DE102017207075A1

DE102017207075A1 - Method for estimating a current mass of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102017207075A1
Application number: DE102017207075.7A
Authority: DE
Inventors: Olga Bergen; Ian Moore
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2018-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschätzung einer momentanen Masse (m) eines Kraftfahrzeugs (10) mit Bremsanlage. Erfindungsgemäß wird das Kraftfahrzeug (10) mittels der Bremsanlage bis zum Stillstand auf einer Wegstrecke mit einer von Null verschiedenen Hanglage abgebremst, eine von der Bremsanlage für den Stillstand auf zumindest eine Achse (12, 14) des Kraftfahrzeugs (10) ausgeübte Bremskraft (F, F) ermittelt und eine Abschätzung (36) der momentanen Masse (m) durchgeführt, die auf einer Steigung oder einem Gefälle der Hanglage, auf der ausgeübten Bremskraft (F, F) und auf bekannten Abmessungen des Kraftfahrzeugs (10) basiert.The invention relates to a method for estimating a momentary mass (m) of a motor vehicle (10) with a brake system. According to the invention, the motor vehicle (10) is decelerated by means of the braking system to a standstill on a path with a non-zero slope, one of the brake system for stopping at least one axis (12, 14) of the motor vehicle (10) applied braking force (F, F) and an estimate (36) of the instantaneous mass (m) based on a slope or slope of the hillside, on the applied braking force (F, F) and on known dimensions of the motor vehicle (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschätzung einer momentanen Masse eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The invention relates to a method for estimating a current mass of a motor vehicle according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a motor vehicle having a brake system according to the preamble of claim 9.

Auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik ist es bekannt, Systeme zur Steuerung bzw. Regelung der Fahrdynamik von Kraftfahrzeugen zu verwenden. Von besonderer Bedeutung ist dabei eine Ansteuerung eines Bremssystems des Kraftfahrzeugs. Beispiele solcher Systeme sind das Antiblockiersystem (ABS) und die Antriebsschlupfregelung (ASR). Bei der Verwendung von Fahrerassistenzsystemen mit ABS und/oder ASR ist eine möglichst genaue Kenntnis der Fahrzeugmasse von Bedeutung.In the field of vehicle technology, it is known to use systems for controlling the driving dynamics of motor vehicles. Of particular importance is an activation of a brake system of the motor vehicle. Examples of such systems are the anti-lock braking system (ABS) and traction control (ASR). When using driver assistance systems with ABS and / or ASR, the most accurate possible knowledge of the vehicle mass is important.

Allerdings kann sich die Fahrzeugmasse durch Zuladung in Form von Gepäck oder Fahrzeuginsassen oder durch eine mitzuziehende Anhängerlast stark verändern. Beispielsweise bei Personenkraftwagen sind Unterschiede in der Fahrzeugmasse von mehreren 100 kg, entsprechend einem erheblichen Anteil der Leermasse, nicht selten. Bei ungeübten Fahrern von Personenkraftwagen kann es zu Irritationen und sogar zu Gefahrenmomenten kommen, wenn ein in der gewohnten Weise ausgeübter Bremspedaldruck des Fahrers eine geringere Bremswirkung auslöst als erwartet.However, the vehicle mass may change significantly due to payload in the form of luggage or vehicle occupants or due to a trailer load to be pulled along. For example, in passenger cars differences in vehicle mass of several 100 kg, corresponding to a significant proportion of the unladen mass, not uncommon. Inexperienced drivers of passenger cars can cause irritation and even dangerous moments when a driver's brake pedal pressure applied in the usual way triggers a lower braking effect than expected.

Bei Nutzfahrzeugen ist eine relative Schwankungsbreite der Fahrzeugmasse durch die sehr viel größere mögliche Zuladung, die durchaus der Leermasse entsprechen kann, entsprechend größer, so dass weitaus ausgeprägtere Effekte zum Tragen kommen.In commercial vehicles, a relative range of variation of the vehicle mass is correspondingly greater due to the much larger possible payload, which may well correspond to the unladen mass, so that far more pronounced effects come into play.

Aus dem Stand der Technik sind Geräte und Verfahren zur Ermittlung oder Abschätzung einer momentanen Fahrzeugmasse bekannt, die auf einer Bestimmung unterschiedlicher Messgrößen in dynamischen Fahrsituationen beruhen.From the prior art devices and methods for determining or estimating a current vehicle mass are known, which are based on a determination of different parameters in dynamic driving situations.

Beispielsweise beschreibt die DE 42 28 413 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Fahrzeugmasse und Fahrwiderstand. Die Masse des durch Vortriebskräfte in seine Längsrichtung bewegten Kraftfahrzeugs wird dadurch bestimmt, dass wenigstens zwei Längsbeschleunigungen zu wenigstens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst werden und die zu diesen Zeitpunkten vorliegenden Vortriebskräfte erfasst werden. Aus der Differenz der Vortriebskräfte und der Differenz der Längsbeschleunigungen wird dann die Fahrzeugmasse bestimmt.For example, this describes DE 42 28 413 A1 a method and a device for determining vehicle mass and driving resistance. The mass of the motor vehicle moved by propulsion forces in its longitudinal direction is determined by detecting at least two longitudinal accelerations at at least two different points in time and detecting the propulsive forces present at these points in time. From the difference of the propulsive forces and the difference of the longitudinal accelerations, the vehicle mass is then determined.

In der US 5,482,359 A werden ein System und ein Verfahren zum Bestimmen einer Fahrzeugmasse relativ zu einer vorherigen Masse desselben Fahrzeugs vorgeschlagen, das ein Regelungssystem verwendet, um das Fahrzeug bei Beginn des Verfahrens auf eine bestimmte Verzögerung zu bringen. Die relative Masse des Fahrzeugs wird bestimmt durch ein Erfassen der an jeder der Fahrzeugachsen angelegten Bremsdruckwerte und Verarbeitung dieser Information, um die Gesamtbremskraft zu erhalten, die auf die Räder des Fahrzeugs angewendet wird. Da eine größere Masse eine größere Bremskraft benötigt, um dieselbe Verzögerung zu erreichen, zeigt die erforderliche Bremskraft die relative Fahrzeugmasse an. Eine geeignete Bremsbetriebsart wie Bremsverteilung, Dosierung oder ABS wird dann auf der Grundlage der relativen Fahrzeugmasse bestimmt, um die nachfolgenden Bremsmanöver besser zu steuern. In einer Ausführungsform wird die relative Fahrzeugmasse während der ersten 750 Millisekunden einer Testroutine für die Abschätzung eines Bremsfaktors bestimmt. Während dieses Zeitabschnitts werden übertragene Bremsdruckwerte mittels entsprechender Druckwandler und eine berechnete Geschwindigkeitsabnahme des Fahrzeugs erfasst. Die relative Fahrzeugmasse wird nach etwa 300 Millisekunden bestimmt, nachdem die Bremsdruckwerte stationäre Werte erreicht haben.In the US 5,482,359 A For example, there are proposed a system and method for determining a vehicle mass relative to a previous mass of the same vehicle that uses a control system to bring the vehicle to a particular deceleration at the beginning of the procedure. The relative mass of the vehicle is determined by detecting the brake pressure values applied to each of the vehicle axles and processing this information to obtain the total braking force applied to the wheels of the vehicle. Since a larger mass requires more braking force to achieve the same deceleration, the required braking force indicates the relative vehicle mass. A suitable braking mode, such as brake distribution, metering or ABS, is then determined based on the relative vehicle mass to better control the subsequent braking maneuvers. In one embodiment, the vehicle relative mass is determined during the first 750 milliseconds of a debug factor estimation test routine. During this period, transmitted brake pressure values are detected by means of appropriate pressure transducers and a calculated speed decrease of the vehicle. The relative vehicle mass is determined after about 300 milliseconds after the brake pressure values have reached steady state values.

Die US 6,980,900 B2 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung eines Schätzwerts der Masse eines Kraftfahrzeugs zur Verwendung bei der Steuerung eines Bremssystems des Kraftfahrzeugs, wobei für sämtliche Räder des Kraftfahrzeugs eine momentan am Rad angreifende Antriebs- und Trägheitskraft ermittelt wird und wobei die momentanen Antriebs- und Trägheitskräfte sämtlicher Räder sowie ein momentaner Windwiderstand des Kraftfahrzeugs summiert und durch dessen momentane Längsbeschleunigung dividiert werden, um den Schätzwert der Masse zu ermitteln. Zusätzlich werden der Rollwiderstand des Kraftfahrzeugs und/oder eine momentan am Rad angreifende Bremskraft für sämtliche Räder des Kraftfahrzeugs ermittelt und bei der Summierung berücksichtigt. Um zu vermeiden, dass eine Steigung bzw. ein Gefälle der Fahrbahnoberfläche in der zur Ermittlung des Massenschätzwertes verwendeten Beziehung von Kraft/Beschleunigung als höhere bzw. geringere Masse interpretiert wird, ist es in einer Ausgestaltung vorgesehen, in kurzen Zeitabständen eine momentane Steigung der Fahrbahnoberfläche zu berechnen und den erhaltenen Massenschätzwert unter Berücksichtigung der berechneten und ggf. einer Filterung unterzogenen Steigung zu korrigieren.The US 6,980,900 B2 describes a method for determining an estimated value of the mass of a motor vehicle for use in the control of a braking system of the motor vehicle, wherein for all wheels of the motor vehicle, a momentarily acting on the wheel driving and inertial force is determined and wherein the instantaneous driving and inertial forces of all wheels and a Current wind resistance of the motor vehicle summed and divided by its instantaneous longitudinal acceleration to determine the estimated value of the mass. In addition, the rolling resistance of the motor vehicle and / or a braking force currently acting on the wheel for all wheels of the motor vehicle are determined and taken into account in the summation. In order to avoid that a slope or a slope of the road surface in the used to determine the mass estimate value of force / acceleration is interpreted as higher or lower mass, it is provided in one embodiment, at short intervals to a momentary slope of the road surface and to correct the obtained mass estimate taking into account the calculated slope which may have undergone filtering.

In der DE 10 2007 045 998 A1 ist ein Verfahren zur beladungsabhängigen Erhöhung der Fahrstabilität eines Kraftfahrzeugs durch radindividuelle Bremskräfte unter Berücksichtigung der Gesamtmasse des Kraftfahrzeugs beschrieben. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen eines ersten auf das Kraftfahrzeug wirkenden Antriebsmoments und einer zugeordneten ersten Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, ein Bestimmen eines zweiten auf das Kraftfahrzeug wirkenden Antriebsmoments und einer zugeordneten zweiten Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, ein Bestimmen der Gesamtmasse des Kraftfahrzeugs auf Basis beider Antriebsmomente und beider Beschleunigungen sowie ein Bestimmen von die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs erhöhenden radindividuellen Bremskräften unter Berücksichtigung der Gesamtmasse des Kraftfahrzeugs. Entweder die erste oder die zweite Beschleunigung kann im Wesentlichen gleich Null sein.In the DE 10 2007 045 998 A1 is a method for load-dependent increase the driving stability of a motor vehicle by individual wheel braking forces taking into account the Total mass of the motor vehicle described. The method comprises determining a first drive torque acting on the motor vehicle and an associated first acceleration of the motor vehicle, determining a second drive torque acting on the motor vehicle and an associated second acceleration of the motor vehicle, determining the total mass of the motor vehicle based on both drive torques and both accelerations and determining the wheel-specific braking forces which increase the driving stability of the motor vehicle, taking into account the total mass of the motor vehicle. Either the first or the second acceleration may be substantially zero.

Die DE 10 2013 211 243 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung einer Fahrzeugmasse. Bei dem Verfahren wird die Fahrzeugmasse eines fahrenden Kraftfahrzeugs ermittelt, wobei ein Geschwindigkeitssignal, ein Längsbeschleunigungssignal, ein Bremssignal und ein Antriebssignal betrachtet werden, und wobei eine Kräftebilanz der Längsdynamik des Kraftfahrzeugs ausgewertet und das Längsbeschleunigungssignal von einem Inertialsensor gemessen wird. Eine Auswertung der Kräftebilanz der Längsdynamik erfolgt sowohl bei Beschleunigungs- als auch bei Bremsvorgängen, wobei eine Anzahl von Rohmassenwerten berechnet wird, und wobei die Fahrzeugmasse anhand einer statistischen Auswertung der Rohmassenwerte ermittelt wird, welche zumindest eine Mittelwertbildung umfasst.The DE 10 2013 211 243 A1 describes a method for determining a vehicle mass. In the method, the vehicle mass of a moving motor vehicle is determined, wherein a speed signal, a longitudinal acceleration signal, a brake signal and a drive signal are considered, and wherein a balance of forces of the longitudinal dynamics of the motor vehicle evaluated and the longitudinal acceleration signal is measured by an inertial sensor. An evaluation of the force balance of the longitudinal dynamics takes place both during acceleration and braking processes, wherein a number of raw mass values is calculated, and wherein the vehicle mass is determined on the basis of a statistical evaluation of the raw mass values, which comprises at least one averaging.

Die DE 10 2014 203 438 A1 beschreibt ein Verfahren zur Berechnung der Masse eines Fahrzeugs. Ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang wird auf der Basis einer Differenz zwischen einem vom Antriebsstrang übertragenen Drehmoment gesteuert, das gemessen wird, wenn das Fahrzeug eine konstante Geschwindigkeit ungleich Null hat, und dem Drehmoment, das gemessen wird, wenn das Fahrzeug beschleunigt. Das Antriebsstrang-Drehmoment kann durch einen Antriebsstrang-Drehmomentsensor gemessen werden. Die effektive Fahrzeugmasse wird aus der Drehmomentdifferenz berechnet. Die berechnete Masse des Fahrzeugs wird benutzt, um die Aktivierung eines Kollisionswarnsystems oder eines Kollisionsvermeidungssystems zu justieren.The DE 10 2014 203 438 A1 describes a method for calculating the mass of a vehicle. A vehicle having a powertrain is controlled based on a difference between a driveline transmitted torque measured when the vehicle has a non-zero constant speed and the torque measured when the vehicle is accelerating. The powertrain torque may be measured by a powertrain torque sensor. The effective vehicle mass is calculated from the torque difference. The calculated mass of the vehicle is used to adjust the activation of a collision warning system or a collision avoidance system.

Insbesondere auf die Ermittlung einer Fahrzeugmasse eines Nutzkraftfahrzeugs gerichtete Lösungsvorschläge sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt.In particular, solutions to the determination of a vehicle mass of a commercial vehicle are also known from the prior art.

So beschreibt etwa die US 5,549,364 A ein Gerät und ein Verfahren zur Einstellung der Bremskraftaufteilung zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhänger mittels eines Anhängerbremsventils in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggesamtmasse aus Fahrzeug und Anhänger bzw. Auflieger. Um die Bremskraft eines Aufliegers oder Anhängers optimal zu adaptieren, ist es notwendig, die Koppelkräfte zwischen Fahrzeug und Anhänger bzw. Auflieger zu kennen. Eine Voraussetzung zur Bestimmung dieser Koppelkräfte ist die Kenntnis der Fahrzeuggesamtmasse. Diese wird aus einem Energieansatz aus ohnehin im Fahrzeug vorhandenen Messgrößen der Geschwindigkeit, einer Kenngröße der Bremsenergie und einer Kenngröße der Antriebsenergie ermittelt. Zu diesem Zweck werden zu drei Zeitpunkten drei Energiebilanzen erstellt, woraus sich dann die Fahrzeuggesamtmasse und der Hangneigungswinkel bestimmen lassen. In Abhängigkeit von der Fahrzeugmasse wird dann das Anhängerbremsventil eingestellt.This is how the US 5,549,364 A a device and a method for adjusting the brake force distribution between a towing vehicle and a trailer by means of a trailer brake valve in response to a total vehicle mass of the vehicle and trailer or semitrailer. In order to optimally adapt the braking force of a semi-trailer or trailer, it is necessary to know the coupling forces between the vehicle and trailer or semitrailer. A prerequisite for determining these coupling forces is the knowledge of the total vehicle mass. This is determined from an energy approach from measured variables of the speed which are already present in the vehicle, a parameter of the braking energy and a parameter of the drive energy. For this purpose, three energy balances are created at three times, from which then the total vehicle mass and the slope angle can be determined. Depending on the vehicle mass then the trailer brake valve is adjusted.

Die US 6,144,928 A beschreibt ebenfalls ein Gerät und ein Verfahren zur Ermittlung der Fahrzeugmasse bzw. zur Erzeugung eines entsprechenden Signals, wobei insbesondere an ein Nutzkraftfahrzeug mit einem Zugfahrzeug und einem Anhänger/Auflieger gedacht ist. Das Fahrzeug weist dabei betätigbare Bremseinrichtungen auf, die insbesondere auf die Räder des Zugfahrzeugs und/oder auf die Räder des Anhängers/Aufliegers wirken. Im Laufe des Verfahrens wird wenigstens ein erster Beschleunigungswert, der die Fahrzeugbeschleunigung vor einer Betätigung der Bremseinrichtung repräsentiert, und wenigstens ein zweiter Beschleunigungswert, der die Fahrzeugbeschleunigung nach einer Betätigung der Bremseinrichtung repräsentiert, erfasst. Die Fahrzeugmasse bzw. das die Fahrzeugmasse repräsentierende Signal wird dann in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten erfassten Beschleunigungswert ermittelt bzw. erzeugt.The US 6,144,928 A also describes a device and a method for determining the vehicle mass or for generating a corresponding signal, which is intended in particular to a commercial vehicle with a towing vehicle and a trailer / semi-trailer. The vehicle has operable braking devices, which act in particular on the wheels of the towing vehicle and / or on the wheels of the trailer / semitrailer. In the course of the method, at least one first acceleration value, which represents the vehicle acceleration before an actuation of the brake device, and at least one second acceleration value, which represents the vehicle acceleration after an actuation of the brake device, are detected. The vehicle mass or the signal representing the vehicle mass is then determined or generated as a function of the first and second detected acceleration value.

Die US 9,290,185 B2 beschreibt ein System und ein Verfahren zur Bestimmung eines von einem Kraftfahrzeug gezogenen Zuggewichts. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen, dass ein oder mehrere Fahrzeugleistungsparameter innerhalb eines Schwellenbereichs liegen, ein Speichern einer Vielzahl von Datenpaaren, die eine Längsbeschleunigung und eine Antriebskraft umfassen, ein Bestimmen einer Steigung einer Linie, die eine lineare Annäherung an die Vielzahl von Datenpaaren darstellt, und ein Bestimmen des Zuggewichts, das durch das Kraftfahrzeug gezogen wird, indem das Gewicht des Kraftfahrzeugs von dem Wert abgezogen wird, der die Neigung der Linie darstellt. Fahrzeugleistungsparameter können von einer Querbeschleunigung, einer Motordrehzahl, einer Längsbeschleunigung, einer Getriebeauswahl, einem Anwenden von Bremsen, einem Betrieb von Energierückgewinnungssystemen oder einem Betrieb in besonderen Betriebsarten gebildet werden.The US 9,290,185 B2 describes a system and method for determining a draw weight drawn by a motor vehicle. The method includes determining that one or more vehicle performance parameters are within a threshold range, storing a plurality of data pairs including a longitudinal acceleration and a driving force, determining a slope of a line representing a linear approximation to the plurality of data pairs, and determining the train weight pulled by the motor vehicle by subtracting the weight of the motor vehicle from the value representing the inclination of the line. Vehicle performance parameters may be formed by lateral acceleration, engine speed, longitudinal acceleration, transmission selection, application of brakes, operation of energy recovery systems, or operation in special operating modes.

Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet das Gebiet der Vorrichtungen und Verfahren zur Bestimmung einer momentanen Fahrzeugmasse noch Raum für Verbesserungen.In view of the prior art presented, the field of devices and Method for determining a current vehicle mass still room for improvement.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Abschätzung einer momentanen Masse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines zweiachsigen Kraftfahrzeugs, bereitzustellen.The invention is in particular the object of providing a simplified method for estimating a current mass of a motor vehicle, in particular a two-axle motor vehicle.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird ferner durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 9 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die abhängigen Unteransprüche.According to the invention the object is achieved by a method having the features of claim 1. The object is further achieved by a motor vehicle according to claim 9. Further, particularly advantageous embodiments of the invention disclose the dependent subclaims.

Es wird darauf hingewiesen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.It is pointed out that the features listed individually in the following description as well as measures can be combined with one another in any technically expedient manner and show further embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Abschätzung einer momentanen Masse eines Kraftfahrzeugs mit Bremsanlage umfasst zumindest folgende Schritte:

Abbremsen des Kraftfahrzeugs mittels der Bremsanlage bis zum Stillstand auf einer Wegstrecke mit einer von Null verschiedenen Hanglage,
Ermittlung einer von der Bremsanlage für den Stillstand auf zumindest eine Achse des Kraftfahrzeugs ausgeübten Bremskraft, und
Abschätzung der momentanen Masse, basierend auf einer Steigung oder einem Gefälle der Hanglage, der ausgeübten Bremskraft und bekannten Abmessungen des Kraftfahrzeugs.

The method according to the invention for estimating a momentary mass of a motor vehicle with brake system comprises at least the following steps:

Braking the motor vehicle by means of the brake system to a standstill on a route with a non-zero slope,
Determining a force exerted by the brake system for standstill on at least one axis of the motor vehicle braking force, and
Estimate the instantaneous mass based on a slope or slope slope, applied braking force and known dimensions of the motor vehicle.

Die Erfindung beruht auf der Einsicht, dass die an einer Hanglage mit bekannter Steigung oder bekanntem Gefälle zum Erreichen des Stillstands erforderliche Bremskraft proportional zur momentanen Masse des Kraftfahrzeugs ansteigt.The invention is based on the insight that the braking force required on a slope with a known pitch or gradient to reach standstill increases proportionally to the instantaneous mass of the motor vehicle.

Auf diese Weise kann eine Abschätzung der momentanen Masse in einer besonders einfachen Fahrsituation, nämlich dem Stillstand an einer von Null verschiedenen Hanglage, durchgeführt werden.In this way, an estimate of the instantaneous mass in a particularly simple driving situation, namely the standstill at a non-zero hillside, be performed.

Unter einem „Kraftfahrzeug“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Kraftomnibus verstanden werden.For the purposes of this invention, a "motor vehicle" is to be understood as meaning, in particular, a passenger car, a lorry or a motor coach.

Die bekannten Abmessungen des Kraftfahrzeugs können insbesondere eine Schwerpunktslage des Kraftfahrzeugs umfassen.The known dimensions of the motor vehicle may in particular comprise a center of gravity position of the motor vehicle.

Ein Wert der Steigung oder des Gefälles der Hanglage kann beispielsweise durch ein Verkehrszeichen angezeigt oder aufgrund bekannter örtlicher Gegebenheiten ermittelbar sein. Beispielsweise kann es sich bei der Wegstrecke um eine Hanglage mit bekannter Steigung oder bekanntem Gefälle handeln, das insbesondere zu Prüfzwecken für Kraftfahrzeuge dient.A value of the slope or the slope of the slope can be displayed for example by a traffic sign or be determined based on known local conditions. For example, the route may be a slope with a known gradient or a known gradient, which is used in particular for testing purposes for motor vehicles.

In vorteilhaften Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren einen dem Schritt der Abschätzung der momentanen Masse vorangehenden Schritt der Bestimmung der Steigung oder des Gefälles der Hanglage. Bevorzugt kann der Schritt der Bestimmung der Steigung oder des Gefälles mittels einer kraftfahrzeugeigenen Längsbeschleunigungs-Sensoreinheit ausgeführt werden. Auf diese Weise ist eine Abschätzung der momentanen Masse auch auf Wegstrecken mit zunächst unbekanntem Wert einer Steigung oder eines Gefälles möglich, wodurch das Verfahren in besonders flexibler Weise anwendbar ist.In advantageous embodiments, the method includes a step of determining the slope or slope of the slope prior to the step of estimating the current mass. Preferably, the step of determining the slope or the slope may be performed by means of a motor vehicle longitudinal acceleration sensor unit. In this way, an estimate of the instantaneous mass is possible even on routes with initially unknown value of a slope or a slope, whereby the method is applicable in a particularly flexible manner.

Bevorzugt umfasst der Schritt der Ermittlung der auf das Kraftfahrzeug ausgeübten Bremskraft eine Berechnung der Bremskraft unter Einbeziehung von Auslegungsparametern der kraftfahrzeugeigenen Bremsanlage. Zu den Auslegungsparametern können, ohne darauf beschränkt zu sein, die folgenden Größen gehören: äußere Übersetzung der Bremsanlage (Verhältnis von zwischen Bremsbelag und Reibfläche erzeugter Spannkraft zur wirkenden Pedalkraft), innere Übersetzung der Bremsanlage (auch: Bremsenkennung; Verhältnis von wirksamer Umfangskraft zu am Bremsbelag anliegender Spannkraft), Kolbenfläche eines Bremszylinders, ein hydraulischer Druck in der Bremsanlage, ein Abstand des Bremsbelags von einem Zentrum einer Radnabe und ein Reifenrollradius.Preferably, the step of determining the braking force applied to the motor vehicle comprises calculating the braking force, taking into account design parameters of the motor vehicle's own brake system. The design parameters may include, but are not limited to, the following: external ratio of the brake system (ratio of clamping force generated between the brake pad and friction surface to the acting pedal force), internal gear ratio of the brake system (also: brake identification ratio of effective circumferential force to the brake pad applied clamping force), piston area of a brake cylinder, a hydraulic pressure in the brake system, a distance of the brake lining from a center of a wheel hub and a tire rolling radius.

Somit kann die ausgeübte Bremskraft auf vielerlei Arten ermittelt werden. Durch die Flexibilität bei der Ermittlung der Bremskraft kann eine Anpassung an unterschiedliche Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen ermöglicht werden.Thus, the applied braking force can be determined in many ways. Due to the flexibility in determining the braking force adaptation to different brake systems of motor vehicles can be made possible.

Besonders bevorzugt beinhaltet der Schritt der Ermittlung der auf das Kraftfahrzeug ausgeübten Bremskraft eine Berechnung der Bremskraft gemäß der Formel $F_{b r} = k \cdot C * \cdot A_{R Z} \cdot p \cdot η_{R Z} \cdot \frac{r_{b r}}{r_{A}}$

wobei k eine Anzahl von Radbremsen an einer Achse des Kraftfahrzeugs, C* eine innere Übersetzung der Radbremse, A_RZ eine Kolbenfläche eines Bremszylinders, p einen hydraulischen Druck in der Bremsanlage, η_RZ einen Wirkungsgrad des Bremszylinders, r_br einen Reibradius des Bremsbelags und r_A einen Reifenrollradius bezeichnen. Auf diese Weise kann die ausgeübte Bremskraft durch Messung des hydraulischen Drucks, der in einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs ohnehin überwacht wird, bestimmt werden.More preferably, the step of determining the braking force applied to the motor vehicle includes calculating the braking force according to the formula

F_{b r} = k \cdot C * \cdot A_{R Z} \cdot p \cdot η_{R Z} \cdot \frac{r_{b r}}{r_{A}}

where k is a number of wheel brakes on an axle of the motor vehicle, C * is an internal gear ratio of the wheel brake, A _{RZ is} a piston area of a brake cylinder, p is a hydraulic pressure in the brake system, η _RZ an efficiency of the brake cylinder, r _br a friction radius of the brake pad and r _A denote a tire rolling radius. In this way, the applied braking force can be determined by measuring the hydraulic pressure, which is anyway monitored in a brake system of a motor vehicle.

In bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens beinhaltet der Schritt der Abschätzung der momentanen Masse eine Korrektur bezüglich einer von der ausgeübten Bremskraft hervorgerufenen Veränderung einer Achslast. Durch Berücksichtigung der Veränderung der Achslast aufgrund der ausgeübten Bremskraft kann ein Schätzwert für die momentane Masse mit einem geringeren systematischen Fehler ermittelt werden.In preferred embodiments of the method, the step of estimating the instantaneous mass includes a correction for a change in axle load caused by the applied braking force. By taking into account the change in the axle load due to the applied braking force, an estimated value for the instantaneous mass can be determined with a lower systematic error.

In vorteilhaften Ausführungsformen des Verfahrens wird der Schritt der Ermittlung einer von der Bremsanlage für den Stillstand ausgeübten Bremskraft für alle Achsen des Kraftfahrzeugs ausgeführt. Ferner wird der Schritt der Abschätzung der momentanen Masse auf einer Summe der auf alle Achsen des Kraftfahrzeugs ausgeübten Bremskraft basierend ausgeführt. Auf diese Weise kann die Veränderung von Achslasten aufgrund der ausgeübten Bremskraft durch den Schritt der Abschätzung der momentanen Masse des Kraftfahrzeugs berücksichtigt und ein Schätzwert für die momentane Masse mit geringerem systematischen Fehler ermittelt werden.In advantageous embodiments of the method, the step of determining a braking force exerted by the brake system for the standstill is carried out for all axles of the motor vehicle. Further, the step of estimating the current mass is performed based on a sum of the braking force applied to all the axles of the motor vehicle. In this way, the change in axle loads due to the applied braking force can be taken into account by the step of estimating the instantaneous mass of the motor vehicle and an estimated value for the instantaneous mass can be determined with a lesser systematic error.

Wenn die Hanglage eine Steigung oder ein Gefälle aufweist, dessen absoluter Wert mindestens 3% beträgt, liegt die Bremskraft, die für den Stillstand auf zumindest eine Achse des Kraftfahrzeugs ausgeübt werden muss, in einem Wertebereich, der eine Abschätzung der momentanen Masse mit einer ausreichenden Genauigkeit ermöglicht.If the slope has a slope or a slope whose absolute value is at least 3%, the braking force that must be applied to at least one axis of the motor vehicle for standstill, in a range of values, which is an estimate of the current mass with sufficient accuracy allows.

Bevorzugt wird der Schritt der Ermittlung der von der Bremsanlage für den Stillstand des Kraftfahrzeugs ausgeübten Bremskraft zumindest unmittelbar nach Erreichen des Stillstands oder unmittelbar vor Verlassen des Stillstands ausgeführt. Auf diese Weise lässt sich eine besonders genaue Abschätzung der momentanen Masse des Kraftfahrzeugs erreichen. Beispielsweise kann die im Stillstand ausgeübte Bremskraft in gleichmäßigen Zeitabständen bestimmt und ein Verlassen des Stillstands des Kraftfahrzeugs durch Beobachtung eines Geschwindigkeitsmesssystems des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Die letzten im Stillstand ermittelten Werte für die Bremskraft können dann für die Abschätzung der momentanen Masse verwendet werden.Preferably, the step of determining the force exerted by the brake system for stopping the motor vehicle braking force is performed at least immediately after reaching standstill or immediately before leaving the stoppage. In this way, a particularly accurate estimate of the instantaneous mass of the motor vehicle can be achieved. For example, the braking force exerted at standstill can be determined at regular intervals and an exit from standstill of the motor vehicle can be determined by observing a speed measuring system of the motor vehicle. The last braking force values determined at standstill can then be used to estimate the instantaneous mass.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das eine Bremsanlage mit Bremsen an einer Vorderachse und Bremsen an einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs, Mittel zur Bestimmung eines Betriebsdrucks der Bremsanlage und eine Längsbeschleunigungs-Sensoreinheit aufweist.In a further aspect of the invention, a motor vehicle is proposed which has a brake system with brakes on a front axle and brakes on a rear axle of the motor vehicle, means for determining an operating pressure of the brake system and a longitudinal acceleration sensor unit.

Das Kraftfahrzeug weist eine elektronische Auswertungseinheit auf, die signaltechnisch mit dem Mittel zur Bestimmung des Betriebsdrucks und mit der Längsbeschleunigungs-Sensoreinheit verbunden und dazu vorgesehen ist, eine Abschätzung einer momentanen Masse des Kraftfahrzeugs durchzuführen, die zumindest auf einem Wert einer von Null verschiedenen Steigung oder eines Gefälles eines Standorts des Kraftfahrzeugs, einer im Stillstand auf das Kraftfahrzeug ausgeübten Bremskraft, bekannten Abmessungen des Kraftfahrzeugs und einer bekannten Schwerpunktlage des Kraftfahrzeugs basiert.The motor vehicle has an electronic evaluation unit which is signal-technically connected to the means for determining the operating pressure and with the longitudinal acceleration sensor unit and is intended to carry out an estimate of an instantaneous mass of the motor vehicle which is at least at a value of a non-zero slope or a Gradient of a location of the motor vehicle, a force applied to the motor vehicle at a standstill braking force, known dimensions of the motor vehicle and a known center of gravity of the motor vehicle based.

Unter dem Begriff „dazu vorgesehen“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere speziell dafür programmiert, ausgelegt oder angeordnet verstanden werden.For the purposes of the invention, the term "intended for this purpose" is to be understood as being especially programmed, designed or arranged.

Auf diese Weise ist das Kraftfahrzeug mit einer Ausstattung versehen, die eine Abschätzung der momentanen Masse des Kraftfahrzeugs in einer besonders einfachen Fahrsituation, nämlich dem Stillstand an einer von Null verschiedenen Hanglage, gestattet.In this way, the motor vehicle is provided with an equipment that allows an estimate of the instantaneous mass of the motor vehicle in a particularly simple driving situation, namely the standstill at a non-zero hillside.

Wenn die elektronische Auswertungseinheit dazu vorgesehen ist, bei der Abschätzung einer momentanen Masse des Kraftfahrzeugs eine Korrektur bezüglich einer von der ausgeübten Bremskraft hervorgerufenen Veränderung einer Achslast zu berücksichtigen, kann ein Schätzwert für die momentane Masse mit einem geringeren systematischen Fehler ermittelt werden.If the electronic evaluation unit is provided to take into account a correction with respect to a change in an axle load caused by the exerted braking force in the estimation of a current mass of the motor vehicle, an estimate for the instantaneous mass can be determined with a lower systematic error.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs im Stillstand auf einer Wegstrecke mit Gefälle, und
2 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abschätzung einer momentanen Masse eines Kraftfahrzeugs.

Further advantageous embodiments of the invention are disclosed in the subclaims and the following description of the figures. Show it:

1 a schematic representation of a motor vehicle according to the invention at a standstill on a route with a slope, and
2 a flowchart of an embodiment of the inventive method for estimating a current mass of a motor vehicle.

Eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abschätzung einer momentanen Masse eines Kraftfahrzeugs wird an einem Kraftfahrzeug 10 beschrieben, das als Personenkraftwagen ausgebildet ist (1). Das Kraftfahrzeug 10 weist eine Vorderachse 12, eine Hinterachse 14, eine Bremsanlage und eine Längsbeschleunigungs-Sensoreinheit 22 auf.A possible embodiment of the method according to the invention for estimating a momentary mass of a motor vehicle is used on a motor vehicle 10 described, which is designed as a passenger car ( 1 ). The motor vehicle 10 has a front axle 12 , a rear axle 14 , a brake system and a longitudinal acceleration sensor unit 22 on.

Die Bremsanlage weist an jedem Vorderrad und an jedem Hinterrad jeweils eine als einseitig wirkende Scheibenbremse ausgebildete Radbremse auf (nicht dargestellt). Ferner beinhaltet die Bremsanlage einen Bremszylinder 18, der mit jeder der Scheibenbremsen über eine ABS-Regeleinheit hydraulisch verbunden ist, sowie als Drucksensor 20 ausgebildete Mittel zur Bestimmung eines Betriebsdrucks des Bremszylinders 18.The brake system has on each front wheel and on each rear wheel each designed as a unidirectional disc brake wheel (not shown). Furthermore, the brake system includes a brake cylinder 18 which is hydraulically connected to each of the disc brakes via an ABS control unit, and as a pressure sensor 20 formed means for determining an operating pressure of the brake cylinder 18 ,

Das Kraftfahrzeug 10 weist ferner eine elektronische Auswertungseinheit 24 mit einer Prozessoreinheit und einer digitalen Datenspeichereinheit auf, auf welche die Prozessoreinheit datenmäßigen Zugriff hat.The car 10 also has an electronic evaluation unit 24 with a processor unit and a digital data storage unit to which the processor unit has data access.

Die elektronische Auswertungseinheit 24 ist signaltechnisch mit dem Drucksensor 20 und mit der Längsbeschleunigungs-Sensoreinheit 22 verbunden und dazu vorgesehen, in periodischen Zeitabständen Ausgangssignale des Drucksensors 20 und der Längsbeschleunigungs-Sensoreinheit 22 auszulesen. Darüber hinaus erhält die elektronische Auswertungseinheit 24 ein Signal eines Geschwindigkeitsmesssystems (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs 10, das mindestens_einen Raddrehzahlsensor umfasst.The electronic evaluation unit 24 is signaling with the pressure sensor 20 and with the longitudinal acceleration sensor unit 22 connected and provided at periodic intervals output signals of the pressure sensor 20 and the longitudinal acceleration sensor unit 22 read. In addition, the electronic evaluation unit receives 24 a signal of a speed measuring system (not shown) of the motor vehicle 10 comprising at least one wheel speed sensor.

Nachfolgend wird eine mögliche erfindungsgemäße Ausführungsform eines Verfahrens zur Abschätzung einer momentanen Masse m_v des Kraftfahrzeugs 10 beschrieben. Ein Flussdiagramm des Verfahrens ist in 2 dargestellt. Die elektronische Auswertungseinheit 24 beinhaltet ein Softwaremodul zur automatischen Ausführung verschiedener Schritte des Verfahrens, wobei diese Schritte des Verfahrens als auszuführender Programmcode vorliegen, der in der digitalen Datenspeichereinheit der elektronischen Auswertungseinheit 24 hinterlegt ist und von der Prozessoreinheit der elektronischen Auswertungseinheit 24 ausgeführt werden kann.The following is a possible embodiment of a method according to the invention for estimating a momentary mass m _v of the motor vehicle 10 described. A flowchart of the method is in 2 shown. The electronic evaluation unit 24 includes a software module for automatically executing various steps of the method, these steps of the method being in the form of program code to be executed in the digital data storage unit of the electronic evaluation unit 24 is deposited and the processor unit of the electronic evaluation unit 24 can be executed.

In Vorbereitung einer Durchführung des Verfahrens wird unterstellt, dass alle beteiligten Vorrichtungen und Komponenten sich in einem betriebsbereiten Zustand befinden.In preparation for carrying out the method, it is assumed that all participating devices and components are in an operational state.

Das Verfahren wird durch Einschalten der Zündung des Kraftfahrzeugs 10 initiiert und von der elektronischen Auswertungseinheit 24 automatisch ausgeführt.The procedure is by switching on the ignition of the motor vehicle 10 initiated and from the electronic evaluation unit 24 automatically executed.

In einem Schritt 26 des Verfahrens wird die Steigung oder das Gefälle der Hanglage mittels der Längsbeschleunigungs-Sensoreinheit 22 ermittelt und von der elektronischen Auswertungseinheit 24 ausgelesen. In einem nicht obligatorischen Schritt 28 des Verfahrens (in 2 gestrichelt dargestellt) wird der absolute Wert der Steigung oder des Gefälles von der elektronischen Auswertungseinheit 24 mit einem vorgegebenen Sollwert, der in dieser speziellen Ausführungsform 3% beträgt, verglichen. Der vorgegebene Sollwert für den absoluten Wert der Steigung oder des Gefälles ist in der digitalen Datenspeichereinheit der elektronischen Auswertungseinheit 24 hinterlegt und wird für den Vergleich von der Prozessoreinheit ausgelesen. Ist der absolute Wert der Steigung oder des Gefälles kleiner als 3%, wird das Verfahren durch die elektronische Auswertungseinheit 24 auf den Anfang zurückgesetzt und die Längsbeschleunigungs-Sensoreinheit 22 in einem zeitlichen Abstand von 100 ms erneut ausgelesen.In one step 26 of the method, the slope or the slope of the slope position by means of the longitudinal acceleration sensor unit 22 determined and from the electronic evaluation unit 24 read. In a non-obligatory step 28 of the procedure (in 2 shown in dashed lines) is the absolute value of the slope or the slope of the electronic evaluation unit 24 with a predetermined setpoint, which is 3% in this particular embodiment. The predetermined setpoint for the absolute value of the slope or the gradient is in the digital data storage unit of the electronic evaluation unit 24 stored and is read out for comparison by the processor unit. If the absolute value of the slope or the slope is less than 3%, the procedure is performed by the electronic evaluation unit 24 reset to the beginning and the longitudinal acceleration sensor unit 22 read again at a time interval of 100 ms.

Bei einem bestätigten absoluten Wert der Steigung oder des Gefälles oberhalb von 3% detektiert die elektronische Auswertungseinheit 24 in einem weiteren Schritt 30 des Verfahrens aus dem Signal des Geschwindigkeitsmesssystems, ob sich das Kraftfahrzeug 10 im Stillstand befindet. Falls dies nicht der Fall ist, wird das Verfahren durch die elektronische Auswertungseinheit 24 auf den Anfang zurückgesetzt und die Längsbeschleunigungs-Sensoreinheit 22 in einem zeitlichen Abstand von 100 ms erneut ausgelesen. Bei bestätigtem Stillstand liest die elektronische Auswertungseinheit 24 die Ausgangssignale des Drucksensors 20 und der Längsbeschleunigungs-Sensoreinheit 22 zur nachfolgenden Ermittlung der auf die Vorderachse 12 und auf die Hinterachse 14 ausgeübten Bremskraft in einem weiteren Schritt 32 aus.At a confirmed absolute value of the slope or the gradient above 3% detects the electronic evaluation unit 24 in a further step 30 the method from the signal of the speed measuring system, whether the motor vehicle 10 at standstill. If this is not the case, the procedure is performed by the electronic evaluation unit 24 reset to the beginning and the longitudinal acceleration sensor unit 22 read again at a time interval of 100 ms. When the standstill is confirmed, the electronic evaluation unit reads 24 the output signals of the pressure sensor 20 and the longitudinal acceleration sensor unit 22 for subsequent determination of the front axle 12 and on the rear axle 14 applied braking force in a further step 32 out.

In einem weiteren Schritt 34 des Verfahrens wird die von der Bremsanlage für den Stillstand des Kraftfahrzeugs 10 auf die Vorderachse 12 und auf die Hinterachse 14 jeweils ausgeübte Bremskraft gemäß den folgenden Formeln unter Einbeziehung von Auslegungsparametern der kraftfahrzeugeigenen Bremsanlage ermittelt: $F_{b r . f r o n t} = 2 \cdot C_{f r o n t}^{*} \cdot p \cdot A_{R Z . f r o n t} \cdot η_{R Z . f r o n t} \cdot \frac{r_{b r . f r o n t}}{r_{A . f r o n t}}$

F_{b r . r e a r} = 2 \cdot C_{r e a r}^{*} \cdot p \cdot A_{R Z . r e a r} \cdot η_{R Z . r e a r} \cdot \frac{r_{b r . r e a r}}{r_{A . r e a r}}

In a further step 34 the procedure is that of the brake system for the stoppage of the motor vehicle 10 on the front axle 12 and on the rear axle 14 respectively exerted braking force according to the following formulas, taking into account design parameters of the motor vehicle brake system determined:

F_{b r, f r O n t} = 2 \cdot C_{f r O n t}^{*} \cdot p \cdot A_{R Z, f r O n t} \cdot η_{R Z, f r O n t} \cdot \frac{r_{b r, f r O n t}}{r_{A, f r O n t}}

F_{b r, r e a r} = 2 \cdot C_{r e a r}^{*} \cdot p \cdot A_{R Z, r e a r} \cdot η_{R Z, r e a r} \cdot \frac{r_{b r, r e a r}}{r_{A, r e a r}}

Dabei bezeichnen A_RZ eine Kolbenfläche des Bremszylinders 18, p den mittels des Drucksensors 20 bestimmten hydraulischen Druck in der Bremsanlage, C* eine innere Übersetzung oder Bremsenkennung, η_RZ einen Wirkungsgrad des Bremszylinders, r_br einen Reibradius des jeweiligen Bremsbelags und r_A einen Reifenrollradius. Die Parameter gelten jeweils für Radbremsen an der Vorderachse 12 bzw. der Hinterachse 14. Der Faktor 2 in den Formeln wird durch die Anzahl der Radbremsen bestimmt, die an der Vorderachse 12 bzw. der Hinterachse 14 angeordnet sind.In this case, A _{RZ designate} a piston surface of the brake cylinder 18 , p the means of the pressure sensor 20 certain hydraulic pressure in the brake system, C * an internal gear ratio or brake identifier, η _RZ an efficiency of the brake cylinder, r _br a friction radius of the respective brake pad and r _{A is} a tire rolling radius. The parameters apply to wheel brakes on the front axle 12 or the rear axle 14 , The factor 2 in the formulas is determined by the number of wheel brakes on the front axle 12 or the rear axle 14 are arranged.

Die für die Ermittlung der ausgeübten Bremskraft erforderlichen festen Parameter der jeweiligen Fahrzeugachse C*, A_RZ, η_RZ , r_br, r_A sind in der digitalen Datenspeichereinheit der elektronischen Auswertungseinheit 24 hinterlegt und werden für die Berechnung von der Prozessoreinheit ausgelesen.The required for the determination of the applied braking force fixed parameters of the respective vehicle axle C * , A _RZ , η _RZ , r _br , r _A are in the digital data storage unit of the electronic evaluation unit 24 stored and are read out for the calculation of the processor unit.

Eine maximal von einer Achse 12, 14 des Kraftfahrzeugs 10 auf die Straße übertragbare Bremskraft F_br.max ist bekannterweise stets kleiner oder gleich dem Produkt aus einer Haftreibungszahl µ_HF zwischen Fahrzeugreifen und Fahrbahn und der Normalkomponente F_Z der entsprechenden Achslast: $F_{b r . m a x} \leq μ_{H F} \cdot F_{Z}$

A maximum of one axis 12 . 14 of the motor vehicle 10 Braking force transferable to the road F _br.max is known to be always smaller than or equal to the product of a coefficient of static friction μ _HF between the vehicle tire and the road surface and the normal component F _Z the corresponding axle load:

F_{b r, m a x} \leq μ_{H F} \cdot F_{Z}

Die Haftreibungszahl µ_HF kann als konstant angenommen oder geschätzt werden.The coefficient of static friction μ _HF can be assumed to be constant or estimated.

Eine von der Vorderachse (F_br.front ) oder der Hinterachse (F_br.rear ) des Kraftfahrzeugs 10 auf die Straße übertragene Bremskraft ist stets kleiner als die maximal übertragbare Bremskraft F_br.max .One from the front axle ( F _br.front ) or the rear axle ( F _br.rear ) of the motor vehicle 10 On the road transferred braking force is always smaller than the maximum transferable braking force F _br.max ,

Die Hangabtriebskraft greift im Schwerpunkt 16 des Kraftfahrzeugs 10 an (1) und bewirkt bei dem im Stillstand verharrenden Kraftfahrzeug 10 an einer Steigung eine Entlastung der Vorderachse 12 und eine Belastung der Hinterachse 14. Bei Gefälle bewirkt die Hangabtriebskraft eine Belastung der Vorderachse 12 und eine Entlastung der Hinterachse 14. Aus diesem Zusammenhang lässt sich die Normalenkomponente F_Z für die jeweilige Fahrzeugachse herleiten.The downhill power engages in the center of gravity 16 of the motor vehicle 10 at ( 1 ) and causes at the stalled motor vehicle 10 on a slope a relief of the front axle 12 and a load on the rear axle 14 , On slopes, the downhill force causes a load on the front axle 12 and a relief of the rear axle 14 , From this context, the normal component F _Z can be derived for the respective vehicle axle.

Nach Einsetzen der Normalenkomponente F_Z und der Hangabtriebskraft in die Momentengleichung und nach Umstellen der Formel erhält man die maximal mögliche, auf die Fahrbahn übertragbare Bremskraft an der jeweiligen Fahrzeugachse. $F_{b r . f r o n t} \leq μ_{H F} \cdot m_{v} \cdot g \cdot \frac{1}{l} \cdot (l_{h} \cdot cos (α) - h \cdot sin (α))$

für die Vorderachse 12 bzw.

F_{b r . r e a r} \leq μ_{H F} \cdot m_{v} \cdot g \cdot \frac{1}{l} \cdot (l_{h} \cdot cos (α) + h \cdot sin (α))

für die Hinterachse 14.After inserting the normal component F _Z and the slope force in the moment equation and after switching the formula gives the maximum possible, transferable to the road braking force to the respective vehicle axle.

F_{b r, f r O n t} \leq μ_{H F} \cdot m_{v} \cdot G \cdot \frac{1}{l} \cdot (l_{H} \cdot cos (α) - H \cdot sin (α))

for the front axle 12 respectively.

F_{b r, r e a r} \leq μ_{H F} \cdot m_{v} \cdot G \cdot \frac{1}{l} \cdot (l_{H} \cdot cos (α) + H \cdot sin (α))

for the rear axle 14 ,

Dabei bezeichnen
m_v die Masse des Kraftfahrzeugs 10,
g die Erdbeschleunigung (9,81 m/s²),
α einen Steigungswinkel der Hanglage (α positiv für Steigung und negativ für Gefälle in normaler Fahrtrichtung),
l einen Radstand des Kraftfahrzeugs 10,
l_h einen Abstand des Schwerpunkts 16 des Kraftfahrzeugs 10 von der Hinterachse 14 und
h eine Lage des Schwerpunkts 16 des Kraftfahrzeugs 10 vertikal über einer horizontalen Fahrbahn.Designate
m _v the mass of the motor vehicle 10 .
g is the gravitational acceleration (9.81 m / s ² ),
α a slope angle of the slope ( α positive for gradient and negative for gradient in normal direction of travel),
l a wheelbase of the motor vehicle 10 .
l _h a distance of the center of gravity 16 of the motor vehicle 10 from the rear axle 14 and
h a position of the center of gravity 16 of the motor vehicle 10 vertically above a horizontal lane.

In einem weiteren Schritt 36 des Verfahrens (2) erfolgt durch die elektronische Auswertungseinheit 24 eine Abschätzung der momentanen Masse m_v des Kraftfahrzeugs 10, basierend auf der Steigung oder dem Gefälle der Hanglage, der von jeder der Achsen 12, 14 ausgeübten Bremskraft F_br.front , F_br.rear und den genannten, a priori bekannten Abmessungen des Kraftfahrzeugs 10, gemäß $m_{v} \geq \frac{F_{b r . f r o n t} \cdot l}{μ_{H F} \cdot g \cdot (l_{h} \cdot cos (α) - h \cdot sin (α))}$

aus der auf die Vorderachse 12 ausgeübten Bremskraft F_br.front bzw. gemäß

m_{v} \geq \frac{F_{b r . r e a r} \cdot l}{μ_{H F} \cdot g \cdot (l_{h} \cdot cos (α) + h \cdot sin (α))}

aus der auf die Hinterachse 14 ausgeübten Bremskraft F_br.rear.In a further step 36 of the procedure ( 2 ) is performed by the electronic evaluation unit 24 an estimate of the current mass m _v of the motor vehicle 10 based on the slope or slope of the hillside position of each of the axles 12 . 14 applied braking force F _br.front . F _br.rear and said, a priori known dimensions of the motor vehicle 10 , according to

m_{v} \geq \frac{F_{b r, f r O n t} \cdot l}{μ_{H F} \cdot G \cdot (l_{H} \cdot cos (α) - H \cdot sin (α))}

from the front axle 12 applied braking force F _br.front or according to

m_{v} \geq \frac{F_{b r, r e a r} \cdot l}{μ_{H F} \cdot G \cdot (l_{H} \cdot cos (α) + H \cdot sin (α))}

out to the rear axle 14 applied braking force F _br.rear .

Die für die Abschätzung der momentanen Masse m_v erforderlichen, bekannten Abmessungen des Kraftfahrzeugs 10 sind in der digitalen Datenspeichereinheit der elektronischen Auswertungseinheit 24 hinterlegt und werden für die Berechnung von der Prozessoreinheit ausgelesen.The for the estimation of the momentary mass m _v required, known dimensions of the motor vehicle 10 are in the digital data storage unit of the electronic evaluation unit 24 stored and are read out for the calculation of the processor unit.

Der Schritt 36 der Abschätzung der momentanen Masse m_v beinhaltet somit eine Korrektur (gegeben durch den zweiten Term in den Formeln (5) und (6)) bezüglich einer von der jeweils ausgeübten Bremskraft F_br.front , F_br.rear hervorgerufenen Veränderung der Achslasten.The step 36 the estimate of the current mass m _v thus includes a correction (given by the second term in formulas (5) and (6)) with respect to one of the respective applied braking force F _br.front . F _br.rear caused change in the axle loads.

Ein Mittelwert der beiden durch Anwendung der Formeln (7) und (8) gewonnenen Schätzwerte für die momentane Masse m_v des Kraftfahrzeugs 10 wird in einem weiteren Schritt 38 von der elektronischen Auswerteeinheit 24 an eine elektronische Fahrzeugsteuereinheit (VCU, vehicle control unit) des Kraftfahrzeugs 10 zur Verwendung in einem Fahrerassistenzsystem (Stabilitätskontrolle (Electronic Stability Control, ESC) mit ABS und/oder ASR) übermittelt.An average of the two estimates of the instantaneous mass obtained by applying formulas (7) and (8) m _v of the motor vehicle 10 will be in another step 38 from the electronic evaluation unit 24 to an electronic vehicle control unit (VCU) of the motor vehicle 10 for use in one Driver Assistance System (Electronic Stability Control (ESC) with ABS and / or ASR).

Anschließend wird das Verfahren durch die elektronische Auswertungseinheit 24 auf den Anfang zurückgesetzt und die Längsbeschleunigungs-Sensoreinheit 22 in einem zeitlichen Abstand von 100 ms erneut ausgelesen.Subsequently, the method by the electronic evaluation unit 24 reset to the beginning and the longitudinal acceleration sensor unit 22 read again at a time interval of 100 ms.

In einem alternativen Ansatz können zur Durchführung des Schritts 36 der Abschätzung der momentanen Masse m_v die Formeln (5) und (6) addiert und der Schritt 36 der Abschätzung der momentanen Masse auf einer Summe der auf alle Achsen 12, 14 des Kraftfahrzeugs 10 ausgeübten Bremskraft F_br.front + F_br.rear basierend ausgeführt werden. Damit ergibt sich $F_{b r . f r o n t} + F_{b r . r e a r} \leq 2 \cdot μ_{H F} \cdot m_{v} \cdot g \cdot \frac{l_{h}}{l} \cdot cos (α)$

und als Schätzwert für die Masse m_v des Kraftfahrzeugs 10 (Formel 9)

m_{v} \geq \frac{F_{b r . f r o n t} + F_{b r . r e a r}}{2 \cdot μ_{H F} \cdot g \cdot cos (α)} \cdot \frac{l_{h}}{l} .

In an alternative approach, to carry out the step 36 the estimate of the current mass m _v the formulas (5) and (6) are added and the step 36 the estimation of the momentary mass on a sum of all axes 12 . 14 of the motor vehicle 10 applied braking force F _br.front + F _br.rear based on running. This results

F_{b r, f r O n t} + F_{b r, r e a r} \leq 2 \cdot μ_{H F} \cdot m_{v} \cdot G \cdot \frac{l_{H}}{l} \cdot cos (α)

and as an estimate for the mass m _v of the motor vehicle 10 (Formula 9)

m_{v} \geq \frac{F_{b r, f r O n t} + F_{b r, r e a r}}{2 \cdot μ_{H F} \cdot G \cdot cos (α)} \cdot \frac{l_{H}}{l},

Hierbei wird die Korrektur bezüglich einer von der ausgeübten Bremskraft hervorgerufenen Veränderung der Achslasten in der Summe der auf die Vorderachse 12 bzw. auf die Hinterachse 14 übertragenen Bremskräfte berücksichtigt.Here, the correction with respect to a change in the axle loads caused by the applied braking force in the sum of the on the front axle 12 or on the rear axle 14 taken into account transferred braking forces.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10: Kraftfahrzeug
12: Vorderachse
14: Hinterachse
16: Schwerpunkt
18: Bremszylinder
20: Drucksensor
22: Längsbeschleunigungs-Sensoreinheit
24: elektronische Auswertungseinheit

Verfahrensschritte:

26: Ermittlung von Steigung oder Gefälle der Hanglage
28: Abbremsen des Kraftfahrzeugs auf der Wegstrecke bis zum Stillstand
30: Überprüfung des Stillstands
32: Auslesen des Drucksensors und der Längsbeschleunigungs-Sensoreinheit
34: Berechnung der auf Vorderachse und Hinterachse ausgeübten Bremskraft
36: Abschätzung der momentanen Masse des Kraftfahrzeugs
38: Übermittlung der geschätzten momentanen Masse an eine Fahrzeugsteuereinheit
α: Neigungswinkel
g: Erdbeschleunigung
h: Schwerpunktslage vertikal über einer horizontalen Fahrbahn
l: Radstand
l_h: Abstand des Schwerpunkts von der Hinterachse
m_v: Masse des Kraftfahrzeugs
C*: innere Übersetzung der Radbremse
η_RZ: Wirkungsgrad der Radbremse

10: motor vehicle
12: Front
14: rear axle
16: main emphasis
18: brake cylinder
20: pressure sensor
22: Longitudinal acceleration sensor unit
24: electronic evaluation unit

Steps:

26: Determination of slope or slope of the slope
28: Braking the motor vehicle on the way to a standstill
30: Checking the standstill
32: Reading the pressure sensor and the longitudinal acceleration sensor unit
34: Calculation of the braking force applied to the front and rear axles
36: Estimation of the instantaneous mass of the motor vehicle
38: Transmission of the estimated instantaneous mass to a vehicle control unit
α: tilt angle
G: acceleration of gravity
H: Center of gravity vertically above a horizontal roadway
l: wheelbase
l _h: Distance of the center of gravity from the rear axle
m _v: Mass of the motor vehicle
C *: inner translation of the wheel brake
η _RZ: Efficiency of the wheel brake

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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DE 102007045998 A1 [0009]
DE 102013211243 A1 [0010]
DE 102014203438 A1 [0011]
US 5549364 A [0013]
US 6144928 A [0014]
US9290185 B2 [0015]

Claims

Method for estimating an instantaneous mass (m _v ) of a motor vehicle (10) with brake system, characterized by at least the following steps: deceleration (28) of the motor vehicle (10) by means of the brake system to standstill on a path with a non-zero slope, determination (34) a braking force exerted by the brake system for standstill on at least one axle (12, 14) of the motor vehicle (10) (F _br.front , F _br.rear ), and estimation (36) of the instantaneous mass (m _v ) , Based on a slope or a slope of the slope, the applied braking force (F _br.front , F _br.rear ) and known dimensions of the motor vehicle (10).

Method according to Claim 1 characterized by the step of: determining (32) the slope or slope of the slope.

Method according to Claim 1 or 2 characterized in that the step (34) of determining the braking force exerted on the motor vehicle (10) (F _br.front , F _br.rear ) _involves calculating the braking force (F _br.front , F _br.rear ) including Design parameters of the motor vehicle brake system includes.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the step (34) of determining the force exerted on the motor vehicle (10) braking force (F _br.front , F _br.rear ) a calculation of the braking force (F _br.front , F _{br .rear} ) according to the formula

F_{b r} = k \cdot C^{*} \cdot A_{R Z} \cdot p \cdot η_{R Z} \cdot \frac{r_{b r}}{r_{A}}

where k is a number of wheel brakes on an axle (12, 14) of the motor vehicle (10), C * is an internal gear ratio of the wheel brake, A _{RZ is} a piston surface of a brake cylinder, p is a hydraulic pressure in the brake system, η _{RZ is} an efficiency of Brake cylinder, r _{br is} a friction radius of the brake pad and r _{A is} a tire rolling radius.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the step (36) of the estimation of the instantaneous mass (m _v ) includes a correction with respect to a change in an axle load caused by the exerted braking force (F _br.front , F _br.rear ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the step (34) of determining a braking force exerted by the brake system for standstill (F _br.front , F _br.rear ) for all axles (12, 14) of the motor vehicle (10 ), and the step (36) of estimating the instantaneous mass (m _v ) is based on a sum of the braking force (F _br.front , F _br.rear ) applied to all axles (12, 14) of the motor vehicle (10) is performed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the slope has a slope or a slope whose absolute value is at least 3%.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the step (34) of determining the braking force exerted by the brake system for the stationary state of the motor vehicle (F _br.front , F _br.rear ) at least immediately after reaching standstill or immediately before leaving standstill.

Characterized the motor vehicle (10) comprising a brake system with brakes on a front axle (12) and brakes on a rear axle (14) of the motor vehicle (10), means (20) for determining an operating pressure of the brake system, and a longitudinal acceleration sensor unit (22) by an electronic evaluation unit (24), which is signal-technically connected to the means (20) for determining the operating pressure and with the longitudinal acceleration sensor unit (22) and is provided to carry out an estimation of a current mass (m _v ) of the motor vehicle (10) which is at least at a value of a non-zero gradient or a gradient of a location of the motor vehicle (10), a braking force (F _br.front , F _br.rear ) applied to the motor vehicle (10), known dimensions of the motor vehicle ( 10) and a known center of gravity position of the motor vehicle (10) is based.

Motor vehicle (10) according to Claim 9 , characterized in that the electronic evaluation unit (24) is provided, in the estimation of a current mass (m _v ) of the motor vehicle (10) a correction with respect to one of the applied braking force (F _br.front , F _br.rear ) caused Change in an axle load.