用于确定车辆重量的方法和装置以及具有这种装置的车辆的制作方法
【专利说明】用于确定车辆重量的方法和装置从及具有送种装置的车辆
[0001] 本发明设及一种用于确定车辆、特别是载货车辆的重量的方法，W及一种用于执 行运样的方法的装置。此外，本发明设及一种具有用于确定车辆重量的运种装置的车辆。
[0002] 公知的是，装备用于控制或调节行驶动力学、诸如电子稳定系统巧S巧或电子调 节制动系统巧BS)、的系统的车辆，特别是载货车辆，其中将车辆重量设置为控制参数。
[0003] 因为车辆、特别是载货车辆在空载和满载的车辆之间具有大的装载改变，总计的 基于估计的重量确定不够精确。但是对于车辆重量的确定通常不存在传感器。因此必须通 过合适的算法基于计算估计当前的车辆重量。
[0004] 对于确定车辆重量已知的是，重量m根据按照第二牛顿定律的运动方程来确定： 阳 0化]HiXa=FA-FL-FR-Fst (1)
[0006] 在此，m是总共的车辆重量；a是车辆加速度；Fa是驱动力；FL是至气阻力；FK是辕 动阻力W及Fst是爬坡阻力。
[0007] 但是在此运种计算的缺陷是，对于确定爬坡阻力Fst的行车道的坡度角a通常是 未知的。此外，对于驱动力Fa的计算需要获知驱动系传动比，运又W获知变速器速比和轴 传动比为前提。
[0008] 因此，本发明要解决的技术问题是，实现一种方法或一种装置，用于在行驶期间W 简单的方式尽可能精确地确定车辆重量。
[0009] 本发明利用按照权利要求1的用于确定车辆重量的方法的特征、利用按照权利要 求10的用于确定车辆重量的装置W及利用按照权利要求15的车辆来解决上述技术问题。
[0010] 按照本发明的用于确定车辆、特别是载货车辆的重量（m)的方法W力学的功率定 理化eistungssatz)为依据并且其特征在于，确定车辆的速度（V)和车辆的驱动功率（Pa)。 然后根据速度（V)和驱动功率（Pa)确定车辆重量（m)。
[0011] 此外，本发明利用用于确定车辆、特别是载货车辆的重量m的装置来解决上述技 术问题，该装置具有用于确定车辆的速度V的合适的器件W及具有用于确定车辆的驱动功 率Pa的合适的器件。此外，按照本发明的装置具有计算器件，用于根据速度V和驱动功率 Pa确定车辆重量。
[0012] 在此也应用运样的装置，其由用于确定车辆的速度V的器件、用于确定车辆的驱 动功率Pa的器件W及可能的用于确定用于克服车辆的行驶阻力的功率PK的器件和用于确 定车辆重量m的计算器件组成，作为用于确定车辆、特别是载货车辆的重量m的装置。
[0013] 最后，本发明还利用具有按照本发明的用于确定车辆重量m的装置和/或用于执 行按照本发明的方法的步骤的器件的车辆、特别是载货车辆来解决上述技术问题。
[0014] 本发明的一种优选的实施方式基于功率定理的基本原理，其说明了，所有作用在 系统上的功率的总和在每个时间点都等于系统的动能的时间变化：
(2)
[0016] 其中Ekm是动能；PA是驱动功率并且PK是用于克服车辆的行驶阻力的功率。 阳017] 动能Eki。在此是平移能量和转动能量之和。平移能量是对象由于其移动而获得的 能量，并且可W通过该移动的对象的速度V和重量m来描述。转动能量是围绕轴旋转的对 象的能量，并且可W通过惯性力矩J和角速度《来描述：
(3)
[0019] 为了确定车辆的重量m，将等式（3)代入等式（2)并且求解m。在此，包括载重和 一个或多个乘客的总车辆重量被理解为车辆重量。
[0020] 在按照本发明的用于确定车辆重量m的方法的范围内，确定车辆的速度V。此外， 确定驱动功率PaW及用于克服行驶阻力的功率PK。根据车辆的速度V、驱动功率Pa和用于 克服行驶阻力的功率Pk相应于等式（2)和等式（3)确定车辆重量m。
[0021] 按照本发明的一种优选的实施方式，通过所测量的车轮转数信号n确定车辆的速 度V。由此优选地对于车辆的速度V的确定可W动用存在的测量系统，因为对于另外的车辆 动力学调节系统、诸如ABS调节器必然同样需要车轮转数n。基于总是由该传感器提供的数 据有利的是，能够简单地确定车辆的速度V。
[0022] 在本发明的另一种优选的实施方式中，如下地确定车辆的驱动功率Pa: 阳02；3]PA=(Meng-Mfric)XOengXn (4)
[0024] 其中Pa是驱动功率；Meng是发动机的驱动力矩；MWc是发动机的摩擦力矩；Weng是 发动机的角速度并且n是驱动系的参数化效率。
[0025] 由此优选地通过由当前的发动机控制装置提供的发动机转矩模型确定驱动功率 Pa。
[0026] 按照本发明的另一种优选的实施方式，由各个行驶阻力总和EFt。占车辆的速度 V相乘来确定用于克服行驶阻力的功率Pk: 阳027]Pr=(Fl+Fr+FJXV=EFresXV (日)
[0028] 可W如下地确定车辆的空气阻力
(6)
[0030] 在此，是空气阻力系数；P 是空气密度；A是车辆的端面W及V是车辆的速 度。对于空气阻力系数C濟空气密度P 采用合理的近似值。速度V可W根据所测量的 车轮转数n来确定，并且车辆的端面A作为车辆参数被存储。
[0031] 可W如下地确定车辆的滚动阻力Fk:
[0032] Fr=yXmXg (7)
[0033] 在此，y是滚动阻力系数；g是万有引力常数并且m是车辆的重量。对于滚动阻力 系数y和万有引力常数g又采用合理的近似值。
[0034] 可W如下地确定爬坡阻力Fst:
[0035] Fst=HiX邑Xsin曰 （8)
[0036] 在此，a是坡度角；g是万有引力常数并且m是车辆的重量。在平坦的行车道的情 况下可W忽略爬坡阻力，从而由此优选地无需附加的传感器就可W确定用于克服行驶阻力 的功率Pk。
[0037] 但是在倾斜的行车道的情况下，用于克服行驶阻力的功率Pk包含极大的爬坡阻力 Fst,其在计算重量m时必须被考虑。 阳03引但是如果各个行驶阻力!\、FK、Fst不是已知的，特别是爬坡阻力FSt不是已知的，贝U可W通过考察两个不同的时间点te、ti来确定重量m。如果两个时间点te、ti彼此尽可能接 近，则行驶阻力Fk、Fst基本上相同。
[0039] 因此本发明的另一种优选的实施方式在于，对于两个不同的（特别是短时相继 的）时间点t。、ti确定车辆的速度V和车辆的驱动功率PA。在此将两个时间点t。、ti的时 间间隔选择为、在运两个时间点t。、ti的车辆的行驶阻力总和EFug(与在两个时间点的各 个行驶阻力一样）彼此没有明显差距。 W40] 然后根据在两个时间点t。、ti的速度V。、Vi和驱动功率PA。、Pai确定车辆重量m:
(9 )
[0042] 由此可W减小未知数的数量并且通过将一个等式代入另一个等式优选地确定车 辆的重量m:
(10 )
[0044] 按照本发明的另一种优选的实施方式，利用递归估计算法确定车辆的重量m。该 算法依据多个输入参量递归地计算一个或多个输出参量，其中输出参量逐步地接近最优的 值。由此优选地可W从一系列不完整且有噪声的数据中估计动态系统的状态。
[0045] 优选地假定在最后执行递归估计算法时确定的或估计的车辆重量的值m作为对 于查找的车辆重量m的起始值。但是也可W预先给定处于各个待预计的值范围内的另外的 值。
[0046] 多于两次、特别是有规律地按照预定的间隔、确定车辆的速度V和驱动功率Pa并 且通过递归估计算法确定车辆重量m。运优选地提高了待确定的车辆重量m的精确性。
[0047] 在本发明的另一种优选的实施方式中，借助卡尔曼滤波器或借助最小二乘估计器 巧LS-滤波器）执行递归估计算法。优选地，该滤波器的特征在于小的资源需求并且由此可 W在计算装置中W小的计算容量实施。
[0048] 按照本发明的另一种优选的实施方