DE19837380A1 - Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung der Masse eines Fahrzeuges - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung der Masse eines FahrzeugesInfo
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Abstract
Das Verfahren zur Ermittlung der Masse eines Fahrzeugs umfaßt mindestens zwei zeitlich versetzte Messungen (6, 8) innerhalb eines Meßzeitraums, durch die jeweils mindestens eine Zugkraft-Größe (2) und mindestens eine Bewegungs-Größe (4) des Fahrzeugs ermittelt wird, wobei eine der beiden Messungen (8) während einer zugkraftfreien und die andere der beiden Messungen (6) während einer Zugkraft-Phase erfolgt. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die beiden Messungen jeweils einen Datenerfassungszeitraum (6, 8) umfassen, deren Dauer größer als eine Mindestdauer ist, daß die Zugkraft-Größe dem zeitlichen Integral der Zugkraft und die Bewegungs-Größe der Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeugs entspricht.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung
der Masse eines von mindestens einem Antriebsmotor ange
triebenen Fahrzeug.
Aus der EP 0 666 435 A2 ist ein derartiges Verfahren
bekannt, welches zwei zeitlich versetzte Messungen der vom
Antriebsmotor erzeugten Zugkraft und die daraus resultie
rende Beschleunigung umfaßt. Es wird davon ausgegangen, daß
der unbekannte Fahrwiderstand bei zwei aufeinanderfolgenden
Messungen im wesentlichen für beide Messungen gleich ist,
so daß diese unbekannten Größen herausgekürzt werden kön
nen. Bei diesem bekannten Verfahren werden sowohl während
einer Zugkraft-Phase als auch während einer zugkraftfreien
Phase, während der eine Kupplung zum Zweck einer Gangschal
tung eines Stufenwechselgetriebes geöffnet ist, jeweils ein
Wert eines Raddrehmoments sowie ein Wert einer Fahrzeugbe
schleunigung ermittelt, woraus die aktuelle Masse des Fahr
zeugs berechenbar ist. Ein derartiges Verfahren kann vor
teilhaft bei Fahrzeugen mit automatisierten Getrieben in
nerhalb einer Fahrstrategie verwendet werden, um beispiels
weise bereits vor einer Schaltung errechnen zu können, ob
die Zugkraft im neuen Gang noch ausreichend wäre, wobei der
Beladungszustand und damit die Fahrzeugmasse entscheidenden
Einfluß hat. Für derartige Anwendungen ist eine hohe Genau
igkeit des Verfahrens notwendig.
Vorteilhaft bei diesem bekannten Verfahren ist, daß
das Verfahren für den Fahrer nicht spürbar selbsttätig im
Hintergrund ablaufen kann. Es werden die während eines
Gangwechsels eines Stufenwechselgetriebes ohnehin erzeugten
Zustände, zugkraftfreie Phase und Zugkraft-Phase, als defi
nierte Randbedingungen für die Messungen ausgenutzt. Nach
teilig bei diesem Verfahren ist, daß die zur Berechnung
herangezogenen Werte der Raddrehmomente bzw. der Beschleu
nigungen meßtechnisch bestimmten Streuungen unterliegen und
daher zu ungenauen Ergebnissen führen.
Das in der WO 93/18375 beschriebene Verfahren beruht
ebenfalls auf dem Prinzip zweier zeitlich versetzter Mes
sungen von Zugkraft und Bewegungsgrößen. Um Gravitations
einflüsse herauszurechnen, wird vorgeschlagen, daß ein Fah
rer zur Durchführung der Messung zweimal die identische
Strecke mit unterschiedlicher Zugkraft-Vorgabe durchfährt.
Dies ist aufgrund praktischer Probleme in einem realen
Fahrzeugeinsatz im Straßenverkehr nur schwer durchführbar.
Alternativ wird vorgeschlagen, daß eine Strecke mit genau
bekanntem Streckenprofil durchfahren wird. Auch dies ist
problematisch, da nicht jedem Fahrzeugführer eine solche
Strecke zur Verfügung steht und der Aufwand für eine solche
Messung für praktische Anwendungen nicht akzeptabel ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemä
ßes Verfahren zur Bestimmung der Masse eines Fahrzeugs zu
entwickeln, das ohne Aufwand für den Fahrer selbsttätig,
für den Fahrer nicht spürbar, abläuft und dabei eine höhere
Genauigkeit erzielt als ein bekanntes Verfahren. Erfin
dungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den
Merkmalen eines der unabhängigen Ansprüche 1 oder 2 gelöst.
Das Verfahren nach Anspruch 1 eignet sich insbesondere
für automatisierte Getriebe, bei denen die Zugkraft während
einer Gangschaltung unterbrochen ist.
In den beiden Datenerfassungszeiträumen, deren Dauer
unterschiedlich sein kann, jedoch jeweils größer ist als
eine bestimmte Mindestdauer, und von denen der eine inner
halb der zugkraftfreien Phase während einer Schaltung liegt
und der andere während einer Zugkraft-Phase vor oder nach
der Schaltung, lassen sich die Werte der Zugkraft-Größe und
der Bewegungs-Größe mit sehr hoher Genauigkeit ermitteln,
woraus insgesamt eine hohe Genauigkeit des Verfahrens re
sultiert.
Dem Verfahren gemäß Anspruch 1 liegt folgende Glei
chung zugrunde:
Darin sind:
MFzg die zu ermittelnde Fahrzeugmasse in kg,
FZug die Zugkraft bzw. das zum Rad gerechnete Motormoment in N,
Mgang eine Korrekturgröße, die der Summe der Massen trägheitsmomente von Motor, Kupplung und Stufen wechselgetriebe, reduziert auf die translatori sche Bewegung, des Fahrzeug entspricht in kg,
t0, t1 Anfangs- und Endzeitpunkt der Zugkraft-Phase,
v0, v1 die Geschwindigkeiten des Fahrzeugs zu Beginn und am Ende der Zugkraft-Phase in m/s,
v2, v3 die Geschwindigkeiten zu Beginn und am Ende der zugkraftfreien Phase in m/s.
MFzg die zu ermittelnde Fahrzeugmasse in kg,
FZug die Zugkraft bzw. das zum Rad gerechnete Motormoment in N,
Mgang eine Korrekturgröße, die der Summe der Massen trägheitsmomente von Motor, Kupplung und Stufen wechselgetriebe, reduziert auf die translatori sche Bewegung, des Fahrzeug entspricht in kg,
t0, t1 Anfangs- und Endzeitpunkt der Zugkraft-Phase,
v0, v1 die Geschwindigkeiten des Fahrzeugs zu Beginn und am Ende der Zugkraft-Phase in m/s,
v2, v3 die Geschwindigkeiten zu Beginn und am Ende der zugkraftfreien Phase in m/s.
Das Integral über die Zugkraft von t2 nach t3 taucht
in dieser Gleichung nicht auf, da Fzug während der zug
kraftfreien Phase Null ist.
Es hat sich gezeigt, daß die Ergebnisse durch den Kor
rekturfaktor MGang wesentlich verbessert werden konnten, da
die antriebsseitigen Massenträgsmomente, insbesondere in
den kleinen Gangstufen, einen erheblichen Einfluß haben.
Eine Form dieser Gleichung, die für eine Programmierung in
einer elektronischen Getriebesteuerung geeignet ist und in
der das in der Gleichung enthaltene Integral durch ein
zeitdiskretes Näherungsverfahren ersetzt ist, ist durch
folgende Gleichung gegeben:
Darin sind:
ms_fzg_akt Aktuell berechnete Fahrzeugmasse
f_zs(k) Zug-/Schubkraft am Rad zum Zeitschritt k
ms_fzg_korr Gangabhängige Korrekturmasse (siehe 2.1.6)
k_t0123 Verhältnisfaktor der Zeithorizonte
k0 Zeitschritt zu Beginn des Zeitfensters (t0-t1) der Zugkraftphase
k1 Letzter Zeitschritt des Zeitfensters (t0-t1) der Zugkraftphase
k2 Zeitschritt zu Beginn des Zeitfensters (t2-t3) der Zugkraftphase
k3 Letzter Zeitschritt des Zeitfensters (t2-t3) der Zugkraftphase
v_fzg_filt(k) Gefilterte Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeit schritt k
#t_abt Abtastschrittweite (Parameter)
#k_korr_ms Korrekturfaktor zur Nachkorrektur des Motor- bzw. Antriebsstrangwirkungsgrads
I01 Numerisch berechnetes Integral der Zugkraft im Zeitraum (t0-t1).
ms_fzg_akt Aktuell berechnete Fahrzeugmasse
f_zs(k) Zug-/Schubkraft am Rad zum Zeitschritt k
ms_fzg_korr Gangabhängige Korrekturmasse (siehe 2.1.6)
k_t0123 Verhältnisfaktor der Zeithorizonte
k0 Zeitschritt zu Beginn des Zeitfensters (t0-t1) der Zugkraftphase
k1 Letzter Zeitschritt des Zeitfensters (t0-t1) der Zugkraftphase
k2 Zeitschritt zu Beginn des Zeitfensters (t2-t3) der Zugkraftphase
k3 Letzter Zeitschritt des Zeitfensters (t2-t3) der Zugkraftphase
v_fzg_filt(k) Gefilterte Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeit schritt k
#t_abt Abtastschrittweite (Parameter)
#k_korr_ms Korrekturfaktor zur Nachkorrektur des Motor- bzw. Antriebsstrangwirkungsgrads
I01 Numerisch berechnetes Integral der Zugkraft im Zeitraum (t0-t1).
Es hat sich gezeigt, daß das Integral über die Zug
kraft während der Zugkraft-Phase (siehe erste Gleichung)
mit hoher Genauigkeit durch das zeitdiskrete Verfahren an
genähert werden kann. Die Ermittlung der Geschwindigkeiten
zu Beginn und am Ende der Datenerfassungszeiträume ist
ebenfalls gut beherrschbar, so daß eine sehr hohe Genauig
keit erzielbar ist.
Das Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 2 eignet
sich insbesondere für unter Last schaltbare Getriebe. Bei
diesen Getrieben ist die Gangzahl üblicherweise geringer,
woraus folgt, daß die Stufensprünge bei aufeinanderfolgen
den Gängen größer sind.
Unmittelbar vor einer Schaltung ist die Zugkraft also
in vielen Fällen deutlich von der Zugkraft unmittelbar nach
der Schaltung verschieden. Das Verfahren nach Anspruch 2
nutzt diese kurz aufeinanderfolgenden Zugkraft-Zustände,
indem der erste Datenerfassungszeitraum unmittelbar vor
einer Gangschaltung liegt, und der zweite Datenerfassungs
zeitraum unmittelbar nach der Gangschaltung. Der Beginn des
ersten Datenerfassungszeitraums kann hierbei beispielsweise
durch einen Schaltbefehl ausgelöst werden. Die üblicherwei
se zwischen Schaltbefehl und Ablauf der Schaltung zum Be
füllen der zuschaltenden Kupplungen benötigte Zeit kann
somit für die erste Messung genutzt werden.
Zur Berechnung der Fahrzeugmasse mit dem Verfahren
gemäß Anspruch 2 dient die folgende Gleichung:
Darin sind:
MFzg die zu ermittelnde Fahrzeugmasse in kg,
FZug die Zugkraft bzw. das zum Rad gerechnete Motormoment in N,
Mgang,t01 Korrekturgröße für den im ersten Datenerfassungs zeitraum eingelegten Gang, die der Summe der Mas senträgheitsmomente von Motor, Kupplung und Stu fenwechselgetriebe, reduziert auf die translato rische Bewegung, des Fahrzeugs entspricht in kg,
Mgang,t23 Korrekturgröße für den im zweiten Datenerfas sungszeitraum eingelegten Gang, die der Summe der Massenträgheitsmomente von Motor, Kupplung und Stufenwechselgetriebe, reduziert auf die transla torische Bewegung, des Fahrzeug entspricht in kg,
t0, t1 Anfangs- und Endzeitpunkt der Zugkraft-Phase,
v0, v1 die Geschwindigkeiten des Fahrzeugs zu Beginn und am Ende der Zugkraft-Phase in m/s,
v2, v3 die Geschwindigkeiten zu Beginn und am Ende der zugkraftfreien Phase in m/s.
MFzg die zu ermittelnde Fahrzeugmasse in kg,
FZug die Zugkraft bzw. das zum Rad gerechnete Motormoment in N,
Mgang,t01 Korrekturgröße für den im ersten Datenerfassungs zeitraum eingelegten Gang, die der Summe der Mas senträgheitsmomente von Motor, Kupplung und Stu fenwechselgetriebe, reduziert auf die translato rische Bewegung, des Fahrzeugs entspricht in kg,
Mgang,t23 Korrekturgröße für den im zweiten Datenerfas sungszeitraum eingelegten Gang, die der Summe der Massenträgheitsmomente von Motor, Kupplung und Stufenwechselgetriebe, reduziert auf die transla torische Bewegung, des Fahrzeug entspricht in kg,
t0, t1 Anfangs- und Endzeitpunkt der Zugkraft-Phase,
v0, v1 die Geschwindigkeiten des Fahrzeugs zu Beginn und am Ende der Zugkraft-Phase in m/s,
v2, v3 die Geschwindigkeiten zu Beginn und am Ende der zugkraftfreien Phase in m/s.
Das Integral über die Zugkraft von t2 nach t3 ist in
dieser Gleichung berücksichtigt, da während der beiden Da
tenerfassungszeiträume eine Zugkraft anliegt. Die Umsetzung
in ein zeitdiskretes Näherungsverfahren kann entsprechend,
wie beim Verfahren gemäß Anspruch 1, erfolgen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sowie vorteilhafte
Ausgestaltungen werden anhand der beiliegenden Zeichnungen
erläutert, wobei
Fig. 1 einen zeitlichen Ablauf der Datenerfassungs
zeiträume eines erfindungsgemäßen Verfahrens
und
Fig. 2 schematisch die Ein-, Ausgangsgrößen und
Parameter des der Erfindung zugrunde liegen
den Algorithmus zur Massenberechnung
zeigen.
In Fig. 1 ist mit 2 der Graph der Zugkraft und mit 4
der Graph der Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines Meß
zeitraums, der durch die Anfangszeit t0 und die Endzeit t3
begrenzt ist, dargestellt. Innerhalb dieses Meßzeitraums
folgen ein erster Datenerfassungszeitraum 6 während einer
Zugkraft-Phase und ein zweiter Datenerfassungszeitraum 8
während einer zugkraftfreien Phase, zeitlich versetzt, auf
einander. Die Zeitpunkte t0 und t1 markieren den Beginn und
das Ende des ersten Datenerfassungszeitraums. Die Zeitpunk
te t2 und t3 markieren den Beginn und das Ende des zweiten
Datenerfassungszeitraums. Während des ersten Datenerfas
sungszeitraums wird vom Antriebsmotor eine Zugkraft auf die
Antriebsräder übertragen, was eine Geschwindigkeitsänderung
des Fahrzeugs von v0 nach v1 zur Folge hat. Die Fläche I01
entspricht dem zeitlichen Integral der Zugkraft während des
ersten Datenerfassungszeitraums 6. Mit dem Beginn der
Schaltungsphase 10 endet der erste Datenerfassungszeitraum
zum Zeitpunkt t1. Nachdem die Kupplung während des Zeitin
tervalls t1 nach t2 zum Zweck einer Gang-Schaltung des Stu
fenwechselgetriebes geöffnet wurde, beginnt zum Zeit
punkt t2 der zweite Datenerfassungszeitraum 8, in dem keine
Zugkraft vom Antriebsmotor auf die Antriebsräder übertragen
wird. Unter der Wirkung des Fahrwiderstands, der den Roll-,
Luft- und Steigungswiderstand enthält, erfährt das Fahrzeug
eine Geschwindigkeitsänderung, von v2 nach v3. Zum Zeit
punkt t3 wird die Kupplung wieder geschlossen, so daß im
neuen Gang wieder eine Zugkraft übertragen wird. Zur grund
sätzlichen Durchführung des Verfahrens ist es nicht erfor
derlich, daß tatsächlich ein Gangwechsel stattfindet. Es
ist jedoch vorteilhaft, wenn die zugkraftfreie Phase, die
während eines Gangwechsels anliegt, im Verfahren genutzt
wird. Auf diese Weise bleibt das Verfahren für den Fahrer
nicht spürbar und kann im Hintergrund ablaufen. Die Dauer
der Datenerfassungszeiträume 6, 8 ist größer als eine Min
destdauer, um eine ausreichende Mittelung bei der Integral
bildung der Zugkraft zu erreichen, und um eine auswertbare
Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeugs sicherzustellen.
Wenn, wie in Fig. 1 dargestellt, die Zugkraft-Phase 6
vor der zugkraftfreien Phase 8 liegt, wird die Messung wäh
rend der Zugkraft-Phase nicht durch Störungen im Antriebs
strang, wie z. B. Schwingungen, die vom Schaltvorgang her
rühren, beeinträchtigt. Es ist in diesem Fall nicht erfor
derlich, ein Abklingen dieser Störungen abzuwarten, wodurch
der Abstand der beiden Datenerfassungszeiträume vergrößert
würde. Die beiden Datenerfassungszeiträume können so zeit
lich sehr dicht beeinanderliegen. Der gesamte Meßzeitraum
bleibt kurz, so daß sich auch die Umgebungsbedingungen, wie
z. B. Fahrbahnsteigung, nur wenig ändern können.
In Fig. 2 sind die Ein-, Ausgangsgrößen und Parameter
dargestellt, die im erfindungsgemäßen Verfahren und in des
sen weiteren Ausgestaltungen verwendet werden. Die wesent
liche Ausgangsgröße des Algorithmus ist die berechnete
Fahrzeugmasse ms_fzg. Die Größe f_zs steht für die aktuelle
Zugkraft. Diese kann beispielsweise aus einem von einer
Motorelektronik bereitgestellten Motormomenten-Signal und
der bekannten Übersetzung zwischen Motor und Fahrzeugrad
ermittelt werden. Die Größe v_fzg_filt steht für die aktu
elle Fahrzeuggeschwindigkeit, die in vorteilhafter Weise
mit einem Raddrehzahlsensor eines nicht angetriebenen Rades
des Fahrzeugs ermittelt wird, um Einflüsse von Antriebs
strangschwingungen und/oder Radschlupf zu minimieren.
Ausgehend von der Erkenntnis, daß ein Fahrstreckenpa
rameter, wie z. B. Steigung, sich innerhalb einer begrenz
ten Wegstrecke nur begrenzt ändern kann, ist es vorteil
haft, wenn das Massenberechnungsverfahren nur dann aktiv
ist, wenn die während einer Zeitdauer zwischen dem Beginn
des ersten und dem Beginn des zweiten Datenerfasungszeit
raums zurückgelegte Wegstrecke den Wert #delta_s_max nicht
übersteigt.
Die Größe ms_fzg_korr entspricht der gangabhängigen
Korrekturgröße für die Berücksichtigung der Massenträg
heitsmomente von Motor, Kupplung und Stufenwechselgetriebe.
Die Werte dieser Größe können gangabhängig in einem Kennli
nienspeicher der elektronischen Getriebesteuerung abgelegt
sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
wird die Massenberechnung nach Einschalten der Zündung des
Fahrzeugs, oder wenn eine vorgebbare Stillstands
zeit #t_ms_stehen abgelaufen ist, initialisiert, da vor
diesen Ereignissen eine Beladungszustandsänderung des Fahr
zeugs erfolgt sein kann. Hierbei wird ein Startwert für den
Massenberechnungsalgorithmus #ms_fzg_ini gesetzt.
Die Genauigkeit des Verfahrens kann dadurch weiter
erhöht werden, daß das Verfahren während eines Fahrzyklus
mehrmals durchlaufen wird, wobei jeweils ein Einzelwert für
die Fahrzeugmasse ermittelt wird, aus denen anschließend
ein Mittelwert gebildet wird. Für die Einzelwerte ist ein
Speicher in der elektronischen Steuerung vorgesehen.
In einer möglichen weiteren Ausgestaltung ist vorgese
hen, daß die Anzahl der nach einer Initialisierung ermit
telten Einzelwerte durch eine vorgebbare maximale An
zahl #az_ms_stop begrenzt wird, und daß im Falle einer Be
grenzung der letzte berechnete Mittelwert der Fahrzeugmasse
gültig bleibt. Dadurch kann die elektronische Getriebe
steuerung, nachdem ein hinreichend genaues Ergebnis der
Massenberechnung vorliegt, von der fortlaufenden, weiteren
Durchführung des Verfahrens entlastet werden.
Um die Auswirkungen von einzelnen Fehlmessungen zu
begrenzen, ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestal
tung des Verfahrens ein zulässiger Wertebereich für die
ermittelten Einzelwerte durch eine minimale Plausibilitäts
grenze #ms_fzg_min und eine maximale Plausibilitätsgren
ze #ms_fzg_max vorgebbar.
Die Genauigkeit einer Einzelmessung ist um so größer,
je größer die Zugkraft während der Zugkraft-Phase ist. Es
ist daher vorteilhaft, wenn das Massenberechnungsverfahren
nur dann aktiv ist, wenn die während der Zugkraft-Phase im
Stufenwechselgetriebe eingelegte Gangstufe z_ISTGANG ein
größeres Übersetzungsverhältnis zwischen Getriebeeingang
und Getriebeausgang aufweist, als eine vorgebbare Grenz
gangstufe #z_fw_max_gang.
Da Verbrennungsmotoren am unteren und am oberen Ende
des zulässigen Drehzahlbereichs üblicherweise eine starke
Abhängigkeit des Drehmoments von der Drehzahl aufweisen
(Leerlaufregelung, Endabregelung), ist es weiterhin vor
teilhaft, wenn das Massenberechnungsverfahren nur dann ak
tiv ist, wenn die Drehzahlen des Antriebsmotors während der
Zugkraft-Phase größer als eine Mindestmotordreh
zahl #n_ms_min und kleiner als eine maximale Motordreh
zahl #n_ms_max sind.
Viele moderne Fahrzeuge verfügen über Radschlupferken
nungs- bzw. -vermeidungssysteme, wie ABS oder ASR. Um Fehl
messungen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn das Mas
senberechnungsverfahren nur dann aktiv ist, wenn nicht an
den Fahrzeugrädern ein erhöhter Schlupf erkannt wird, der
durch die Statusgrößen z_ABS bzw. z_ASR angezeigt wird.
Da bei Kurvenfahrt ein erhöhter und sich rasch ändern
der Fahrwiderstand auf das Fahrzeug einwirkt, ist es vor
teilhaft, das Massenberechnungsverfahren nicht während der
Kurvenfahrt durchzuführen. Der Fahrzustand "Kurvenfahrt"
kann beispielsweise durch einen Lenkwinkelsensor oder ein
entsprechendes Verfahren erkannt werden und wird durch die
vom Algorithmus verwendete Größe z_kurve angezeigt.
Eine weitere Verbesserung der Ergebnisse kann erzielt
werden, wenn das Massenberechnungsverfahren nur dann aktiv
ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit während des Meßzeit
raums größer ist als eine vorgebbare Mindestgeschwindig
keit #v_ms_min, da die Geschwindigkeitserfassung bei sehr
kleinen Geschwindigkeiten ungenau sein kann. Die Eingangs
größe z_KUP steht für den Kupplungsstatus. Da im teilgeöff
neten Zustand der Kupplung die Ermittlung der Zugkraft sehr
schwierig ist, ist das Massenberechnungsverfahren nur dann
aktiv, wenn die Kupplung während der zugkraftfreien Phase
vollständig geöffnet und während der Zugkraft-Phase voll
ständig geschlossen ist.
Ein weiterer Zustand, der Fehlmessungen bewirken könn
te ist, wenn eine Bremse des Fahrzeugs aktiv ist, was durch
die Größen z_MBR_AN (Motorbremsstatus) und z_FBr (Status
Betriebsbremse) angezeigt wird. Eine Ausgestaltung der Er
findung sieht vor, daß das Massenberechnungsverfahren nur
dann aktiv ist, wenn nicht eine Bremse des Fahrzeugs aktiv
und seit dem letzten Bremsvorgang mindestens die vorgebbare
Totzeit #t_Br_tot abgelaufen ist.
Für eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungs
gemäßen Verfahrens, wird ebenfalls Schutz begehrt. Eine
solche Einrichtung verfügt mindestens über eine elektroni
sche Getriebesteuerung mit einem Speicherbereich und einem
Auswertebereich, über erste Meßmittel zur Ermittlung der
vom Antriebsmotor auf die Antriebsräder übertragenen Zug
kraft und über zweite Meßmittel zur Ermittlung der Fahr
zeuggeschwindigkeit.
Ein zur Bestimmung der Zugkraft verwendbares Motormo
menten-Signal wird beispielsweise von einer elektronischen
Motorsteuerung bereitgestellt.
2
Graph der Zugkraft
4
Graph der Fahrzeuggeschwindigkeit
6
erster Datenerfassungszeitraum
8
zweiter Datenerfassungszeitraum
10
Schaltungsphase
t0
t0
Beginn erster Datenerfassungszeitraum
t1
t1
Ende erster Datenerfassungszeitraum
t2
t2
Beginn zweiter Datenerfassungszeitraum
t3
t3
Ende zweiter Datenerfassungszeitraum
v0
v0
Geschwindigkeit zu t0
v1
Geschwindigkeit zu t1
v2
Geschwindigkeit zu t2
v3
Geschwindigkeit zu t3
I01
Zeit-Integral der Zugkraft während Zugkraft-Phase
Claims (19)
1. Verfahren zur Ermittlung der Masse eines von minde
stens einem Antriebsmotor angetriebenen Fahrzeugs, mit ei
nem schaltbaren Stufenwechselgetriebe mit mehreren Gangstu
fen, das einerseits über eine als Anfahrelement dienende
schaltbare Kupplung mit dem Antriebsmotor verbindbar ist
und andererseits trieblich mit Antriebsrädern des Fahrzeugs
verbunden ist, wobei das Verfahren mindestens zwei zeitlich
versetzte Messungen innerhalb eines Meßzeitraums umfaßt,
durch die jeweils mindestens eine, vom Antriebsmotor er
zeugte, die auf die Antriebsräder des Fahrzeugs in Bewe
gungsrichtung einwirkende Zugkraft kennzeichnende Zugkraft-
Größe und mindestens eine, die Bewegung des Fahrzeugs kenn
zeichnende Bewegungsgröße ermittelt wird, wobei eine der
beiden Messungen während einer zugkraftfreien Phase er
folgt, während der die Kupplung zum Zweck einer Gang-
Schaltung des Stufenwechselgetriebes geöffnet ist, und die
andere der beiden Messungen während einer Zugkraft-Phase
erfolgt, während der die Kupplung geschlossen ist und eine
Zugkraft auf die Antriebsräder übertragen wird, und wobei
mit den ermittelten Größen der beiden zeitlich versetzten
Messungen eine aktuelle Masse des Fahrzeugs berechnet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste der
beiden Messungen einen ersten Datenerfassungszeitraum um
faßt, die zweite der beiden Messungen einen zweiten Daten
erfassungszeitraum umfaßt, die Dauer der beiden Datenerfas
sungszeiträume größer ist als eine Mindestdauer, die Zug
kraft-Größe dem zeitlichen Integral der während des jewei
ligen Datenerfassungszeitraums wirkenden Zugkraft ent
spricht, und die Bewegungsgröße der während des jeweiligen
Datenerfassungszeitraums erfolgten Geschwindigkeitsänderung
des Fahrzeugs entspricht.
2. Verfahren zur Ermittlung der Masse eines von minde
stens einem Antriebsmotor angetriebenen Fahrzeugs, mit ei
nem schaltbaren Stufenwechselgetriebe mit mehreren Gangstu
fen, das einerseits über ein Anfahrelement mit dem An
triebsmotor verbindbar ist und andererseits trieblich mit
Antriebsrädern des Fahrzeugs verbunden ist, wobei das Ver
fahren mindestens zwei zeitlich versetzte Messungen inner
halb eines Meßzeitraums umfaßt, durch die jeweils minde
stens eine, vom Antriebsmotor erzeugte, die auf die An
triebsräder des Fahrzeugs in Bewegungsrichtung einwirkende
Zugkraft kennzeichnende Zugkraft-Größe und mindestens eine,
die Bewegung des Fahrzeugs kennzeichnende Bewegungsgröße
ermittelt wird, wobei während der beiden Messungen unter
schiedliche Zugkraft anliegt, und mit den ermittelten Grö
ßen der beiden zeitlich versetzten Messungen eine aktuelle
Masse des Fahrzeugs berechnet wird, dadurch ge
kennzeichnet, daß die erste der beiden Mes
sungen einen ersten Datenerfassungszeitraum umfaßt, die
zweite der beiden Messungen einen zweiten Datenerfassungs
zeitraum umfaßt, die Dauer der beiden Datenerfassungszeit
räume größer ist als eine Mindestdauer, die Zugkraft-Größe
dem zeitlichen Integral der während des jeweiligen Datener
fassungszeitraums wirkenden Zugkraft entspricht, und die
Bewegungsgröße der während des jeweiligen Datenerfassungs
zeitraums erfolgten Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeugs
entspricht, die erste Messung unmittelbar vor einer Gang-
Schaltung erfolgt und die zweite Messung unmittelbar nach
einer Gang-Schaltung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zeitlich erste der beiden zeit
lich versetzten Messungen während der Zugkraft-Phase und
die zweite während der zugkraftfreien Phase erfolgt, um die
Auswirkungen von Antriebsstrangschwingungen während der
Zugkraft-Phase zu minimieren.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Massenberechnungsver
fahren nur dann aktiv ist, wenn die Kupplung während der
zugkraftfreien Phase vollständig geöffnet ist und während
der Zugkraft-Phase vollständig geschlossen ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß bei der Berechnung der
Masse des Fahrzeugs weiterhin eine Korrekturgröße berück
sichtigt wird, die der Summe der Massenträgheitsmomente von
Motor, Anfahrelement und Stufenwechselgetriebe reduziert
auf die translatorische Bewegung des Fahrzeugs entspricht,
und daß der Anteil des Stufenwechselgetriebes gangabhängig
aus gespeicherten Wertepaaren (Kennlinie) ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Massenberechnungs
verfahren nur dann aktiv ist, wenn die während einer Zeit
dauer zwischen dem Beginn des ersten und dem Beginn des
zweiten Datenerfassungszeitraums zurückgelegte Wegstrecke
einen bestimmten Wert nicht übersteigt, um sicherzustellen,
daß die Veränderungen der fahrstreckenabhängigen Umgebungs
bedingungen während der Messung begrenzt sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit an
nicht angetriebenen Rädern des Fahrzeugs gemessen wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Massenbe
rechnung nach Einschalten der Zündung des Fahrzeugs oder
wenn eine vorgebbare Stillstandszeit abgelaufen ist, in
itialisiert wird.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Verfahren
während eines Fahrzyklus mehrmals durchlaufen wird, wobei
jeweils ein Einzelwert für die Fahrzeugmasse ermittelt
wird, und daß der aktuelle Wert für die Fahrzeugmasse dem
Mittelwert aus diesen Einzelwerten entspricht.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl
der nach einer Initialisierung ermittelten Einzelwerte
durch eine vorgebbare maximale Anzahl begrenzt wird, und
nach Überschreiten der maximalen Anzahl der letzte aktuelle
Wert der Fahrzeugmasse gültig bleibt.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zulässi
ger Wertebereich für die ermittelten Einzelwerte durch eine
minimale und eine maximale Plausibilitätsgrenze vorgebbar
ist.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Massenbe
rechnungsverfahren nur dann aktiv ist, wenn die während
einer Zugkraft-Phase im Stufenwechselgetriebe eingelegte
Gangstufe ein größeres Übersetzungsverhältnis zwischen Ge
triebe-Eingang und Getriebe-Ausgang aufweist als eine vor
gebbare Grenz-Gangstufe.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Massenbe
rechnungsverfahren nur dann aktiv ist, wenn die Drehzahlen
des Antriebsmotors während einer Zugkraft-Phase größer als
eine Mindest-Motordrehzahl und kleiner als eine maximale
Motordrehzahl sind.
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Massenbe
rechnungsverfahren nur dann aktiv ist, wenn nicht an den
Fahrzeugrädern ein erhöhter Schlupf erkannt wird.
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Massenbe
rechnungsverfahren nur dann aktiv ist, wenn nicht ein Fahr
zustand "Kurvenfahrt" erkannt wird.
16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Massenbe
rechnungsverfahren nur dann aktiv ist, wenn die Fahrzeugge
schwindigkeit während des Meßzeitraums größer ist als eine
vorgebbare Mindestgeschwindigkeit.
17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Massenbe
rechnungsverfahren nur dann aktiv ist, wenn nicht eine
Bremse des Fahrzeugs aktiv ist.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Massenberechnungsver
fahren nach einem Bremsvorgang erst nach Ablauf einer vor
gebbaren Totzeit wieder aktiviert wird.
19. Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur
Ermittlung der Masse eines von mindestens einem Antriebsmo
tor angetriebenen Fahrzeug, mit einem schaltbaren Stufen
wechselgetriebe mit mehreren Gangstufen, das einerseits mit
dem Antriebsmotor verbindbar ist und andererseits trieblich
mit Antriebsrädern des Fahrzeugs verbunden ist, mit einer
elektronischen Getriebesteuerung, die einen Speicherbereich
und einen Auswertebereich aufweist, mit ersten Meßmitteln
zur Ermittlung der vom Antriebsmotor auf die Antriebsräder
übertragenen Zugkraft und mit zweiten Meßmitteln zur Er
mittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit.
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