Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugsteuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein automatisiertes Kraftfahrzeuggetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9 und ein Verfahren zum Bestimmen von wenigstens einer variablen Kenngröße nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Aus der DE 33 34 716 C2 ist eine Kraftfahrzeugsteuervorrichtung mit einer Recheneinheit zum Bestimmen mehrerer variabler Kenngrößen bekannt. Die Recheneinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Fahrbahnsteigung und eine Masse eines die Kraftfahrzeugsteuervorrichtung umfassenden Kraftfahrzeugs zu bestimmen, und nutzt dazu einen zeitlichen Verlauf von mehreren, jeweils von Sensoren erfassten Sensorgrößen, und zwar eines Antriebsmoments, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Beschleunigung. Die Beschleunigung wird indirekt über einen Geschwindigkeitssensor erfasst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeugsteuervorrichtung bereitzustellen, durch die eine zum Bestimmen der Kenngröße genutzte Methode stets an äußere Umstände angepasst ist. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1, 9 und 10 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugsteuervorrich- tung mit einer Recheneinheit zum Bestimmen von wenigstens einer variablen Kenngröße, insbesondere einer Fahrbahnsteigung und/oder einer Masse eines Kraftfahrzeugs, abhängig von wenigstens einer von einem Sensor erfassten Sensorgröße.

Es wird vorgeschlagen, dass die Recheneinheit dazu vorgesehen ist, eine Methode zum Bestimmen der Kenngröße abhängig von einer Entscheidungsgröße aus einer Gruppe von Methoden auszuwählen. Dadurch kann erreicht werden, dass stets eine an äußere Umstände angepasste Methode zum Bestimmen der Kenngröße verwendet wird. Beispielsweise kann zwischen Situationen, in denen die Kenngröße schnell bestimmt werden muss, hinsichtlich einer Präzision aber Einbußen hinnehmbar sind, und Situationen, in denen die Kenngröße möglichst präzise bestimmt werden muss, unterschieden werden. Wegen der Veränderlichkeit der Anforderungen an die Bestimmungsmethode ist die erfindungsgemäße Lösung besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugsteuervorrichtungen zum Bestimmen einer Fahrbahnsteigung und/oder einer Masse eines Kraftfahrzeugs ein- setzbar. Wegen der stark variierenden Masse ist die erfindungsgemäße Lösung insbesondere im Zusammenhang mit schweren Lastkraftwagen gewinnbringend einsetzbar. Neben den unmittelbar von dem Sensor erfassten Sensorgrößen soll auch jede von der unmittelbar erfassten Sensorgröße ableitbare Größe in diesem Zusammenhang als Sensorgröße gelten.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Recheneinheit dazu vorgesehen ist, einen Wert der Kenngröße aus einer Gruppe von jeweils einer Methode zugeordneten Werten auszuwählen. Dadurch kann erreicht werden, dass schnell zwischen den Methoden gewechselt werden kann. Nach dem Methodenwechsel muss die Kenngröße nicht erneut nach der neuen Methode bestimmt werden. Die Auswahl der Methode wird

dann mittelbar durch die entsprechende Auswahl des bekannten Werts getroffen.

Ein klares Auswahlkriterium, das ohne die Verarbeitung weiterer Hilfsgrößen funktioniert, kann genutzt werden, wenn die Recheneinheit dazu vorgesehen ist, die Entscheidungsgröße abhängig von einer Differenz zwischen zwei Werten der Kenngröße zu bestimmen. Die Werte können durch die gleiche Methode zu unterschiedlichen Zeitpunkten oder durch verschiedene Methoden bestimmt sein. •

Eine flexible Anpassung der Methode an einen Zeitdruck kann erreicht werden, wenn die Gruppe von Methoden eine schnelle Methode zum Ermitteln eines Schätzwerts für die Kenngröße und eine langsamere Methode zum Ermitteln eines präzisierten Werts umfasst . Die Kraftfahrzeugsteuervorrichtung kann den Schätzwert schnell nach einem Start nutzen und den präzisierten Wert übernehmen, wenn dieser verfügbar ist.

Ist die Recheneinheit zum Betätigen eines zumindest teilautomatisierten Kraftfahrzeuggetriebes vorgesehen, kann durch die zuverlässige Ermittlung externer Kenngrößen ein übermäßiges Einbrechen einer Motordrehzahl bei einem Schaltvorgang vermieden werden. Prinzipiell kann die von der Kraftfahrzeugsteuervorrichtung ermittelte Kenngröße jedoch auch in Kraftfahrzeugen mit Handschaltgetriebe oder mit Automatikgetriebe nutzbar sein.

Informationen über einen zeitlichen Verlauf und/oder eine Änderungsrate der Sensorgrδße können vorteilhaft nutzbar sein, wenn die Kraftfahrzeugsteuervorrichtung zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von wenigstens einem Wert einer von der Recheneinheit erfassten oder berechneten Größe umfasst .

Die Masse und die Fahrbahnsteigung können sicher und ohne störende Einflüsse durch einen Gegenwind oder durch einen Rollwiderstand ermittelt werden, wenn der Sensor zum Erfassen einer Fahrzeugbeschleunigung vorgesehen ist .

Ferner geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Bestimmen von wenigstens einer variablen Kenngröße, insbesondere einer Fahrbahnsteigung und/oder einer Masse eines Kraftfahrzeugs, abhängig von einem zeitlichen Verlauf von wenigstens einer von einem Sensor erfassten Sensorgröße .

Es wird vorgeschlagen, dass in einem Auswahlschritt eine Methode zum Bestimmen der Kenngröße abhängig von einer Entscheidungsgröße aus einer Gruppe von Methoden ausgewählt wird. Dadurch kann ein flexibel an momentane Bedürfnisse an- gepasstes Verfahren zum Bestimmen der Kenngröße erreicht werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.

Dabei zeigen:

Fig. 1 ein automatisiertes Kraftfahrzeuggetriebe mit einer

Kraftfahrzeugsteuervorrichtung und Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zum Bestimmen einer Masse eines

Kraftfahrzeugs und einer Fahrbahnsteigung.

Figur 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeuggetriebe 18 mit einer Automatisierungseinheit 20, die über einen CAN-Bus 21 mit weiteren Steuer- und Regeleinheiten und Sensoren 11 eines das Kraftfahrzeuggetriebe 18 umfassenden Kraftfahrzeugs kommuniziert. Ein Sensor 11 erfasst über eine Motordrehzahl indirekt eine Fahrzeuggeschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs. Die Automatisierungs'einheit 20 umfasst eine Recheneinheit 10, die aus der Drehzahl durch eine Multiplikation mit einer am Kraftfahrzeuggetriebe 18 anliegenden Übersetzung und mit einem Radradius die Fahrzeuggeschwindigkeit v berechnet . Zudem bestimmt die Recheneinheit 10 eine Fahrzeugbeschleunigung a des Kraftfahrzeugs als tiefpassgefilterte Ableitung der Fahr- zeuggeschwind.igK.eit v nach der Zeit .

Ferner ist die Automatisierungseinheit 20 bzw. ihre Recheneinheit 10 durch den CAN-Bus 21 zum Erfassen eines von einem hier nicht dargestellten Kraftfahrzeugmotor erzeugten Drehmoments ausgelegt, das von einer Motorsteuerungseinheit aus einem Drosselklappenwinkel oder einer Kraftstoffeinspritzmenge und der Drehzahl berechnet wird und das über den CAN-Bus 21 verfügbar ist. Ferner umfasst die Automatisierungseinheit 20 eine Zeitmesseinheit 22 zum Messen einer seit einer Zündung des Kraftfahrzeugs verstrichenen Zeitspanne.

Die Recheneinheit 10 ist dazu vorgesehen, abhängig von einem zeitlichen Verlauf und von den Werten der über den CAN-Bus 21 direkt oder indirekt verfügbaren Sensorgrößen v, a variable Kenngrößen zum Betätigen des Kraftfahrzeuggetriebes 18 zu bestimmen, und zwar eine Fahrbahnsteigung p und eine Masse M des Kraftfahrzeugs. Dazu sind in der Recheneinheit 10 zwei verschiedene Methoden 12 - 15 implementiert, die zwei Gruppen von Methoden 12 - 15 bilden (Figur 2) . Die Recheneinheit 10 bestimmt und analysiert verschiedene Entscheidungsgrößen Δt, Δp und wählt abhängig von Werten der Entscheidungsgrößen Δt, Δp eine der Methoden 12 - 15 aus den Gruppen aus.

Gemäß einer ersten Methode 12 zum Bestimmen eines Werts der Masse M ₁₂ des Kraftfahrzeugs bildet die Recheneinheit 10 eine Differenz von zwei zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelten Werten einer am Kraftfahrzeug wirkenden Beschleunigungskraft F _a , welche die Recheneinheit 10 abhängig von dem über den CAN-Bus 21 erfassten und von der Fahrzeuggeschwindigkeit v abhängigen Motormoment, der am Kraftfahrzeuggetriebe 18 anliegenden Übersetzung und dem Radradius des Kraftfahrzeugs berechnet. Zudem bildet die Recheneinheit 10 eine Differenz von zwei zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelten Werten der Fahrzeugbeschleunigung a. Die Recheneinheit.10 speichert ständig Werte der Beschleunigungskraft F _a und der Fahrzeugbeschleunigung a in einem Ringpuffer einer Speichereinheit 19. Zum Erreichen großer Differenzwerte wählt die Recheneinheit 10 Werte aus, die vor und nach einem Schaltvorgang des Kraftfahrzeuggetriebes 18 ermittelt wurden. Gemäß dem newtonschen Gesetz ist das Verhältnis der Differenz der Beschleunigungs- kräfte F _a , F _a < zu der Differenz der Fahrzeugbeschleunigungen a, a ^x gleich der Masse Mi ₂ des Kraftfahrzeugs:

M ₁₂ = (F _a -F _a 0/(a-a ^> ) .

Durch das Bilden der Differenz werden konstante Anteile von Störtermen, wie beispielsweise des Windwiderstands und des Rollwiderstände des Kraftfahrzeugs, eliminiert. Ferner ist durch die Differenzbildung die Methode von einem zeitlichen Verlauf der Beschleunigungskraft F _a und der Fahrzeugbeschleunigung a und nicht von deren Werten in nur einem Zeitpunkt abhängig .

Um zu vermeiden, dass veränderliche Anteile der Störterme die Genauigkeit der Methode 12 zu stark beeinträchtigen, liegen die Messpunkte zur Massenbestimmung möglichst dicht vor und nach dem Schaltvorgang, wobei insbesondere nach dem Schaltvorgang das Abklingen von Schwingungen abgewartet werden

muss. Die Methode 12 ermittelt schnell einen groben Schätzwert für die Masse Mi ₂ , der von Methoden 14, 15 zum Ermitteln einer Fahrbahnsteigung p nutzbar ist. Die Masse M ₁₂ und die Fahrbahnsteigung p werden schließlich von der Automatisierungseinheit 20 dazu genutzt, ein Schaltlinienkennfeld zu modifizieren.

Durch die Methode 14 bestimmt die Recheneinheit 10 einen Schätzwert für die Fahrbahnsteigung P ₁ 4 aus einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einer aus einem dynamischen Modell berechneten Sollgeschwindigkeit und einer aus der Drehzahl , der Übersetzung und dem Radradius ermittelten Geschwindigkeit v. Die Geschwindigkeitsdifferenz ist ein Maß für die Fahrbahnsteigung Pi ₄ , die im Modell durch einen Beobachter mit einer P-Regler-Charakteristik bestimmt wird. Dazu wird eine dem Modell zugrunde liegende Fahrbahnsteigung p ₁₄ ^x mit einem zur Geschwindigkeitsdifferenz proportionalen Wert beaufschlagt, bis die Sollgeschwindigkeit gleich der Geschwindigkeit v ist. Der auf diese Weise ermittelte Wert der Fahrbahnsteigung Pi ₄ wird ständig in die Methode 14 zurückgeführt und als Modellparameter bzw. als Fahrbahnsteigung p _i4 ^x für den nächsten Durchgang der Methode 14 übernommen, so dass die Fahrbahnsteigung p _i4 rekursiv und selbstkonsistent bestimmt ist.

Durch die Methode 15 bestimmt die Recheneinheit 10 einen gegenüber dem Schätzwert der Fahrbahnsteigung Pi ₄ präzisierten Wert der Fahrbahnsteigung Pi ₅ , und zwar mittels eines rekursiven Kaiman-Filters, der detailliert beschrieben ist in dem Artikel „Road Slope and Vehicle Mass Estimation Using Kaiman Filtering" von Peter Lingman und Bengt Schmidbauer, erschienen in den Proceedings of the 17 ^th International Symposium on Dynamics of Vehicles on Road and Tracks, IAVSD, Copenhagen, Denmark, 2001. Das dort beschriebene Verfahren zum Bestimmen der Fahrbahnsteigung pi ₅ ist Teil der Offenbarung dieser

Schrift und soll hier nicht näher erläutert werden. Die Methode 15 bestimmt den Wert der Fahrbahnsteigung Pi ₅ zwar genauer, aber auch langsamer als die parallel ablaufende Methode 14.

In einem Auswahlschritt 24 wählt die Recheneinheit 10 einen der Werte aus der Gruppe von Werten der Fahrbahnsteigung p _i4 , Pi ₅ aus und trifft damit auch eine Wahl zwischen den Methoden 14, 15 aus der Gruppe von Methoden 14, 15. Dazu bildet die Recheneinheit 10 eine Entscheidungsgröße Δp = |pi ₄ - Pi ₅ 1 , und zwar ^' den Betrag der Differenz zwischen den Werten der Fahrbahnsteigung Pi ₄ , Pi ₅ . Ist die Entscheidungsgröße Δp größer als ein Schwellenwert Δp ₀ , so lässt dies auf eine schnell veränderliche Fahrbahnsteigung p schließen und die Recheneinheit 10 wählt den in einer solchen Situation, beispielsweise in einem Baustellenbetrieb, zuverlässigeren Wert der Fahrbahnsteigung Pi ₄ bzw. wählt die in einer solchen Situation zuverlässigere Methode 14. Ist der Wert der Entscheidungsgröße Δp dagegen kleiner als der Schwellenwert Δp ₀ , so erkennt die Recheneinheit 10 eine langsam veränderliche reale Fahrbahnsteigung p und wählt den Wert der Fahrbahnsteigung pi ₅ , der in solchen Situationen zuverlässiger ist. Der ausgewählte Wert der Fahrbahnsteigung p wird einerseits der Automatisierungseinheit 20 zur Verfügung gestellt und andererseits der Methode 13 zum Bestimmen der Masse M des Kraftfahrzeugs zugeführt .

Die Methode 13 beruht auf einem Kräftegleichgewicht zwischen allen am Kraftfahrzeug wirkenden Kräften in Längsrichtung. Der Wert der Masse Mi ₃ des Kraftfahrzeugs ergibt sich unter Vernachlässigung des Schlupfs und des Gegenwinds gemäß der Methode 13 zu

M ₁₃ = (F _a - F _Lu ft)/(g*f+g*P+a) .

Dabei ist F _a die Beschleunigungskraft, F _Luft die Luftwiderstandskraft:, F _Luft = %c _w *A*pL*v ² , f eine Rollkraftkonstante, g die Erdbeschleunigung und p die Fahrbahnsteigung p bzw. der Sinus des Steigungswinkels. In die Luftwiderstandskraft Fmft gehen der C _w -Wert c _w , die Frontfläche A, die Dichte p _L von Luft und die Fahrtgeschwindigkeit v ein. Die Methode 13 ist genauer als die Methode 12, benötigt allerdings die Fahrbahnsteigung p als Parameter.

In einem Auswahlschritt 23 wählt die Recheneinheit 10 aus der Gruppe von Methoden 12, 13 eine Methode 12, 13 zum Bestimmen der Masse M aus. Dazu bildet die Recheneinheit 10 eine Entscheidungsgröße Δt, die proportional zu einem Signal der Zeitmesseinheit 22 bzw. zu einer seit einem Start des Kraftfahrzeugs verstrichenen Zeitspanne ist. Übertrifft der Wert der EntscheidungsgröSe Δt einen Schwellenwert Δto _/ so ist der Wert der Fahrbahnsteigung p zuverlässig genug, und die Recheneinheit 10 wechselt von der Methode 12 zu der Methode 13 bzw. wählt die Methode 13 aus. Liegt dagegen der Wert der Entscheidungsgröße Δt unterhalb des Schwellenwerts Δt ₀ , so wählt die Recheneinheit 10d die schnellere Methode 12.

Es sind weitere Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen die verschiedenen Gruppen von Methoden andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Methoden umfassen, beispielsweise solche, in denen über eine Vielzahl von Messpunkten ge- mittelt wird. Ferner ist es denkbar, dass eine der Kenngrößen, beispielsweise die Fahrbahnsteigung p, von einem Steigungssensor ermittelt wird und nur zur Bestimmung der Masse M des Kraftfahrzeugs mehrere Methoden zur Wahl stehen. Außerdem kann eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugsteuervorrichtung einen separaten Beschleunigungssensor umfassen, durch den die Fahrbahnsteigung über eine Vertikalkomponente der Beschleunigung ermittelt werden kann. Ferner sind Ausgestaltungen der

Erfindung denkbar, in denen die Fahrbahnsteigung über ein satellitengestütztes Navigationssystem ermittelt wird.

DaimlerChrysler AG

Bezugszeichen

10 Recheneinheit

11 Sensor

12 Methode

13 Methode

14 Methode

15 Methode

18 Kraftfahrzeuggetriebe

19 Speichereinheit

20 Automatisierungseinheit

21 CAN-Bus

22 Zeitmesseinheit

23 Auswahlschritt

24 Auswahlschritt v Fahrzeuggeschwindigkeit a Fahrzeugbeschleunigung

M Masse .

Mi2 Masse

Mi ₃ Masse p Fahrbahnsteigung p ₁₄ Fahrbahnsteigung p ₁₅ Fahrbahnsteigung

Δt Entscheidungsgröße

Δp Entscheidungsgröße

At ₀ Schwellenwert

Ap ₀ Schwellenwert