DE19513509C2 - Verfahren zur Bestimmung des Verhältnisses zwischen der Masse eines Fahrzeugzuges und der Masse des Zugfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung des Verhältnisses zwischen der Masse eines Fahrzeugzuges und der Masse des Zugfahrzeugs

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Verhält­ nisses zwischen der Masse eines Fahrzeugzuges und der Masse des Zugfahrzeugs. Ein Verfahren zur Bestimmung der Bremskraftvertei­ lung zwischen den Achsen eines Zugfahrzeuges ist aus der EP 0 445 575 A2 bekannt.
Gemäß dieser Schrift soll eine möglichst hohe Fahrzeugverzöge­ rung bei stabilem Fahrverhalten dadurch erreicht werden, daß die Raddrehzahlen an unterschiedlichen Achsen des Fahrzeugs einander entsprechen. Die Räder an allen Achsen sollen die Blockiergrenze gleichzeitig erreichen. Gemäß dieser Schrift wird die Brems­ kraftverteilung nach der Gleichung
berechnet, wobei z_soll der durch die Betätigung des Bremspedals vom Fahrer vorgegebene Verzögerungswunsch für das Fahrzeug, p_VA der Bremsdruck an der Vorderachse und p_HA der Bremsdruck an der Hinterachse des Zugfahrzeugs ist. Dabei sind a und b bei jeder Fahrt bzw. bei jeder Veränderung der Beladung des Fahrzeugs neu zu bestimmende Parameter. Die Verteilungskonstante a ist der von der Betätigung des Bremspedals unabhängige Anteil der Brems­ kraftverteilung ϕ und kann beispielsweise nach dem in der Druckschrift EP 0 445 575 A2 beschriebenen Verfahren bestimmt werden, worauf ausdrücklich Bezug genommen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt dabei folgende, aus der EP 0 445 575 A2 bekannte Verfahrensschritte:
  • - des Bestimmens einer Bremskraftverteilung zwischen den Achsen eines Fahrzeugs, so daß
  • - die Raddrehzahlen unterschiedlicher Fahrzeugachsen näherungsweise untereinander gleich sind,
  • - wobei zumindest nach Beginn einer Fahrt ein aktueller Wert für die Verteilungskonstante bestimmt wird, die von der Bremsbetätigung unabhängig ist und aus der die Bremskraftverteilung bestimmt wird.
In der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P. 44 43 522.3 (= DE 44 43 522 A1) ist ein Verfahren beschrieben, das es erlaubt, aus den Differen­ zen der Raddrehzahlen von Rädern angetriebener und nicht ange­ triebener Achsen die Neigung der Fahrbahn in Fahrtrichtung aus einer Neigungskonstanten zu ermitteln. Die Neigungskonstante mk wird dabei aus den Raddrehzahlen in Hochschaltpausen und während stationären Phasen des angetriebenen Fahrzeugs und der dabei auftretenden Fahrzeugverzögerung nach der Gleichung
mk = [ds_SPh - ds_HSP]/[z_SPh - z_HSP]
ermittelt, wobei ds_SPh, ds_HSP die Drehzahldifferenz zwischen den Rädern einer angetriebenen Fahrzeugachse und den Rädern einer nicht angetriebenen Achse während einer stationären Phase (SPh) bzw. während einer Hochschaltpause (HSP) und z_SPh, z_HSP die entsprechenden Werte für die Fahrzeugverzögerung sind. Auf das dort beschriebene Verfahren zur Bestimmung der Neigungskon­ stanten mk wird ausdrücklich bezug genommen. Andererseits kann die Fahrbahnneigung auch mittels Neigungsmesser gemessen werden und aus diesen Meßwerten eine entsprechende Neigungskonstante bestimmt werden.
Bei Fahrzeugzügen ist aber für die Fahrstabilität nicht nur die Achslast und die Bremskraftverteilung zwischen den unterschied­ lichen Achsen von entscheidender Bedeutung sondern auch das Ver­ hältnis zwischen den Massen des Fahrzeugzuges und des Zugfahr­ zeugs.
Ein weiteres Verfahren zur Bremsdruckregelung für ein Anhängerfahrzeug ist aus der EP 0 532 863 A1 bekannt. Dabei wird die Bremsdruckverteilung zwischen Anhänger und Zugfahrzeug so gesteuert, daß das Zugfahrzeug und der Anhänger die selben mittleren Raddrehzahlen aufweisen. Dazu werden die Raddrehzahlen erfaßt und ausgewertet. Ein Rückschluß auf die Massen von Zugfahrzeug und Fahrzeugzug ist nicht möglich.
Aus der älteren Patentanmeldung DE 44 12 430 C1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem aus Energiebilanzen von drei unterschiedlichen Zeitpunkten auf die Masse des Fahrzeugzuges und die Fahrbahnneigung geschlossen wird. Auch dabei ist es nicht möglich, aus den ermittelten Werten auf das Verhältnis zwischen den Massen des Zugfahrzeuges und des Fahrzeugzuges zu schließen.
Aufgabe der Erfindung ist es in möglichst einfacher Weise wäh­ rend der Fahrt des Fahrzeugzuges das Verhältnis zwischen der Masse des Fahrzeugzugs und des Zugfahrzeugs zu bestimmen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Nach Beginn einer Fahrt wird zunächst ein aktueller Wert für die Verteilungskonstante a und die Neigungskonstante mk bestimmt. Unter Verwendung fahrzeugspezifischer Parameter wird aus diesen beiden Werten das Verhältnis der Massen des Fahrzeugzuges zum Zugfahrzeug bestimmt.
Durch die Bestimmung des Verhältnisses der Massen zwischen dem Fahrzeugzug und dem Zugfahrzeug wird zunächst einmal ermöglicht, die Präsenz eines vom Zugfahrzeug gezogenen Anhängerfahrzeugs zu ermitteln. Neben Feststellung der Präsenz des Anhängers kann über das Massenverhältnis zwischen Fahrzeugzug und Zugfahrzeug auch eine Einschätzung der Fahrstabilität des Fahrzeugzuges getroffen werden. Vor sehr ungünstigen Verhältnissen kann gewarnt werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß sowohl der die Verteilungskonstante a als auch die Neigungskonstante mk während der Fahrt des Fahrzeugs ausschließlich aus fahrzeugspezifischen Parametern und aus gemessenen Werten der Raddrehzahl bestimmt werden können. Somit ist es möglich, das Verhältnis zwischen der Masse des Fahrzeugzuges und des Zugfahrzeugs allein aus Meßwerten der Raddrehzahlen und aus daraus direkt ableitbaren Größen zu bestimmen.
In äquivalenter Weise kann der Fachmann anstelle dem Verhältnis zwischen der Masse des Fahrzeugzugs und des Zugfahrzeugs auch das Verhältnis zwischen der Masse des Fahrzeugzuges und des Anhängerfahrzeugs oder das Verhältnis zwischen den Massen des Zugfahrzeugs und des Anhängerfahrzeugs ermitteln.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich nicht nur das Verhältnis der Massen zueinander zu bestimmen sondern auch zumindest Schätzwerte für die Massen. Dazu ist es nur erforder­ lich die Masse eines der Glieder des Fahrzeugzuges zu bestimmen. In der Regel wird dies das Zugfahrzeug sein. Seine Masse in unbeladenem Zustand ist bekannt. Weist das Fahrzeug eine Luft­ federung auf, so kann aus dem erforderlichen Balgdruck auf die Achslast geschlossen werden. Aufgrund der Achslast kann auf die Zuladung geschlossen werden, so daß damit die Gesamtmasse des Fahrzeugs ermittelbar ist. Dies kann beispielsweise durch Berechnung nach der Gleichung
m_zfg = m_leer . (1 + f_z . [p_Bg - P_Bgl]),
wobei m_zfg die momentane Masse des Zugfahrzeugs, m_leer die Leermasse des Zugfahrzeugs f_z ein fahrzeugspezifischer Zuladungsfaktor, p_Bg der momentane Balgdruck und p_Bgl der Balgdruck bei leerem Fahrzeug ist, ermittelt werden. Eine alternative Möglichkeit ist es, nach der Gleichung
wobei M_mot das Motormoment, n_Mot die Motordrehzahl, v_VA die aus den Raddrehzahlen bestimmte Vorderachsgeschwindigkeit (antriebsfreie Achse) und kn ein Normierungsfaktor ist, den Massenfaktor mf zu ermitteln, wobei dieser bei angekuppeltem Anhängerfahrzeug der Masse des Fahrzeugzuges entspricht. Die Massen der anderen Fahrzeuge des Fahrzeugzuges ergeben sich dann durch einfache Multiplikation der Masse des einen Fahrzeugs mit den ermittelten Verhältnissen zwischen den Massen.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Berechnung des Verhältnisses zwischen den Massen für eine Fahrzeugzug beschrieben, wobei das Zugfahrzeug zweiachsig ist und wobei die Hinterachse des Zugfahrzeugs angetrieben ist.
Die Neigungskonstante mk ist abhängig von der Gesamtmasse m des Fahrzeugzuges, der Achslast der angetriebenen Achse P_HA - hier die Hinterachse HA - des Zugfahrzeugs und einer Reifenkonstante k_HA. Die Neigungskonstante läßt sich dann darstellen als
Der Parameter a spiegelt die Relation der statischen Achslasten des Zugfahrzeugs wider und ist insbesondere bei schweren Nutz­ fahrzeugen signifikant vom Beladungszustand abhängig und wird nicht durch Bremskräfte des Anhängerfahrzeugs beeinflußt. Die Achslasten P_VA und P_HA der Vorderachse bzw. der angetriebenen Hinterachse des Zugfahrzeugs haben jeweils eine zugehörige Rei­ fenkonstante k_VA bzw. k_HA. Weil die Verteilungskonstante a als Bremsdruckverhältnis p_VA/p_HA zwischen dem Bremsdruck p_VA an der Vorderachse und dem Bremsdruck p_HA an der Hinterachse defi­ niert ist, ist noch ein Umrechnungsfaktor nötig, damit man die benötigte Bremskraftrelation erhält. Bei gleichen Radbremsen an der Vorderachse VA und der angetriebenen Hinterachse HA ent­ spricht dieser Umrechnungsfaktor dem Bremszylinderkraftverhält­ nis f_MZ. Daraus folgt für die Verteilungskonstante a:
Da sich die Masse des Zugfahrzeugs m_zfg aus der Summe der Achs­ lasten des Zugfahrzeugs, also nach m_zfg = P_VA + P_HA, ergibt, ergibt sich aus den voranstehenden Gleichungen, daß das Verhält­ nis m/m_zfg zwischen der Masse des Fahrzeugzuges und der Masse des Zugfahrzeugs nach folgender Gleichung berechnet werden kann:
Diese Gleichung enthält neben den ermittelten Größen Vertei­ lungskonstante a und Neigungskonstante mk nur den Parameter f_MZ, der konstruktiv bedingt und daher bekannt ist, und die Reifenkonstanten k_VA und k_HA. Diese können experimentell ermittelt werden und als Kennwerte abgespeichert sein. Im Solobetrieb des Nutzfahrzeugs kann eine Anpassung der abgespei­ cherten Kennwerte dadurch vorgenommen werden, daß ein Abgleich der Werte für k_VA und k_HA solange durchgeführt wird, bis das Verhältnis m/m_zfg ∼ 1 ist.
Im übrigen ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend noch erläutert; da­ bei zeigt die einzige Figur das Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei Fahrtbeginn, nach dem Anlassen des Motors, wird überprüft, ob die Verteilungskonstante a und die Neigungskonstante mk für die aktuelle Fahrt schon bestimmt sind. Solange dies nicht geschehen ist wird eine Warteschleife durchgeführt, bis die Bestimmung der Werte für die Fahrt erfolgt ist. Sobald die aktu­ ellen Werte bestimmt sind, wird gemäß dem Schritt 102 die Ver­ teilungskonstante a und gemäß dem Schritt 103 die Neigungs­ konstante mk eingelesen. Gemäß dem Schritt 104 wird dann das Verhältnis m/m_zfg zwischen der Masse des Fahrzeugzuges und der Masse des Zugfahrzeugs ermittelt. Im Schritt 105 wird dann über­ prüft, ob das Verhältnis ungefähr den Wert 1 aufweist. Liegt es beispielsweise bei 0,9 oder allgemein zwischen Werten kleiner 1,0 und 1,10, so wird darauf geschlossen, daß kein Anhängerfahrzeug vorhanden ist. In diesem Fall wird dann ein Abgleich durchgeführt, wobei die Werte für die Reifenkonstanten k_VA und k_HA so bestimmt werden, daß das Verhältnis m/m_zfg den Wert 1 annimmt. Es wird zum Schritt 107 gesprungen, zu dem auch gesprungen wird, wenn im Schritt 105 festgestellt wurde, daß das Verhältnis m/m_zfg nicht ungefähr gleich 1 ist. Im Schritt 107 wird überprüft, ob ein Ereignis eingetreten ist, das darauf schließen läßt, daß das Verhältnis m/m_zfg sich verändert hat. Ein solches Ereignis kann beispielsweise in einer Stillstandszeit des Fahrzeugs angesehen werden, die ausreichend groß ist, um einen Sattelanhänger auf- oder abzusatteln, Fahr­ zeuge an- oder abzuhängen, Wechselcontainer aufzunehmen oder abzusetzen oder eine Be- oder Entladung von Pritschen oder Kipperfahrzeugen durchzuführen. Dies gilt insbesondere auch für Standzeiten, währen derer die Feststellbremse des Fahrzeugs betätigt wurde. Auch Veränderungen der Drehzahldifferenzen in den Hochschaltpausen, eine Veränderung des Werts der Neigungs­ konstanten mk kann auf eine Veränderung der Beladung des Fahr­ zeugs hinweisen. Wird ein solches Ereignis nicht festgestellt, so wird in einer Schleife wieder die Abfrage von Schritt 107 durchgeführt. Dies geschieht solange, bis entweder der Fahrzeug­ motor ausgeschaltet wird oder ein Ereignis, das auf die Verände­ rung der Massenrelation m/m_zfg hindeutet festgestellt wird. Dann wird zum Schritt 101 zurückgesprungen, wobei gleichzeitig eine Aktualisierung bzw. Neubestimmung der Verteilungskonstanten a und der Neigungskonstanten mk veranlaßt werden muß.

Claims (10)

1. Verfahren zur Bestimmung des Verhältnisses (m/m_zfg) zwischen der Masse (m) eines Fahrzeugzuges und der Masse des Zugfahrzeugs (m_zfg), wobei
  • - an dem Zugfahrzeug die Bremskraftverteilung (ϕ) zwischen den Fahrzeugachsen so bestimmt wird,
  • - daß während einer Betätigung der Bremse die Raddrehzahlen an den Fahrzeugachsen näherungsweise untereinander gleich sind,
  • - wobei die Bremskraftverteilung (ϕ) zumindest aus einer von der Bremsbetätigung unabhängigen Verteilungskonstante (a) bestimmt wird und
  • - wobei zumindest nach Beginn einer Fahrt ein aktueller Wert für die Verteilungskonstante (a) bestimmt wird,
  • - zumindest zu Beginn jeder Fahrt eine Neigungskonstante (mk) bestimmt wird, und
  • - das Verhältnis zwischen der Masse des Fahrzeugzuges (m) und der Masse des Zugfahrzeuges (m_zfg) unter Verwendung von fahrzeugspezifischen Parametern (f_MZ, k_VA, k_HA) aus dem Verhältnis von Neigungskonstante (mk) und Verteilungskonstante (a) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungskonstante (mk) aus gemessenen Werten der Raddrehzahlen von Rädern einer angetriebenen Achse und von Rädern einer nicht angetriebenen Achse ermittelt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungskonstante (a) aus gemessenen Werten der Raddrehzahlen von Rädern einer angetriebenen Achse und von Rädern einer nicht angetriebenen Achse ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der fahrzeugspezifischen Parameter (k_VA, k_HA) im hängerlosen Betrieb des Zugfahrzeugs ermittelt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im hängerlosen Betrieb ermittelten Parameter die Reifenkonstanten (k_VA, k_HA) sind.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im hängerlosen Betrieb ermittelten Parameter durch Abgleich bestimmt werden, wobei die Parameter so bestimmt werden, daß das Verhältnis (m/m_zfg) den Wert "eins" annimmt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Fahrzeug eine Einrichtung zum Erfassen der Achslast zumindest einer Achse des Zugfahrzeugs aufweist,
daß aus der ermittelten Achslast und aus dem bekannten Leer­ gewicht die Masse des Zugfahrzeugs bestimmt wird und daß aus dem Verhältnis (m/m_zfg) und der Masse des Zugfahrzeugs zumindest die Masse des Fahrzeugzugs ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achslast aus dem Balgdruck einer Luftfederung des Zugfahrzeugs ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis (m/m_zfg) nach der Gleichung
ermittelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine hängerlose Fahrt des Zugfahrzeugs geschlossen wird, wenn das Verhältnis (m/m_zfg) wenigstens näherungsweise den Wert "eins" aufweist.
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