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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zur Schätzung einer Fahrzeuglast und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs auf der Grundlage einer geschätzten Fahrzeuglast. Aspekte der Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren, auf ein Steuergerät, auf ein Computerprogrammprodukt und auf ein Fahrzeug.
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HINTERGRUND
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Alle Fahrzeuge sind einer Kraft ausgesetzt, die der Beschleunigung des Fahrzeugs entgegenwirkt und die als „Straßenlast“ oder „Fahrzeuglast“ bezeichnet wird. Die Fahrzeuglast ist ein Produkt aus der Gesamtmasse des Fahrzeugs, der Steigung der Straße, auf der das Fahrzeug fährt, und anderen Faktoren wie Gegenwind und Art und Zustand der Straßenoberfläche.
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Passagiere, Gepäck, Anhänger usw. können zur Gesamtmasse des Fahrzeugs beitragen, die daher bei jeder Fahrt des Fahrzeugs unterschiedlich sein kann.
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Die Fahrzeuglast hat Auswirkungen auf verschiedene Aspekte der Fahrzeugsteuerung. So kann es z. B. wünschenswert sein, die Steuerung eines Automatikgetriebes an die variierende Fahrzeuglast anzupassen, da ein Anstieg der Last zu einem entsprechenden Anstieg der Motorleistung führt, die erforderlich ist, um eine bestimmte Fahrzeugbeschleunigung zu erreichen, und auch zu einem Anstieg der Blockiergeschwindigkeit eines Drehmomentwandlers des Getriebes. Es ist daher wünschenswert, z. B. bei einer Steigung das Hochschalten zu verzögern, um der erhöhten Arbeit Rechnung zu tragen, die der Fahrzeugmotor während der Steigung für den Antrieb des Fahrzeugs leisten muss, da die Fahrzeuglast bei einer positiven Straßenneigung zunimmt.
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Daher wird eine steigende Fahrzeuglast, z. B. durch eine steigende Straßenneigung, typischerweise dadurch kompensiert, dass das Getriebe so gesteuert wird, dass es ein aggressiveres Profil annimmt, so dass die Schaltvorgänge bei höheren Motordrehzahlen im Vergleich zu einer Fahrt auf einer ebenen Fläche durchgeführt werden.
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Die Steuerung des Getriebes kann z. B. auf Basis von Schaltkennfeldern erfolgen, die die Schaltpunkte in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gaspedalstellung definieren. So kann das Schaltkennfeld z. B. angeben, dass der Schaltpunkt für ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit liegt, wenn das Pedal voll durchgetreten ist, als wenn das Pedal weniger stark durchgetreten ist. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass das vollständige Durchtreten des Pedals typischerweise eine hohe Beschleunigungsanforderung des Fahrers anzeigt.
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Das Schaltkennfeld ist daher eine zweidimensionale Funktion, da die Schaltpunkte, die es definiert, sowohl in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit als auch auf die Pedalstellung variieren.
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Es kann ein Satz von Schaltkennfeldern verwendet werden, wobei jedes Kennfeld für eine bestimmte diskrete Straßenneigung kompensiert wird. Zum Beispiel kann der Kennfeldsatz ein Schaltkennfeld für 2 % Steigung, 6 % Steigung usw. enthalten. Um eine effektive Steuerung bei Steigungen zu ermöglichen, die nicht genau mit diesen diskreten Werten übereinstimmen, wird das Kennfeldpaar, das sich auf Steigungen unmittelbar oberhalb und unterhalb der geschätzten Steigung bezieht, identifiziert, und die zu implementierenden Schaltpunkte werden basierend auf der tatsächlichen geschätzten Steigung durch lineare Interpolation bestimmt. Wenn beispielsweise die geschätzte Steigung 4 % beträgt, interpoliert das Fahrzeug zwischen dem Kennfeld für 2 % Steigung und dem Kennfeld für 6 % Steigung, um einen Satz von Schaltpunkten zu erzeugen, die einer Steigung von 4 % entsprechen.
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Um die variierende Fahrzeuglast zu berücksichtigen, kann eine effektive Straßenneigung basierend auf einem geschätzten Wert der Fahrzeuglast berechnet werden. Die effektive Steigung ist eine Steigung, die den geschätzten Wert der Fahrzeuglast auf ein ansonsten unbelastetes Fahrzeug übertragen würde. Eine der effektiven Steigung entsprechende Verschiebungskarte kann dann ausgewählt werden und ein Satz von Verschiebungspunkten kann dann, wie oben beschrieben, unter Verwendung dieser effektiven Straßenneigung erzeugt werden. Dabei berücksichtigt die effektive Straßenneigung die tatsächliche Straßenneigung, die Masse des Fahrzeugs und jeden der anderen Faktoren, die zur Fahrzeugbelastung beitragen. Die effektive Straßenneigung kann mit einer Funktion berechnet werden, die auf einer vorgegebenen Beziehung zwischen Fahrzeuglast und effektiver Straßenneigung basiert.
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Es sind verschiedene Techniken zur Schätzung der Fahrzeuglast bekannt, die jeweils ihre Stärken und Schwächen haben.
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In einem gängigen Ansatz werden Messungen einer Last auf einer Getriebeausgangswelle und einer Ausgangsbeschleunigung dieser Getriebewelle erhalten und mit einem kalibrierten Modell der Fahrzeugstraßenlasten über einen Geschwindigkeitsbereich auf einer horizontalen Oberfläche abgeglichen. Jede Abweichung der Messungen von dem kalibrierten Modell kann verwendet werden, um eine Schätzung der Fahrzeuglast abzuleiten, wobei zu beachten ist, dass eine zunehmende Fahrzeugstraßenlast die Ausgangsbeschleunigung für eine gegebene Getriebelast reduziert. Dieser Ansatz wird üblicherweise als „Straßenlastmodell“-Schätzung bezeichnet. Wie oben beschrieben, wird diese Schätzung der Fahrzeuglast dann zur Bestimmung einer effektiven Straßenneigung verwendet, die wiederum zur Bestimmung eines Satzes von Schaltpunkten für das Getriebe verwendet wird.
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Alternativ zu den Messungen an der Getriebewelle können auch Raddrehzahlmessungen durchgeführt werden, so dass die tatsächliche Fahrzeugbeschleunigung mit einer vorhergesagten Fahrzeugbeschleunigung verglichen werden kann. Andere Quellen für Beschleunigungsdaten sind ebenfalls möglich; in jedem Fall wendet das Straßenlastmodell das gleiche Prinzip des Vergleichs der vorhergesagten Beschleunigung mit der tatsächlichen Beschleunigung an, um Abweichungen in der Fahrzeuglast relativ zu seiner Grundlast zu erkennen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Schätzung des Straßenlastmodells nicht zwischen den verschiedenen Faktoren unterscheiden kann, die zur Fahrzeuglast beitragen. Beispielsweise erhöhen zusätzliches Gewicht am Fahrzeug, ein positives Straßengefälle und Gegenwind die Übertragungslast, die erforderlich ist, um eine bestimmte Beschleunigung zu erreichen, aber das Schätzungsmodell kann nicht zwischen diesen Ursachen für die erhöhte Last unterscheiden.
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Zu den Faktoren, die zu einer Ungenauigkeit der vom Straßenlastmodell geschätzten Fahrzeuglast führen können, gehören: das Betätigen der Fahrzeugbremsen, wodurch die Last künstlich erhöht wird; der Verlust der Traktion eines oder mehrerer Räder, was den Anschein einer verringerten Last erweckt; ein laufender Gangwechsel, der die Last vorübergehend von der Getriebewelle löst; der Übergang des Fahrzeugs von einem Beschleunigungs- in einen Verzögerungszustand; und eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die unter einem kalibrierten Schwellenwert liegt, der sich auf die physikalischen Grenzen der Sensoren bezieht, die zur Messung der Getriebewellendrehzahl oder der Raddrehzahl verwendet werden.
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In einem anderen Ansatz kann die Schätzung der Fahrzeuglast auf der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs basieren, die von einem eingebauten Beschleunigungsmesser angezeigt wird. Solche Beschleunigungsmesser sind in der Lage, eine Gravitationskomponente der Beschleunigung zu erfassen, wenn sich das Fahrzeug auf einer Steigung befindet, die zur Schätzung der tatsächlichen Straßenneigung verwendet werden kann. Die geschätzte tatsächliche Straßenneigung kann wiederum mit einer geschätzten Fahrzeugmasse kombiniert werden, um eine Schätzung der Fahrzeuglast zu erhalten. Wie oben beschrieben, wird diese Schätzung der Fahrzeuglast dann verwendet, um eine effektive Straßenneigung zu bestimmen, die wiederum verwendet wird, um einen Satz von Schaltpunkten für das Getriebe zu bestimmen.
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Der auf dem Beschleunigungssensor basierende Ansatz ist besonders genau, wenn das Fahrzeug steht, da das Signalrauschen gering ist; obwohl die Technik jederzeit verwendet werden kann.
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Wenn das Fahrzeug steht, zeigt der Beschleunigungsmesser eine Längsbeschleunigung von null m/s2 an, wenn sich das Fahrzeug auf einer perfekt horizontalen Straße befindet. Wenn jedoch die tatsächliche Straßenneigung ungleich Null ist, wird die angezeigte Längsbeschleunigung ebenfalls ungleich Null sein, da eine Gravitationskomponente der Beschleunigung auf den Beschleunigungsmesser wirkt. Daher würde der Beschleunigungsmesser hypothetisch eine Längsbeschleunigung von 1g anzeigen, wenn sich das Fahrzeug auf einer 90°-Steigung befindet, wobei „g“ die Erdbeschleunigung darstellt, die ungefähr 9,8 m/s2 entspricht.
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Wenn versucht wird, die tatsächliche Straßenneigung auf diese Weise abzuschätzen, während sich das Fahrzeug bewegt, kann die vom Beschleunigungsmesser angezeigte Längsbeschleunigung mit der durch die Raddrehzahldaten angezeigten Fahrzeugbeschleunigung verglichen werden, um die Gravitationskomponente der Beschleunigung genau von der erfassten Gesamtbeschleunigung aufzulösen.
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Wie bereits erwähnt, kann die Schätzung der tatsächlichen Steigung mit einer Schätzung der Gesamtmasse des Fahrzeugs kombiniert werden, um eine Schätzung der Fahrzeuglast zu erzeugen. Die Masseschätzung muss z. B. auf 100 kg genau sein, um eine akzeptabel genaue Schätzung der Fahrzeuglast zu erhalten.
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In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass das Fahrzeug optionale Extras enthalten kann, die zusätzlich zur Grundmasse des Fahrzeugs weitere Masse hinzufügen, von denen das Fahrzeug nicht unbedingt im Voraus Kenntnis hat. Darüber hinaus kann, wie bereits erwähnt, die Gesamtmasse des Fahrzeugs bei jeder Fahrt, die das Fahrzeug unternimmt, aufgrund zusätzlicher Masse in Form von Gepäck, Anhängern usw. unterschiedlich sein.
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Das Fahrzeug muss daher seine Gesamtmasse für jede Fahrt, die es unternimmt, schätzen. Dies wird in der Regel durch die Analyse der Fahrzeugdynamik über die Zeit erreicht, wobei zu beachten ist, dass die Gesamtmasse gleich der resultierenden Kraft ist, die auf das Fahrzeug wirkt, geteilt durch die Fahrzeugbeschleunigung. Es kann eine beträchtliche Zeitspanne dauern, bis die Schätzung auf ein vernünftiges Maß an Genauigkeit verfeinert ist, bis zu diesem Zeitpunkt kann die auf dem Beschleunigungsmesser basierende Schätzung der tatsächlichen Steigung nicht in eine genaue Schätzung der Fahrzeuglast umgewandelt werden.
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Obwohl die auf Messungen des Beschleunigungsmessers basierende Schätzung der tatsächlichen Steigung relativ zuverlässig ist, ist die Massenschätzung, die für die Umwandlung in eine Fahrzeuglastschätzung erforderlich ist, in ähnlicher Weise fehleranfällig wie das Straßenlastmodell. Verschiedene Faktoren, einschließlich der oben genannten, können eine Massenschätzung verfälschen. Zusätzlich kann ein Gegenwind, sofern er der Bewegung des Fahrzeugs in ähnlicher Weise wie eine zusätzliche Masse entgegenwirkt, zu einer Überschätzung der Gesamtmasse des Fahrzeugs führen.
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Es ist auch bekannt, z. B. aus
US 2014/0067153 , mehr als eine Technik parallel zu verwenden, um mehrere Straßenneigungsschätzungen zu liefern. Die endgültige Fahrbahnneigungsschätzung wird dann aus der Menge der verfügbaren Schätzungen anhand von Angaben zum Fahrzeugzustand ausgewählt, so dass jede Technik während bestimmter Fahrzeugbetriebsbedingungen verwendet wird. Dieser Ansatz ist jedoch relativ unflexibel und kann nicht dynamisch auf Änderungen der Schätzungszuverlässigkeit reagieren, die z. B. durch die Aktivierung der Bremsen oder der Traktionskontrolle oder durch Schaltvorgänge verursacht werden.
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Vor diesem Hintergrund wurde die vorliegende Erfindung entwickelt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Schätzung einer Last auf ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: das Erhalten einer ersten Lastschätzung unter Verwendung einer ersten Lastschätzungstechnik; das Erhalten einer zweiten Lastschätzung unter Verwendung einer zweiten Lastschätzungstechnik; das Analysieren von Eigenschaften der ersten Lastschätzung und der zweiten Lastschätzung; und, basierend auf der Analyse, das Auswählen entweder der ersten Lastschätzung oder der zweiten Lastschätzung als eine Ausgangslastschätzung.
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Durch die Entscheidung zwischen mehreren Lastschätzungen erhöht das Verfahren vorteilhafterweise die Wahrscheinlichkeit, dass in allen Fahrsituationen eine genaue Lastschätzung zur Verfügung steht, da jede Lastschätzung mit unterschiedlichen Techniken erzeugt werden kann und somit nicht den gleichen Schwachstellen unterworfen ist. Dies wiederum verbessert die Anpassung des Fahrzeugbetriebs auf der Grundlage der Lastschätzung, z. B. die Aktualisierung von Schaltplänen.
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Das Analysieren von Merkmalen der ersten Lastschätzung und der zweiten Lastschätzung umfasst optional den Vergleich entsprechender Merkmale der ersten und zweiten Lastschätzung.
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Das Verfahren kann das Bestimmen, für jede der ersten und zweiten Lastschätzungen, einer jeweiligen geschätzten Steigung einer Oberfläche, auf der sich das Fahrzeug befindet, umfassen. In solchen Ausführungsformen umfasst das Analysieren von Merkmalen der ersten Lastschätzung und der zweiten Lastschätzung das Analysieren entsprechender Merkmale der jeweiligen geschätzten Steigungen, die mit der ersten und der zweiten Lastschätzung verbunden sind, beispielsweise das Vergleichen der geschätzten Steigungen, die mit der ersten Lastschätzung und/oder der zweiten Lastschätzung verbunden sind, mit einem oder mehreren Schwellenwerten. Solche Verfahren können ferner das Auswählen der zweiten Lastschätzung als Ausgangslastschätzung umfassen, wenn der mit der zweiten Lastschätzung verbundene geschätzte Gradient unter einem ersten Schwellenwert des einen oder der mehreren Schwellenwerte liegt und der mit der ersten Lastschätzung verbundene geschätzte Gradient positiv ist. Der erste Schwellenwert kann z. B. positiv sein. Solche Verfahren können auch das Auswählen dessen, was von der ersten Lastschätzung und der zweiten Lastschätzung den höchsten Wert hat, als Ausgangsfahrzeuglastschätzung umfassen, wenn die geschätzten Gradienten, die der ersten und der zweiten Lastschätzung zugeordnet sind, beide positiv sind und der geschätzte Gradient, der der zweiten Lastschätzung zugeordnet ist, den ersten Schwellenwert überschreitet.
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In Ausführungsformen, die das Bestimmen jeweiliger Gradienten für die erste und zweite Lastschätzung beinhalten, kann das Verfahren das Auswählen der zweiten Lastschätzung als die Ausgangslastschätzung umfassen, wenn der geschätzte Gradient, der der zweiten Lastschätzung zugeordnet ist, über einem zweiten Schwellenwert des einen oder der mehreren Schwellenwerte liegt und der geschätzte Gradient, der der ersten Lastschätzung zugeordnet ist, negativ ist. Der zweite Schwellenwert ist optional negativ. Solche Verfahren können auch das Auswählen dessen, was von der ersten Lastschätzung und der zweiten Lastschätzung den niedrigsten Wert hat, als Ausgangsfahrzeuglastschätzung umfassen, wenn die geschätzten Gradienten, die mit der ersten und zweiten Lastschätzung verbunden sind, beide negativ sind und der geschätzte Gradient, der mit der zweiten Lastschätzung verbunden ist, unter dem zweiten Schwellenwert liegt.
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In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Empfangen eines oder mehrerer Signale, die Fahrzeugbetriebsparameter anzeigen, und das Sperren der ersten Lastschätztechnik und/oder der zweiten Schätztechnik in Abhängigkeit von dem oder jedem Signal, das Fahrzeugbetriebsparameter anzeigt. Solche Ausführungsformen können auch das Sperren der ersten Lastschätztechnik und/oder der zweiten Schätztechnik in Abhängigkeit von der Qualität mindestens eines der Signale, die Fahrzeugbetriebsparameter anzeigen, umfassen. Die Fahrzeugbetriebsparameter können mindestens einen der folgenden umfassen: einen Bremszustand; einen Getriebezustand; einen Gangwählerzustand; eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs; einen Betriebsmodus; eine Fahrzeuggeschwindigkeit; eine Längsbeschleunigung; eine Getriebeöltemperatur; einen Zustand des Traktionskontrollsystems; eine Änderungsrate des Antriebswellendrehmoments; eine Änderungsrate einer Steigung einer Oberfläche, auf der das Fahrzeug fährt; einen Drehmomentwandlerzustand; und eine Drehmomentrichtung.
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Die erste Lastabschätzungstechnik kann den Empfang eines Signals umfassen, das eine Beschleunigung des Fahrzeugs anzeigt, und den Vergleich der angezeigten Beschleunigung mit einer vorhergesagten Beschleunigung, um die erste Lastabschätzung zu bestimmen.
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Die zweite Lastabschätzungstechnik kann das Empfangen eines Signals, das eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs anzeigt, und das Auflösen einer Komponente der Längsbeschleunigung, die auf die Schwerkraft zurückzuführen ist, umfassen. Solche Verfahren können ferner das Schätzen eines Gradienten einer Oberfläche, auf der sich das Fahrzeug befindet, in Abhängigkeit von der Größe der Komponente der Längsbeschleunigung, die auf die Schwerkraft zurückzuführen ist, umfassen, wobei das Verfahren auch das Schätzen einer Masse des Fahrzeugs und das Bestimmen der zweiten Lastschätzung in Abhängigkeit von der geschätzten Fahrzeugmasse und dem geschätzten Oberflächengradienten umfassen kann.
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Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, umfassend das Schätzen einer Last auf dem Fahrzeug unter Verwendung des Verfahrens des obigen Aspekts, und das Steuern eines Automatikgetriebes des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der ausgegebenen Lastschätzung. Das Verfahren kann auch das Anpassen eines Schaltkennfelds umfassen, das zum Steuern des Getriebes in Abhängigkeit von der geschätzten Fahrzeuglast verwendet wird.
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Andere Aspekte der Erfindung stellen eine Steuerung bereit, die so konfiguriert ist, um das Verfahren eines der obigen Aspekte zu implementieren, ein Computerprogrammprodukt, das einen computerlesbaren Code zur Steuerung einer Rechenvorrichtung umfasst, um das Verfahren eines der obigen Aspekte durchzuführen, und ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium, das ein solches Computerprogrammprodukt umfasst.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung stellt eine Steuerung bereit, die so konfiguriert ist, um ein Automatikgetriebe eines Fahrzeugs zu steuern. Die Steuerung umfasst einen Prozessor, der so konfiguriert ist, dass er: eine erste Lastabschätzung unter Verwendung einer ersten Lastabschätzungstechnik erhält; eine zweite Lastabschätzung unter Verwendung einer zweiten Lastabschätzungstechnik erhält; Charakteristika der ersten Lastabschätzung und der zweiten Lastabschätzung analysiert; und basierend auf der Analyse entweder die erste Lastabschätzung oder die zweite Lastabschätzung als eine Ausgangslastabschätzung auswählt; und einen Ausgang, der so konfiguriert ist, dass er Steuerbefehle zur Steuerung des Getriebes basierend auf der Ausgangslastabschätzung ausgibt.
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Der Prozessor kann einen elektronischen Prozessor mit einem elektrischen Eingang zum Empfangen von einem oder mehreren Signalen umfassen, die Werte anzeigen, die zum Berechnen der ersten und zweiten Lastschätzung verwendet werden, oder zum direkten Empfangen von Anzeigen der ersten und zweiten Lastschätzung, und eine elektronische Speichervorrichtung, die elektrisch mit dem elektronischen Prozessor gekoppelt ist und in der Anweisungen gespeichert sind. Der Prozessor kann so konfiguriert sein, dass er auf die Speichervorrichtung zugreift und die darin gespeicherten Befehle ausführt, so dass er in der Lage ist, eine endgültige Lastschätzung zu erzeugen.
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Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Fahrzeug, das das Steuergerät nach einem der obigen Aspekte umfasst.
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Im Rahmen dieser Anmeldung ist ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorhergehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt sind, und insbesondere die einzelnen Merkmale davon, unabhängig oder in beliebiger Kombination genommen werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer Ausführungsform können in beliebiger Weise und/oder Kombination miteinander kombiniert werden, sofern diese Merkmale nicht miteinander unvereinbar sind. Der Anmelder behält sich das Recht vor, jeden ursprünglich eingereichten Anspruch zu ändern oder einen neuen Anspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, einen ursprünglich eingereichten Anspruch dahingehend zu ändern, dass er von einem anderen Anspruch abhängt und/oder ein Merkmal eines anderen Anspruchs einbezieht, obwohl er ursprünglich nicht in dieser Weise beansprucht wurde.
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Figurenliste
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Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Merkmale mit gleichen Bezugsziffern versehen sind:
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- 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs, das eine Steigung hinauffährt;
- 2 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug aus 1;
- 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zum Arbitrieren zwischen zwei oder mehr Fahrzeuglastschätzungen darstellt; und
- 4 ist ein Diagramm, das einen Satz von Fahrzeuglastschätzungen für eine simulierte Fahrt für das Fahrzeug von 1 zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Im Allgemeinen bieten die Ausführungsformen der Erfindung eine Fahrzeuglastschätzung mit verbesserter Zuverlässigkeit im Vergleich zu Ansätzen des Standes der Technik. Die Verbesserung der Genauigkeit der Fahrzeuglastschätzung ermöglicht wiederum eine optimierte Steuerung von Fahrzeugsystemen, die von der Fahrzeuglastschätzung beeinflusst werden, wie z. B. ein Automatikgetriebe, wie oben beschrieben.
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Die verbesserte Genauigkeit der Fahrzeuglastschätzung wird erreicht, indem mindestens zwei Lastschätzverfahren kontinuierlich parallel eingesetzt werden, um entsprechende Echtzeit-Fahrzeuglastschätzungen zu liefern, und indem dynamisch zwischen den Fahrzeuglastschätzungen entschieden wird, um jederzeit die zuverlässigste Schätzung zu ermitteln und auszuwählen.
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Im Gegensatz zu Ansätzen des Standes der Technik, die zwischen mehreren Schätzungen rein auf der Basis externer Faktoren, die den Fahrzeugzustand anzeigen, entscheiden, werden in Ausführungsformen der Erfindung Eigenschaften der einzelnen Schätzungen analysiert, um zu beurteilen, welche Schätzung die zuverlässigste ist. Insbesondere können entsprechende Eigenschaften der Schätzungen als Teil dieser Beurteilung verglichen werden. Dies bietet einen dynamischeren und flexibleren Ansatz als der des Standes der Technik, der ein Arbitrationsverfahren ermöglicht, auf einen größeren Bereich von Variablen zu reagieren und letztlich die durchschnittliche Genauigkeit der endgültigen Schätzung zu verbessern.
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Wenn z. B. zwei oder mehr scheinbar gültige Fahrzeuglastschätzungen verfügbar sind, kann der höchste Fahrzeuglastschätzwert ausgewählt werden, so dass das Fahrzeug für das Worst-Case-Szenario gesteuert werden kann.
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Die Mittel, mit denen zwei spezifische individuelle Fahrzeuglastschätzungen in Ausführungsformen der Erfindung erhalten werden können, werden nun beschrieben, bevor das Verfahren betrachtet wird, mit dem die zuverlässigere dieser beiden Schätzungen bestimmt wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die beiden im Folgenden beschriebenen Verfahren zur Schätzung der Fahrzeuglast nur zur Veranschaulichung verwendet werden und Ausführungsformen der Erfindung zwischen Schätzungen, die mit anderen Verfahren ermittelt wurden, vermitteln können.
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Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Konzept nicht darauf beschränkt, zwischen zwei Fahrzeuglastschätzungen zu entscheiden, und tatsächlich kann eine beliebige Anzahl von individuellen Schätzungen verglichen und ausgewählt werden, um eine endgültige Fahrzeuglastschätzung bereitzustellen, die zur Steuerung von Fahrzeugsystemen verwendet wird.
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In 1 ist ein Fahrzeug 10 dargestellt, das mit der Geschwindigkeit V auf einer Straße 12 fährt, die nach oben geneigt ist. Aufgrund der Neigung der Straße 12 führt eine Bewegung in Längsrichtung der Straße 12 - von rechts nach links, wie in 1 gesehen - zu einem entsprechenden Anstieg des Straßenniveaus. Die Längsbewegung wird üblicherweise als „Fahrt“ bezeichnet, die in 1 mit „d“ dargestellt ist, während der Höhenanstieg als „Anstieg“ bezeichnet wird, der in der Figur mit „Δh“ dargestellt ist.
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Das in 1 gezeigte besondere Verhältnis von Steigung und Gefälle erzeugt eine Längsneigung, die durch den Winkel „α“ angegeben wird, der in diesem Beispiel 15° beträgt. Dies kann alternativ als knapp 1:4 ausgedrückt werden, was bedeutet, dass die Straße 12 für je 4 Einheiten Fahrt eine Einheit Steigung aufweist. Dies kann höher sein, als ein Fahrzeug typischerweise zu bewältigen hätte, da Straßensteigungen oft auf etwa 12° begrenzt sind.
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Der Massenschwerpunkt des Fahrzeugs 10 ist in 1 durch den mit „CG“ gekennzeichneten Punkt dargestellt. Das Gewicht des Fahrzeugs 10, d. h. die Kraft, die aufgrund der Schwerkraft auf das Fahrzeug 10 wirkt, wirkt senkrecht durch den Massenschwerpunkt und wird durch den mit „Mg“ gekennzeichneten Pfeil dargestellt, da das Gewicht gleich dem Produkt aus der Fahrzeugmasse M und der Erdbeschleunigung g ist.
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Die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 10, die eine zur Fahrbahn parallele Richtung hat, nimmt zu. Das bedeutet, dass das Fahrzeug 10 sowohl in Längsrichtung beschleunigt, was durch den mit „AL“ gekennzeichneten Pfeil dargestellt wird, als auch in vertikaler Richtung, was durch den mit „AV“ gekennzeichneten Pfeil dargestellt wird, der orthogonal zur Längsbeschleunigung ausgerichtet ist.
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Es wird darauf hingewiesen, dass der Einfachheit halber der Effekt der Fahrzeugneigung in 1 ignoriert wurde, so dass die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 10 mit der Geschwindigkeit ausgerichtet ist.
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1 zeigt daher drei Komponenten der Beschleunigung, die von einem eingebauten Beschleunigungsmesser (in 2 dargestellt) erfasst werden können, um eine Schätzung der Straßenneigung abzuleiten, die sich wiederum auf die Fahrzeuglast auswirkt, wie oben erwähnt. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn das Fahrzeug 10 von einem geraden Weg abweicht, eine Querbeschleunigung entsteht, nämlich eine Zentripetalbeschleunigung, die auf den Mittelpunkt eines Wendekreises gerichtet ist, den das Fahrzeug 10 durchfährt.
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2 zeigt das Fahrzeug 10 von oben, wobei einige interne Komponenten sichtbar sind. Wie aus 2 ersichtlich ist, nimmt das Fahrzeug 10 eine geteilte Achsenanordnung an, wie sie dem Fachmann bekannt sein wird, bei der ein Paar einander gegenüberliegender Hinterachsen 14 jeweilige koaxiale Hinterräder 16 tragen und ein Paar einander gegenüberliegender Vorderachsen 18 jeweilige koaxiale Vorderräder 20 tragen.
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Das Fahrzeug 10 umfasst einen Verbrennungsmotor 22, der auf einer zentralen Längsachse des Fahrzeugs 10 zwischen den vorderen Straßenrädern 20 angeordnet ist. In diesem Beispiel treibt der Motor 22 alle vier Straßenräder 16, 20 an, so dass das Fahrzeug 10 ein „allradgetriebenes“ Fahrzeug ist.
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2 zeigt auch einen Fahrzeugantriebsstrang 24, der so konfiguriert ist, dass er das Drehmoment vom Motor 22 auf die Straßenräder 16, 20 überträgt. Der Antriebsstrang 24 umfasst ein Automatikgetriebe 26, das sich in Längsrichtung zwischen dem Motor 22 und einem Verteilergetriebe 28 erstreckt, um das vom Motor 22 abgegebene Drehmoment auf das Verteilergetriebe 28 zu übertragen. Das Verteilergetriebe 28 ist wiederum so konfiguriert, dass es das Drehmoment zur Abgabe an eine hintere Antriebswelle 30 und eine vordere Antriebswelle 32 aufteilt.
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Die hintere Antriebswelle 30 erstreckt sich in Längsrichtung und koaxial mit dem Getriebe 26, um mit den Hinterachsen 14 zu koppeln und ein Drehmoment auf diese zu übertragen und somit die hinteren Laufräder 16 anzutreiben. Die vordere Antriebswelle 32 erstreckt sich in entgegengesetzter Richtung zur hinteren Antriebswelle 30 und parallel zum Getriebe 26, um mit den Vorderachsen 18 unterhalb des Motors 22 zu koppeln und dadurch ein Drehmoment auf die Vorderachsen 18 zu übertragen, um die vorderen Laufräder 20 anzutreiben.
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Das Automatikgetriebe 26 kann von jedem geeigneten Typ sein, zum Beispiel ein hydraulisches Automatikgetriebe. Die internen Komponenten des Automatikgetriebes 26 sind in 2 nicht dargestellt, um die Erfindung nicht durch unnötige Details zu verschleiern, aber der Fachmann wird verstehen, dass solche Getriebe typischerweise einen Satz von Planetengetrieben umfassen, um die erforderlichen Übersetzungsverhältnisse bereitzustellen, und einen Drehmomentwandler, um die Motorleistung 22 mit den Planetengetrieben zu koppeln.
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Das Automatikgetriebe 26 wird von einem Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) 34 gesteuert, das die Funktionen eines Motorsteuergeräts (ECU) und eines Getriebesteuergeräts (TCU) kombiniert. In anderen Ausführungsformen können stattdessen eine separate ECU und TCU verwendet werden.
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Das PCM 34 ist für die Steuerung des Betriebs sowohl des Motors 22 als auch des Automatikgetriebes 26 verantwortlich. In dieser Hinsicht empfängt das PCM 34 Eingangsdaten von einer Reihe von On-Board-Sensoren und erzeugt Steuersignale, die je nach Bedarf an den Motor 22 oder an das Automatikgetriebe 26 übertragen werden. Der erfahrene Leser wird verstehen, dass das PCM 34 einen oder mehrere Prozessoren enthält, die so konfiguriert sind, dass sie die Eingangsdaten analysieren, um die Steuersignale zu erzeugen.
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Die Eingangsdaten können beispielsweise Angaben über den aktuell gewählten Gang, die Motordrehzahl, die Motorlast, die Geschwindigkeit der Räder, den Abgasdurchsatz, den Ansaugdruck des Motors, den Betriebsmodus des Fahrzeugs, die Gaspedalstellung, die Umgebungstemperatur und vieles mehr enthalten. Der erfahrene Leser wird verstehen, dass die Gewinnung solcher Daten von Standard-Bord-Sensoren völlig konventionell und bei den meisten modernen Fahrzeugen üblich ist, so dass dies hier nicht näher beschrieben werden soll.
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Die vom PCM 34 an das Automatikgetriebe 26 ausgegebenen Steuersignale bestehen typischerweise entweder aus einem Befehl zum Hochschalten, d.h. zum Einlegen eines höheren Übersetzungsverhältnisses als dem, in dem das Getriebe 26 gerade arbeitet, oder aus einem Befehl zum Herunterschalten, d.h. zum Einlegen eines niedrigeren Übersetzungsverhältnisses als dem, in dem es gerade arbeitet. Typischerweise bewirken Hochschalt- oder Rückschaltbefehle eine schrittweise Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses, um ein benachbartes Übersetzungsverhältnis zu übernehmen, aber es ist möglich, dass ein Befehl ein Hoch- oder Rückschalten bewirkt, das unter bestimmten Bedingungen das benachbarte Übersetzungsverhältnis überspringt.
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Wie bereits erwähnt, werden die Schaltvorgänge in Übereinstimmung mit einem ausgewählten Schaltkennfeld ausgeführt, das die Punkte definiert, an denen ein Hoch- oder Herunterschalten auf der Grundlage von Fahrzeugbetriebsparametern, insbesondere der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Stellung des Gaspedals, ausgelöst wird. Das PCM 34 wählt aus einem Satz von Schaltkennfeldern entsprechend der momentanen Betriebsbedingungen und insbesondere der aktuellen geschätzten Fahrzeuglast und dem Fahrzeugbetriebsmodus aus. Wenn das Automatikgetriebe 26 beispielsweise auf einen „Sport“-Betriebsmodus eingestellt ist, wählt das PCM 34 ein entsprechendes Schaltkennfeld aus - das typischerweise ein relativ aggressives Schaltverhalten aufweist, bei dem Gangwechsel bei relativ hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten ausgelöst werden - und steuert das Getriebe 26 entsprechend.
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Es wird an dieser Stelle angemerkt, dass ein Schaltkennfeld verschiedene Formen annehmen kann, einschließlich eines Arrays oder einer Matrix von Werten, wie z. B. einer Nachschlagetabelle, oder einer mathematischen Funktion.
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Es wird auch darauf hingewiesen, dass der Begriff „Schaltkennfeld“ nicht notwendigerweise eine allgemeine und vollständige Darstellung jedes Schaltpunktes für jeden Betriebszustand und jeden gewählten Gang beinhaltet; obwohl der Begriff dies umfasst. Stattdessen kann ein Schaltkennfeld nur eine Teilmenge der Werte enthalten, die jedes Szenario repräsentieren, und insbesondere nur Schaltpunkte für einen aktuell gewählten Gang anzeigen.
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Das PCM 34 ist in diesem Beispiel auch für die Schätzung der Fahrzeugauslastung zuständig. In dieser Hinsicht verwendet das PCM 34, wie bereits erwähnt, zwei verschiedene Fahrzeuglastschätzmodelle, um entsprechende Fahrzeuglastschätzungen zu erzeugen, und entscheidet dann zwischen diesen Schätzungen, indem es sie miteinander und/oder mit kalibrierten Schwellenwerten vergleicht, um die Schätzung auszuwählen, die als endgültige Fahrzeuglastschätzung übernommen wird. Die endgültige Fahrzeuglastschätzung wird dann verwendet, um z. B. ein geeignetes Schaltkennfeld zu bestimmen, auf dem die Steuerung des Getriebes 26 basiert.
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Das PCM 34 kann einen Prozessor enthalten, der so konfiguriert ist, dass er alle Fahrzeuglastschätzmodelle ausführt, oder einen Satz von Prozessoren, die ein Verarbeitungsmodul bilden, um diese Aufgabe zu erfüllen.
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In diesem Beispiel sind die beiden verwendeten Fahrzeuglastschätzmodelle das „Straßenlastmodell“ und das auf dem Beschleunigungsmesser basierende Schätzmodell, die bereits beschrieben wurden und dem Fachmann bekannt sein werden.
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Dementsprechend wird eine Sensoreinrichtung 36 an der hinteren Antriebswelle 32 angebracht, um ein Signal zu liefern, das die Übertragungslast angibt.
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Da es unpraktisch und übermäßig kostspielig ist, Drehmomentmessvorrichtungen in Serienfahrzeugen zu implementieren, werden stattdessen Computermodelle verwendet, um Signale zu liefern, die das Getriebeausgangsdrehmoment oder die Beschleunigung anzeigen. Dabei gibt ein Motormanagementsystem des PCM 34 wie üblich ein Kurbelwellendrehmoment aus, das mit Bezug auf bekannte Wellenübersetzungen in eine Getriebewelle umgerechnet werden kann. Diese Signale werden auf beliebig geeignete Weise an das PCM 34 übertragen, zum Beispiel über einen herkömmlichen Fahrzeug-CAN-Bus.
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Das PCM 34 enthält einen auslesbaren Speicher, der eine Kopie eines kalibrierten Modells der Fahrzeug-Straßenlasten über einen Bereich gleichmäßiger Geschwindigkeiten auf einer horizontalen Fläche enthält. Das PCM 34 vergleicht die Messungen des Getriebedrehmoments und der Last mit dem kalibrierten Modell und verwendet jede Abweichung der Messungen von dem kalibrierten Modell, um eine erste Fahrzeuglastschätzung abzuleiten.
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Das Fahrzeug 10 enthält auch einen Trägheitssensor in Form eines Beschleunigungsmessers 38, der in der Lage ist, ein Signal zu erfassen und auszugeben, das die Längsbeschleunigung anzeigt, nämlich die Beschleunigung in einer Richtung parallel zur Oberfläche der Straße 12, auf der das Fahrzeug 10 steht. Das Signal, das die Längsbeschleunigung anzeigt, wird mit geeigneten Mitteln, wie z. B. einem CAN-Bus, an das PCM 34 übertragen.
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Wie bereits beschrieben, erfasst der Beschleunigungsmesser 38 nur die Längsbeschleunigung AL des Fahrzeugs 10, wenn sich das Fahrzeug 10 auf einer ebenen Fläche befindet. Befindet sich das Fahrzeug 10 jedoch auf einer Steigung, wie in 1, erfasst der Beschleunigungsmesser 38 eine Kombination aus der Längsbeschleunigung AL des Fahrzeugs 10 und der Erdbeschleunigung g. Ist die Geschwindigkeit V gleich Null, erfasst der Beschleunigungsmesser 38 nur die Erdbeschleunigung, die direkt in eine geschätzte Straßenneigung umgerechnet werden kann.
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Wenn die Geschwindigkeit V ungleich Null ist, wird die angezeigte Längsbeschleunigung mit der Geschwindigkeit V verglichen, wie sie z. B. von den Raddrehzahlsensoren angezeigt wird, um die Größe von AL zu bestimmen und dadurch die Gravitationskomponente der Beschleunigung aus der angezeigten Längsbeschleunigung aufzulösen und eine Straßenneigungsschätzung zu erzeugen.
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Das PCM 34 verwendet dann eine Schätzung der Fahrzeugmasse, um die Steigungsschätzung in eine zweite Fahrzeuglastschätzung umzuwandeln.
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Um die Fahrzeugmasse zu schätzen, enthält das PCM 34 einen Algorithmus, der die Fahrzeugdynamik über die Zeit überwacht. Beispielsweise kann die Beschleunigung des Fahrzeugs 10, die vom Beschleunigungsmesser 38 angezeigt wird, mit dem Getriebedrehmoment verglichen werden, um einen Hinweis auf die Fahrzeugmasse zu erhalten. Der Algorithmus verwendet auch die geschätzte Straßenneigung, die auf den Messwerten des Beschleunigungsmessers basiert, um die Masseschätzung zu verfeinern, wobei zu beachten ist, dass die Straßenneigung einen Einfluss auf die Fahrzeugbeschleunigung hat.
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Wie bereits erwähnt, muss der Algorithmus zur Massenschätzung jedes Mal iterieren, wenn das Fahrzeug 10 eine neue Fahrt antritt, da sich die Fahrzeugmasse von der vorherigen Fahrt unterscheiden kann, z. B. durch das Hinzufügen von Fahrgästen oder eines Anhängers.
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Der Algorithmus zur Massenschätzung iteriert kontinuierlich, ausgehend von einer anfänglichen Schätzung, die wahrscheinlich ungenau ist, so dass die vom Algorithmus ausgegebene Schätzung der Fahrzeugmasse kontinuierlich verfeinert wird und daher zunehmend genauer wird. Wie bereits erwähnt, wird ein kalibrierter Zeitraum definiert, in dem der Algorithmus eine Massenschätzung mit ausreichender Genauigkeit erzeugt. Dieser Zeitraum kann in Form einer diskreten Anzahl von Iterationen des Algorithmus zur Massenschätzung oder als Zeitspanne definiert werden. Solange der Zeitraum nicht verstrichen ist, kann keine genaue zweite Fahrzeuglastschätzung auf der Grundlage der Beschleunigungsmesswerte erzeugt werden, obwohl stattdessen ein kalibrierter Wert für die Fahrzeugmasse verwendet werden kann, damit die zweite Fahrzeuglastschätzung mit angemessener Genauigkeit erzeugt werden kann.
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Auch nach Ablauf des Zeitraums wird der Algorithmus zur Massenschätzung weiter iteriert, um die Massenschätzung weiter zu verfeinern.
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Die spezifischen Methoden zur Schätzung der Masse eines Fahrzeugs sind bekannt und nicht Gegenstand dieser Anwendung und sollen daher nicht weiter betrachtet werden.
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Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann die erste Fahrzeuglastschätzung, die auf dem Straßenlastmodell basiert, aufgrund von Wechselwirkungen zwischen den vom Schätzmodell verwendeten Daten und den momentanen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs falsch sein. Zu solchen Zeiten wird die erste Fahrzeuglastschätzung „gesperrt“, was bedeutet, dass die Schätzung als unzuverlässig gekennzeichnet wird und daher nicht als endgültige Fahrzeuglastschätzung verwendet wird; stattdessen wird zu solchen Zeiten die zweite Straßenfahrzeuglastschätzung verwendet, sofern verfügbar.
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Im Folgenden finden Sie eine nicht erschöpfende Liste der Faktoren, die dazu führen können, dass die erste Fahrzeuglastschätzung gesperrt wird:
- - die Fahrzeugbremse ist betätigt, in diesem Fall ist kein zuverlässiger Wert für das Drehmoment für das Straßenlastmodell verfügbar;
- - die Fahrzeuggeschwindigkeit - z. B. angezeigt durch die Drehzahl einer Motorausgangswelle - liegt unter einem Schwellenwert, da die Daten des Geschwindigkeitssensors bei niedrigen Geschwindigkeiten unzuverlässig werden, und außerdem entspricht diese Bedingung im Allgemeinen dem Zustand eines offenen Drehmomentwandlers, der möglicherweise keine Datenpunkte im kalibrierten Modell der Straßenbelastung enthält;
- - die Drehmomentrichtung von Antriebsmoment zu Schubmoment übergeht, z. B. wenn das Gaspedal losgelassen wird - die Überschreitung des Spielraums erzeugt ein unzuverlässiges Ausgangsdrehmoment;
- - ein Gangwechsel im Gange ist, während dessen kein zuverlässiger Wert für das Drehmoment zur Ansteuerung des Straßenbelastungsmodells verfügbar ist;
- - die Querbeschleunigung über einem Schwellenwert liegt, was typischerweise anzeigt, dass sich das Fahrzeug 10 in einer Kurve befindet, wobei der Drehmomentwert aufgrund von Reifenschlupf unzuverlässig sein kann und das Straßenlastmodell gesperrt wird, falls das Fahrzeug 10 beispielsweise eine relativ flache Serpentine auf einer steilen Bergstraße durchfährt, um das Auslösen eines Hochschaltens während der Kurvenfahrt aufgrund der vorübergehenden Änderung des Straßengefälles zu verhindern;
- - der Rückwärtsgang eingelegt ist, da das Straßenbelastungsmodell nicht für das Rückwärtsfahren kalibriert ist, da Fahrzeuge typischerweise nur einen Rückwärtsgang haben und somit ein Schalten nicht möglich ist;
- - ein Traktionskontrollsystem des Fahrzeugs aktiv ist, da solche Systeme das am Getriebe 26 anliegende Drehmoment stören, das daher keine zuverlässige Anzeige der Straßenbelastung mehr ist;
- - die Wählhebelposition oder der Schaltmodus ändert sich oder wurde kürzlich geändert, da das System nach solchen Änderungen eine kurze Einschwingzeit benötigt;
- - die Getriebeöltemperatur liegt unter einem Schwellenwert, da der Drehmomentverlust des Getriebes erhöht sein kann, bis das Öl seine Betriebstemperatur erreicht hat, vor der die Ölviskosität hoch ist und die Reibungsverluste steigen.
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Jede der oben genannten Sperrbedingungen hat einen zugehörigen Zeitgeber, der vorgibt, wie lange die erste Fahrzeuglastschätzung gesperrt wird, sobald die Sperrbedingung nicht mehr erfüllt ist. Zum Beispiel wird die erste Fahrzeuglastschätzung noch für eine kurze Zeit nach dem Loslassen des Bremspedals gesperrt. Die jeweilige Zeitspanne, die für jede Bedingung gilt, ist auf die spezifische Anwendung kalibriert.
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Was die zweite Fahrzeuglastschätzung betrifft, so ist zwar die geschätzte Straßenneigung, die auf Beschleunigungsmessern basiert, für die meisten Betriebsbedingungen relativ zuverlässig, aber der Algorithmus, der eine Schätzung der Fahrzeugmasse erzeugt, ist für viele dergleichen Faktoren anfällig wie das Straßenlastmodell. Dementsprechend wird der Algorithmus zur Massenschätzung gesperrt oder vorübergehend unterbrochen, wenn eine der folgenden Bedingungen zutrifft:
- - die Fahrzeugbremse ist betätigt, in diesem Fall ist kein zuverlässiger Wert für das Drehmoment für das Massenschätzungsmodell verfügbar;
- - die Änderungsrate des Drehmoments der hinteren Antriebswelle (z. B. des Drehmoments, das dem Achsenantrieb in Querübersetzungsanordnungen folgt) überschreitet einen Schwellenwert, wobei zu beachten ist, dass ein im Allgemeinen stabiles Drehmoment für eine genaue Schätzung der Masse erforderlich ist;
- - die Änderungsrate der Straßenneigung (wie durch die Beschleunigungsmessermessungen angezeigt) einen Schwellenwert überschreitet, da eine relativ stabile Neigung für eine genaue Massenschätzung erforderlich ist;
- - der Drehmomentwandler des Getriebes 26 ist entriegelt oder offen, da zu solchen Zeiten kein zuverlässiger Drehmomentwert für den Massenschätzungsalgorithmus verfügbar ist;
- - die Drehmomentrichtung von Antriebsmoment zu Schubmoment übergeht, z. B. wenn das Gaspedal losgelassen wird - die Spielkreuzung erzeugt ein unzuverlässiges Ausgangsdrehmoment;
- - ein Gangwechsel im Gange ist, während dessen kein zuverlässiger Wert für das Drehmoment für den Massenschätzungsalgorithmus verfügbar ist;
- - ein Traktionskontrollsystem des Fahrzeugs ist aktiv, da solche Systeme das auf das Getriebe 26 wirkende Drehmoment stören, das daher keine zuverlässige Anzeige der Straßenbelastung mehr ist, auf der die Massenschätzung basieren kann;
- - der Rückwärtsgang eingelegt ist, da das Massenschätzungsmodell nicht für das Rückwärtsfahren kalibriert ist;
- - die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegt, wobei zu beachten ist, dass Signale, die die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigen, bei niedrigen Geschwindigkeiten tendenziell unzuverlässig sind, und eine genaue Anzeige der Fahrzeuggeschwindigkeit erforderlich ist, um den Luftwiderstand des Fahrzeugs 10 zu berechnen, da die Schätzung der Masse die Auflösung der auf das Fahrzeug 10 wirkenden Kräfte beinhaltet;
- - die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 10 unterhalb eines Schwellenwerts liegt, da die Schätzung gegen unendlich tendieren kann, wenn die Beschleunigung, die Teil des Nenners einer Gleichung zur Berechnung der Masse ist, gegen Null tendiert, und auch der Messfehler signifikant wird und so zu unzuverlässigen Ergebnissen führt;
- - die Wählhebelposition oder der Schaltmodus ändert sich oder wurde kürzlich geändert, da das System nach solchen Änderungen eine kurze Einschwingzeit benötigt;
- - die Getriebeöltemperatur unter einem Schwellenwert liegt, da der Drehmomentverlust des Getriebes erhöht sein kann, bis das Öl seine Betriebstemperatur erreicht hat, vor der die Ölviskosität hoch ist und die Reibungsverluste zunehmen;
- - die Querbeschleunigung über einem Schwellenwert liegt, was typischerweise anzeigt, dass sich das Fahrzeug 10 in einer Kurve befindet, wobei der Algorithmus den Reifenschlupf nicht berücksichtigen kann und daher die Massenschätzung aufgrund der ungenauen verfügbaren Informationen unterbunden wird, und auch für den Fall, dass das Fahrzeug 10 eine relativ flache Serpentine auf einer steilen Bergstraße durchfährt, um beispielsweise das Auslösen eines Hochschaltens während der Kurvenfahrt aufgrund der vorübergehenden Änderung der Straßenneigung zu verhindern.
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Wenn der Algorithmus zur Massenschätzung während des Zeitraums, der für die Erstellung einer Schätzung mit ausreichender Genauigkeit definiert ist, gesperrt ist, wird der Zeitraum um einen entsprechenden Betrag verlängert. Dies wiederum verzögert die Verfügbarkeit einer genauen zweiten Fa h rzeuglastschätz u ng.
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Umgekehrt wird, wenn der Algorithmus zur Massenermittlung nach Ablauf des anfänglichen Zeitraums gesperrt wird, die jüngste Schätzung für die Fahrzeugmasse verwendet, um die zweite Fahrzeuglastschätzung auf der Grundlage der geschätzten Straßenneigung zu generieren, die aus den jüngsten Beschleunigungsmessern berechnet wurde. Dies ermöglicht es insbesondere, die zweite Fahrzeuglastschätzung zu Zeiten zu generieren, in denen das Fahrzeug 10 stillsteht, was, wie bereits erwähnt, der Fall ist, wenn die Straßenneigungsschätzung aufgrund des geringen Signalrauschens am genauesten ist.
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Wie bereits erwähnt, wird vor Ablauf des Zeitraums, der für die Erstellung einer genauen Massenschätzung definiert ist, stattdessen ein kalibrierter Wert für die Basisfahrzeugmasse als Massenschätzung verwendet. Dies ermöglicht es, die zweite Fahrzeuglastschätzung mit angemessener Genauigkeit zu erzeugen, bevor eine genauere Massenschätzung verfügbar wird, so dass die zweite Fahrzeuglastschätzung zu jeder Zeit verfügbar ist. Eine mögliche Ausnahme hiervon ist, wenn Signalausfälle verhindern, dass eine zuverlässige Schätzung der Straßenneigung aus den Messwerten des Beschleunigungsmessers abgeleitet werden kann; in diesem Fall kann die zweite Fahrzeuglastschätzung verhindert werden.
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3 zeigt einen Arbitrierungsprozess 40, der vom PCM 34 durchgeführt wird, um zwischen der ersten und der zweiten Fahrzeuglastschätzung zu entscheiden, um eine endgültige Fahrzeuglastschätzung auszuwählen, die für die Steuerung anderer Fahrzeugsysteme, wie z. B. das Automatikgetriebe 26, verwendet wird.
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Der Arbitrierungsprozess 40 beginnt damit, dass die ersten und zweiten Fahrzeuglastschätzungen in den Schritten 42 und 44 unter Verwendung des Straßenlastmodells bzw. der geschätzten Straßenneigung, die aus den Beschleunigungsmessern in Kombination mit dem Massenschätzungsalgorithmus abgeleitet wird, erstellt werden.
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Wenn eine der Sperrbedingungen für die erste Fahrzeuglastschätzung gilt, so dass das Straßenlastmodell in Schritt 46 keine geschätzte Fahrzeuglast berechnen darf, gibt der Prozess 40 einfach die zweite Fahrzeuglastschätzung in Schritt 48 als endgültige Fahrzeuglastschätzung aus. In diesem Zusammenhang wird nochmals darauf hingewiesen, dass die zweite Fahrzeuglastschätzung im Allgemeinen jederzeit verfügbar ist, da sie aus einem kalibrierten Wert für die Basismasse berechnet werden kann, bis eine genaue Massenschätzung verfügbar wird.
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Wie bereits erwähnt, ist die Ausnahme hiervon, wenn ein Signalfehler vorliegt, der verhindert, dass die tatsächliche Straßenneigung genau geschätzt werden kann; in diesem Fall wird ein kalibrierter Wert für die Fahrzeuglast ausgegeben, wenn das Straßenlastmodell ebenfalls gesperrt ist. Auf diese Weise kann das PCM 34 einen sicheren und bekannten Wert für die Fahrzeuglast ausgeben, der z. B. keine unangemessenen Schaltvorgänge verursacht, die von einem Fahrer bemerkt werden könnten, auch wenn dies zu einem nicht optimalen Fahrverhalten führt. So kann es z. B. vorteilhaft sein, eine Fahrzeuglast anzunehmen, die einer Straßenneigung von Null und keinem Gegenwind entspricht, wenn keine gegenteiligen Daten vorliegen, da ein Fahrer frühe Hochschaltvorgänge an einer Steigung wahrscheinlich nicht bemerkt, aber späte Hochschaltvorgänge auf einer flachen Straße bemerken könnte, wie sie sich ergeben würden, wenn eine höhere Neigung angenommen würde.
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Wenn das Straßenlastmodell die erste Fahrzeuglastschätzung berechnen darf, werden anschließend die Eigenschaften der ersten und zweiten Fahrzeuglastschätzung überprüft, um zu bestimmen, welche als endgültige Fahrzeuglastschätzung ausgewählt werden soll.
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Der erste Schritt dieser Überprüfungen besteht darin, in Schritt 50 zu beurteilen, ob die erste Fahrzeuglastschätzung positiv ist und die zweite Lastschätzung, die auf den Messwerten des Beschleunigungsmessers basiert, unter einem ersten kalibrierten Schwellenwert liegt, der beispielsweise eine niedrige positive Zahl sein kann, die einer effektiven Steigung von etwa 2 % entspricht. Wenn dies der Fall ist, gibt der Arbitrierungsprozess 40 die zweite Fahrzeuglastschätzung in Schritt 52 als die endgültige Fahrzeuglastschätzung aus.
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Dies basiert auf der Überlegung, dass es in diesem Zustand wahrscheinlich ist, dass das Straßenlastmodell ein unzuverlässiges Ergebnis erzeugt hat, z. B. weil es vor kurzem gesperrt wurde und daher auf einen neuen Schätzwert hin filtert. Unter diesen Umständen ist es wahrscheinlicher, dass die zweite Fahrzeuglastschätzung die tatsächliche Fahrzeuglast genau wiedergibt. Mit anderen Worten: Wenn das Straßenlastmodell eine Schätzung der Fahrzeuglast liefert, die nahelegt, dass die Straße 12 eine positive Steigung hat, während die Messwerte des Beschleunigungsmessers anzeigen, dass die Straße 12 nahezu horizontal ist, wird angenommen, dass das Straßenlastmodell ein unzuverlässiges Ergebnis erzeugt hat.
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Wenn dies nicht der Fall ist, prüft der Arbitrierungsprozess 40 in Schritt 54, ob das Gegenteil der Fall ist, d.h. ob die erste Fahrzeuglastschätzung negativ ist und die zweite Lastschätzung, die auf den Beschleunigungsmessern basiert, über einem zweiten kalibrierten Schwellenwert liegt. Der zweite kalibrierte Schwellenwert kann sich von dem ersten kalibrierten Schwellenwert unterscheiden und kann beispielsweise ein niedriger negativer Wert sein, der einer effektiven Straßenneigung von etwa 2 % entspricht.
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Wenn dies der Fall ist, gibt der Arbitrierungsprozess 40 die zweite Fahrzeuglastschätzung in Schritt 56 als endgültige Fahrzeuglastschätzung aus, aus den gleichen Gründen wie für die obige Situation, in der das Straßenlastmodell eine Fahrzeuglast anzeigt, die eine höhere positive Steigung nahelegt als die auf den Beschleunigungsmessern basierende Steigungsschätzung.
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Wenn keine der obigen Bedingungen zutrifft, bestimmt der Arbitrierungsprozess 40 in Schritt 58, ob die effektive Straßenneigung, die durch die erste Fahrzeuglastschätzung angezeigt wird, und die tatsächliche Neigungsschätzung, die auf den Beschleunigungsmessern basiert, beide positiv sind, wobei in diesem Fall die größere der ersten und zweiten Fahrzeuglastschätzungen in Schritt 60 als endgültige Fahrzeuglastschätzung ausgewählt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass das Fahrzeug 10 für den ungünstigsten Fall gesteuert wird, wenn beide Fahrzeuglastschätzungen gültig erscheinen und eine positive effektive Straßenneigung anzeigen.
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Wenn das Fahrzeug 10 beispielsweise einen Anhänger zieht, ist die Gesamtmasse deutlich höher als der kalibrierte Massenwert, der als Massenschätzung verwendet wird, bis der Zeitraum verstrichen ist, in dem der Massenschätzungsalgorithmus eine genaue Massenschätzung erzeugt. Im Gegenzug wird die zweite Fahrzeuglastschätzung ebenfalls zu niedrig sein, bis die genaue Massenschätzung verfügbar ist. In diesem Szenario ist die erste Fahrzeuglastschätzung, die die Fahrzeuglast auf eine direktere Weise misst und nicht durch die Ungenauigkeit der Massenschätzung beeinflusst wird, wahrscheinlich höher und sollte daher als endgültige Fahrzeuglastschätzung ausgewählt werden.
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Wenn die Schätzung der effektiven Straßenneigung und die Schätzung der tatsächlichen Straßenneigung, die mit der ersten bzw. zweiten Fahrzeuglastschätzung verbunden sind, nicht beide positiv sind, prüft das PCM 34 dann in Schritt 62, ob sie stattdessen beide negativ sind, und wählt in diesem Fall die kleinere der beiden Fahrzeuglastschätzungen in Schritt 64 als endgültige Fahrzeuglastschätzung aus. Der Grund für die Auswahl des minimalen Wertes, wenn beide Fahrzeuglastschätzungen negative Straßenneigungen anzeigen, ist der gleiche wie für die Auswahl des maximalen Wertes, wenn beide Fahrzeuglastschätzungen positive Straßenneigungen anzeigen.
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Wenn keine der oben genannten Bedingungen erfüllt ist, kann davon ausgegangen werden, dass bei der Bestimmung mindestens einer der ersten und zweiten Fahrzeuglastschätzungen ein Fehler aufgetreten ist. In diesem Fall wird der zuvor erwähnte kalibrierte Wert als endgültige Fahrzeuglastschätzung in Schritt 66 verwendet, um sicherzustellen, dass der verwendete Fahrzeuglastwert ein sicheres und vorhersehbares Verhalten bietet.
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Zusätzlich zu den in 3 gezeigten Bedingungen kann der Prozess 40 verbessert werden, indem die Möglichkeit hinzugefügt wird, entweder die erste oder die zweite Fahrzeuglastschätzung zu sperren, falls eine von beiden aufgrund schlechter Signalqualität in Bezug auf die Daten, von denen die jeweiligen Schätzalgorithmen abhängen, beeinträchtigt ist. Wie oben beschrieben, wird, wenn beide Schätzungen gesperrt sind, der kalibrierte Wert als endgültige Fahrzeuglastschätzung verwendet.
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Wie oben beschrieben, wird, sobald das PCM 34 in Schritt 64 oder 66 des Arbitrierungsprozesses 40 eine der Fahrzeuglastschätzungen ausgewählt hat, diese Schätzung verwendet, um ein geeignetes Schaltkennfeld auszuwählen und einen Satz von Schaltpunkten für das Automatikgetriebe 26 zu bestimmen. Wenn die erste Fahrzeuglastschätzung ausgewählt wird, wird die aus dieser Fahrzeuglastschätzung ermittelte effektive Straßenneigung, wie sie in Schritt 58 des Arbitrierungsprozesses 40 verwendet wurde, verwendet, um ein geeignetes Schaltkennfeld auszuwählen und den Satz von Schaltpunkten zu bestimmen. Wenn die zweite Fahrzeuglastschätzung in Schritt 64 oder 66 ausgewählt wird, wird anschließend eine effektive Straßenneigung aus dieser Fahrzeuglastschätzung bestimmt. Diese effektive Straßenneigung wird dann verwendet, um ein geeignetes Schaltkennfeld auszuwählen und den Satz von Schaltpunkten zu bestimmen.
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4 ist ein Diagramm, in dem Beispiele für erste und zweite Fahrzeuglastschätzungen dargestellt sind, wie sie von einem Modell unter Verwendung simulierter Daten berechnet wurden, um zu zeigen, wie das PCM 34 die in 3 dargestellte Logik anwendet, um zwischen den beiden zu entscheiden und eine endgültige Lastschätzung auszuwählen.
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In der grafischen Darstellung entspricht „Schätzung 1“ der ersten Fahrzeuglastschätzung, die auf dem Straßenlastmodell basiert, während „Schätzung 2“ der zweiten Fahrzeuglastschätzung entspricht, die auf den Beschleunigungsmessern basiert. Es wird darauf hingewiesen, dass die Lastschätzungen als effektive Straßenneigungen basierend auf der Grundmasse des Fahrzeugs 10 normiert und daher in Prozent ausgedrückt sind.
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In einem anfänglichen Zeitraum von 0 Sekunden bis 12 Sekunden wählt das PCM 34 die höhere der beiden Lastschätzungen für das Fahrzeug aus, da beide positiv sind und über den relevanten Schwellenwerten liegen. Eine Ausnahme bildet die Zeitspanne von ca. 9 Sekunden, in der das PCM 34 kurzzeitig die niedrigere Fahrzeuglastschätzung als endgültige Schätzung auswählt, da ein Schwellenwert verletzt wurde.
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Darüber hinaus wählt das PCM 34 bis etwa 25 Sekunden nach Beginn der Simulation die minimale Fahrzeuglastschätzung als endgültige Lastschätzung aus, da zu diesem Zeitpunkt beide Schätzungen negativ sind. Ab 25 Sekunden ist die erste Fahrzeuglastschätzung gesperrt, so dass die zweite Fahrzeuglastschätzung als endgültige Lastschätzung übernommen wird.
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An den obigen Beispielen können viele Modifikationen vorgenommen werden, ohne dass der Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, verlassen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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