem die minimale Beschleunigung des Fahrzeuges α_Fzg_min während einer Zug-Hochschaltung ermittelt und zwischengespeichert wird.
-
Wird in dem Verfahrensschritt
D2 hingegen festgestellt, dass keine Schaltung aktiv ist, dann wird im Rahmen des Verfahrensschrittes
D1 die maximale Beschleunigung α_Fzg-max und die maximale Zugkraft
F_zug_max bei eingelegtem Gang ermittelt und zwischengespeichert. Im Rahmen des Verfahrensschrittes
D1 wird auch eine Beschleunigungsdifferenz
Delta_aFzg aus der zuvor ermittelten und zwischengespeicherten Werten der minimalen Fahrzeugbeschleunigung
α_Fzg_min und der maximalen Fahrzeugbeschleunigung
α_Fzg_max berechnet. Hierbei wird die Beschleunigungsdifferenz
Delta_aFzg des Fahrzeuges aus folgender Gleichung berechnet:
-
Sobald die Beschleunigungsdifferenz Delta_aFzg nach der vorgenannten Gleichung berechnet beziehungsweise ermittelt worden ist, wird im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens der Verfahrensschritt E durchgeführt. Im Rahmen des Verfahrensschrittes E werden sogenannte Steuerflags für die Massenberechnung bestimmt. Insbesondere wird hierbei unterschieden zwischen der Anfahrmasse und der Fahrmasse.
-
Die jeweiligen Bedingungen für die Steuerflags hinsichtlich der Anfahrmasse werden im Rahmen des Verfahrensschrittes E1 geprüft. Eine Bedingung ist die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, die oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes liegen muss. Auch wird geprüft, ob der aktuell eingelegte Gang dem Anfahrgang entspricht und die Beschleunigung des Fahrzeuges oberhalb eines parametrierbaren Schwellenwertes liegt.
-
Im Rahmen des Verfahrensschrittes E2 werden folgende Bedingungen zur Bildung des Steuerflags für die Fahrmasse geprüft. Die Beschleunigung des Fahrzeuges aFzg muss innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegen. Der aktuelle Gang muss größer als ein vorbestimmter Schwellenwert sein. Die Schaltung darf nicht aktiv sein. Das Motormoment muss oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes liegen.
-
Im Rahmen eines weiteren Verfahrensschrittes F wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren geprüft, ob die vorgenannten Steuerflags eine Masseberechnung erlauben. Wenn dies der Fall ist, folgt der Verfahrensschritt G, bei dem die Berechnung einzelner Massewerte msFzg_iin äquidistanten Intervallen erfolgt.
-
Hierzu wird die unter Verfahrensschritt G1 angegebene Gleichung verwendet. Es werden die Fahrzeugmasseeinzelwerte msFzg_i für eine Schaltung gebildet, wenn die Beschleunigungsdifferenz Delta_aFzg des Fahrzeuges oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes ist. Wenn die Fahrzeugmasseeinzelwerte msFzg_i ermittelt worden sind, wird im Rahmen des Verfahrensschrittes G ein Vertrauensintervall in Abhängigkeit von der Anzahl der Massewerte gebildet. Nur innerhalb dieses Vertrauensintervalls werden die entsprechenden Massewerte zur Bildung eines Masse-Mittelwertes übernommen.
-
In einem nächsten Verfahrensschritt H erfolgt eine Filterung und Mittelung der ermittelten Massewerte.
-
In einem Verfahrensschritt I wird geprüft, ob die Bedingungen eine Neigungsberechnung des Fahrzeuges erlauben. Wenn dies nicht der Fall ist, geht das Verfahren zurück zum Verfahrensschritt H.
-
Als Bedingung für die Neigungsberechnung des Fahrzeuges wird auf den Verfahrensschritt I1 verwiesen, bei dem die Anzahl der Massewerte als Bedingung zur Neigungsberechnung überprüft werden. Diese Anzahl muss oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes liegen.
-
Wenn diese Bedingungen für die Neigungsberechnung vorliegen, wird in einem nächsten Verfahrensschritt J die Fahrzeugneigung steig_observ_k und damit auch die Fahrbahnsteigung berechnet.
-
Zur Berechnung der Fahrzeugneigung beziehungsweise der Fahrbahnsteigung steig_observ_k sind Gleichungen im Rahmen des Verfahrensschrittes J1 angegeben. Um die Fahrzeugneigung steig_observ_k berechnen zu können, muss zunächst die geschätzte Geschwindigkeit zum aktuellen Zustand v_k ermittelt werden. Auch für diese Ermittlung ist eine Gleichung im Verfahrensschritt J1 angegeben.
-
Nach der Ermittlung der Werte für die Fahrzeugneigung steig_observ_k und der Masse des Fahrzeuges msFzg werden diese berechneten Werte für die Fahrzeugmasse msFzg und die Fahrzeugneigung steig_observ_k in dem EEPROM gespeichert und sind somit für weitere Regelungen abrufbar.
-
In 2 ist beispielhaft die Berechnung der Masseeinzelwerte msFzg_i in einer Beschleunigungsphase des Fahrzeuges im Rahmen einer Zug-Hochschaltung von der zweiten Gangstufe in die dritte Gangstufe dargestellt.
-
Zum einen ist der Verlauf der Beschleunigung des Fahrzeuges aFzg und zum anderen ist der Verlauf der Zugkraft des Fahrzeuges F_zug während des Verlaufes der Zug-Hochschaltung grafisch dargestellt.
-
Aus den Verläufen sind zum einen die minimale Beschleunigung des Fahrzeuges α_Fzg_min und die maximale Beschleunigung α_Fzg_max und damit auch die Beschleunigungsdifferenz Delta_aFzg dargestellt. Die maximale Zugkraft F_zug_max und die maximale Beschleunigung α_Fzg_max ergeben sich bei eingelegter Gangstufe.
-
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Fahrzeugneigung
steig_observ_k im Verfahrensschritt
J1 aus folgender Gleichung mit folgenden Größen ermittelt wird:
-
Mit folgenden Größen: der geschätzten beziehungsweise ermittelten Steigung steig_observ_k1 im letzten vergangenen Zustand, der Beobachterverstärkung für die Steigung beziehungsweise Neigung k_steig_observ sowie der Fahrzeuggeschwindigkeit v_fzg_ms in Meter pro Sekunde und der geschätzten beziehungsweise ermittelten Geschwindigkeit v_filt_observ_k1 im letzten vergangenen Zustand.
-
Die geschätzte beziehungsweise ermittelte Geschwindigkeit des Fahrzeuges
v_k im aktuellen Zustand wird im Verfahrensschritt
J1 aus folgender Gleichung berechnet:
-
Hierzu wird die geschätzte bzw. ermittelte Geschwindigkeit des Fahrzeuges v_k1 im letzten vergangenen Zustand, die Antriebskraft f_antrieb, die Erdbeschleunigung g, die Zeit eines Rechenschrittes dT, die geschätzte bzw. ermittelte Steigung im letzten vergangenen Zustand steig_observ_k1 sowie die Beobachterverstärkung für die Geschwindigkeit des Fahrzeuges k_v_observ, die Fahrzeuggeschwindigkeit in Meter pro Sekunde v_fzg_ms, die geschätzte bzw. ermittelte Geschwindigkeit des Fahrzeuges v_filt_observ_k1 im letzten vergangenen Zustand verwendet.
-
Bezugszeichenliste
-
- A, B, C
- Verfahrensschritte
- D, D1, D2
- Verfahrensschritte
- E, E1, F
- Verfahrensschritte
- G, G1, H
- Verfahrensschritte
- I, 11, J, J1, K
- Verfahrensschritte
- α_Fzg_min
- minimale Beschleunigung des Fahrzeuges
- α_Fzg_max
- maximale Beschleunigung des Fahrzeuges
- Delta_aFzg
- Beschleunigungsdifferenz
- msFzg
- Masse eines Fahrzeuges
- msFzg_i
- Fahrzeugmasseeinzelwerte
- F_zug_max
- maximale Zugkraft
- steig_observ_k
- Fahrzeugneigung bzw. Fahrbahnsteigung
- steig_observ_k1
- geschätzte bzw. ermittelte Steigung im letzten vergangenen Zustand
- k_steig_observ
- Beobachterverstärkung für die Steigung/Neigung
- v_k
- geschätzte bzw. ermittelte Geschwindigkeit zum aktuellen Zustand
- v_k1
- geschätzte bzw. ermittelte Geschwindigkeit im letzten vergangenen Zustand
- aFzg
- Beschleunigung des Fahrzeuges
- F_zug
- Zugkraft des Fahrzeuges
- f_antrieb
- Antriebskraft
- g
- Erdbeschleunigung
- dT
- Zeit eines Rechenschrittes
- k_v_observ
- Beobachterverstärkung für die Geschwindigkeit des Fahrzeuges
- v_fzg_ms
- Fahrzeuggeschwindigkeit in [m/s]
- v_filt_observ_k1
- geschätzte bzw. ermittelte Geschwindigkeit des Fahrzeuges im
- letzten
- vergangenen Zustand
- 2 Gang
- zweite Gangstufe bei einer Zug-Hochschaltung
- 3 Gang
- dritte Gangstufe bei einer Zug-Hochschaltung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-