WO1999002947A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der fahrzeugmasse - Google Patents

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WO1999002947A1
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Klaus-Dieter Leimbach
Hans Veil
Stefan Hummel
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Robert Bosch Gmbh
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    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/48—Inputs being a function of acceleration

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining a mass value representing the vehicle mass with the features of the independent claims.
  • the motor vehicle is a commercial vehicle with a towing vehicle and a trailer / semi-trailer
  • an optimal coordination of the braking forces in terms of economy, safety and driving comfort can be achieved if the masses of the towing vehicle and the trailer / semi-trailer are as accurate as possible are known.
  • the mass of the entire truck is known
  • the mass of the trailer / semitrailer can be determined if the mass of the towing vehicle is known.
  • the total mass and the mass distribution between the towing vehicle and trailer / semitrailer must be continuously redetermined. So by a suitable Distribution of braking torque to the individual wheel brakes increases driving stability.
  • German patent application DE 42 28 413 it is known to determine the total mass of a vehicle, in which the longitudinal acceleration of the vehicle and the associated driving or propelling forces are measured at two different times in quick succession during an acceleration process of the vehicle. The vehicle mass can then be determined depending on these measured variables. It is assumed here that the Fahrwiders and during the mass determination, for example due to a change in the inclination of the road, does not change significantly.
  • the object of the present invention is to show a mass determination that is as accurate and simple as possible, taking into account a possibly inclined roadway.
  • the invention relates to the determination of a mass value representing the mass of a vehicle, in particular a commercial vehicle.
  • the vehicle has a drive unit and a clutch unit, it being possible to essentially interrupt the flow of power between the drive unit and the vehicle wheels by opening the clutch unit.
  • at least one first acceleration value is detected, which represents the vehicle acceleration at a first point in time.
  • the clutch unit is essentially closed.
  • at least one first drive value is recorded, which is the drive force or the Drive torque of the drive unit represented at the first time.
  • the essence of the invention now consists in that at least one second acceleration value is detected which represents the vehicle acceleration at a second point in time at which the clutch unit is essentially open. Then the detected second acceleration value is compared with at least one predeterminable threshold value.
  • the mass value is determined at least as a function of the comparison and at least as a function of the acquired first acceleration value and the acquired first drive value.
  • a roadway inclination is detected, whereby an erroneous mass determination due to the roadway inclination is avoided, without the need for a further sensor for determining the mass and / or for determining the roadway inclination.
  • the mass can be determined during a single acceleration process, the algorithm according to the invention being easy to apply. It has been found that the result of the mass estimate achieved according to the invention is sufficiently precise for practice.
  • the mass value is advantageously determined as a function of the detected second acceleration value, in particular in the sense of a correction caused by the roadway inclination. In this way you can get to an inclined road, even if under certain circumstances errored and generally tentative, mass value.
  • At least a first and a second driving resistance value are determined at least as a function of two recorded first acceleration values and two recorded first drive values at times when the clutch is closed. At least one of the determined driving resistance values is then used to determine the mass value, with provision being made in particular for the mean value to be determined as a mass value from at least two of the determined driving resistance values.
  • the specific driving resistance values can be low-pass filtered.
  • a value representing the vehicle speed and / or a value representing the rotational speed of the vehicle wheels is also used to determine the mass value or to determine the driving resistance values, the influences of the air resistance and / or the moments of inertia of the vehicle wheels can be taken into account in the mass determination according to the invention.
  • FIG. 1 shows an overview block diagram of the invention, while the block diagram shown in FIG. 2 deals in more detail with the exemplary embodiment.
  • FIG. 3 shows the time courses of the driving resistance, mass or mass values, vehicle speed and the Clutch actuation shown.
  • Figure 4 discloses the sequence according to the invention.
  • FIG. 1 shows with the blocks 10ij wheel speed sensors which record the rotational speeds of the vehicle wheels.
  • the wheel speed signals Nij are supplied to block 101, which determines a mass value Mg es representing the total vehicle mass and supplies this to block 102.
  • the brake systems llij are controlled by the control signals Aij.
  • the driving force F antr determined in block 104 or the driving torque is also supplied to block 101.
  • a signal K is further supplied to block 101, which represents the operating state of the vehicle clutch, which is arranged in the drive train together with the vehicle engine and the vehicle transmission.
  • the mass determination 101 of the vehicle or the vehicle combination (towing vehicle plus trailer or
  • the starting point for determining the mass M qes of a vehicle is the force balance or an energy balance in the longitudinal direction of the vehicle movement.
  • operating phases are used in which braking and driving torques acting on the wheels are known.
  • the determination of the mass Mg es for an acceleration a F h 2g of a vehicle is described below.
  • the force balance for an acceleration process is:
  • F Red is the force to accelerate rotating masses (wheels,
  • the drag force F Lu f t can be according to the equation
  • the vehicle's longitudinal speed v Fhz ⁇ wi r d also formed in a known manner in block 21 from the wheel speeds.
  • the rolling resistance F Ro n is neglected in this embodiment.
  • a value M- j _ representing the vehicle mass at the time t can be calculated using the equation
  • equation (4) - as well as any other physical balance equation - leads to a significant Estimation errors, since the driving resistance changes significantly due to the slope.
  • the mass value M- j _ determined according to equation (4) contains a considerable proportion of driving resistance.
  • a method is therefore necessary that takes into account the change in driving resistance caused by this when the slope is too steep and discards or corrects the calculated mass estimate.
  • starting processes or acceleration phases of the vehicle are used to determine the vehicle mass.
  • Such opening of the clutch generally takes place during the starting processes to interrupt the flow of force between the vehicle engine and the transmission during the conversion processes of the gear ratio in the vehicle transmission.
  • the times at which the clutch is opened are determined by the signal K, which represents, for example, a driver's clutch actuation.
  • Block 28 it is checked whether the acceleration values a 0 ff en detected during the opening of the clutch lie within a predefinable range.
  • This area contains the acceleration values that the vehicle would achieve if the power flow were interrupted without a substantial inclination of the road. This can be done by comparing the acceleration values 0 f en with an upper and a lower threshold value.
  • the signal S indicates the Switch 27 brought into the position shown in Figure 2.
  • the total mass Mg es is then determined in block 25 by averaging the values Mf.
  • the switch S is activated by the signal S in such a way that in block 26 the mean value of the values Mf is corrected by the value of the road gradient.
  • Acceleration is measured when the clutch is open. In the event of delays that correspond to the driving resistance without an incline, a flat roadway is inferred and the mass estimate (25) is permitted on the plane. With higher or smaller decelerations, the vehicle is on an incline. In this case, the acceleration during the drive phase is corrected by the value of the slope (block 26).
  • FIG. 4 shows the sequence of the procedure according to the invention in block 101.
  • a vehicle mass is estimated during an accelerated phase (equation 4, block 44).
  • the downward slope is initially neglected.
  • the control 46 of the estimation ensures, for example, that only sufficiently high acceleration states are used for mass formation.
  • the estimation or calculation of the mass is only permitted within certain threshold values (plausibility check). For example, there must be a minimum positive vehicle acceleration and a minimum driving force (function block 46 "control of the estimate"). At the exit a calculated vehicle mass is thus available in block 44.
  • the acceleration process is checked to determine whether the vehicle was in the plane or has to be corrected by the downhill factor (block 45). For this purpose, as described, the acceleration values are evaluated, which were recorded during the opening of the clutch. Furthermore, the mass determined in block 44 is checked taking into account already determined state variables such as charge changes and then the current vehicle mass (block 48) is output or confirmed. By calculating several values with subsequent averaging, a final mass value is determined, around which an interval is formed in order to check newly calculated values for plausibility.
  • FIG. 3 schematically shows the time course of the driving resistance or mass values M j _, the vehicle speed Vp j1Z g during a starting process.
  • the clutch is opened for the gear shift processes. This can be seen in FIG. 3 with the course K.
  • the clutch is released, the vehicle speed generally drops briefly. While the individual transmission gears are engaged, the vehicle accelerates, whereupon in block 22 (FIG. 2) different vehicle masses or driving resistances are determined depending on the road gradient being traveled.
  • Equation (4) is constrained; any other estimation method can also be used in block 22.
  • Driving force F antr can be determined from the provided engine torque, taking into account the gear ratio and the losses in the engine and transmission, are calculated as follows:
  • M Mot EDC is composed of the drive torque M Mot ⁇ nr ', an engine loss torque M Mot verl and a vehicle loss torque M Fhzg Verl.
  • M Mot_ EDC M Mot_ Antr + M Mot_ Verl + M Fhzg_ Verl (5 >
  • M Mot Antr i- st while the acting on the transmission input drive torque.
  • M Mot Verl - "- st which is composed of the portion from the Motorreibinneen j ⁇ ot the motor acceleration and friction losses M Mot Q (incl coupling.).
  • M Mot_ Verl M Mot_ Re ib + M Mot_ ⁇ (6)
  • the engine losses Mjvjot can be described by friction losses M Mot friction and losses by the acceleration of the motor M Mot Q.
  • the friction losses of the engine are a function of the engine speed n j [0t and the water temperature t asser •
  • a torque can then be calculated from the motor drive torque using the total gear ratio iges (gear, differential, 7), which acts on the drive wheels.
  • ⁇ Qer ⁇ r corresponds to the loss of torque in the transmission and differential.
  • the overall gear ratio is determined from the ratio of engine speed n j ⁇ or _- to the wheel speed of the driven wheels n wheel
  • the drive force F antr is determined via the wheel radius r Ra (j .
  • the estimation of the mass is interrupted or interrupted.
  • An improvement in the mass estimate can be made by taking into account operating states in which the vehicle is located located. Is z. If, for example, excessive traction slip occurs during a starting process, so that, for example, traction control is used, this starting process should not be permitted to determine the mass.
  • ALB value a measured value for the axle load
  • the invention has the following main advantages: - No further sensor is required for determining the mass.
  • the vehicle mass is determined during a single acceleration process.

Abstract

Die Erfindung betrifft die Ermittlung eines die Masse eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzkraftfahrzeugs, repräsentierenden Massenwertes (Mges). Das Fahrzeug weist eine Antriebseinheit (104) und eine Kupplungseinheit (105) auf, wobei durch ein Öffnen der Kupplungseinheit der Kraftfluß zwischen der Antriebseinheit und den Fahrzeugrädern im wesentlichen unterbrochen werden kann. Erfindungsgemäß wird wenigstens ein erster Beschleunigungswert (a1) erfaßt, der die Fahrzeugbeschleunigung zu einem ersten Zeitpunkt (t1) repräsentiert. Weiterhin weird wenigstens ein erster Antriebswert (fantr1) erfaßt, der die Antriebskraft oder das Antriebsmoment der Antriebseinheit zu dem ersten Zeitpunkt repräsentiert. Der Kern der Erfindung besteht nun darin, daß wenigstens ein zweiter Beschleunigungswert (aoffen) erfaßt wird, der die Fahrzeugbeschleunigung zu einem zweiten Zeitpunkt repräsentiert, zu dem die Kupplungseinheit (105) im wesentlichen geöffnet ist. Dann findet ein Vergleich des erfaßten zweiten Beschleunigungswertes (aoffen) mit wenigstens einem vorgebbaren Schwellenwert (Su, So) statt. Die Ermittlung des Massenwertes (Mges) geschieht erfindungsgemäß wenigstens abhängig von dem Vergleich und wenigstens abhängig von dem erfaßten ersten Beschleunigungswert (a1) und dem erfaßten ersten Antriebswert (fantr1).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Fahrzeugmasse
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung eines die Fahrzeugmasse repräsentierenden Massenwertes mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Aus dem Stand der Technik sind Systeme zur Steuerung bzw. Regelung der Fahrdynamik bei Kraftfahrzeugen bekannt. Hierbei steht insbesondere die Ansteuerung der Bremssysteme im Vordergrund. Bei solchen Systemen ist die möglichst genaue Kenntnis der Fahrzeugmasse von großer Bedeutung.
Handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Nutzkraftfahrzeug mit einem Zugfahrzeug und einem Anhänger/Auflieger, so läßt sich eine optimale Abstimmung der Bremskräfte im Sinne von Wirtscha tlichkeit, Sicherheit und Fahrkomfort dann erreichen, wenn die Massen des Zugfahrzeugs und des Anhängers/Aufliegers möglichst genau bekannt sind. Ist die Masse des gesamten Lastzuges bekannt, so kann bei bekannter Masse des Zugfahrzeugs die Masse des Anhängers/Aufliegers bestimmt werden. Da aber bei Nutzkraftfahrzeugen bestimmungsgemäß große Unterschiede in der Zuladung und damit in der Gesamtmasse des Fahrzeugs auftreten, muß die Gesamtmasse und die Massenverteilung zwischen Zugfahrzeug und Anhänger/Auflieger stetig neu bestimmt werden. So kann durch eine geeignete Verteilung der Bremsmomente auf die einzelnen Radbremsen die Fahrstabilität gesteigert werden.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 42 28 413 ist eine Be- Stimmung der Gesamtmasse eines Fahrzeugs bekannt, bei der während eines Beschleunigungsvorgangs des Fahrzeugs die Fahrzeuglängsbeschleunigung und die zugehörigen An- bzw. Vortriebskräfte zu zwei unterschiedlichen kurz hintereinan- derfolgenden Zeitpunkten gemessen werden. Abhängig von die- sen Meßgrößen kann dann die Fahrzeugmasse ermittelt werden. Hierbei wird davon ausgegangen, daß sich der Fahrwiders and während der Massenbestimmung, beispielsweise durch eine Änderung Fahrbahnneigung, nicht wesentlich ändert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine möglichst genaue und einfache Massenbestimmung unter Berück- sichtgung einer gegebenenfalls geneigten Fahrbahn aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst .
Vorteile der Erfindung
Wie schon erwähnt betrifft die Erfindung die Ermittlung eines die Masse eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzkraftfahrzeugs, repräsentierenden Massenwertes. Das Fahrzeug weist eine Antriebseinheit und eine Kupplungseinheit auf, wobei durch ein Öffnen der Kupplungseinheit der Kraftfluß zwischen der Antriebseinheit und den Fahrzeugrädern im wesentlichen unterbrochen werden kann. Erfindungsgemäß wird wenigstens ein erster Beschleunigungswert erfaßt, der die Fahrzeugbeschleunigung zu einem ersten Zeitpunkt repräsentiert. Zu diesem ersten Zeitpunkt ist die Kupplungseinheit im wesentlichen geschlossen. Weiterhin wird wenigstens ein erster Antriebswert erfaßt, der die Antriebskraft oder das Antriebsmoment der Antriebseinheit zu dem ersten Zeitpunkt repräsentiert. Der Kern der Erfindung besteht nun darin, daß wenigstens ein zweiter Beschleunigungswert erfaßt wird, der die Fahrzeugbeschleunigung zu einem zweiten Zeitpunkt reprä- sentiert, zu dem die Kupplungseinheit im wesentlichen geöffnet ist. Dann findet ein Vergleich des erfaßten zweiten Beschleunigungswertes mit wenigstens einem vorgebbaren Schwellenwert statt. Die Ermittlung des Massenwertes geschieht erfindungsgemäß wenigstens abhängig von dem Vergleich und we- nigstens abhängig von dem erfaßten ersten Beschleunigungswert und dem erfaßten ersten Antriebswert .
Durch den erfindungsgemäßen Vergleich wird eine Fahrbahnneigung erfaßt, wodurch eine durch die Fahrbahnneigung bedingte fehlerhafte Massenbestimmung vermieden wird, ohne daß ein weiterer Sensor für die Bestimmung der Masse und/oder zur Bestimmung der Fahrbahnneigung notwendig ist. Die Masse kann während eines einzigen Beschleunigungsvorgangs ermittelt werden, wobei der erfindungsgemäße Algorithmus einfach zu applizieren ist. Dabei hat sich herausgestellt, daß das er- findungsgmäß erzielte Ergebnis der Massenabschätzung für die Praxis genügend genau ist .
Besonders vorteilhaft ist es, daß zu dem erfindungsgemäßen Vergleich bestimmt wird, ob der erfaßte zweite Beschleunigungswert innerhalb eines Intervalls liegt, wobei Beschleunigungswerte innerhalb dieses Intervall eine Fahrt auf einer im wesentlichen ebenen Fahrbahn repräsentieren.
Wird bei dem erfindungsgemäßen Vergleich festgestellt, daß der erfaßte zweite Beschleunigungswert außerhalb des Intervalls liegt, so wird vorteilhaf erweise der Massenwert abhängig von dem erfaßten zweiten Beschleunigungswert, insbesondere im Sinne einer durch die Fahrbahnneigung bedingten Korrektur, ermittelt. Auf diese Weise gelangt man auch bei einer geneigten Fahrbahn zu einem, wenn auch unter Umständen mit einem Fehler behafteten und im allgemeinen vorläufigen, Massenwert .
Zur Verbesserung der Massenbestimmung ist es vorteilhaft, daß wenigstens ein erster und ein zweiter Fahrwiderstands- wert wenigstens abhängig von zwei erfaßten ersten Beschleunigungswerten und zwei erfaßten ersten Antriebswerten zu Zeitpunkten bestimmt werden, zu denen die Kupplung geschlossen ist. Zur Ermittlung des Massenwertes werden dann wenig- stens einer der bestimmten Fahrwiderstandswerte herangezogen, wobei insbesondere vorgesehen ist, daß als Massenwert der Mittelwert aus wenigstens zwei der bestimmten Fahrwiderstandswerte ermittelt wird.
Zur Vermeidnung von unerwünschten SignalSchwankungen können die bestimmten Fahrwiderstandswerte tiefpaßgefiltert werden.
Wird zur Ermittlung des Massenwertes oder zur Bestimmung der Fahrwiderstandswerte weiterhin ein die Fahrzeuggeschwindig- keit repräsentierender Wert und/oder ein die Drehgeschwindigkeit der Fahrzeugräder repräsentierender Wert herangezogen, so können die Einflüsse des Luftwiderstands und/oder der Trägheitsmomente der Fahrzeugräder bei der erfindungsgemäßen Massenbestimmung berücksichtigt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Zeichnung
Die Figur 1 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild der Erfindung, während das in der Figur 2 dargestellte Blockschaltbild detaillierter auf das Ausführungsbeispiel eingeht. In der Figur 3 sind die zeitlichen Verläufe der Fahrwider- Stands- bzw. Massenwerte, Fahrzeuggeschwindigkeit sowie die Kupplungsbetätigung dargestellt. Die Figur 4 offenbart den erfindungsgmäßen Ablauf.
Ausführungsbeispiel
Anhand des im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiels soll die Erfindung beschrieben werden.
Die Figur 1 zeigt dazu mit den Blöcken lOij Raddrehzahlsen- soren, die die Drehgeschwindigkeiten der Fahrzeugräder erfassen. Die Raddrehzahlsignale Nij werden dem Block 101 zugeführt, der einen die Fahrzeuggesamtmasse repräsentierenden Massenwert Mges ermittelt und diesen dem Block 102 zuführt. Im Block 102 werden abhängig von der Gesamtmasse Mges, den Raddrehzhalen Nij und gegebenenfalls abhängig von weiteren Signalen die Bremssysteme llij , insbesondere die einzelnen RadbremsSysteme, durch die Ansteuersignale Aij angesteuert.
Zur Massenbestimmung wird dem Block 101 weiterhin die im Block 104 ermittelte Antriebskraft Fantr beziehungsweise das Antriebsmoment zugeführt. Weiterhin wird dem Block 101 ein Signal K zugeleitet, das den Betriebszustand der Fahrzeugkupplung, die im Antriebsstrang zusammen mit dem Fahrzeugmotor und dem Fahrzeuggetriebe angeordnet ist, repräsentiert.
Im folgenden soll die Massenbestimmung 101 des Fahrzeuges oder der Fahrzeugkombination (Zugfahrzeug plus Anhänger oder
Auflieger) näher beschrieben werden.
Ausgangspunkt für die Bestimmung der Masse Mqes eines Fahrzeuges ist die Kraftbilanz bzw. eine Energiebilanz in der Längsrichtung der Fahrzeugbewegung. Dazu werden Betriebsphasen verwendet, in denen an den Rädern wirkenden Brems- und Antriebsmomente bekannt sind. Im folgenden wird die Bestimmung der Masse Mges für eine Beschleunigung aFh2g eines Fahrzeuges beschrieben. Für einen Beschleunigungsvorgang lautet die Kraftbilanz:
M,ges * aFhzg = Fantr - FRoll _ FLuft _ FHang ~ FRot
Hierbei bedeuten:
aFhzg die Fahrzeugbeschleunigung
Fantr die Antriebskraft
FRoll die Rollwiderstandskraft
FLuft die Luftwiderstandskraft
FHang ^^e Hangabtriebskraft
FRot die Kraft zur Beschleunigung rotierender Massen (Räder,
Getriebe, ... )
In der Figur 2 wird die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung aFhzg = ai zum Zeitpunkt t _ im Block 21 aus den Raddrehzahlen Nij in bekannter Weise durch Differenzieren gebildet. Die Bildung der aktuellen Antriebskraft Fantr = Fantr-j_ zum Zeitpunkt tj_ wird im Block 104 im allgemeinen abhängig von den im Motorsteuergerät vorliegenden Daten ermittelt. Dies wird im Laufe dieses Ausführungsbeispiels noch beschrieben werden.
Die Luftwiderstandskraft FLuft kann nach der Gleichung
FLuft = * cw * pLuft * A * vj2 zg (2)
bestimmt werden, wobei für cw und PLuft plausible Näherungswerte eingesetzt werden. Die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vFhzσ wird ebenfalls aus den Raddrehzahlen in bekannter Weise im Block 21 gebildet.
Der Wert FRot ergibt sich aus den gemessenen Raddrehzahlen NRad = N:"--i un dem gesamten Trägheitsmoment aller Räder JRad:
P _ dNRad * , ^ * ] ( o s
FRot - —77— JRad ( 3 > dt rRad
Bei Fahrzeuggespannen (Zugfahrzeug mit Auflieger oder Anhänger) mit ständig wechselnden Anhängern oder Aufliegern muß für das Trägheitsmoment der Anhänger- bzw. Aufliegerräder ein Ersatzwert angenommen werden.
Der Rollwiderstand FRon wird in diesem Ausführungsbeispiel vernachlässigt .
Bei ebener Straße kann ein die Fahrzeugmasse zum Zeitpunkt t- repräsentierender Wert M-j_ nach der Gleichung
M.. = Fantri FLufti ~ FRoti ,^
mit den zum Zeitpunkt t-j_ aktuellen Werten Fanj-r-, a-j_, FRO^, FLufti bestimmt werden. Dies geschieht, zunächst unabhängig von der Fahrbahnneigung, im Block 22. Im Block 24 wird der so gewonnene Massenwert j_ tiefpaßgefiltert zu dem gefilterten Massenwert M .
Befährt das Fahrzeug eine in Fahrtrichtung geneigte Fahrbahn (Steigung oder Gefälle) , so führt die Gleichung (4) - sowie jede andere physikalische Bilanzgleichung - zu einem erheb- liehen Schätzfehler, da sich der Fahrwiderstand durch die Hangneigung erheblich verändert. Im Falle einer geneigten Fahrbahn beinhaltet der nach der Gleichung (4) ermittelte Massenwert M-j_ einen erheblichen Fahrwiderstandsanteil .
Deshalb ist ein Verfahren notwendig, das bei zu großer Hangneigung die dadurch bewirkte Fahrwiderstandsanderung berücksichtigt und den errechneten Massenschätzwert verwirft bzw. Korrigiert. Für die Bestimmung der Fahrzeugmasse werden er- findungsgemäß Anfahrvorgänge beziehungsweise Beschleunigungsphasen des Fahrzeugs verwendet .
In dem in der Figur 2 gezeigten Block 28 wird die im Block 21 ermittelte Beschleunigung a^ = aoffen zu den Zeitpunkten tj_ ausgewertet, zu denen die Kupplung des Fahrzeugs im wesentlichen geöffnet ist. Ein solches Öffnen der Kupplung findet während der Anfahrvorgänge im allgemeinen zur Unterbrechung des Kraftflusses zwischen Fahrzeugmotor und Getriebe während der UmsehaltVorgänge des Übersetzungen im Fahr- zeuggetriebe statt. Die Zeitpunkte, zu denen die Kupplung geöffnet ist, werden durch das Signal K bestimmt, das beispielsweise eine Kupplungsbetätigung des Fahrers repräsentiert .
Im Block 28 wird überprüft, ob die während des Öffnens der Kupplung erfaßten Beschleunigungswerte a0ffen innerhalb eines vorgebbaren Bereichs liegen. Dieser Bereich enthält die Beschleunigungswerte, die das Fahrzeug bei einer Kraft- flußunterbrechung ohne eine wesentliche Fahrbahnneigung er- reichen würde. Dies kann dadurch geschehen, daß die Beschleunigungswerte 0 fen mit einem oberen und einem unteren Schwellenwert verglichen werden.
Liegen die Werte a0ffen innerhalb des Bereiches (Fahrt ohne wesentliche Fahrbahnneigung) , so wird durch das Signal S der Schalter 27 in die in der Figur 2 gezeigten Stellung gebracht. Im Block 25 wird dann durch eine Mittelwertbildung der Werte Mf die Gesamtmasse Mges bestimmt .
Liegen die Werte a0ffen außerhalb des Bereiches (Fahrt auf einer in Fahrtrichtung geneigten Fahrbahn) , so wird durch das Signal S der Schalter 27 derart angesteuert, daß im Block 26 der Mittelwert der Werte Mf um den Wert der Fahrbahnsteigung korrigiert wird. Hierzu wird dem Block 26 die Abweichung Δa (= a0f en"aEbene' des Wertes a0ffen von einem Wert ag]-,erιe zugeführt, wobei der Wert a^gjjg die Beschleunigung während einer Fahrt in der Ebene bei geöffneter Kupplung repräsentiert.
Bei offener Kupplung wird also eine Beschleunigung gemessen. Bei Verzögerungen, die dem Fahrwiderstand ohne Steigung entsprechen wird auf eine ebene Fahrbahn geschlossen und die Masseschätzung (25) in der Ebene erlaubt. Bei höheren bzw. kleineren Verzögerungen befindet sich das Fahrzeug in einer Steigung. In diesem Fall wird die Beschleunigung während der Antriebsphase um den Wert der Steigung korrigiert (Block 26) .
Die Figur 4 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Vorge- hensweise im Block 101. Nach der Aufbereitung 43 der Eingangsdaten Nij (41) und Fantr; (42) wird eine Fahrzeugmasse während einer beschleunigten Phase geschätzt (Gleichung 4, Block 44) . Der Hangabtrieb wird dabei zunächst vernachlässigt. Die Steuerung 46 der Schätzung stellt dabei beispiels- weise sicher, daß nur hinreichend hohe Bechleunigszustände zur Massenbildung herangezogen werden. Die Schätzung bzw. Berechnung der Masse wird nur innerhalb von bestimmten Schwellenwerten (Plausibilitätsüberprüfung) zugelassen. So muß eine beispielsweise eine minimale positive Fahrzeugbe- schleunigung und eine mininale Antriebskraft vorhanden sein (Funktionsblock 46 "Steuerung der Schätzung"). Am Ausgang des Blocks 44 steht damit eine berechnete Fahrzeugmasse zur Verfügung.
In einem weiteren Schritt 47 wird der Beschleunigungsvorgang dahingehend überprüft, ob sich das Fahrzeug in der Ebene befand oder um den Faktor Hangabtrieb korrigiert werden muß (Block 45) . Hierzu werden, wie beschrieben, die Beschleunigungswerte ausgewertet, die während des Offnens der Kupplung erfaßt worden sind. Weiterhin wird die im Block 44 ermittel- te Masse unter Berücksichtigung von bereits bestimmten Zu- standsgrößen wie Ladungswechsel überprüft und dann die aktuelle Fahrzeugmasse (Block 48) ausgegeben oder bestätigt. Durch die Berechnung von mehreren Werten mit anschließender Mittelung wird ein endgültiger Massewert bestimmt, um den ein Intervall gebildet wird um neu berechnete Werte auf Plausibilität zu überprüfen.
Die Figur 3 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf der Fahrwiderstands- bzw. Massenwerte Mj_, der Fahrzeuggeschwin- digkeit Vpj1Zg während eines Anfahrvorgangs. Während des Anfahrvorgangs wird zu den Getriebeschaltvorgängen die Kupplung geöffnet. Die ist in der Figur 3 mit dem Verlauf K zu sehen. Während des Offnens der Kupplung sinkt im allgemeinen die Fahrzeuggeschwindigkeit kurzzeitig ab. Während die ein- zelnen Getriebegänge eingelegt sind, beschleunigt das Fahrzeug, woraufhin im Block 22 (Figur 2) je nach befahrener Fahrbahnsteigung unterschiedliche Fahrzeugmassen beziehungsweise Fahrwiderstände ^ ermittelt werden.
Hier sei erwähnt, daß die Funktion des Blocks 22 nicht auf die o.g. Gleichung (4) beschränkt ist; es kann im Block 22 auch jedes andere Schätzverfahren eingesetzt werden.
Im folgenden wird auf die Ermittlung der Antriebskraft Fan_ tr-j_ im Block 104 eingegangen. Die zur Schätzung benötigte
Antriebskraft Fantr kann aus dem von der Motorsteuerung be- reitgestellten Motormoment unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses sowie der Verluste in Motor und Getriebe wie folgt berechnet werden:
Das von der Motorsteuerung EDC ausgegebene Motormoment
MMot EDC setzt sich aus dem Antriebsmoment MMot ^n r' einem Motorverlustmoment MMot verl un einem Fahrzeugverlustmoment MFhzg Verl zusammen.
MMot_ EDC = MMot_ Antr + MMot_ Verl + MFhzg_ Verl (5>
MMot Antr i-st dabei das am Getriebeeingang wirkende Antriebsmoment. MMot verl -"-st der Anteil, welcher sich aus den Motorreibverlusten j^ot Reib und den Motorbeschleunigungs- Verlusten MMot Q (incl. Kupplung) zusammensetzt.
MMot_ Verl = MMot_ Re ib + MMot_ θ (6)
Die Motorverluste Mjvjot verl lassen sich durch Reibverluste MMot Reib un Verluste durch die Beschleunigung des Motors MMot Q beschreiben. Dabei sind die Reibverluste des Motors eine Funktion der Motordrehzahl nj[0t und der Wassertemperatur t asser •
MMot_Re ib = f^Mo - t asser) <7)
Die Verluste, welche durch die Beschleunigung des Motors (MMot Q) entstehen, ergeben sich aus der Motordrehzahlbeschleunigung und einem Trägheitsmoment ^ot , welches den Mo- tor sowie Teile des AntriebsStrangs enthält. M n - f- nMot, _ dωMot
MMot- θ - f<—d —t—> - —d77t— JMot ( 8 '
Unter Berücksichtigung der oben aufgeführten Verluste läßt sich dann aus dem Motorantriebsmoment mit Hilfe der Gesamtübersetzung iges (Getriebe, Differential, ... ) ein Moment berechnen, welches an den Antriebsrädern wirkt.
MMot Antr * ^Getr
MAntr = (9) -ges
Dabei entspricht ηQer^r dem Momentenverlust in Getriebe und Differential .
Die Gesamtübersetzung bestimmt sich aus dem Verhältnis von Motordrehzahl njιor_- zur Raddrehzahl der angetriebenen Räder nRad
iges = ^ (10! nRad
Aus dem Moment, welches an den Antriebsrädern wirkt bestimmt sich über den Radradius rRa(j die Antriebskraft Fantr.
τ? - M ntr /, - \
Fantr - l11' rRad
Wird während der beschleunigten Phase erkannt, daß andere Größen die Antriebskraft beeinflussen, so wird die Abschätzung der Masse unter- bzw. abgebrochen.
Eine Verbesserung der Massenschätzung kann durch die Berücksichtigung von Betriebszuständen, in denen sich das Fahrzeug befindet, erfolgen. Liegt z. B. während eines Anfahrvorgangs ein übermäßiger Antriebsschlupf vor, so daß beispielsweise eine Antriebsschlupfregelung zum Einsatz kommt, so sollte dieser Anfahrvorgang nicht zur Bestimmung der Masse zugelas- sen werden.
Weiterhin ist vorteilhaft, einen schon vorliegenden Wert für die Fahrzeugmasse als Startwert zu berücksichtigen. Als ein solcher Startwert kann beispielsweise ein gemessener Wert für die Achslast (ALB-Wert) herangezogen werden. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Massenbestimmung optimiert werden.
Die Erfindung hat im wesentlichen folgende Vorteile: - Kein weiterer Sensor ist für die Bestimmung der Masse nötig.
- Die Fahrzeugmasse wird während eines einzigen Beschleunigungsvorgangs ermittelt.
- Der erfindungsgemäße Algorithmus ist einfach applizier- bar.
- Das erfindungsgmäß erzielte Ergebnis der Massenabschätzung ist für die Praxis genügend genau.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung eines die Masse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzkraftfahrzeugs, repräsentierenden Massenwertes (Mges) mit einer Antriebseinheit und ei- ner Kupplungseinheit, wobei durch ein Öffnen der Kupplungseinheit der Kraftfluß zwischen der Antriebseinheit und den Fahrzeugrädern im wesentlichen unterbrochen werden kann, mit folgenden Schritten:
- Erfassung wenigstens eines ersten Beschleunigungswertes (a]_) , der die Fahrzeugbeschleunigung zu einem ersten
Zeitpunkt, zu dem die Kupplungseinheit im wesentlichen geschlossen ist, repräsentiert,
- Erfassung wenigstens eines ersten Antriebswertes (Fanrrl) , der die Antriebskraf oder das Antriebsmoment der Antriebseinheit zu dem ersten Zeitpunkt repräsentiert,
- Erfassung wenigstens eines zweiten Beschleunigungswertes
(a0ffen) , der die Fahrzeugbeschleunigung zu einem zweiten Zeitpunkt repräsentiert, zu dem die Kupplungseinheit im wesentlichen geöffnet ist,
- Vergleich des erfaßten zweiten Beschleunigungswertes
(a0ffen) mit wenigstens einem vorgebbaren Schwellenwert (Su, So) ,
- Ermittlung des Massenwertes (Mges) wenigstens abhängig von dem Vergleich und wenigstens abhängig von dem erfaßten ersten Beschleunigungswert (a-[_) und dem erfaßten ersten Antriebswert (Fantrl) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Vergleich bestimmt wird, ob der erfaßte zweite Beschleunigungswert (a0fferι) innerhalb eines Intervalls ( [Su, So] ) liegt, wobei Beschleunigungswerte innerhalb dieses Intervall eine Fahrt auf einer im wesentlichen ebenen Fahrbahn repräsentieren.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn festgestellt wird, daß der erfaßte zweite Beschleunigungswert (a0ffen) außerhalb des Intervalls ( [Su, So] ) liegt, der Massenwert (Mges) abhängig von dem erfaßten zweiten Beschleunigungswert (a0ffen) , insbesondere im Sinne einer durch die Fahrbahnneigung bedingten Korrektur, ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein erster und ein zweiter Fahrwiderstandswert (Mlr M2) wenigstens abhängig von zwei erfaßten ersten Beschleunigungswerten (a^, a2 ) und zwei erfaßten ersten Antriebswerten (Fantrl, Fanj-r2) bestimmt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Massenwertes (Mges) wenigstens einer der bestimmten Fahrwiderstandswerte (M_, M2) herangezogen wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, daß als Massenwert (Mges) der Mittelwert aus wenigstens zwei der bestimmten Fahrwiderstandswerte (M^, M2) ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmten Fahrwiderstandswerte (M^, 2) tiefpaßgefiltert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung des Massenwertes (Mges) oder zur Bestimmung der Fahrwiderstandswerte (M-]_, M2) weiterhin ein die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierender Wert ( j-^g) und/oder ein die Drehgeschwindigkeit der Fahrzeugräder re- präsentierender Wert (VRacj) herangezogen wird.
8. Vorrichtung zur Ermittlung eines die Fahrzeugmasse repräsentierenden Massenwertes (Mges) , insbesondere bei einem Nutzkraftfahrzeug, mit einer Antriebseinheit und einer Kupplungseinheit, wobei durch ein Öffnen der Kupplungseinheit der Kraftfluß zwischen der Antriebseinheit und den Fahrzeugrädern im wesentlichen unterbrochen werden kann, mit
- ersten Erfassungsmitteln, mittels der wenigstens ein erster Beschleunigungswert (a^ ) , der die Fahrzeugbeschleunigung zu einem ersten Zeitpunkt repräsentiert, zu dem die Kupplungseinheit im wesentlichen geschlossen ist, und mittels der wenigstens ein zweiter Beschleunigungswert (a0ffen) , der die Fahrzeugbeschleunigung zu einem zweiten Zeitpunkt repräsentiert, zu dem die Kupplungseinheit im wesentlichen geöffnet ist, erfaßt wird, - zweiten Erfassungsmitteln, mittels der wenigstens ein erster Antriebswert ( anr_-rι) , der die Antriebskraft oder das Antriebsmoment der Antriebseinheit zu dem ersten Zeitpunkt repräsentiert, erfaßt wird,
- Vergleichsmittel, mittels der der erfaßte zweite Be- schleunigungswert (a0ffen) mit wenigstens einem vorgebbaren Schwellenwert (Su, So) verglichen wird,
- Mittel zur Ermittlung des Massenwertes (Mges) wenigstens abhängig von dem Vergleich und wenigstens abhängig von dem erfaßten ersten Beschleunigungswert (a^) und dem er- faßten ersten Antriebswert (Fantrl) .
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Vergleichsmittel bestimmt wird, ob der erfaßte zweite Beschleunigungswert (a0ffen) innerhalb eines Inter- valls ( [Su, So]) liegt, wobei Beschleunigungswerte innerhalb dieses Intervall eine Fahrt auf einer im wesentlichen ebenen Fahrbahn repräsentieren, wobei insbesondere vorgesehen ist, daß dann, wenn festgestellt wird, daß der erfaßte zweite Beschleunigungswert (a0 fen) außerhalb des Intervalls ( [Su, So] ) liegt, der Massenwertes (Mges) abhängig von dem erfaßten zweiten Beschleunigungswert (a0ffen) , insbesondere im Sinne einer durch die Fahrbahnneigung bedingten Korrektur, ermittelt wird .
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