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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der Erfindung sind
ferner ein entsprechendes Computerprogramm und eine Steuer- und/oder
Regeleinrichtung.
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Unter
den Namen „Anfahrassistent", „Bergassistent", „Hill
Hold" oder „Automatic Hold" sind verschiedene Verfahren
bekannt, mittels derer das Festhalten eines Fahrzeugs in einer bestimmten Position
und die Verhinderung des Anrollens des Fahrzeugs realisiert werden
können. Basis dieser Verfahren sind hydraulische, mechanische
oder pneumatische, jedenfalls elektronisch regelbare Bremssysteme.
Bei all diesen Verfahren wird beispielsweise durch Betätigen
des Bremspedals oder der Handbremse oder über damit in
Verbindung stehende Betätigungselemente eine Bremse aktiviert. Ein
Lösen der Bremse erfolgt über die gleichen oder andere
Hilfsmittel, beispielsweise bei einer Betätigung eines
Gaspedals. Letzteres ermöglicht es, vergleichsweise bequem,
komfortabel und sicher und ohne zusätzliche Handhabung
einer Handbremse an Fahrbahnsteigungen anzufahren, ohne dass das Kraftfahrzeug
dabei unerwünschterweise zu rollen beginnt.
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Der
Zeitpunkt für das Lösen der Bremse muss während
des Anfahrvorgangs recht präzise abgepasst werden. Bei
einem vom Markt her bekannten System wird die Bremse dann gelöst,
wenn ein Drehmoment eines Antriebs des Kraftfahrzeugs einen situationsabhängigen
berechneten Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
Dieses Drehmoment wird von einem Steuergerät bereitgestellt.
Das entsprechende Signal unterliegt jedoch einem gewissen Rauschen.
Daher wird das Signal gefiltert, üblicherweise mittels
eines Tiefpassfilters.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten
Art so weiterzubilden, dass die Bremse bei einem Anfahren des Kraftfahrzeugs
noch genauer zum richtigen Zeitpunkt gelöst wird und die
Wahrscheinlichkeit reduziert wird, dass das Kraftfahrzeug ungewollt
in oder entgegen der gewünschten Anfahrrichtung zu rollen
beginnt oder gegen die Bremse anfährt, was sich durch ein unangenehmes
"Kleben" bemerkbar macht..
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 sowie durch ein Computerprogramm und eine Steuer-
und/oder Regeleinrichtung gemäß den nebengeordneten
Patentansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind in Unteransprüchen angegeben. Ferner finden sich für
die Erfindung wesentliche Merkmale in der nachfolgenden Beschreibung
und der Zeichnung. Dabei können die Merkmale sowohl in
Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für
die Erfindung wesentlich sein, ohne dass hierauf jeweils explizit
hingewiesen wird.
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Die
Erfindung ermöglicht es, genauer als bisher situationsabhängig
zum richtigen Zeitpunkt die Bremse zu lösen. Hierdurch
wird das Anfahren des Kraftfahrzeugs komfortabler, das heißt,
es wird das Anfahrverhalten des Kraftfahrzeugs verbessert und die
Wahrscheinlichkeit reduziert, dass das Kraftfahrzeug ungewollt in
oder entgegen der Anfahrrichtung losrollt bei einem zu frühen
Lösen der Bremse, bzw. dass das Kraftfahrzeug gegen die
noch nicht oder nicht vollständig gelöste Bremse
anzufahren versucht.
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Erfindungsgemäß wurde
erkannt, dass bei einer kleinen Längsneigung des Kraftfahrzeugs
bzw. der Fahrbahn, auf welcher das Kraftfahrzeug steht, der Grenzwert
des Drehmoments für das Lösen der Bremse relativ
nahe beim Leerlauf-Drehmoment liegt, wodurch es durch das "Rauschen"
des Drehmomentsignals zu einem vorzeitigen und ungewollten Lösen
der Bremse kommen kann. Für eine solche Situation müsste
das Drehmoment daher vergleichsweise stark gefiltert werden. Bei
einer großen Längsneigung des Kraftfahrzeugs,
bzw. der Fahrbahn, auf dem dieses steht, wird durch eine solche
starke Filterung jedoch ein vergleichsweise träges bzw.
spätes Löseverhalten der Bremse riskiert. Diesem
Problem begegnet das erfindungsgemäße Verfahren
dadurch, dass die die Stärke der Filterung charakterisierende zweite
Größe, beispielsweise eine Filterkonstante, von
der aktuellen Längsneigung des Kraftfahrzeugs abhängt.
Die Stärke der Filterung wird also an die aktuelle Betriebssituation
des Kraftfahrzeugs angepasst und kann daher für die jeweilige
Betriebssituation optimal sein.
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Eine
erste Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zeichnet sich dadurch aus, dass die Stärke der Filterung
bei vergleichsweise geringer Längsneigung im allgemeinen
größer ist als bei vergleichsweise großer
Längsneigung. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen,
dass zum Anfahren bei einer vergleichsweise geringen Längsneigung üblicherweise
nur ein geringeres Drehmoment erforderlich ist als bei vergleichsweise
großer Längsneigung. Bei einem kleinen Drehmoment,
welches zum Anfahren erforderlich ist, ist jedoch der Einfluss des Rauschens
größer als bei einem großen Drehmoment,
so dass hier eine stärkere Filterung vorteilhaft ist.
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Eine
besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens sieht vor, dass die zweite Größe, welche
die Stärke der Filterung charakterisiert, auch von einer
dritten Größe abhängt, die ein vom Fahrer
gewünschtes Drehmoment charakterisiert. Letzteres bezeichnet
also eine Sollgröße, wohingegen das oben beschriebene
gefilterte Drehmoment eine gemessene oder modellierte Istgröße
darstellt. Hierdurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass einerseits
auch dann, wenn das Kraftfahrzeug eine geringe Längsneigung
aufweist, der Fahrer für ein schnelles Anfahren ein großes Drehmoment
anfordern kann, und andererseits auch dann, wenn das Kraftfahrzeug
eine große Längsneigung aufweist, der Fahrer dennoch
nur ein geringes Drehmoment anfordern möchte, um besonders
sanft anzufahren. Um dies einerseits mit der gewünschten geringen
Reaktionszeit und andererseits mit dem gewünschten Komfort realisieren
zu können, wird daher bei der vorliegenden Weiterbildung
die Stärke der Filterung auch von dem vom Fahrer gewünschten
Drehmoment abhängig gemacht.
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Die
dritte Größe kann beispielsweise ein Pedalweg
eines Gaspedals oder das entsprechende Soll-Drehmoment sein. Diese
Größe steht bei modernen Kraftfahrzeugen mit E-Gas
immer zur Verfügung, was eine kostengünstige Realisierung
der Erfindung ermöglicht.
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Die
Stärke der Filterung sollte dann, wenn die dritte Größe,
also das gewünschte Drehmoment, vergleichsweise gering
ist, im allgemeinen größer sein als dann, wenn
die dritte Größe vergleichsweise groß ist.
Bei geringem Drehmomentwunsch wird also normalerweise stärker
gefiltert als bei großem Drehmomentwunsch. Damit wird ein
schnelles Anfahren sichergestellt, wenn dies vom Fahrer gewünscht
wird ohne das Risiko, dass das Fahrzeug noch gegen die aktivierte
Bremse anzufahren versucht bzw. die Bremse zu spät gelöst
wird, und ebenso ein besonders sanftes Anfahren.
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In
Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Stärke
der Filterung dann, wenn die dritte Größe, also
das gewünschte Drehmoment, vergleichsweise klein ist, bei
vergleichsweise kleiner Längsneigung stärker ist
als bei vergleichsweise großer Längsneigung. Mit
anderen Worten: Wenn nur ganz wenig Drehmoment vom Fahrer gewünscht wird,
der Motor also fast im Leerlauf arbeitet, wird das Drehmomentsignal
bei kleiner Längsneigung stärker gefiltert als
bei großer Längsneigung. Dies hat den Vorteil,
dass bei großer Längsneigung ein etwas spontaneres
Losfahren gewährleistet ist, wie sie bei einer starken
Längsneigung des Fahrzeugs auch eher zu erwarten ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Stärke
der Filterung bei vergleichsweise geringer und vergleichsweise großer dritter
Größe über der dritten Größe
nicht oder nahezu nicht bzw. nur sehr wenig verändert.
Die Stärke der Filterung ist also bei kleiner und großer
Drehmomentanforderung durch den Fahrer von dieser mindestens im
Wesentlichen unabhängig, eine Veränderung erfolgt
nur in einem dazwischenliegenden Bereich. Dies gestattet die Erzielung
der erfindungsgemäßen Vorteile bei gleichzeitig
vergleichsweise einfacher Programmierung.
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Ferner
kann die Stärke der Filterung bei vergleichsweise großer
dritter Größe von der Längsneigung unabhängig
sein. Bei einem vergleichsweise hohen Drehmomentwunsch bleibt die
Filterung gleich (schwach), unabhängig von der Längsneigung,
um in jedem Falle eine möglichst spontane Umsetzung des vom
Fahrer geäußerten Drehmomentwunsches und ein spontanes
Losfahren zu ermöglichen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend
wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs auf einem Untergrund,
der gegenüber der Horizontalen geneigt ist;
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2 ein
Diagramm, in dem eine Filterkonstante über einen Pedalweg
eines Gaspedals des Fahrzeugs von 1 bei großer
und kleiner Längsneigung des Fahrzeugs von 1 aufgetragen
ist; und
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3 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des Kraftfahrzeugs
von 1.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Ein
Kraftfahrzeug trägt in 1 insgesamt das
Bezugszeichen 10. Es steht auf einer Fahrbahn 12,
die gegenüber der Horizontalen um einen Winkel A geneigt
ist, also eine Längsneigung > 0 aufweist. Ein auf Räder 14 mittels
Bremsen 16 wirkendes Bremssystem ist in 1 mit 18 bezeichnet.
Es wird von einer Steuer- und Regeleinrichtung 20 angesteuert,
bzw. geregelt. Hierzu erhält Letztere Signale von verschiedenen
Sensoren, beispielsweise einem Längsneigungssensor 22,
der die Längsneigung A des Kraftfahrzeugs 10 erfasst,
von einem Gaspedalsensor 24, der den aktuellen Pedalweg
wped eines Gaspedals 26 erfasst,
der wiederum ein vom Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 gewünschtes
Drehmoment charakterisiert, sowie weiterer Sensoren.
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Das
Kraftfahrzeug 10 wird von einer Brennkraftmaschine 28 angetrieben,
deren Betrieb wiederum von einem Motorsteuergerät 30 gesteuert
bzw. geregelt wird, wobei das Motorsteuergerät 30 ein
gefiltertes aktuelles Drehmoment bzw. Drehmomentsignal MKf zur Verfügung stellt.
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Auf
einem elektrischen Speichermedium (nicht dargestellt) der Steuer-
und Regeleinrichtung 20 ist ein Computerprogramm abgespeichert,
durch welches eine „Hill-Hold-Funktion" realisiert werden kann:
Bei einer Betätigung eines nicht dargestellten Betätigungselements
wird das auf die Bremsen 16 bzw. die Räder 14 wirkende
Bremssystem 18 aktiviert, so dass das Kraftfahrzeug 10 ohne
weiteres Zutun des Fahrers stehen bleibt und die stark geneigte Fahrbahn 12 nicht
rückwärts hinunterrollt. Möchte der Fahrer
das Kraftfahrzeug 10 wieder in Bewegung setzen, gibt er
mittels des Gaspedals 26 Gas, entsprechend einem von ihm
gewünschten Drehmoment.
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Da
das vom Motorsteuergerät 30 bereit gestellte Drehmomentsignal
(beispielsweise das Kardanmoment oder das Antriebsradmoment) einem
gewissen "Rauschen" unterliegt, wird es einer Filterung unterzogen.
Das Ergebnis ist das gefilterte Drehmoment MKf..
Wenn dieses gefilterte Drehmoment MKf einen
Grenzwert erreicht oder überschreitet, werden die Bremsen 16 von
der Steuer- und Regeleinrichtung 20 gelöst, so
dass das Kraftfahrzeug 10 anfährt. Um ein komfortables
Anfahren gewährleisten zu können, muss der Zeitpunkt
für das Lösen der Bremsen 16 während
des Anfahrvorgangs sehr präzise abgepasst werden. Hierzu
wird, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 und 3 erläutert
werden wird, die Stärke der Filterung, die zu dem gefilterten Drehmoment
MKf führt, zum einen von der Längsneigung
A und zum anderen vom Pedalweg wped abhängig
gemacht. Das gefilterte Drehmoment MKf wird auch
als erste Größe bezeichnet, die Stärke
der Filterung (hier: Filterkonstante) als zweite Größe
und der Pedalweg als dritte Größe.
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In 2 ist
eine Filterkonstante Kf über dem Pedalweg
wped aufgetragen und zwar für den
Fall eines kleinen Winkels A (Kurve 32) und für
einen großen Winkel A (Kurve 34). Die Filterkonstante
Kf weist einen geringen Wert auf bei einer
starken Filterung und tendiert gegen eins bei einer schwachen Filterung.
Man erkennt, dass beide Kurven 32 und 34 Endabschnitte 32a bzw. 34a sowie 32b bzw. 34b aufweisen,
die im Bereich eines geringen Pedalwegs wped bzw.
eines großen Pedalwegs wped liegen
und in denen sich die Filterkonstante Kf,
also die Stärke der Filterung, über dem Pedalweg
wped nicht ändert. Die Abschnitte 32b und 34b zeigen
eine gleiche (schwache) Filterung, der Bereich 32a zeigt
dagegen eine etwas stärkere Filterung als der Bereich 34a.
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Zwischen
den Endabschnitten 32a und 32b der Kurve 32 liegt
ein ansteigender Abschnitt 32c, der entsprechende Abschnitt
für die Kurve 34 trägt das Bezugszeichen 34c.
In den Bereichen 32c und 34c wird die Filterung
mit ansteigendem Pedalweg wped linear schwächer.
Aus 2 ist also ohne weiteres ersichtlich, dass die
Stärke der Filterung für alle Längsneigungen
A bei einem geringen Pedalweg wped vergleichsweise
schwach und bei einem großen Pedalweg wped vergleichsweise
stark ist. Oder, mit anderen Worten: Gibt der Fahrer nur wenig Gas,
fordert also nur ein geringes Drehmoment für das Anfahren
an, wird das Ist-Drehmoment einer starken Filterung unterzogen,
gibt der Fahrer dagegen viel Gas, fordert also ein großes
Drehmoment an zum Anfahren, wird das Ist-Drehmoment vergleichsweise schwach
gefiltert. Gleichzeitig erkennt man aus 2, dass
mindestens in einem mittleren Bereich des Pedalwegs wped das
Ist-Drehmoment bei einer großen Längsneigung A
stärker gefiltert wird als bei einer geringen Längsneigung
A.
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Ein
entsprechendes Verfahren zeigt 3: Nach
einem Start in 36 wird in 38 geprüft,
ob die Längsneigung A größer ist als
ein erster Grenzwert G1. Ist die Antwort
in 38 „ja", wird in 40 die Filterkonstante
Kf abhängig vom Pedalweg wped unter Verwendung der Kurve 34 von 2 ermittelt.
Andernfalls wird in 42 die Filterkonstante Kf abhängig
vom Pedalweg wped unter Verwendung der Kurve 32 ermittelt. Unter
Verwendung der ermittelten Filterkonstante Kf wird
in 44 das gefilterte Ist-Drehmoment MKf ermittelt, welches
dann in 46 mit einem zweiten Grenzwert G2 verglichen
wird. Ist das gefilterte Drehmoment MKf größer
als der Grenzwert G2, werden in 48 die
Bremsen 16 gelöst. Das Verfahren endet schließlich
in 50.
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Bei
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden
die Bremsen 16 situationsabhängig und daher besonders
präzise zum richtigen Zeitpunkt gelöst. Hierdurch
wird das Anfahren komfortabler und man reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass
das Kraftfahrzeug 10 ungewollt nach hinten losrollt bei
einem zu frühen Lösen der Bremsen 16,
bzw. dass das Kraftfahrzeug 10 gegen die Bremsen 16 anfährt
bei einem zu späten Lösen. Dies wird erreicht, indem
bei geringem Pedalweg wped bzw. geringem Neigungswinkel
A ein vergleichsweise stark gefiltertes Drehmoment MKf mit
dem Grenzwert G2 verglichen wird, wohingegen
bei einem großen Pedalweg wped und/oder
einem großen Neigungswinkel A ein vergleichsweise gering
gefiltertes Drehmoment MKf verwendet wird.
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Das
beschriebene Verfahren berücksichtigt also, dass der Pedalweg
wped bei unterschiedlichen Neigungswinkeln
A unterschiedlich interpretiert werden muss. Bei einem großen
Neigungswinkel A wird erst bei einem großen Pedalweg wped der Fahrerwunsch als „viel Gas
geben" interpretiert und das Ist-Drehmoment entsprechend schwach
gefiltert. Umgekehrt gilt, dass bei einem kleinen Neigungswinkel
A bereits bei einem kleinen Pedalweg wped der Fahrerwunsch „wenig
Gas geben" erkannt und dementsprechend das Ist-Drehmoment stark
gefiltert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10322125
A1 [0004]
- - DE 10351147 B3 [0004]