用于確定車輛重量的方法和裝置以及具有這種裝置的車輛的制作方法
【專利說明】用于確定車輛重量的方法和裝置從及具有送種裝置的車輛
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于確定車輛、特別是載貨車輛的重量的方法，W及一種用于執(zhí) 行運樣的方法的裝置。此外，本發(fā)明設(shè)及一種具有用于確定車輛重量的運種裝置的車輛。
[0002] 公知的是，裝備用于控制或調(diào)節(jié)行駛動力學(xué)、諸如電子穩(wěn)定系統(tǒng)巧S巧或電子調(diào) 節(jié)制動系統(tǒng)巧BS)、的系統(tǒng)的車輛，特別是載貨車輛，其中將車輛重量設(shè)置為控制參數(shù)。
[0003] 因為車輛、特別是載貨車輛在空載和滿載的車輛之間具有大的裝載改變，總計的 基于估計的重量確定不夠精確。但是對于車輛重量的確定通常不存在傳感器。因此必須通 過合適的算法基于計算估計當(dāng)前的車輛重量。
[0004] 對于確定車輛重量已知的是，重量m根據(jù)按照第二牛頓定律的運動方程來確定： 陽 0化]HiXa=FA-FL-FR-Fst (1)
[0006] 在此，m是總共的車輛重量；a是車輛加速度；Fa是驅(qū)動力；FL是至氣阻力；FK是轅 動阻力W及Fst是爬坡阻力。
[0007] 但是在此運種計算的缺陷是，對于確定爬坡阻力Fst的行車道的坡度角a通常是 未知的。此外，對于驅(qū)動力Fa的計算需要獲知驅(qū)動系傳動比，運又W獲知變速器速比和軸 傳動比為前提。
[0008] 因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，實現(xiàn)一種方法或一種裝置，用于在行駛期間W 簡單的方式盡可能精確地確定車輛重量。
[0009] 本發(fā)明利用按照權(quán)利要求1的用于確定車輛重量的方法的特征、利用按照權(quán)利要 求10的用于確定車輛重量的裝置W及利用按照權(quán)利要求15的車輛來解決上述技術(shù)問題。
[0010] 按照本發(fā)明的用于確定車輛、特別是載貨車輛的重量（m)的方法W力學(xué)的功率定 理化eistungssatz)為依據(jù)并且其特征在于，確定車輛的速度（V)和車輛的驅(qū)動功率（Pa)。 然后根據(jù)速度（V)和驅(qū)動功率（Pa)確定車輛重量（m)。
[0011] 此外，本發(fā)明利用用于確定車輛、特別是載貨車輛的重量m的裝置來解決上述技 術(shù)問題，該裝置具有用于確定車輛的速度V的合適的器件W及具有用于確定車輛的驅(qū)動功 率Pa的合適的器件。此外，按照本發(fā)明的裝置具有計算器件，用于根據(jù)速度V和驅(qū)動功率 Pa確定車輛重量。
[0012] 在此也應(yīng)用運樣的裝置，其由用于確定車輛的速度V的器件、用于確定車輛的驅(qū) 動功率Pa的器件W及可能的用于確定用于克服車輛的行駛阻力的功率PK的器件和用于確 定車輛重量m的計算器件組成，作為用于確定車輛、特別是載貨車輛的重量m的裝置。
[0013] 最后，本發(fā)明還利用具有按照本發(fā)明的用于確定車輛重量m的裝置和/或用于執(zhí) 行按照本發(fā)明的方法的步驟的器件的車輛、特別是載貨車輛來解決上述技術(shù)問題。
[0014] 本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式基于功率定理的基本原理，其說明了，所有作用在 系統(tǒng)上的功率的總和在每個時間點都等于系統(tǒng)的動能的時間變化：
(2)
[0016] 其中Ekm是動能；PA是驅(qū)動功率并且PK是用于克服車輛的行駛阻力的功率。 陽017] 動能Eki。在此是平移能量和轉(zhuǎn)動能量之和。平移能量是對象由于其移動而獲得的 能量，并且可W通過該移動的對象的速度V和重量m來描述。轉(zhuǎn)動能量是圍繞軸旋轉(zhuǎn)的對 象的能量，并且可W通過慣性力矩J和角速度《來描述：
(3)
[0019] 為了確定車輛的重量m，將等式（3)代入等式（2)并且求解m。在此，包括載重和 一個或多個乘客的總車輛重量被理解為車輛重量。
[0020] 在按照本發(fā)明的用于確定車輛重量m的方法的范圍內(nèi)，確定車輛的速度V。此外， 確定驅(qū)動功率PaW及用于克服行駛阻力的功率PK。根據(jù)車輛的速度V、驅(qū)動功率Pa和用于 克服行駛阻力的功率Pk相應(yīng)于等式（2)和等式（3)確定車輛重量m。
[0021] 按照本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式，通過所測量的車輪轉(zhuǎn)數(shù)信號n確定車輛的速 度V。由此優(yōu)選地對于車輛的速度V的確定可W動用存在的測量系統(tǒng)，因為對于另外的車輛 動力學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、諸如ABS調(diào)節(jié)器必然同樣需要車輪轉(zhuǎn)數(shù)n?；诳偸怯稍搨鞲衅魈峁┑臄?shù) 據(jù)有利的是，能夠簡單地確定車輛的速度V。
[0022] 在本發(fā)明的另一種優(yōu)選的實施方式中，如下地確定車輛的驅(qū)動功率Pa: 陽02；3]PA=(Meng-Mfric)XOengXn (4)
[0024] 其中Pa是驅(qū)動功率；Meng是發(fā)動機的驅(qū)動力矩；MWc是發(fā)動機的摩擦力矩；Weng是 發(fā)動機的角速度并且n是驅(qū)動系的參數(shù)化效率。
[0025] 由此優(yōu)選地通過由當(dāng)前的發(fā)動機控制裝置提供的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩模型確定驅(qū)動功率 Pa。
[0026] 按照本發(fā)明的另一種優(yōu)選的實施方式，由各個行駛阻力總和EFt。占車輛的速度 V相乘來確定用于克服行駛阻力的功率Pk: 陽027]Pr=(Fl+Fr+FJXV=EFresXV (日)
[0028] 可W如下地確定車輛的空氣阻力
(6)
[0030] 在此，是空氣阻力系數(shù)；P 是空氣密度；A是車輛的端面W及V是車輛的速 度。對于空氣阻力系數(shù)C濟空氣密度P 采用合理的近似值。速度V可W根據(jù)所測量的 車輪轉(zhuǎn)數(shù)n來確定，并且車輛的端面A作為車輛參數(shù)被存儲。
[0031] 可W如下地確定車輛的滾動阻力Fk:
[0032] Fr=yXmXg (7)
[0033] 在此，y是滾動阻力系數(shù)；g是萬有引力常數(shù)并且m是車輛的重量。對于滾動阻力 系數(shù)y和萬有引力常數(shù)g又采用合理的近似值。
[0034] 可W如下地確定爬坡阻力Fst:
[0035] Fst=HiX邑Xsin曰 （8)
[0036] 在此，a是坡度角；g是萬有引力常數(shù)并且m是車輛的重量。在平坦的行車道的情 況下可W忽略爬坡阻力，從而由此優(yōu)選地?zé)o需附加的傳感器就可W確定用于克服行駛阻力 的功率Pk。
[0037] 但是在傾斜的行車道的情況下，用于克服行駛阻力的功率Pk包含極大的爬坡阻力 Fst,其在計算重量m時必須被考慮。 陽03引但是如果各個行駛阻力!\、FK、Fst不是已知的，特別是爬坡阻力FSt不是已知的，貝U可W通過考察兩個不同的時間點te、ti來確定重量m。如果兩個時間點te、ti彼此盡可能接 近，則行駛阻力Fk、Fst基本上相同。
[0039] 因此本發(fā)明的另一種優(yōu)選的實施方式在于，對于兩個不同的（特別是短時相繼 的）時間點t。、ti確定車輛的速度V和車輛的驅(qū)動功率PA。在此將兩個時間點t。、ti的時 間間隔選擇為、在運兩個時間點t。、ti的車輛的行駛阻力總和EFug(與在兩個時間點的各 個行駛阻力一樣）彼此沒有明顯差距。 W40] 然后根據(jù)在兩個時間點t。、ti的速度V。、Vi和驅(qū)動功率PA。、Pai確定車輛重量m:
(9 )
[0042] 由此可W減小未知數(shù)的數(shù)量并且通過將一個等式代入另一個等式優(yōu)選地確定車 輛的重量m:
(10 )
[0044] 按照本發(fā)明的另一種優(yōu)選的實施方式，利用遞歸估計算法確定車輛的重量m。該 算法依據(jù)多個輸入?yún)⒘窟f歸地計算一個或多個輸出參量，其中輸出參量逐步地接近最優(yōu)的 值。由此優(yōu)選地可W從一系列不完整且有噪聲的數(shù)據(jù)中估計動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)。
[0045] 優(yōu)選地假定在最后執(zhí)行遞歸估計算法時確定的或估計的車輛重量的值m作為對 于查找的車輛重量m的起始值。但是也可W預(yù)先給定處于各個待預(yù)計的值范圍內(nèi)的另外的 值。
[0046] 多于兩次、特別是有規(guī)律地按照預(yù)定的間隔、確定車輛的速度V和驅(qū)動功率Pa并 且通過遞歸估計算法確定車輛重量m。運優(yōu)選地提高了待確定的車輛重量m的精確性。
[0047] 在本發(fā)明的另一種優(yōu)選的實施方式中，借助卡爾曼濾波器或借助最小二乘估計器 巧LS-濾波器）執(zhí)行遞歸估計算法。優(yōu)選地，該濾波器的特征在于小的資源需求并且由此可 W在計算裝置中W小的計算容量實施。
[0048] 按照本發(fā)明的另一種優(yōu)選的實施方