SE515380C2 - Förfarande och anordning för bestämning av ett fordons massa - Google Patents

Description

25 30 515 580 2 ett släp/trailer. Fordonet uppvisar därvid påverkbara bromsanordningar som särskilt verkar på dragfordonets hjul och/eller släpets/trailerns hjul. Enligt uppfinningen registreras minst ett första accelerationsvärde, som representerar fordonets acceleration före en påverkan av bromsanordningen och minst ett andra accelerationsvärde, som representerar fordonets acceleration efter en påverkan av bromsanordningen. Fordonets massa eller den för fordonets massa representativa signalen bestäms respektive alstras sedan beroende av det första och det andra registrerade accelerationsvärdet. I detta sammanhang menas med påverkan av bromsanordningen att bromsanordningarna utför en broms- eller retardationsverkan som ingrepp.

Uppfmningens kärna består alltså i att utnyttja ett bromsnjngsförlopp för bestämning av massan. Enligt uppfmningen betraktas därvid accelerations- eller retardationsvärdena hos fordonet kort före och efter inledandet av ett bromsningförlopp. Från de vid dessa tidpunkter registrerade accelerations- eller retadtationsvärden kan sedan på relativt enkelt sätt fordonets massa bestämmas med den ändå föreliggande sensoriken.

Särskilt avses enligt uppfinningen att ett bromsvärde registreras, som representerar den genom påverkan av bromsanordningen betingade bromsverkan, särskilt under registreringen av det andra accelerationsvärdet. Fordonets massa bestäms då beroende av det registrerade bromsvärdet.

Vid ett bruksfordon är i allmänhet pneumatiskt eller hydrauliskt-pneumatiskt verkande bromsanordningar anordnade, vilka kan bromsa enskilda hjul hos dragfordonet och släpet/trailem, i allmänhet medelst friktionsbeläggsbromsar.

Förutom dessa hjulbromsningsanordningar, vilka vanligtvis inte är avsedda för permanent användning, är permanentbromsanordningar som motorbromssystem och/eller retarders anordnade. Dessa permanentbromsanordningar verkar vanligtvis på kardanaxeln på drivhjulen hos dragfordonet. 10 15 20 25 30 515 580 3 Enligt en särskilt föredragen utföringsfonn av uppfinningen sker bestämningen av det andra accelerationsvärdet när bromsanordningama inte verkar på hjulen hos släpet/trailern. Detta innebär följande fördel: Vid nonnaldrift körs dragfordonet ofta med olika släp/trailers. Dessa släp/trailers uppvisar ofta mycket olika hjulbromsanordningar, varvid det utan kostsamma anpassningar av varje släp/trailer är svårt, att erhålla exakta bromsvärden för släpet/trailem, exempelvis från bromstrycket. Registrerar man det andra aecelerationsvärdet när bromsanordningama inte ännu verkar på släpets/trailems hjul, så är bromsvärdet hos släpet/trailem noll vid denna tidpunkt.

Som tidigare nämnts är som påverkbar bromsanordning minst en hjulbromsanordning vid dragfordonet och/eller en konstant bromsanordning såsom en retarder och/eller ett motorbromssystem anordnad.

För bestämning av den ovan nämnda tidpunkten, vid vilken bromsanordningama inte ännu verkar på hjulen hos släpet/trailern, kan för det första en fördröjning mellan avgivande av bromstryck i dragfordonets hjul och avgivande av bromstryck i släpets/trailem hjul användas. För det andra kan emellertid även enbart bromsförlopp användas för att bestämma massan, vilka genom pennanentbromsanordningen bara verkar på dragfordonets hjul. I detta fall behövs med fördel varken någon kärmedom av dragfordonets eller släpets/trailerns hjulbromsar.

I fallet med tryckmedelspåverkbara hjulbromsar kan bromsvärdet registreras beroende av hjulbromstrycken. I fallet med elektriskt påverkbara hjulbromsar kan bromsvärdet registreras beroende av en storhet som representerar påverkan, medan det i fallet med en retarder och/eller ett motorbromsssytem kan bromsvärdet registreras beroende av retarder- och/eller motorbromsmomentet. 10 15 20 25 30 515 380 4 I det senare fallet kan särskilt åstadkommas att en hydrodynamisk retarder registrerar bromsvärdet beroende av en för hydraultrycket representativ storhet eller i fallet med ett motorbromssystem registreras bromsvärdet beroende av läget av en motorbromssystemet aktiverande omkopplare.

Vidare kan man åstadkomma att ett för på- eller framdrivningen av fordonet representativt frarndrivningsvärde registreras och det första accelerationsvärdet registreras när det registrerade framdrivrringsvärdet uppgår till eller underskrider ett förbestämt värde, särskilt värdet noll. På detta sätt kan bestämningen av kraftförhållandena vid registrering av det första accelerationsvärdet förenklas.

Registreringen av det första accelerationsvärdet kan ske så att ett för fordonsinbromsningsönskan av föraren representativt retarderingssvärde, exempelvis läget av gas- och/eller bromspedalen, registreras.

Registreringen av det första accelerationsvärdet sker i detta fall när det registrerade retarderíngsvärdet uppvisar ett förbestämt värde, särskilt värdet noll. Särskilt fördelaktigt är det att lågpassfiltrera det första och/eller det andra accelerationsvärdet. Är egenskapema hos släpets/trailerns hjulbromsanordningar tillräckligt kända, så kan ett tredje accelerationsvärde registreras, när bromsanordningama verkar på släpets/trailems hjul. Fordonets massa kan då även bestämmas beroende av det tredje registrerade accelerationsvärdet.

Ytterligare fördelaktiga utföringsforrner framgår av underkraven.

Figur 1 visar ett översiktligt blockschema enligt uppfinningen, Fig. 2 och 4 visar tidsförlopp under ett bromsförlopp, medan F ig. 3 med delarna a och b visar avslutandet av en utföringsform. 10 15 20 25 30 515 380 Uppfrnningen åskådliggöres med hjälp av olika utföringsforrner besk/rivna nedan.

Figur 1 visar utöver blocken 10ij hjulvarvtalssensorer, som registrerar rotationshastighetema hos fordonshjulen. Signalerna tillförs blocket 101, som bestämmer fordonets totala massa Mm, och sänder den till block 102. I block 102 styrs sedan beroende av den totala massan Mm, och hjulvarvtalen Nij bromssystemet llij, särskilt de enskilda hjulbromssystemen, medelst styrsigrialema Aij, när föraren genom påverkansorganet 13 (bromspedal och/eller pennanentbromspåverkansorgan, signal B) signalerar en broms- eller retarderingsönskan.

För att bestämma massan sänds till blocket 101 vidare drivkraften Fdriv eller drivmomentet från motorstyrningen 104. Däröver tillförs blocket 101 bromskraften FB, från hjulbromsstyranordningen 102 och/eller från perrnanentbromsstyranordningen 103. Den ger genom läget ot hos gaspedalen 12 en önskan om framdrivningen. lrman de enskilda utföringsforrnerna beskrivs enligt uppfmningen ska först en grundlig betraktelse göras.

Allmän betraktelse av en bromsning Utgångspunkten för uppfinningen är den endirnesionella irnpulsbalansen hos det förflyttade lastfordonet, som ges vid olika tidpunkter. Härvid ska ett bromsförlopp skisseras med hjälp av Fig. 2.

Vid tidpunkten tl, som är före tidpunkten T4, vid vilken fordonet inte bromsas, gäller: M :oval =Fdfiv1+Fffik1+FL1+Fsr1 (1) 10 15 20 25 30 515 380 6 med Mm: (=Md,ag+MA) totala massan av lastfordonet beräknad på massan Mdmg av dragfordonet och släpets/trailems massa MA. al: Acceleration av lastfordonet vid tidpunkt tl, som ligger före inledandet av bromsningen vid tidpunkten T4.

Fdñvl: Drivkraft/bromskraft hos fordonsmotom vid tidpunkten t1.

Ffrikl: Rullfiiktionslcraft vid tidpunkten tl.

FU: Luftmotståndskraft vid tidpunkten tl.

PSU: lutningsdrivraft vid tidpunkten tl.

Vid tidpunkten tg som ligger efter insatsen av en eller flera av fordonsbromssystemen vid tidpunkten T4 (under tidspannet ATg), måste i impulsbalansen dessutom tas hänsyn till bromskraften Fb..

M tot* a2=Fdriv2+Ffiik2+FL2+Fst2+Fbr med: ag: acceleration av Iastkombinationen vid tidpunkten tg, som ligger efter inledandet av bromsforloppet vid tidpunkten T4.

Fdn-vg: Drivkraft/bromskraft hos fordonsmotom vid tidpunkten tg.

F fnkg: Rullfriktionskraft vid tidpunkten tg.

FLg: Luftmotståndskraft vid tidpunkten tg.

Fstg: Lutande drivkraft vid tidpunkten tg.

Förutsätts nu att de båda tidpunkterna t1 och tg, vid vilka fordonsaccelerationsvärdena al och ag registreras, följer relativt tätt på varandra i tiden, så kan man utgå ifrån att rullfriktionskraften Fffik, luftmotståndskraft FL och den lutande drivkraften FS, vid de båda tidpunktema är lika. Väljer man nu de båda registreringspunktema tl och tg, så att tidpunkten tl ligger strax före inledandet av bromsningen och tidpunkten tg strax efter inledande av bromsningen, så kan man utgå ifrån att driv- eller bromskraften F dn-V hos fordonsmotom är ungefär lika vid 10 15 20 25 30 515 380 7 båda tidpunktema. För ett exakt val av de båda tidpunktema t; och t; går man närmare in på beskrivningen av de båda utföringsforrnerna.

Med dessa förutsättningar ger insättning av ekvation (1) i ekvation (2) den totala massan Mm av lastkombinationen: MmFFbf/(az-fii) (3) Är istället inflytandet av luftmotståndet, rullfriktionen, lutningen och/eller motom känd, så kan dessa naturligtvis påverka bestämningen av massan. Vid känd motordriv- eller -bromskraft följer då att: Mm: (Fdma-FafavfiFbJ/(az-ai) (4) Dä särskilt i fallet med ett dragfordon med trailer, där den ej starkt föränderliga massan i allmänhet är känd, ges för den sökta massan av trailem: MA:Mtot'Mdrag Utföringsform l: Vid de enligt den första utföringsfonnen utvalda tidpunkterna tl och t2 (registrering av fordonsaccelerationsvärdena al och az) gäller följande förutsättningar: 1. Det i hjulbromsama hos dragfordonet verkande bromstrycket och anliggningstrycket, som är nödvändigt för att hjulbromsbeläggen ska gå i ingrepp, är kända. 2. Hjulbromsama hos dragfordonet ska tidsmässigt verka före släpets/trailerns hjulbromsar. 3. Det funktionella sambandet mellan hjulbromstrycket Pbr och den därigenom uppnådda bromskraften Fb, ska vara känd vid dragfordonets hjulbromsar: FbFflPbJ- 10 15 20 25 30 515 580 8 4. Accelerationen hos lastfordonet ska vara känd, exempelvis genom hjulvarvtalen hos de icke drivande hjulen. 5. Den i rörelseriktningen av lastfordonet verkande totala massan Mm, är konstant.

Detta innebär att ingen anliggningsändring (träffstöt) ska äga rum i kopplingsstället mellan dragfordonet och släpet/trailern. 6. Driv- eller bromskraften Fda-v hos fordonsmotorn ska vara känd eller konstant vid de båda tidpunkterna tI och t2. Vid moderna motorstymingsanordningar är driv- eller bromskraften Fdfiv i allmänhet känd eller så kan den beräknas medelst i motorstyranordningen föreliggande data såsom det indikerade motorutgångsmomentet. 7. Störpåverkan vid förflyttningen av lastfordonet såsom rullfriktion, luftmotstånd och lutningsavdrift är kända eller konstanta vid de båda tidpunktema tI och tz.

Vid den i figur 4 beskrivna första utföringsforrnen av uppfinningen registreras det första accelerationsvärdet aI vid tidpunkten tI (i tidsintervallet mellan TIfoch TI 'i figur 4), t ex när föraren av fordonet har påverkat bromspedalen 13 vid tidpunkten TIJ, medan fordonsbromsarna emellertid fortfarande inte gått i ingrepp vid tidpunkten TI '. Detta innebär att fordonet är omedelbart före en retardation medelst hjulbromsarna som emellertid ännu inte ger någon retardation. Denna tidpunkt kan t ex detekteras genom en utvärdering av bromsljussignalema.

Från tidpunkten TI' anligger hjulbromsbeläggen och den därigenom betingade fordonsretardationen börjar. Fram till tidpunkten Tj, vid vilken släpets/trailems hjulbromsar anligger, ska det andra accelerationsvärdet az registreras. Mellan TI 'och Tjsker en retardation av det totala lastfordonet bara medelst dragfordonets hjulbromsar. Den i tidsintervallet mellan TI 'och T2' genom hjulbromsarna verkande bromskraften F b, är enligt den ovan nämnda tredje förutsättningen känd.

Därmed kan enligt ekvation (3) eller (5) den totala massan Mm, resp. släpets/trailems massa bestämmas. Är drivkraften känd, så kan naturligtvis ekvation (5) användas. 10 15 20 25 30 515 380 9 Är även tidpunkten med tillhörande anliggningstryck känd för släpet/trailern, så kan en tredje irnpulsekvation ställas upp: Mwtl°fl3=Fdnv3+Frfik3+FLzJfFsffiFbnzJfFbf,A '(6) I denna tas hänsyn till två bromskrafter, den hos dragfordonet Fbm och den hos släpet/trailern F bnA. De ytterligare storhetema motsvarar de tidigare beskrivna, men vid tidpunkten t3, vid vilken släpets/trailerns bromsar är i ingrepp. Även härvid måste analogt för det tredje villkoret bromstrycket PbbA för släpet/trailern mätas och ett samband mellan släp-/trailerbromstrycket PbbA och släp-/trailerbromskraften FbhA Vafa Fbr,A=f(Pbr, A).

Det genom accelerationsvärdet ag, bestämda massvärdet leder till en redundans i bestämningen av massan, som kan minska mätosäkerheter.

Enligt naturen är de uppmätta storheterna överlagrade med störningar, t ex brus.

Genom en lämplig medelvärdesbildning över flera mätningar i tidsavsnitten mellan TI 'och Tflregistrering av al) eller Tjoch Tflregistrering av az) eller enligt Tflregistrering av a3) låter sig sådana störningar minskas vid mätningarna.

Utföringsform 2: Vid den beskrivna första utföringsforrnen måste för det första anliggriingstrycket av hjulbromsarna på dragfordonet och för det andra sambandet mellan hjulbromstrycket Pb, och den därigenom verkande bromskraften Fb, vara kända.

Vid den andra utföringsforrnen används bara bromsförlopp för bestämning av massa, vid vilka den vid dragfordonet anordnade permanentbromsanordnirigen 10 15 20 25 30 515 380 10 (retarder och/eller motorbromsanordning) används för retardation. Därmed säkerställs automatiskt att bara dragfordonet bromsar.

Vid moderna permanentbromsanordningar, särskilt vid retarderingsanordningar, föreligger i motsvarande retarderstyranordning information, från vilken den genom retarderingsanordningen verkande bromskraften kan härledas. Vidare är sådana bromsanordningar i allmänhet inte under inflytande av okända bromsbeläggsegenskaper.

Beskrivningen av den andra utföringsforrnen sker i det följande i anslutning till Fig. 2 och 3 med delarna a och b. Den redan delvis beskrivna Fig. 2 visar därvid ett typiskt bromsningsförlopp och figur 3 ett programförlopp, som exempelvis körs med ett intervall At=10 ms.

Efter startsteget 301 frågas i steg 302 om drivkraften är större än noll. Är så fallet befinner sig fordonet före den i Fig. 2 visade tidpunkten Tz, vilket betyder att ett retardationsförlopp inte är omedelbart förestående. I detta fall övergår man genast till slutsteget 308.

Fastställs emellertid i steg 302 första gången att ingen drivkraft föreligger (tidpunkt TZ), så är det ett första tecken på att en retardationsmanöver är omedelbart förestående. Föraren av fordonet sätter i detta fall t ex gaspedalen 12 i nolläget. I detta fall frågas i steg 303 om en bromskraft större än noll föreligger. Är så inte fallet, så befinner man sig t ex i det i Fig. 2 visade intervallet ATl. I steg 304 registreras sedan den aktuella fordonshastigheten Vny, tex medelst hjulvarvtalen hos de ickedrivande hjulen, varpå i steg 305 den aktuella accelerationen beräknas ur den aktuella fordonshastigheten Vny, det tidigare registrerade värdet Vgama; och programgenomloppstiden At. Detta är naturligtvis inte möjligt vid det första förloppet av programslingan från steg 304. anyävny-vgammafi/ At (7) 10 15 20 25 515 380 11 I steg 306 lågpassfiltreras det därigenom beräknade värdet al på känt sätt till: alïal, gammal*(l'k)+k*(any'al, gammal) I steg 307 sätts det därigenom bestämda värdet al och Vny lika med värdena al; gammal och Vgammal- Efter slutsteget startas programförloppet i tidigare bestämd takt på nytt.

Kort efter tidpunkten T4 fastställs i steg 303 för första gången att bromskraften Fb, är större än noll. I steg 309 frågas om bromsningen sker medelst en permanent arbetande bromsanordning (retarder/motorbroms) eller en bromsning medelst hjulbromsama äger rum. Vid ett ingrepp i hjulbromsama går man genast till slutsteget 308 och bestämningen av massan avbryts.

Bara när uteslutande en genom retardem och/eller motorbromsen verkande retardation från tidpunkten T4 fastställs, registreras i steg 310 de aktuella värdena för fordonets hastighet i längsled Vny och bromskraften Fl,,. Samtidigt sätts det före tidpunkten T4 beräknade accelerationsvärdet i längsled al, gammal lika med al.

I steg 311 beräknas som i steg 306 fordonets aktuella acceleration i längsled a; a2=(Vny-Vgammal)/At (9) I det därpå följande steget 312 beräknas (enligt ekvation 3) ett värde Mny Mnl/:Fbf Kal -fi2) (4) 515 380 12 varpå i steg 313 medelvärdet M bildas för alla massvärden Mn, sedan bromsningens början vid T4. I steg 314 aktualiseras värdet Vgammal genom att man sätter det lika med Vny.

I steg 315 frågas, om mer än en given tid (t ex 1 sek) förlupit sedan bromsningen började vid T4. Är så inte fallet, så hoppar man till slutsteget 308, annars avges i steg 316 den totala massan som medelvärdet

Claims (10)

10 15 20 25 30 515 380 13 Patentkrav

1. l. Förfarande för att bestämma ett fordons massa, särskilt vid ett bruksfordon med ett dragfordon och ett släp/trailer, med påverkbara bromsanordningar (103, llij), vilka särskilt verkar på dragfordonets hjul och/eller på släpets/trailerns hjul, vid vilket -minst ett första accelerationsvärde (al), vilket representerar fordonets acceleration fore påverkan (B, Aij) av bromsanordníngen registreras, och -minst ett andra accelerationsvärde (a2), vilket representerar fordonets acceleration efter påverkan av bromsanordningen, registreras, och -fordonets massa (Mm) beroende av det första och andra upptagna accelerationsvärdena bestäms.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att ett bromsvärde (Fm) registreras, vilket representerar den genom påverkan (B, Aij) av bromsanordningen (103, llij) orsakade bromsverkan, särskilt under registreringen av det andra accelerationsvärdet, och fordonets massa bestäms beroende av det registrerade bromsvärdet.

3. Förfarande enligt krav 1, kärmetecknat av att registreringen av det andra accelerationsvärdet (az) sker när bromsanordningama (103, llij) inte verkar på släpets/trailems hjul.

4. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att som påverkbar bromsanordning är anordnad minst en hjulbromsanordning (1 lij) på dragfordonet och/eller en pennanentbromsanordning (103) såsom en retarder och/eller ett motorbromssystem, varvid särskilt är anordnat att -i fall av tryckmedelpåverkbara hjulbromsar (l lij) registreras bromsvärdet (Fm) beroende av hjulbromstrycken och 10 15 20 25 30 515 580 14 - i fall av elektriskt påverkbara hjulbromsar (1 lij) registreras bromsvärdet (Fm) beroende av en för påverkan representativ storhet och -i fall av en retarder och/eller ett motorbromssystem (103) registreras bromsvärdet (Fm) beroende av retarder- och/eller motorbromsmomentet, varvid särskilt i fall av en hydrodynamisk retarder bromsvärdet registreras beroende av ett för hydraultrycket representativ storhet eller i fall av ett motorbromssystem bromsvärdet registreras beroende av läget av en omkopplare som aktiverar motorbromssystemet.

5. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att ett drivningen av fordonet representerande drivvärde (FMV) registreras och det första accelerationsvärdet (al) sker när det registrerade framdiivningsvärdet (Fdn-v) uppvisar eller underskrider en for-inställt värde (o).

6. Förfarande enligt krav 1, kärmetecknat av att ett retarderingsvärde (ot, B) registreras, vilket representerar den av föraren önskade inbromsningen, och att registreringen av det första accelerationsvärdet (al) inträffar då det registrerade inbromsningsvärdet uppvisar ett förbestämt värde.

7. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att det första och/eller det andra accelerationsvärdet lågpassfiltreras.

8. Förfarande enligt krav 2, kärmetecknat av att ett tredje inbromsningsvärde (ag) registreras när bromsanordningama verkar på släpets/trailems hjul och fordonets massa bestäms beroende av det tredje registrerade inbromsningsvärdet.

9. Anordning för registrering av en fordonets massa representerande signal (Mm), särskilt vid ett bruksfordon med ett dragfordon och ett släp/trailer, med påverkbara bromsanordningar (103, llij), vilka särskilt verkar på dragfordonets och/eller släpets/trailems hjul, vid vilken organ (101) är anordnade medelst vilka 10 515 380 15 -minst ett första accelerationsvärde (al), vilket representerar fordonets acceleration före påverkan (B, Aij) av bromsanordningen, registreras och -minst ett andra accelerationsvärde (az), vilket representerar fordonets acceleration efter påverkan av bromsanordningen, registreras och - den fordonets massa (Mm) representerande signalen bestäms beroende av det första och det andra registrerade accelerationsvärdet.

10. Anordning enligt krav 9, kännetecknad av att registreringen av det andra accelerationsvärdet (ag) sker när bromsanordningen inte verkar på släpets/trailems hjul och/eller ett bromsvärde (Fm) registreras, som representerar den av påverkan av bromsanordningen beroende bromsverkan, särskilt under registreringen av det andra accelerationsvärdet, och att fordonets massa bestäms beroende av det registrerade bromsvärdet.