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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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Ein Bremssystem mit einer Hill Holder-Funktion ist beispielsweise aus der
DE 103 22 125 A1 oder der
DE 103 51 147 B3 bekannt. Ferner beschreibt die
DE 36 18 532 A1 eine Anfahrhilfe für ein Fahrzeug. Aus der
DE 10 2005 011 552 A1 ist ferner ein Verfahren zur Aktivierung eines Anfahrassistenten eines Fahrzeugs bekannt. Schließlich offenbart die
EP 1 023 546 B1 ein Verfahren zur Ermittlung des Fahrzeugantriebsmoments beim Anfahren eines Fahrzeugs.
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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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Figurenliste
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs auf einem Untergrund, der gegenüber der Horizontalen geneigt ist;
- 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
- 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.
