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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Technik zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs
auf einer abschüssigen Fahrstrecke. Genauer gesagt betrifft
die Erfindung eine Technik zum fahrerunabhängigen Bremsen
eines Kraftfahrzeugs beim Anfahren aus einem Haltezustand auf einer
abschüssigen Fahrstrecke.
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Hintergrund der Erfindung
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Es
sind Systeme bekannt, die beim Befahren einer abschüssigen
Fahrstrecke mit einem Kraftfahrzeug eine voreingestellte Geschwindigkeit
einregeln. Solche Systeme sind allgemein unter dem Namen Hill Descent
Control (HDC) bekannt und werden häufig bei Geländefahrzeugen
verwendet. Dabei wird je nach voreingestellter Geschwindigkeit des
Kraftfahrzeugs die Verzögerung einer fahrerunabhängig
betriebenen Betriebsbremse und eventuell auch ein Schleppmoment
eines Antriebsmotors ausgenutzt, um die vorgegebene Geschwindigkeit
einzuhalten. Manche dieser Systeme verwenden für die Geschwindigkeitsregelung
zusätzlich Sensoren zur Ermittlung der Abschüssigkeit
der Fahrstrecke.
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Die
WO 01/14186 A1 beschreibt
eine Technik zum Unterstützen einer HDC-Regelung während des
Anfahrens oder des Fahrens bergabwärts. Die in diesem Dokument
beschriebene Technik umfasst eine fahrerunabhängige Betätigung
einer Bremsanlage des Fahrzeugs auf Grund einer erfassten Geschwindigkeit
des Fahrzeugs und wenigstens einer externen, das Fahrzeug antreibenden
Größe.
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Nachteilig
ist bei vielen dieser Systeme, dass beim Anfahren auf einer abschüssigen
Fahrstrecke Einschwingeffekte der HDC-Regelung auftreten, die vom
Fahrer und den Passagieren als unangenehm empfunden werden können.
HDC-Systeme, die eine Bremsbetätigung unabhängig
von einer vom Fahrer ausgehenden Bremsbetätigung durchführen,
benötigen bei ihrer Aktivierung nämlich eine gewisse
Zeit, um für ein geeignetes Verzögerungsmoment
zu sorgen. In dieser Zeit kann das Kraftfahrzeug bereits anrollen,
so dass keine Anfahrregelung aus dem Ruhezustand mehr durchgeführt
werden kann. Beim Fahrer kann bei diesem Übergang vom Ruhezustand
in den Regelbereich der HDC-Regelung der Eindruck mangelnder Rückmeldung
durch das Kraftfahrzeug entstehen. Zudem bremsen manche HDC-Regelungen
das Kraftfahrzeug aus dieser Bewegung zunächst wieder in
den Ruhezustand ab, was nicht für jeden Fahrer nachvollziehbar
ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, beim Anfahren eines
Kraftfahrzeugs auf einer abschüssigen Fahrstrecke einen
gleichmäßigen und eine gute Kontrolle vermittelnden Übergang
zwischen dem Ruhezustand und einem vorgegebenen Bewegungszustand
zu verwirklichen.
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Kurzer Abriss der Erfindung
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Gemäß einem
ersten Aspekt umfasst ein Verfahren zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs
aus einem Ruhezustand auf einer abschüssigen Fahrstrecke,
wobei das Kraftfahrzeug durch eine Bremsbetätigung im Ruhezustand
gehalten ist, die Schritte des fahrerunabhängigen Aufrechterhaltens
einer zum Halten des Kraftfahrzeugs im Ruhezustand ausreichenden
Bremskraft, des Erfassens eines Fahrerwunsches, loszufahren, des
fahrerunabhängigen Verringerns der fahrerunabhängig
aufrechterhaltenen Bremskraft, um das Kraftfahrzeug in Bewegung zu
versetzen, und des Steuerns oder Regelns der Bewegung des Kraftfahrzeugs
derart, dass die Bewegung einem vorgegebenen Verlauf folgt.
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Das
Kraftfahrzeug kann zunächst durch eine vom Fahrer ausgehende
Bremsbetätigung im Ruhezustand gehalten sein, beispielsweise
dann, wenn der Fahrer das Kraftfahrzeug auf der geneigten Fahrstrecke
aktiv bis in den Ruhezustand abgebremst hat.
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Alternativ
hierzu kann das Kraftfahrzeug durch eine fahrerunabhängige
Bremsbetätigung im Ruhezustand gehalten sein. Dies kann
beispielsweise dann der Fall sein, wenn ein HillAssist- oder ein AutoHold-System
aktiviert ist oder wenn ein anderes Fahrerassistenzsystem aktiv
eine Bremsung aus einer Bewegung in den Ruhezustand durchgeführt
hat.
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Es
ist auch eine Kombination der beiden Bremsbetätigungen
möglich, etwa wenn ein Fahrerassistenzsystem eine zögerliche
Bremsung eines Fahrers durch eine fahrerunabhängige Bremsbetätigung
unterstützt oder wenn der Fahrer die Bremse erst betätigt
hat, nachdem das Fahrzeug durch eine fahrerunabhängige
Bremsbetätigung in den Ruhezustand gebracht worden war.
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Das
Verfahren kann darüber hinaus die Schritte des Überwachens
der Bewegung des Kraftfahrzeugs hinsichtlich einer vorgegebenen
Bedingung und des Startens des Steuerns oder Regelns (z. B. die Übergabe
an ein HDC-System) bei Eintritt der vorgegebenen Bedingung umfassen.
Eine solche vorgegebene Bedingung kann ein Überschreiten
eines Geschwindigkeitsschwellenwerts oder eines Beschleunigungsschwellenwerts
sein. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug bis zu einer Geschwindigkeit von
3 km/h frei anrollen und eine Steuerung oder Regelung erst bei Erreichen
dieser Geschwindigkeit aktiviert werden. In einer Ausführungsform
bleibt eine einmal aktivierte Bewegungsregelung des Kraftfahrzeugs
auch dann aktiv, wenn der Schwellenwert nicht mehr überschritten
ist.
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Das
Kraftfahrzeug kann ursprünglich durch eine von einem Fahrer
ausgehende Bremsbetätigung im Ruhezustand gehalten sein
und die Bremskraft kann bei Rücknahme der vom Fahrer ausgehenden
Bremsbetätigung fahrerunabhängig aufrechterhalten
werden. Alternativ dazu kann eine Bremsbetätigung auch
durch ein fahrerunabhängiges System erzeugt worden sein,
beispielsweise durch ein ABS-System. Im Fall einer hydraulischen
oder pneumatischen Bremsanlage kann der Abbau eines Drucks in einem
Aktuator, der eine oder mehrere Radbremsen betätigt, verhindert
werden.
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Der
vorgegebene Verlauf der Bewegung kann ein zeitlicher Bewegungsverlauf
des Kraftfahrzeugs sein. Ein vorgegebener zeitlicher Bewegungsverlauf
kann für jeden einer Reihe von Zeitpunkten des Verlaufs
durch eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs
vorgegeben sein.
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Der
vorgegebene Verlauf kann ein Geschwindigkeitsverlauf sein. Beispielsweise
kann ein solcher Verlauf vorgegeben werden, indem eine Vorgabe für
eine einzuregelnde Geschwindigkeit seitens des Fahrers erfolgt.
Ein Geschwindigkeitsverlauf kann aus mehreren Teilverläufen
unterschiedlicher Geschwindigkeiten zusammengesetzt sein.
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Der
vorgegebene Verlauf kann auch ein Beschleunigungsverlauf sein. Ein
solcher Verlauf kann beispielsweise bestimmt werden, indem eine
innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne zu erreichende Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs oder ein maximaler Beschleunigungswert innerhalb
dieser Zeitspanne vorgegeben wird.
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Dem
vorgegebenen Verlauf kann bremsdruckgesteuert gefolgt werden. Dies
ist insbesondere dann möglich, wenn die Bremsanlage über
einen hydraulische oder pneu matischen Betätigungsmechanismus
verfügt. Eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs kann in
diesem Fall durch einen reduzierten oder ausbleibenden Bremsdruck
erzielt werden, während eine Verzögerung durch
einen erhöhten Bremsdruck erzielt werden kann.
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Das
Kraftfahrzeug kann über eine hydraulische Bremsanlage verfügen
und das Aufrechterhalten der Bremskraft kann durch das Schließen
wenigstens eines Ventils bewirkt werden, welches den Abbau eines
die ausreichende Bremskraft erzeugenden hydraulischen Drucks in
der hydraulischen Bremsanlage verhindert. Der herrschende Hydraulikdruck
kann also „eingesperrt" werden. Der eingesperrte hydraulische
Druck in der hydraulischen Bremsanlage kann durch den Fahrer oder
aber fahrerunabhängig erzeugt worden sein.
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Das
fahrerunabhängige Verringern der fahrerunabhängig
aufrechterhaltenen Bremskraft kann aus dem Ruhezustand des Kraftfahrzeugs
heraus erfolgen. Der zu Beginn des Verfahrens vorliegende Ruhezustand
des Kraftfahrzeugs kann also beibehalten werden, bis verfahrensgemäß fahrerunabhängig die
zuvor aufrechterhaltene Bremskraft verringert wird.
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Die
Erfindung kann die Schritte des Erfassens eines Fahrerwunsches,
zu beschleunigen, und des sich daran anschließenden Änderns
eines vorgegebenen Bewegungsverlaufs umfassen. Der Fahrer kann seinen
Wunsch durch Betätigen eines dafür vorgesehenen
Schalters oder Tasters ausdrücken. Alternativ hierzu kann
der Fahrerwunsch von Werten abgeleitet werden, die an Bedienelementen
des Kraftfahrzeugs abgenommen werden, beispielsweise eine Auslenkung
oder Betätigung eines Gaspedals. Auf ein Erfassen des Fahrerwunsches,
zu beschleunigen, wird üblicherweise eine Endgeschwindigkeit eines
vorgegebenen Geschwindigkeitsverlaufs angehoben bzw. eine der Endgeschwindigkeit
vorausgehende Beschleunigungsphase angepasst oder eine zusätzliche
Beschleunigungsphase eingefügt.
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Die
Ausführung des Verfahrens kann die Erfüllung einer
oder mehrerer die Verwendbarkeit einer fahrerunabhängigen
Bewegungsregelung anzeigenden Bedingungen erfordern. Hierzu zählen
beispielsweise der Grad der Abschüssigkeit einer Fahrstrecke,
die Aktivierung eines das Verfahren ausführenden Systems
und die Betriebsbereitschaft aller erforderlichen Einrichtungen.
Entsprechen nicht alle erforderlichen Kriterien ihren Sollwerten,
so kann die Durchführung des Verfahrens unterbunden bzw.
abgebrochen und/oder ein Ersatzverfahren durchgeführt werden.
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Einer
vom Fahrer ausgehende Bremsbetätigung kann stets Vorrang
vor einer fahrerunabhängigen Verringerung der Bremskraft
eingeräumt werden. Im Falle einer hydraulischen Bremsanlage
kann dafür gesorgt werden, dass ein auf eine Anzahl Radbremsen
effektiv wirkender Bremsdruck niemals geringer ist als ein vom Fahrer
angeforderter Bremsdruck.
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Der
vorgegebene Bewegungsverlauf kann während des Ausführens
des Verfahrens änderbar sein. Eine Änderung des
vorgegebenen Bewegungsverlaufs kann beispielsweise erfolgen, wenn
der Fahrer Einfluss auf die Bremse, das Gaspedal oder eine Geschwindigkeitsregelungsanlage
(z. B. ein CruiseControl- oder HDC-System) des Kraftfahrzeugs nimmt,
beispielsweise weil sich die Abschüssigkeit der Fahrstrecke ändert.
In einer Ausführungsform wird der vorgegebene Bewegungsverlauf
fahrerunabhängig an Randbedingungen der Bewegung des Kraftfahrzeugs
angepasst, beispielsweise an eine Änderung des Gefälles
der Fahrstrecke oder eine erfasste veränderte Bodenbeschaffenheit.
Insbesondere dann, wenn einem vorgegebenen Bewegungsverlauf nicht
oder nur schlecht zu folgen ist, kann der Bewegungsverlauf angepasst
werden. Auch ein Kuppelsignal eines Antriebsmotors kann einen vorgegebenen
Bewegungsverlauf beeinflussen.
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Der
vorgegebene Bewegungsverlauf kann eine (optionale) Beschleunigungsphase
und eine sich daran anschließende Phase des Aufrechterhaltens
einer vorgegebenen Geschwindigkeit umfassen. Zumindest in der Phase
des Aufrechterhaltens der vorgegebenen Geschwindigkeit kann eine
HDC-Regelung aktiviert sein.
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Das
Aufrechterhalten der Bremskraft kann mit Komponenten einer Einrichtung
zur elektronischen Stabilitätskontrolle (ESC) durchgeführt
werden. Weiterhin kann das Aufrechterhalten der Bremskraft mit Komponenten
eines Antiblockiersystems (ABS) durchgeführt werden. Das
Antiblockiersystem kann selbst Teil einer Einrichtung zur elektronischen Stabilitätskontrolle
sein. Die jeweiligen Komponenten können Ventile, Pumpen,
usw. umfassen.
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Das
Erfassen eines Fahrerwunsches, loszufahren, kann das Erfassen einer
festgelegten, vom Fahrer ausgehenden Rücknahme der Bremsbetätigung
umfassen. Diese minimale Bremsbetätigung kann ein Betätigungswert
von z. B. unter 50% oder nahe oder gleich Null sein. Zur Bestimmung
der Bremsbetätigung kann ein Weg- oder Kraftsensor an einem
Bremspedal oder ein Drucksensor in einer hydraulischen Bremsanlage
angebracht sein.
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Das
Verringern der aufrechterhaltenen Bremskraft kann unter Berücksichtigung
der Abschüssigkeit der Fahrstrecke erfolgen. Bei einer
stark abschüssigen Fahrstrecke kann die aufrechterhaltene
Bremskraft somit größer sein als bei einer schwach
abschüssigen Fahrstrecke.
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Gemäß noch
einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung ein Computerprogrammprodukt
mit Programmcodemitteln zur Durchführung des vorliegenden
Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinheit
(wie z. B. einem Steuergerät) läuft. Dabei kann
das Computerprogrammprodukt auf einem computerlesbaren Datenträger
gespeichert sein.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt kann eine Vorrichtung zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs
aus einem Ruhezustand auf einer abschüssigen Fahrstrecke,
wobei das Kraftfahrzeug durch eine Bremsbetätigung im Ruhezustand
gehalten ist, eine Einrichtung zum fahrerunabhängigen Aufrechterhalten einer
zum Halten des Kraftfahrzeugs im Ruhezustand ausreichenden Bremskraft,
eine Einrichtung zum Erfassen eines Fahrerwunsches, loszufahren, eine
Einrichtung zum fahrerunabhängigen Verringern der fahrerunabhängig
aufrechterhaltenen Bremskraft, um das Kraftfahrzeug in Bewegung
zu versetzen, und eine Einrichtung zum Steuern oder Regeln der Bewegung
des Kraftfahrzeugs derart, dass die Bewegung einem vorgegebenen
Verlauf folgt, umfassen.
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Diese
Vorrichtung kann eine Einrichtung zur Erfassung eines die Abschüssigkeit
der Fahrstrecke repräsentierenden Messwertes umfassen.
Diese Vorrichtung kann beispielsweise durch einen Neigungssensor
bzw. ein Inklinometer realisiert werden. Alternativ hierzu kann
ein eine Abschüssigkeit der Fahrstrecke repräsentierendes
Signal eines anderen im Fahrzeug installierten Systems, beispielsweise
eines HDC-Systems, verwendet werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Anfahren
eines Kraftfahrzeugs aus einem Ruhezustand auf einer abschüssigen
Fahrstrecke;
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2 zeigt
Schritte eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel
zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs aus einem Ruhezustand auf einer
abschüssigen Fahrstrecke;
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3 zeigt
exemplarische Verläufe von Bremsdrücken und Geschwindigkeiten
eines Kraftfahrzeugs beim Anfahren eines Kraftfahrzeugs aus einem
Ruhezustand auf einer abschüssigen Fahrstrecke gemäß dem
Stand der Technik;
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4 zeigt
die Verläufe von Bremsdruck und Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs
in einem Ausführungsbeispiel bei einem Anfahren eines Kraftfahrzeugs
aus einem Ruhezustand auf einer abschüssigen Fahrstrecke.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Die
Abschüssigkeit einer Fahrstrecke im Sinne dieses Dokumentes
ist stets in Fahrtrichtung bzw. in Richtung einer zu erwartenden
Bewegung eines Kraftfahrzeugs zu verstehen. Sollte das Kraftfahrzeug
rückwärts fahren, ist wieder die Abschüssigkeit der
Fahrstrecke in Fahrtrichtung (also rückwärts)
gemeint.
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1 zeigt
eine Vorrichtung 100 zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs
aus einem Ruhezustand auf einer abschüssigen Fahrstrecke.
Die Vorrichtung 100 umfasst eine Einrichtung 110 zum
fahrerunabhängigen Aufrechterhalten einer zum Halten des
Kraftfahrzeugs im Ruhezustand erforderlichen Bremskraft (selbst
bzw. jedenfalls auch bei Rücknahme einer vom Fahrer ausgehenden
Bremsbetätigung), eine Einrichtung 120 zum Erfassen
eines Fahrerwunsches, loszufahren, eine Einrichtung 130 zum
fahrerunabhängigen Verringern der fahrerunabhängig
aufrechterhaltenen Bremskraft und eine Einrichtung 140 zum
Steuern oder Regeln der Bewegung des Kraftfahrzeugs derart, dass
die sich ergebende Bewegung einem vorgegebenen Verlauf folgt.
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Die
Einrichtung 110 zum Aufrechterhalten einer Bremskraft ist
im Ausführungsbeispiel gemäß 1 mit
einem Stellglied 150 verbunden, das auf die Bremsanlage
des Kraftfahrzeugs wirkt. Die Übertragung von Daten bzw.
Signalen zwischen der Einrichtung 110 und dem Stellglied 150 kann
Gebrauch von einer in dem Kraftfahrzeug allgemein vorhandenen Infrastruktur
machen. Beispielsweise kann ein analoger oder digitaler Datenbus
des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Eine bevorzugte Anbindung umfasst
einen CAN-Bus. Es ist auch eine konventionelle Verbindung, beispielsweise
in Form von elektrischen Leitungen, möglich. Diese Varianten
der Übertragung von Mess- und Steuerwerten betreffen grundsätzlich alle
in den Ausführungsbeispielen genannten Informationsverbindungen.
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Gemäß einer
Ausführungsform umfasst das Stellglied 150 wenigstens
ein elektrisch betätigbares Magnetventil, welches auf den
Fluss von Hydraulikfluid in einer hydrau lischen Bremsanlage Einfluss nimmt.
Dabei kann das Magnetventil auch ein teilweises Öffnen
oder Schließen erlauben. Ein aktiviertes Stellglied 150 verhindert
in dieser Ausführungsform das Fließen von Hydraulikflüssigkeit
aus einer oder mehreren Radbremsen heraus, so dass ein im Haltezustand
des Kraftfahrzeugs z. B. vom Fahrer erzeugter Hydraulikdruck aufrechterhalten
bleibt. Es können auch mehrere Stellglieder 150 vorgesehen
sein, die einzelnen Radbremsen zugewiesen sein können und gleichwirkend
von der Einrichtung 110 gesteuert werden. Zur Erhöhung
der Sicherheit kann es vorgesehen sein, dass trotz eines aktivierten
Stellglieds 150 das Fließen von Hydraulikfluid
in eine Radbremse hinein ermöglicht wird.
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Die
Einrichtung 110 kann eine separate Einrichtung zur Bestimmung
einer vom Fahrer ausgehenden Bremsbetätigung und insbesondere
deren Rücknahme umfassen (oder diesem Zweck mit der Einrichtung 120 gekoppelt
sein). Wird im Ausführungsbeispiel eine Rücknahme
der vom Fahrer ausgehenden Bremsbetätigung erfasst, wird
das fahrerunabhängige Aufrechterhalten einer ausreichenden Bremskraft,
um das Fahrzeug im Ruhezustand zu halten, eingeleitet. Hierzu kann
wie oben geschildert wenigstens ein Ventil im Hydraulikkreis geschlossen werden.
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Zur
Bestimmung der Bremsbetätigung des Fahrers kann die Einrichtung 110 mit
einer oder mehreren Messeinrichtungen (nicht dargestellt) verbunden
sein. Eine solche Messeinrichtung ist in einer Ausführungsform
dazu ausgelegt, ein zu der vom Fahrer ausgehenden Bremsbetätigung
proportionales Signal zu liefern. Diese Messeinrichtung kann beispielsweise
in der Nähe eines Bremspedals eingesetzt sein, welches
der Fahrer zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs betätigt. In
einer Ausführungsform handelt es sich bei dieser Messeinrichtung
um einen Weg- oder Kraftsensor, der am Bremspedal montiert ist,
so dass eine Bewegung des Bremspedals oder eine Einleitung von Kraft
in das Bremspedal durch den Sensor bestimmt wird. Alternativ hierzu
kann für die Messeinrichtung auch ein Drucksensor verwendet
werden, der den in einem hydraulischen Bremssystem (z. B. im Hauptbremszylinder)
herrschenden Druck aufnimmt.
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Liegt
ein eine vom Fahrer ausgehenden Bremsbetätigung repräsentierendes
Signal in einem anderen im Kraftfahrzeug installierten System bereits vor,
kann auch dieses Signal von der Einrichtung 110 verwendet
werden, nachdem das Signal erforderlichenfalls aufbereitet wurde.
Beispielsweise kann eine Aufbereitung eine Umsetzung von einem analogen
in ein digitales Signal umfassen. In einer anderen Variante ist
umgekehrt eine Wandlung eines digitalen in ein analoges Signal erforderlich.
Es kann auch eine Konvertierung zwischen verschiedenen Datenformaten
analoger oder digitaler Darstellung erforderlich sein.
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Weiter
kann die Einrichtung 110 eine Einrichtung zur Bestimmung
einer zum Halten des Kraftfahrzeugs im Ruhezustand ausreichenden
(oder erforderlichen) Bremskraft umfassen. Zu diesem Zweck kann
eine weitere Messeinrichtung (nicht gezeigt) mit der Einrichtung 110 verbunden
sein, welche das Gefälle der Fahrstrecke bestimmt. Aus
diesem Wert kann beispielsweise unter Berücksichtigung
einer bekannten oder geschätzten Gesamtmasse des Kraftfahrzeugs
eine erforderliche Bremskraft bestimmt werden. Es ist auch möglich,
eine maximale Bremskraft festzulegen, die unter allen anzunehmenden Bedingungen
ausreicht, um das Kraftfahrzeug im Ruhezustand zu halten. Die Einrichtung
zur Bestimmung einer zum Halten des Kraftfahrzeugs im Ruhezustand
ausreichender Bremskraft kann mit der Einrichtung zur Bestimmung
einer vom Fahrer ausgehenden Rücknahme der Bremsbetätigung
zusammenwirken, um sicher zu stellen, dass das fahrerunabhängige
Aufrechterhalten der Bremskraft rechtzeitig genug eingeleitet wird,
um ein Anrollen des Fahrzeugs zu verhindern.
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Die
Einrichtung 120 zur Erfassung eines Fahrerwunsches, loszufahren,
kann mit einer Messeinrichtung 160 verbunden sein. Die
Messeinrichtung 160 kann beispielsweise die Stellung eines
Brems- oder Gaspedals oder einen hydraulischen Bremsdruck erfassen.
Alternativ hierzu kann die Messeinrichtung 160 auch in
Form eines vom Fahrer bedienbaren Elements, beispielsweise eines
Schalters oder Tasters, ausgeführt sein. In einer weiteren
Ausführungsform können mehrere Einflussgrößen
miteinander kombiniert werden, um einen Fahrerwunsch, loszufahren,
zu bestimmen. In einer Ausführungsform wird der Fahrerwunsch,
loszufahren, erkannt, indem eine vom Fahrer ausgehende Betätigung
eines Bremspedals mit einem voreingestellten Wert verglichen wird.
Unterschreitet die erfasste Betätigung des Bremspedals
den voreingestellten Wert, so wird ein Fahrerwunsch, loszufahren,
registriert. Vorzugsweise wird als voreingestellter Wert ein Wert
nahe oder gleich einem völligen Ausbleiben einer vom Fahrer ausgehenden
Betätigung des Bremspedals verwendet.
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Die
Einrichtung 130 zum Verringern einer fahrerunabhängig
aufrechterhaltenen Bremskraft kann Teil einer Geschwindigkeitsregelanlage
(z. B. eines HDC-Systems) und mit einem Stellglied 170 verbunden
sein, welches geeignet ist, eine an einem Bremssystem anliegende
Bremskraft zu vermindern. Es kann sich bei dem Stellglied 170 auch
um das Stellglied 150 oder um ein mit dem Stellglied 150 kombiniertes
Element handeln. In einer Variante ist ein kombiniertes Stellglied 150/170 eine
elektrisch betätigbare Magnetventilanordnung, welche in
einem nicht aktivierten Zustand einen freien Durchfluss von Hydraulikfluid
in und aus einer Radbremse erlaubt und in einem aktivierten Zustand
ein Fließen unterbindet.
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Die
Einrichtung 140 zum Steuern oder Regeln der Bewegung des
Kraftfahrzeugs kann eine Einrichtung zur Bestimmung einer Bewegung
des Kraftfahrzeugs umfassen. Hierzu kann die Einrichtung 140 auch
mit einer Messeinrichtung 180 verbunden sein. Übliche
Messeinrichtungen umfassen Raddrehsensoren, beispielsweise in induktiver,
kapazitiver, resistiver oder optischer Messweise. In einer Ausführungsform
ist die Einrichtung 140 mit einem im Kraftfahrzeug installierten
System verbunden, welches die Bewegung des Kraftfahrzeugs bereits
autonom erhebt. Ein solches System kann in Form eines ABS-Systems
ausgeführt sein und aufgrund von Messwerten eines oder
mehrerer Raddrehsensoren die Bewegung des Kraftfahrzeugs gegenüber
der Fahrstrecke bestimmen und der Einrichtung 140 zur Verfügung
stellen. Diese Bestimmung kann zusätzlich oder alternativ
die Verarbeitung weiterer Messwerte beinhalten, beispielsweise solcher
eines Navigationssystems oder eines anderen im Kraftfahrzeug installierten
Systems.
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Schließlich
kann die Einrichtung 140 eine Einrichtung zum Vorgeben
eines Bewegungsverlaufs umfassen. Derartige Einrichtungen sind von
Geschwindigkeitsregelanlagen (z. B. HDC-Systemen) her allgemein
bekannt. Die Einrichtungen zum Verringern einer fahrerunabhängig
aufrechterhaltenen Bremskraft, zur Bestimmung der Kraftfahrzeugbewegung
und zum Vorgeben eines Bewegungsverlaufs können derart
zusammenwirken, dass die jeweils bestimmte Bewegung mit der vorgegebenen
Bewegung fortlaufend verglichen wird und das Verringern der fahrerunabhängig
aufrechterhaltenen Bremskraft in Abhängigkeit dieses Vergleichs
erfolgt.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 200 zum
fahrerunabhängigen Bremsen eines Kraftfahrzeugs beim Anfahren
aus einem Ruhezustand auf einer abschüssigen Fahrstrecke,
wobei das Kraftfahrzeug zunächst durch eine vom Fahrer
ausgehende oder fahrerunabhängige Bremsbetätigung
im Ruhezustand gehalten ist. Das Verfahren kann von der in 1 dargestellten
Vorrichtung oder einer anderweitig ausgebildeten Vorrichtung durchgeführt
werden.
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In
Schritt 210 befindet sich ein Kraftfahrzeug an einer abschüssigen
Fahrtstrecke im Ruhezustand. Die Bremse des Kraftfahrzeugs ist betätigt,
um das Kraftfahrzeug in diesem Ruhezustand zu halten. Dabei übersteigt
die Bremskraft die Hangabtriebskraft auf das Kraftfahrzeug.
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In
Schritt 220 wird fahrerunabhängig eine zum Halten
des Kraftfahrzeugs im Ruhezustand erforderliche Bremsbetätigung
selbst bzw. insbesondere bei Rücknahme einer vom Fahrer
ausgehenden Bremsbetätigung aufrechterhalten. Hierzu kann
zunächst eine vom Fahrer ausgehende Rücknahme
der Bremsbetätigung erfasst werden. Je nach Situation kann
die Rücknahme der Bremsbetätigung vom Fahrer mit
unterschiedlicher Geschwindigkeit durchgeführt werden.
Das Aufrechterhalten der erforderlichen Bremsbetätigung
kann ein Einhalten einer maximalen vorgegebenen Bremskraft umfassen.
Alternativ hierzu kann situationsbedingt eine zum Halten im Ruhezustand
erforderliche Bremskraft bestimmt werden, deren Unterschreitung
verhindert wird. Diese Bestimmung kann das Erfassen eines Signals
beinhalten, welches den Grad der Abschüssigkeit der Fahrstrecke
repräsentiert, auf der sich das Kraftfahrzeug befindet.
An einem geringen Gefälle kann auf diese Weise die aufrechterhaltene
Bremskraft relativ gering sein, während an einem starken
Gefälle eine große Bremskraft aufrechterhalten
wird.
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In
Schritt 230 wird ein Wunsch des Fahrers, loszufahren, erfasst.
Dieses Erfassen besteht in einer Ausführungsform darin,
das die fahrergesteuerte Betätigung eines Bremspedals oder
der vom Fahrer aktuell erzeugte Bremsdruck bestimmt und mit einem voreingestellten
Wert verglichen wird. Der voreingestellte Wert kann dabei einem
teilweisen oder völligen Ausbleiben einer Betätigung
des Bremspedals entsprechen. In einer Ausführungsform liegt
der voreingestellte Vergleichswert um einen geringen Betrag über
der vollständig ausbleibenden Bremsbetätigung,
also bei einer noch minimalen Betätigung der Bremse durch
den Fahrer. Das Erfassen des Fahrerwunsches, loszufahren, kann auch
auf eine alternative Weise dadurch bestimmt werden, in dem überprüft wird,
ob der Fahrer aktiv ein Betätigungselement betätigt,
um seinen Wunsch auszudrücken. Ein solches Betätigungselement
kann beispielsweise ein in Fahrernähe angebrachter Schalter
oder Taster sein. In einer weiteren Variation kann ein Schalter
am Gaspedal angebracht sein und ein Fahrerwunsch, loszufahren, registriert
werden, wenn das Gaspedal durch den Fahrer beispielsweise nur angetippt
wird. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Signal
eines weiteren Fahrerassistenzsystems, ein Einkuppelsignal, ein
Motorantriebsmoment oder eine daraus abgeleitete Größe
erfasst werden, um den Fahrerwunsch, loszufahren, zu bestimmen.
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Um
dem Fahrerwunsch, loszufahren, nachzukommen, wird in Schritt 240 die
fahrerunabhängig aufrechterhaltene Bremskraft fahrerunabhängig
verringert. In einer Ausführungsform wird das Verringern der
aufrechterhaltenen Bremskraft allmählich durchgeführt,
z. B. indem sich bei einer hydraulischen Bremsanlage der zugehörige Bremsdruck
in kontrolliertem Maß (z. B. nach Art einer abfallenden
Rampe) verringert. Beispielsweise kann hierzu ein Entweichen von
Hydraulikfluid aus einer oder mehreren Radbremsen gesteuert werden.
Bei Verwendung des Verfahrens beispielsweise mit einem elektrischen Bremssystem
wird bevorzugterweise die elektrisch veranlasste Bremsbetätigung
ebenfalls langsam zurückgenommen. Nicht in allen Fällen
ist eine gleichmäßige Rücknahme einer
aufrechterhaltenen Bremsbetätigung möglich, so
beispielsweise bei Verwendung einer Keilbremse. In solchen Fällen
kann ein abruptes Verringern der aufrecherhaltenen Bremsbetätigung
erforderlich sein und wird von dem Verfahren umfasst.
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In
Schritt 250 wird die Bewegung des Kraftfahrzeugs derart
gesteuert oder geregelt, dass die Bewegung einem vorgegebenen Verlauf
folgt. Hierfür kann dieser Schritt das Bestimmen der Bewegung des
Kraftfahrzeugs bzw. eine komplette HDC-Regelung beinhalten. Der
Regelmechanismus kann nach einem beliebigen im Stand der Technik
bekannten Verfahren arbeiten, beispielsweise als PID-Regler oder
einer seiner Varianten oder auch als Fuzzy Regler. Der Schritt 250 kann
einen im Anschluss an Schritt 240 durchgeführten
Unterschritt des Überwachens der sich ergebenden Bewegung
des Kraftfahrzeugs hinsichtlich einer vorgegebenen Bedingung umfassen.
Diese vorgegebene Bedingung kann ein Überschreiten eines
Geschwindigkeits- oder eines Beschleunigungsschwellenwerts sein.
Wird der Eintritt dieser Bedingung erfasst, wird in einem nachfolgenden
Unterschritt eine Beschleunigungs- oder Geschwindigkeitsregelung
(also zum Beispiel eine HDC-Regelung) gestartet.
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Die 3 und 4 zeigen
jeweils Verläufe von Bremsdrücken und Geschwindigkeiten
eines Kraftfahrzeugs beim Anfahren auf abschüssiger Fahrtstrecke.
Wie oben ausgeführt, ist ein vorgegebener Verlauf einer
Geschwindigkeit eine mögliche Ausprägung eines
vorgegebenen Verlaufs einer Bewegung. Die 3 und 4 sind
daher exemplarisch für eine Ausprägung des vorliegenden
Verfahrens zu betrachten.
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Im
oberen Teil jedes Diagramms werden die Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs
dargestellt, während im unteren Teil Bremsdrücke
dargestellt werden. In beiden Figuren wird von einer hydraulischen
Bremsanlage ausgegangen. Stellvertretend für die vom Fahrer
ausgehende Bremsbetätigung wird in den jeweils unteren
Teilen der 3 und 4 ein auf
den Fahrer zurückgehender Bremsdruck 310 als durchgezogene
Linie im linken Teil der Darstellung gezeigt. Das Aufrechterhalten
einer Bremskraft wird in dieser Ausführungsform durch ein entsprechendes
Aufrechterhalten eines Bremsdrucks in dem hydraulischen Bremssystem
repräsentiert. Der auf den Fahrer zurückgehende
Bremsdruck verläuft vom Zeitpunkt t0 an
oberhalb eines Min destdrucks, der zum Halten des Kraftfahrzeugs
im Ruhezustand erforderlich ist. Dieser Wert wird zum Zeitpunkt
t1 unterschritten. Bis zu diesem Zeitpunkt
ist die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in allen Varianten Null.
Im rechten oberen Teil der Diagramme der 3 und 4 ist
ein vorgegebener Geschwindigkeitsverlauf 320 (HDC-Sollgeschwindigkeit)
in Form einer durchgezogenen Linie eingezeichnet.
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In 3 sind
zwei verschiedene Geschwindigkeits- und Bremsdruckverläufe
gemäß Regeleinrichtungen des Standes der Technik
dargestellt. Die gepunktete Linie 340 stellt den Verlauf
einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs dar, welches mit einem
herkömmlichen HDC-System auf abschüssiger Fahrstrecke
aus dem Ruhezustand heraus angefahren wird. Die gepunktete Linie 350 zeigt
den zugehörigen Bremsdruck des HDC-Systems. Die beiden gestrichelten
Linien 360 und 370 gehören zu einem HDC-System
mit zusätzlicher Bergab-Anfahrtsteuerung nach dem Stand
der Technik und werden weiter unten beschrieben.
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Im
Fall eines herkömmlichen HDC-Systems steigt die Geschwindigkeit 340 des
Kraftfahrzeugs zum Zeitpunkt t1 über
den Nullpunkt, unmittelbar nachdem der Fahrerbremsdruck 310 unter
den Druck gesunken ist, der zum Halten des Kraftfahrzeugs im Ruhezustand
erforderlich ist. Der fahrerunabhängig erzeugte HDC-Bremsdruck 350 beträgt
zu diesem Zeitpunkt noch Null. Im Anschluss steigt die Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs rasch an, während und nachdem der Fahrerbremsdruck 310 bis
auf Null abgesunken ist. Eine maximale Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs
wird zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 erreicht. Diese Geschwindigkeit liegt weit über
einem Maximum des vom Fahrer vorgegebenen Geschwindigkeitsverlaufs 320.
Kurz vor Erreichen des Geschwindigkeitsmaximums steigt der von der HDC-Regelung
fahrerunabhängig erzeugte Bremsdruck 350 steil
an; eine starke Bremswirkung wird auf das Kraftfahrzeug ausgeübt.
Mit Erreichen eines maximalen Bremsdrucks fällt die Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs immer steiler ab. Zum Zeitpunkt t4 hat die
Geschwindigkeit 340 in etwa die Endgeschwindigkeit des
vorgegebenen Geschwindigkeitsverlaufs 320 erreicht. Mit
weiteren Änderungen des HDC-Bremsdrucks 350 nähert
sich die Geschwindigkeit 340 in Form einer gedämpften
Schwingung der Endgeschwindigkeit des vorgegebenen Geschwindigkeitsverlaufs 320 an
und der Bremsdruck 350 sowie die Geschwindigkeit 340 bleiben
konstant (es wird hier ein konstantes Gefälle angenommen).
Die Regelung ist aufgrund der Einschwingvorgänge aperiodisch.
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Der
gestrichelt dargestellte Geschwindigkeitsverlauf 360 korrespondiert
mit dem ebenfalls gestrichelt dargestellten Bremsdruckverlauf 370.
Beide Verläufe gehören zu einem HDC-System mit
zusätzlicher Bergab-Anfahrtsteuerung nach dem Stand der Technik.
Auch bei diesem System erfolgt ein Anrollen des Kraftfahrzeugs unmittelbar
nachdem zum Zeitpunkt t1 der Fahrerbremsdruck 310 unter
den Druck gesunken ist, der zum Halten des Kraftfahrzeugs im Ruhezustand
erforderlich ist. Einem Ansteigen der Geschwindigkeit 360 des
Kraftfahrzeugs zwischen den Zeitpunkten t1 und
t3 wird jedoch nun dadurch entgegengewirkt,
dass von der HDC-Regelung sehr rasch fahrerunabhängig der
Bremsdruck 370 aufgebaut wird, wodurch die Geschwindigkeit 260 ganz oder
zumindest fast wieder auf Null reduziert wird (was für
den Fahrer nicht immer nachvollziehbar ist). Zum Zeitpunkt t3 erfolgt eine allmähliche Reduzierung
des Bremsdrucks 370, so dass die Geschwindigkeit 360 ansteigt.
Der Verlauf des Bremsdrucks 370 ist dabei so, dass die
Geschwindigkeit 360 nach dem Zeitpunkt t3 in
guter Näherung dem vorgegebenen Geschwindigkeitsverlauf 320 entspricht.
Ungefähr mit Erreichen der Endgeschwindigkeit zum Zeitpunkt
t4 verlaufen Bremsdruck 370 und
Geschwindigkeit 360 konstant.
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Der
Graph 400 in 4 zeigt den Verlauf des Bremsdrucks 410 und
der Geschwindigkeit 420 des Kraftfahrzeugs beim Anfahren
eines Kraftfahrzeugs auf abschüssiger Fahrstrecke unter
Verwendung der Vorrichtung nach 1 bzw. des
Verfahrens nach 2. Beide Linien 410, 420 sind
als Strichpunkt-Linien eingezeichnet.
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Bereits
unmittelbar bevor zum Zeitpunkt t0 der Fahrerbremsdruck 310 unter
den Druck sinkt, der zum Halten des Kraftfahrzeugs im Ruhezustand
erforderlich ist, wird der Bremsdruck 410, der bis zu diesem
Zeitpunkt dem Fahrerbremsdruck entsprochen hat, mit seinem momentanen
Wert im Bremssystem fahrerunabhängig "eingesperrt". Auf
diese Weise wird verhindert, dass sich das Kraftfahrzeug in Bewegung
versetzt und die Geschwindigkeit 420 des Kraftfahrzeugs
größer als Null wird, wie es bei den beiden in 3 dargestellten
Geschwindigkeitsverläufen der Fall ist. Natürlich
könnte der Druck auch bereits vorher, z. B. nahe dem Maximalwert, „eingesperrt"
werden.
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Zum
Zeitpunkt t2 wird der Fahrerwunsch, loszufahren,
erkannt. Dies wird in der dargestellten Ausführungsform
z. B. dadurch bestimmt, dass der vom Fahrer angeforderte Bremsdruck 310 (dieser
kann z. B. aus der Stellung des Bremspedals abgeleitet werden) zum
Zeitpunkt t2 einen Schwellenwert unterschreitet.
Als Reaktion auf dieses Ereignis wird der zuvor „eingesperrte"
Bremsdruck 410 fahrerunabhängig kontinuierlich
verringert, bis zum Zeitpunkt t3 die Geschwindigkeit 420 anwächst.
Der gegenwärtig eingestellte Bremsdruck 410 wird
zunächst aufrechterhalten. Dann, kurz bevor zum Zeitpunkt
t4 die Geschwindigkeit 420 z. B.
der vom Fahrer vom HDC- System angeforderten Endgeschwindigkeit entspricht
oder eine andere Bedingung als erfüllt angesehen wird,
erfolgt dann ein Übergang bzw. eine Übergabe an
eine HDC-Regelung. Die Geschwindigkeit 420 entspricht über
den gesamten weiteren Verlauf der Darstellung dann dem vorgegebenen
Geschwindigkeitsverlauf 320 so genau, dass die beiden Linien
in der Darstellung kaum voneinander zu unterscheiden sind.
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Im
Bereich zwischen den Zeitpunkten t0 und t2 entspricht der Verlauf des Bremsdrucks 410 effektiv dem
eines an sich bekannten AutoHold-Systems. Ein solches System sorgt
dafür, dass sich ein Kraftfahrzeug nicht ungewollt aus
einem Ruhezustand heraus bewegt, indem ein Bremssystem fahrerunabhängig betätigt
wird. In der gezeigten Situation besteht beispielsweise die Gefahr
eines unbeabsichtigten Anrollens, wenn zum Zeitpunkt t1 die
vom Fahrer ausgehende Bremsbetätigung nicht mehr ausreicht,
um das Kraftfahrzeug im Ruhezustand zu halten und ein Abfallen des
Bremsdrucks unter den erforderlichen Wert zwischen den Zeitpunkten
t1 und t2 verhindert wird.
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Zwischen
den Zeitpunkten t3 und t4 verhält sich
das dargestellte System annäherend wie ein ebenfalls an
sich bekanntes HDC-System, indem eine zu erreichende Geschwindigkeit
durch eine fahrerunabhängige Veränderung des Bremsdrucks
eingeregelt und gehalten wird. Ab dem Zeitpunkt t4 ist dann
die herkömmliche HDC-Regelung aktiv.
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In
den dargestellten Ausführungsbeispielen sorgt die Anfahr-Technik
für einen sanften und trotzdem präzisen Übergang
zwischen den AutoHold-/HillHold- und HDC-Funktionalitäten,
indem sie mit relativ geringen und wenigen Änderungen des Bremsdrucks 410 die
Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs dem vorgegebenen Geschwindigkeitsverlauf genau
folgen lässt. Die erfolgten Änderungen des Bremsdrucks 410 sind
darüber hinaus wenig steil, was den Übergang weiter
verbessert. Ein den Fahrer irritierendes Überschießen
der Geschwindigkeit oder ein Anrollen mit erneutem Abbremsen, wie
in 3 gezeigt, kann wirksam vermieden oder zumindest
reduziert werden. Die Wirkung des Verfahrens auf das Verhalten des
Kraftfahrzeugs ist stets so, dass einem Fahrer eine unmittelbare
Rückmeldung über seine eigenen Aktionen bereitgestellt
wird, wobei ihm und trotz der gewährten Unterstützung
nie der Eindruck eines sich verselbstständigenden Kraftfahrzeugs
vermittelt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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