WO2006089686A2 - Kraftfahrzeugsteuer vorrichtung - Google Patents

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WO2006089686A2
WO2006089686A2 PCT/EP2006/001429 EP2006001429W WO2006089686A2 WO 2006089686 A2 WO2006089686 A2 WO 2006089686A2 EP 2006001429 W EP2006001429 W EP 2006001429W WO 2006089686 A2 WO2006089686 A2 WO 2006089686A2
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    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/02—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used
    • F16H61/0202—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric
    • F16H61/0204—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal
    • F16H61/0213—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal characterised by the method for generating shift signals
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
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    • G—PHYSICS
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    • G01G—WEIGHING
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    • G01G19/086—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles wherein the vehicle mass is dynamically estimated
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2552/00—Input parameters relating to infrastructure
    • B60W2552/15—Road slope, i.e. the inclination of a road segment in the longitudinal direction

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle control device according to the preamble of claim 1, an automated motor vehicle transmission according to the preamble of claim 9 and a method for determining at least one variable characteristic according to the preamble of claim 10.
  • a motor vehicle control device with a computing unit for determining a plurality of variable characteristics is known.
  • the arithmetic unit is in particular provided for determining a road gradient and a mass of a motor vehicle control device comprising the motor vehicle control device, and uses a chronological progression of a plurality of sensor variables respectively detected by sensors, namely a drive torque, a vehicle speed and an acceleration.
  • the acceleration is detected indirectly via a speed sensor.
  • the invention has for its object to provide a motor vehicle control device through which a method used to determine the characteristic is always adapted to external circumstances.
  • the object is solved by the features of independent claims 1, 9 and 10. Refinements and developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
  • the invention is based on a motor vehicle control device having a computing unit for determining at least one variable parameter, in particular a road gradient and / or a mass of a motor vehicle, depending on at least one sensor variable detected by a sensor.
  • the arithmetic unit is intended to select a method for determining the characteristic dependent on a decision variable from a group of methods. It can thereby be achieved that a method adapted to external circumstances is always used to determine the characteristic. For example, a distinction can be made between situations in which the parameter must be determined quickly, but precision is acceptable, and situations in which the parameter must be determined as precisely as possible can be distinguished. Because of the variability of the requirements of the determination method, the solution according to the invention can be used particularly advantageously in connection with motor vehicle control devices for determining a road gradient and / or a mass of a motor vehicle. Because of the greatly varying mass, the solution according to the invention can be used profitably in particular in connection with heavy trucks. In addition to the sensor variables detected directly by the sensor, each variable derivable from the directly detected sensor variable should also be considered as a sensor variable in this context.
  • the arithmetic unit be provided to select a value of the parameter from a group of values assigned to each method. This can be achieved that can be quickly changed between the methods. After changing the method, the characteristic does not have to be determined again according to the new method. The selection of the method becomes then indirectly hit by the appropriate selection of the known value.
  • a clear selection criterion that works without the processing of further auxiliary variables can be used if the arithmetic unit is intended to determine the decision variable as a function of a difference between two values of the characteristic.
  • the values can be determined by the same method at different times or by different methods.
  • a flexible adaptation of the method to a time pressure can be achieved if the group of methods comprises a quick method for determining an estimate for the parameter and a slower method for determining a more precise value.
  • the vehicle control device may use the estimate quickly after a start and take over the specified value, if available.
  • the arithmetic unit is provided for actuating an at least partially automated motor vehicle transmission, the reliable determination of external characteristic variables avoids an excessive collapse of an engine speed during a switching operation.
  • the characteristic determined by the motor vehicle control device can also be used in motor vehicles with manual transmission or with automatic transmission.
  • the motor vehicle control device comprises at least one memory unit for storing at least one value of a variable detected or calculated by the arithmetic unit.
  • the mass and the road gradient can be determined safely and without disturbing influences by a headwind or by a rolling resistance when the sensor is provided for detecting a vehicle acceleration.
  • the invention is based on a method for determining at least one variable parameter, in particular a road gradient and / or a mass of a motor vehicle, as a function of a time profile of at least one sensor variable detected by a sensor.
  • a method for determining the parameter is selected as a function of a decision variable from a group of methods.
  • a method for determining the parameter which is flexibly adapted to current needs, can be achieved.
  • Fig. 1 shows an automated motor vehicle transmission with a
  • Motor vehicle control device and Fig. 2 is a flow chart for determining a mass of a
  • Motor vehicle and a road gradient. 1 shows schematically a motor vehicle transmission 18 with an automation unit 20, which communicates via a CAN bus 21 with further control and regulation units and sensors 11 of a motor vehicle transmission 18 comprehensive motor vehicle.
  • a sensor 11 indirectly detects a vehicle speed v of the motor vehicle via an engine speed.
  • the automation unit 20 comprises a computing unit 10 which calculates the vehicle speed v from the rotational speed by multiplying by a gear ratio applied to the motor vehicle transmission 18 and with a wheel radius.
  • the arithmetic unit 10 determines a vehicle acceleration a of the motor vehicle as a low-pass filtered derivation of the vehicle speed v in accordance with time.
  • the automation unit 20 or its arithmetic unit 10 is designed by the CAN bus 21 for detecting a torque generated by a motor vehicle engine not shown here, which is calculated by an engine control unit from a throttle angle or a fuel injection quantity and the rotational speed and which is transmitted via the CAN bus. Bus 21 is available. Furthermore, the automation unit 20 comprises a time measuring unit 22 for measuring an elapsed time since ignition of the motor vehicle.
  • the arithmetic unit 10 is provided to determine variable parameters for actuating the motor vehicle transmission 18 depending on a time profile and on the values of the sensor variables v, a directly or indirectly available via the CAN bus 21, specifically a road gradient p and a mass M. of the motor vehicle.
  • two different methods 12-15 are implemented in the arithmetic unit 10, which form two groups of methods 12-15 (FIG. 2).
  • the arithmetic unit 10 determines and analyzes various decision variables ⁇ t, ⁇ p and, depending on values of the decision variables ⁇ t, ⁇ p, selects one of the methods 12-15 from the groups.
  • the arithmetic unit 10 forms a difference between two values determined at different times of an acceleration force F a acting on the motor vehicle, which the arithmetic unit 10 detects as a function of the signal acquired via the CAN bus 21 and engine speed dependent on the vehicle speed v, which calculates the transmission and the wheel radius of the motor vehicle present on the motor vehicle transmission 18.
  • the arithmetic unit 10 forms a difference between two values of the vehicle acceleration a determined at different times.
  • the arithmetic unit 10 constantly stores values of the acceleration force F a and the vehicle acceleration a in a ring buffer of a memory unit 19.
  • the arithmetic unit 10 selects values that were determined before and after a switching operation of the motor vehicle transmission 18. According to Newton's law, the ratio of the difference of the acceleration forces F a , F a ⁇ to the difference of the vehicle accelerations a, a x is equal to the mass Mi 2 of the motor vehicle:
  • M 12 (F a -F a 0 / (aa > ).
  • the subtraction of the method is dependent on a time profile of the acceleration force F a and the vehicle acceleration a and not on their values in only one point in time.
  • the measuring points for mass determination are as close as possible before and after the switching operation, in particular, after the switching operation, the decay of vibrations are waited got to.
  • the method 12 quickly determines a rough estimate for the mass Mi 2 , which can be used by methods 14, 15 for determining a roadway slope p.
  • the mass M 12 and the road grade p are finally used by the automation unit 20 to modify a shift line map.
  • the arithmetic unit 10 determines an estimated value for the road gradient P 1 4 from a speed difference between a setpoint speed calculated from a dynamic model and a speed v determined from the speed, the gear ratio and the wheel radius.
  • the speed difference is a measure of the road gradient Pi 4 , which is determined in the model by an observer with a P-controller characteristic.
  • a road gradient p 14 x on which the model is based is subjected to a value proportional to the speed difference until the setpoint speed is equal to the speed v.
  • the value of the road gradient Pi 4 determined in this way is constantly fed back into the method 14 and adopted as a model parameter or as a road gradient p i4 x for the next pass of the method 14, so that the road gradient p i4 is determined recursively and self-consistently.
  • the arithmetic unit 10 determines a value of the road gradient Pi 5 which is more precise than the estimated value of the road gradient Pi 4 , by means of a recursive Kalman filter, which is described in detail in the article "Road Slope and Vehicle Mass Estimation Using Kalman Filtering". by Peter Lingman and Bengt Schmidbauer, published in the Proceedings of the 17 th International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks, IAVSD, Copenhagen, Denmark, 2001.
  • the method for determining the roadway slope pi 5 described therein is part of the disclosure of this Font and will not be explained here.
  • the method 15 determines the value of the road gradient Pi 5, although more accurate, but also slower than the parallel method 14.
  • the arithmetic unit 10 recognizes a slowly changing real road grade p and selects the value of the road grade pi 5 which is more reliable in such situations.
  • the selected value of the road gradient p is made available on the one hand to the automation unit 20 and on the other hand fed to the method 13 for determining the mass M of the motor vehicle.
  • Method 13 is based on an equilibrium of forces between all forces acting on the motor vehicle in the longitudinal direction.
  • the value of the mass Mi 3 of the motor vehicle results in neglecting the slip and the headwind according to the method 13
  • M 13 (F a - F Lu ft) / (g * f + g * P + a).
  • F a is the acceleration force
  • F air is the air resistance force
  • F air % c w * A * pL * v 2
  • f is a rolling force constant
  • g is the acceleration due to gravity
  • p is the road gradient p or the sine of the helix angle.
  • Fmft enter the C w value c w , the front surface A, the density p L of air and the vehicle speed v.
  • the method 13 is more accurate than the method 12, but requires the road gradient p as a parameter.
  • the arithmetic unit 10 selects from the group of methods 12, 13 a method 12, 13 for determining the mass M.
  • the arithmetic unit 10 forms a decision variable .DELTA.t which is proportional to a signal of the time measuring unit 22 or to a time elapsed since a start of the motor vehicle. If the value of the decision amount ⁇ t exceeds a threshold ⁇ to / , the value of the road grade p is sufficiently reliable, and the arithmetic unit 10 changes from the method 12 to the method 13 or selects the method 13. If, on the other hand, the value of the decision variable ⁇ t is below the threshold value ⁇ t 0 , the arithmetic unit 10d selects the faster method 12.
  • the various groups of methods comprise other methods which appear appropriate to the person skilled in the art, for example those in which averaging of a plurality of measuring points is averaged.
  • one of the parameters for example, the road gradient p
  • a motor vehicle control device may comprise a separate acceleration sensor, by means of which the road gradient can be determined via a vertical component of the acceleration.
  • embodiments of the Invention conceivable in which the road gradient is determined by a satellite-based navigation system.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugsteuervorrichtung mit einer Recheneinheit (10) zum Bestimmen von wenigstens einer variablen Kenngröße, insbesondere einer Fahrbahn Steigung (p) und/oder einer Masse (M) eines Kraftfahrzeugs, abhängig von einem zeitlichen Verlauf von wenigstens einer von einem Sensor (11) erfassten Sensorgröße (v, a) . Es wird vorgeschlagen, dass die Recheneinheit (10) dazu vorgesehen ist, eine Methode (12 - 15) zum Bestimmen der Kenngröße (M, p) abhängig von einer Entscheidungsgröße (Δt, Δp) aus einer Gruppe von Methoden (12 - 15) auszuwählen.

Description

Kraftfahrzeugsteuervorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugsteuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein automatisiertes Kraftfahrzeuggetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9 und ein Verfahren zum Bestimmen von wenigstens einer variablen Kenngröße nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Aus der DE 33 34 716 C2 ist eine Kraftfahrzeugsteuervorrichtung mit einer Recheneinheit zum Bestimmen mehrerer variabler Kenngrößen bekannt. Die Recheneinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Fahrbahnsteigung und eine Masse eines die Kraftfahrzeugsteuervorrichtung umfassenden Kraftfahrzeugs zu bestimmen, und nutzt dazu einen zeitlichen Verlauf von mehreren, jeweils von Sensoren erfassten Sensorgrößen, und zwar eines Antriebsmoments, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Beschleunigung. Die Beschleunigung wird indirekt über einen Geschwindigkeitssensor erfasst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeugsteuervorrichtung bereitzustellen, durch die eine zum Bestimmen der Kenngröße genutzte Methode stets an äußere Umstände angepasst ist. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1, 9 und 10 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugsteuervorrich- tung mit einer Recheneinheit zum Bestimmen von wenigstens einer variablen Kenngröße, insbesondere einer Fahrbahnsteigung und/oder einer Masse eines Kraftfahrzeugs, abhängig von wenigstens einer von einem Sensor erfassten Sensorgröße.
Es wird vorgeschlagen, dass die Recheneinheit dazu vorgesehen ist, eine Methode zum Bestimmen der Kenngröße abhängig von einer Entscheidungsgröße aus einer Gruppe von Methoden auszuwählen. Dadurch kann erreicht werden, dass stets eine an äußere Umstände angepasste Methode zum Bestimmen der Kenngröße verwendet wird. Beispielsweise kann zwischen Situationen, in denen die Kenngröße schnell bestimmt werden muss, hinsichtlich einer Präzision aber Einbußen hinnehmbar sind, und Situationen, in denen die Kenngröße möglichst präzise bestimmt werden muss, unterschieden werden. Wegen der Veränderlichkeit der Anforderungen an die Bestimmungsmethode ist die erfindungsgemäße Lösung besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugsteuervorrichtungen zum Bestimmen einer Fahrbahnsteigung und/oder einer Masse eines Kraftfahrzeugs ein- setzbar. Wegen der stark variierenden Masse ist die erfindungsgemäße Lösung insbesondere im Zusammenhang mit schweren Lastkraftwagen gewinnbringend einsetzbar. Neben den unmittelbar von dem Sensor erfassten Sensorgrößen soll auch jede von der unmittelbar erfassten Sensorgröße ableitbare Größe in diesem Zusammenhang als Sensorgröße gelten.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Recheneinheit dazu vorgesehen ist, einen Wert der Kenngröße aus einer Gruppe von jeweils einer Methode zugeordneten Werten auszuwählen. Dadurch kann erreicht werden, dass schnell zwischen den Methoden gewechselt werden kann. Nach dem Methodenwechsel muss die Kenngröße nicht erneut nach der neuen Methode bestimmt werden. Die Auswahl der Methode wird dann mittelbar durch die entsprechende Auswahl des bekannten Werts getroffen.
Ein klares Auswahlkriterium, das ohne die Verarbeitung weiterer Hilfsgrößen funktioniert, kann genutzt werden, wenn die Recheneinheit dazu vorgesehen ist, die Entscheidungsgröße abhängig von einer Differenz zwischen zwei Werten der Kenngröße zu bestimmen. Die Werte können durch die gleiche Methode zu unterschiedlichen Zeitpunkten oder durch verschiedene Methoden bestimmt sein. •
Eine flexible Anpassung der Methode an einen Zeitdruck kann erreicht werden, wenn die Gruppe von Methoden eine schnelle Methode zum Ermitteln eines Schätzwerts für die Kenngröße und eine langsamere Methode zum Ermitteln eines präzisierten Werts umfasst . Die Kraftfahrzeugsteuervorrichtung kann den Schätzwert schnell nach einem Start nutzen und den präzisierten Wert übernehmen, wenn dieser verfügbar ist.
Ist die Recheneinheit zum Betätigen eines zumindest teilautomatisierten Kraftfahrzeuggetriebes vorgesehen, kann durch die zuverlässige Ermittlung externer Kenngrößen ein übermäßiges Einbrechen einer Motordrehzahl bei einem Schaltvorgang vermieden werden. Prinzipiell kann die von der Kraftfahrzeugsteuervorrichtung ermittelte Kenngröße jedoch auch in Kraftfahrzeugen mit Handschaltgetriebe oder mit Automatikgetriebe nutzbar sein.
Informationen über einen zeitlichen Verlauf und/oder eine Änderungsrate der Sensorgrδße können vorteilhaft nutzbar sein, wenn die Kraftfahrzeugsteuervorrichtung zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von wenigstens einem Wert einer von der Recheneinheit erfassten oder berechneten Größe umfasst . Die Masse und die Fahrbahnsteigung können sicher und ohne störende Einflüsse durch einen Gegenwind oder durch einen Rollwiderstand ermittelt werden, wenn der Sensor zum Erfassen einer Fahrzeugbeschleunigung vorgesehen ist .
Ferner geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Bestimmen von wenigstens einer variablen Kenngröße, insbesondere einer Fahrbahnsteigung und/oder einer Masse eines Kraftfahrzeugs, abhängig von einem zeitlichen Verlauf von wenigstens einer von einem Sensor erfassten Sensorgröße .
Es wird vorgeschlagen, dass in einem Auswahlschritt eine Methode zum Bestimmen der Kenngröße abhängig von einer Entscheidungsgröße aus einer Gruppe von Methoden ausgewählt wird. Dadurch kann ein flexibel an momentane Bedürfnisse an- gepasstes Verfahren zum Bestimmen der Kenngröße erreicht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein automatisiertes Kraftfahrzeuggetriebe mit einer
Kraftfahrzeugsteuervorrichtung und Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zum Bestimmen einer Masse eines
Kraftfahrzeugs und einer Fahrbahnsteigung. Figur 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeuggetriebe 18 mit einer Automatisierungseinheit 20, die über einen CAN-Bus 21 mit weiteren Steuer- und Regeleinheiten und Sensoren 11 eines das Kraftfahrzeuggetriebe 18 umfassenden Kraftfahrzeugs kommuniziert. Ein Sensor 11 erfasst über eine Motordrehzahl indirekt eine Fahrzeuggeschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs. Die Automatisierungs'einheit 20 umfasst eine Recheneinheit 10, die aus der Drehzahl durch eine Multiplikation mit einer am Kraftfahrzeuggetriebe 18 anliegenden Übersetzung und mit einem Radradius die Fahrzeuggeschwindigkeit v berechnet . Zudem bestimmt die Recheneinheit 10 eine Fahrzeugbeschleunigung a des Kraftfahrzeugs als tiefpassgefilterte Ableitung der Fahr- zeuggeschwind.igK.eit v nach der Zeit .
Ferner ist die Automatisierungseinheit 20 bzw. ihre Recheneinheit 10 durch den CAN-Bus 21 zum Erfassen eines von einem hier nicht dargestellten Kraftfahrzeugmotor erzeugten Drehmoments ausgelegt, das von einer Motorsteuerungseinheit aus einem Drosselklappenwinkel oder einer Kraftstoffeinspritzmenge und der Drehzahl berechnet wird und das über den CAN-Bus 21 verfügbar ist. Ferner umfasst die Automatisierungseinheit 20 eine Zeitmesseinheit 22 zum Messen einer seit einer Zündung des Kraftfahrzeugs verstrichenen Zeitspanne.
Die Recheneinheit 10 ist dazu vorgesehen, abhängig von einem zeitlichen Verlauf und von den Werten der über den CAN-Bus 21 direkt oder indirekt verfügbaren Sensorgrößen v, a variable Kenngrößen zum Betätigen des Kraftfahrzeuggetriebes 18 zu bestimmen, und zwar eine Fahrbahnsteigung p und eine Masse M des Kraftfahrzeugs. Dazu sind in der Recheneinheit 10 zwei verschiedene Methoden 12 - 15 implementiert, die zwei Gruppen von Methoden 12 - 15 bilden (Figur 2) . Die Recheneinheit 10 bestimmt und analysiert verschiedene Entscheidungsgrößen Δt, Δp und wählt abhängig von Werten der Entscheidungsgrößen Δt, Δp eine der Methoden 12 - 15 aus den Gruppen aus. Gemäß einer ersten Methode 12 zum Bestimmen eines Werts der Masse M12 des Kraftfahrzeugs bildet die Recheneinheit 10 eine Differenz von zwei zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelten Werten einer am Kraftfahrzeug wirkenden Beschleunigungskraft Fa, welche die Recheneinheit 10 abhängig von dem über den CAN-Bus 21 erfassten und von der Fahrzeuggeschwindigkeit v abhängigen Motormoment, der am Kraftfahrzeuggetriebe 18 anliegenden Übersetzung und dem Radradius des Kraftfahrzeugs berechnet. Zudem bildet die Recheneinheit 10 eine Differenz von zwei zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelten Werten der Fahrzeugbeschleunigung a. Die Recheneinheit.10 speichert ständig Werte der Beschleunigungskraft Fa und der Fahrzeugbeschleunigung a in einem Ringpuffer einer Speichereinheit 19. Zum Erreichen großer Differenzwerte wählt die Recheneinheit 10 Werte aus, die vor und nach einem Schaltvorgang des Kraftfahrzeuggetriebes 18 ermittelt wurden. Gemäß dem newtonschen Gesetz ist das Verhältnis der Differenz der Beschleunigungs- kräfte Fa, Fa< zu der Differenz der Fahrzeugbeschleunigungen a, ax gleich der Masse Mi2 des Kraftfahrzeugs:
M12 = (Fa-Fa0/(a-a>) .
Durch das Bilden der Differenz werden konstante Anteile von Störtermen, wie beispielsweise des Windwiderstands und des Rollwiderstände des Kraftfahrzeugs, eliminiert. Ferner ist durch die Differenzbildung die Methode von einem zeitlichen Verlauf der Beschleunigungskraft Fa und der Fahrzeugbeschleunigung a und nicht von deren Werten in nur einem Zeitpunkt abhängig .
Um zu vermeiden, dass veränderliche Anteile der Störterme die Genauigkeit der Methode 12 zu stark beeinträchtigen, liegen die Messpunkte zur Massenbestimmung möglichst dicht vor und nach dem Schaltvorgang, wobei insbesondere nach dem Schaltvorgang das Abklingen von Schwingungen abgewartet werden muss. Die Methode 12 ermittelt schnell einen groben Schätzwert für die Masse Mi2 , der von Methoden 14, 15 zum Ermitteln einer Fahrbahnsteigung p nutzbar ist. Die Masse M12 und die Fahrbahnsteigung p werden schließlich von der Automatisierungseinheit 20 dazu genutzt, ein Schaltlinienkennfeld zu modifizieren.
Durch die Methode 14 bestimmt die Recheneinheit 10 einen Schätzwert für die Fahrbahnsteigung P14 aus einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einer aus einem dynamischen Modell berechneten Sollgeschwindigkeit und einer aus der Drehzahl , der Übersetzung und dem Radradius ermittelten Geschwindigkeit v. Die Geschwindigkeitsdifferenz ist ein Maß für die Fahrbahnsteigung Pi4, die im Modell durch einen Beobachter mit einer P-Regler-Charakteristik bestimmt wird. Dazu wird eine dem Modell zugrunde liegende Fahrbahnsteigung p14 x mit einem zur Geschwindigkeitsdifferenz proportionalen Wert beaufschlagt, bis die Sollgeschwindigkeit gleich der Geschwindigkeit v ist. Der auf diese Weise ermittelte Wert der Fahrbahnsteigung Pi4 wird ständig in die Methode 14 zurückgeführt und als Modellparameter bzw. als Fahrbahnsteigung pi4 x für den nächsten Durchgang der Methode 14 übernommen, so dass die Fahrbahnsteigung pi4 rekursiv und selbstkonsistent bestimmt ist.
Durch die Methode 15 bestimmt die Recheneinheit 10 einen gegenüber dem Schätzwert der Fahrbahnsteigung Pi4 präzisierten Wert der Fahrbahnsteigung Pi5, und zwar mittels eines rekursiven Kaiman-Filters, der detailliert beschrieben ist in dem Artikel „Road Slope and Vehicle Mass Estimation Using Kaiman Filtering" von Peter Lingman und Bengt Schmidbauer, erschienen in den Proceedings of the 17th International Symposium on Dynamics of Vehicles on Road and Tracks, IAVSD, Copenhagen, Denmark, 2001. Das dort beschriebene Verfahren zum Bestimmen der Fahrbahnsteigung pi5 ist Teil der Offenbarung dieser Schrift und soll hier nicht näher erläutert werden. Die Methode 15 bestimmt den Wert der Fahrbahnsteigung Pi5 zwar genauer, aber auch langsamer als die parallel ablaufende Methode 14.
In einem Auswahlschritt 24 wählt die Recheneinheit 10 einen der Werte aus der Gruppe von Werten der Fahrbahnsteigung pi4, Pi5 aus und trifft damit auch eine Wahl zwischen den Methoden 14, 15 aus der Gruppe von Methoden 14, 15. Dazu bildet die Recheneinheit 10 eine Entscheidungsgröße Δp = |pi4 - Pi51 , und zwar' den Betrag der Differenz zwischen den Werten der Fahrbahnsteigung Pi4, Pi5. Ist die Entscheidungsgröße Δp größer als ein Schwellenwert Δp0, so lässt dies auf eine schnell veränderliche Fahrbahnsteigung p schließen und die Recheneinheit 10 wählt den in einer solchen Situation, beispielsweise in einem Baustellenbetrieb, zuverlässigeren Wert der Fahrbahnsteigung Pi4 bzw. wählt die in einer solchen Situation zuverlässigere Methode 14. Ist der Wert der Entscheidungsgröße Δp dagegen kleiner als der Schwellenwert Δp0, so erkennt die Recheneinheit 10 eine langsam veränderliche reale Fahrbahnsteigung p und wählt den Wert der Fahrbahnsteigung pi5, der in solchen Situationen zuverlässiger ist. Der ausgewählte Wert der Fahrbahnsteigung p wird einerseits der Automatisierungseinheit 20 zur Verfügung gestellt und andererseits der Methode 13 zum Bestimmen der Masse M des Kraftfahrzeugs zugeführt .
Die Methode 13 beruht auf einem Kräftegleichgewicht zwischen allen am Kraftfahrzeug wirkenden Kräften in Längsrichtung. Der Wert der Masse Mi3 des Kraftfahrzeugs ergibt sich unter Vernachlässigung des Schlupfs und des Gegenwinds gemäß der Methode 13 zu
M13 = (Fa - FLuft)/(g*f+g*P+a) . Dabei ist Fa die Beschleunigungskraft, FLuft die Luftwiderstandskraft:, FLuft = %cw*A*pL*v2, f eine Rollkraftkonstante, g die Erdbeschleunigung und p die Fahrbahnsteigung p bzw. der Sinus des Steigungswinkels. In die Luftwiderstandskraft Fmft gehen der Cw-Wert cw, die Frontfläche A, die Dichte pL von Luft und die Fahrtgeschwindigkeit v ein. Die Methode 13 ist genauer als die Methode 12, benötigt allerdings die Fahrbahnsteigung p als Parameter.
In einem Auswahlschritt 23 wählt die Recheneinheit 10 aus der Gruppe von Methoden 12, 13 eine Methode 12, 13 zum Bestimmen der Masse M aus. Dazu bildet die Recheneinheit 10 eine Entscheidungsgröße Δt, die proportional zu einem Signal der Zeitmesseinheit 22 bzw. zu einer seit einem Start des Kraftfahrzeugs verstrichenen Zeitspanne ist. Übertrifft der Wert der EntscheidungsgröSe Δt einen Schwellenwert Δto/ so ist der Wert der Fahrbahnsteigung p zuverlässig genug, und die Recheneinheit 10 wechselt von der Methode 12 zu der Methode 13 bzw. wählt die Methode 13 aus. Liegt dagegen der Wert der Entscheidungsgröße Δt unterhalb des Schwellenwerts Δt0, so wählt die Recheneinheit 10d die schnellere Methode 12.
Es sind weitere Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen die verschiedenen Gruppen von Methoden andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Methoden umfassen, beispielsweise solche, in denen über eine Vielzahl von Messpunkten ge- mittelt wird. Ferner ist es denkbar, dass eine der Kenngrößen, beispielsweise die Fahrbahnsteigung p, von einem Steigungssensor ermittelt wird und nur zur Bestimmung der Masse M des Kraftfahrzeugs mehrere Methoden zur Wahl stehen. Außerdem kann eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugsteuervorrichtung einen separaten Beschleunigungssensor umfassen, durch den die Fahrbahnsteigung über eine Vertikalkomponente der Beschleunigung ermittelt werden kann. Ferner sind Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen die Fahrbahnsteigung über ein satellitengestütztes Navigationssystem ermittelt wird.
DaimlerChrysler AG
Bezugszeichen
10 Recheneinheit
11 Sensor
12 Methode
13 Methode
14 Methode
15 Methode
18 Kraftfahrzeuggetriebe
19 Speichereinheit
20 Automatisierungseinheit
21 CAN-Bus
22 Zeitmesseinheit
23 Auswahlschritt
24 Auswahlschritt v Fahrzeuggeschwindigkeit a Fahrzeugbeschleunigung
M Masse .
Mi2 Masse
Mi3 Masse p Fahrbahnsteigung p14 Fahrbahnsteigung p15 Fahrbahnsteigung
Δt Entscheidungsgröße
Δp Entscheidungsgröße
At0 Schwellenwert
Ap0 Schwellenwert

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeugsteuervorrichtung mit einer Recheneinheit
(10) zum Bestimmen von wenigstens einer variablen Kenngröße, insbesondere einer Fahrbahnsteigung (p) und/oder einer Masse (M) eines Kraftfahrzeugs, abhängig von einem zeitlichen Verlauf von wenigstens einer von einem Sensor
(11) erfassten Sensorgröße (v, a) , dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (10) dazu vorgesehen ist, eine Methode (12 - 15) zum Bestimmen der Kenngröße (M, p) abhängig von einer Entscheidungsgrδße (Δt, Δp) aus einer Gruppe von Methoden (12 - 15) auszuwählen.
2. Kraftfahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (10) dazu vorgesehen ist, einen Wert der Kenngröße (M, p) aus einer Gruppe von jeweils einer Methode (12 - 15) zugeordneten Werten (M12, Mi3, p14, Pi5) auszuwählen.
3. Kraftfahrzeugsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (10) dazu vorgesehen ist, die Entscheidungsgröße (Δp) abhängig von einer Differenz zwischen zwei Werten (p14, Pi5) der Kenngröße (p) zu bestimmen.
4. Kraftfahrzeugsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von Methoden (12 - 15) eine schnelle Methode (12) zum Ermitteln eines Schätzwerts (M12) für die Kenngröße (M) und eine langsamere Methode (13) zum Ermitteln eines präzisierten Werts (M13) für die Kenngröße (M) umfasst .
5. Kraftfahrzeugsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (10) dazu vorgesehen ist, die Ent- scheidungsgröße (Δt) abhängig von einer seit einem Start- Zeitpunkt verstrichenen Zeitspanne zu bestimmen.
6. Kraftfahrzeugsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (10) zum Betätigen eines zumindest teilautomatisierten Kraftfahrzeuggetriebes (18) vorgesehen ist.
7. Kraftfahrzeugsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Speichereinheit (19) zum Speichern von wenigstens einem Wert (ax) einer von der Recheneinheit (10) ermittelten Größe.
8. Kraftfahrzeugsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (11) zum Erfassen einer Fahrzeugbeschleunigung (a) vorgesehen ist.
9. Automatisiertes Kraftfahrzeuggetriebe (18) mit einer Kraftfahrzeugsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Verfahren zum Bestimmen von wenigstens einer variablen Kenngröße, insbesondere einer Fahrbahnsteigung (p) und/oder einer Masse (M) eines Kraftfahrzeugs, abhängig von einem zeitlichen Verlauf von wenigstens. einer von einem Sensor erfassten Sensorgröße (v, a) , dadurch gekennzeichnet, dass in einem Auswahlschritt (23, 24) eine Methode (12 - 15) zum Bestimmen der Kenngröße (p, M) abhängig von einer Entscheidungsgröße (Δt, Δp) aus einer Gruppe von Methoden (12 - 15) ausgewählt wird.
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