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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff
von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff
von Anspruch 9.
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Das
Kraftrad hat sich im Laufe der letzten Jahrzehnte von einem kostengünstigen
Fortbewegungsmittel zu einem Freizeitgefährt entwickelt,
bei welchem vermehrt sowohl die Sicherheit als auch der Komfort
des Fahrers in den Vordergrund gerückt wird.
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Ähnlich
wie bei den Automobilen vor einigen Jahren werden zunehmend auch
Krafträder mit Anti-Blockiersystemen (ABS) ausgerüstet.
Aus der
EP 0 548 985
B1 ist beispielsweise eine Blockierschutzvorrichtung für
Krafträder bekannt.
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Aufgrund
der erhöhten Sicherheit und/oder des gesteigerten Komforts
kommen in immer stärkerem Maße Integralbremsanlagen
bei Motorrädern zum Einsatz, welche den Fahrer beim Bremsvorgang unterstützen
und damit für einen optimierten Bremsweg sorgen. Unter
einer „Integralbremsanlage" versteht man eine Bremsanlage,
bei der bei Betätigung des Handbremshebels bzw. des Fußbremshebels zusätzlich
eine Bremse des anderen Bremskreises, z. B. durch einen aktiven
Druckaufbau, eingebremst wird. Durch Betätigen eines einzigen
Betätigungselements können also beide Bremsen
angesteuert werden.
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Außerdem
gewinnen im Bereich des Motorrades Fahrerassistenzsysteme zunehmend
an Bedeutung. So steigt insbesondere die Nachfrage nach kostengünstigen
Fahrerassistenzsystemen, welche die bestehende Hardware ausnutzen,
um weitere Komfort- und/oder Sicherheitsfunktionen durchzuführen.
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Zu
den oben genannten Motorrad-Fahrerassistenzsystemen gehören
auch Systeme mit Halte- und Anfahr-Funktion, welche das Motorrad
im Stillstand, z. B. an einem Hang, halten und auf Wunsch des Fahrers
ein Anfahren ermöglichen.
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Im
Bereich der Pkw sind Verfahren zur Anfahrerkennung bekannt, z. B.
aus der
DE 103 06
363 A1 , welche u. a. das Motormoment auswerten. Zur Erkennung,
ob ein gültiger Anfahrwunsch vorliegt, werden dabei die
Informationen benötigt, ob Kraftschluss zwischen Motor
und Antriebsstrang besteht und ob der Fahrer durch Erhöhung
des Motormoments das Fahrzeug aus dem Stillstand bewegen möchte
oder kann. Hierzu werden z. B. Signale der Kupplung und der Ganginformation
sowie das Motormoment herangezogen. Im Motorrad stehen diese Informationen,
insbesondere Informationen über das Motormoment, aufgrund
der geringeren Vernetzung der verschiedenen Steuergeräte
allerdings üblicherweise nicht zur Verfügung.
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Für
eine zuverlässige und damit sichere Durchführung
einer Halte- und Anfahr-Funktion bei einem Motorrad ist es unbedingt
erforderlich, den Zeitpunkt des Anfahrens zu erkennen. Nur so ist
es möglich, durch das Bremsensteuergerät den zum Halten
benötigten Bremsdruck zum richtigen Zeitpunkt wieder abzubauen,
so dass das Fahrzeug sicher Anfahren kann. Situationen, in welchen
der Bremsdruck zu früh oder zu spät abgebaut wird,
müssen aus Sicherheits- und/oder Komfortgründen
vermieden werden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Anfahrerkennung bei einem Kraftfahrzeug zur Verfügung
zustellen, mit welchem/welcher die Einleitung des Anfahrvorgangs
durch den Fahrer zuverlässig erkannt wird, auch wenn keine
Information über das Motormoment zur Verfügung
steht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren
gemäß Anspruch 1 sowie die Vorrichtung gemäß Anspruch
9 gelöst.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, mindestens zwei der Größen
Drosselklappenwinkel, Motordrehzahl, zeitliche Ableitung der Motordrehzahl und
zeitliche Ableitung des Drosselklappenwinkels zur Anfahrtserkennung
heranzuziehen. Aus diesen Größen wird ein Wahrscheinlichkeitskennwert
bestimmt, welcher ein Maß für eine Wahrscheinlichkeit darstellt,
dass ein Anfahrvorgang vorliegt.
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Ein
Anfahren des Kraftfahrzeugs wird dann erkannt, wenn der Wahrscheinlichkeitskennwert
einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Dabei ist
der Schwellenwert bevorzugt entweder fest vorgegebenen oder kann
fahrzeugspezifisch und/oder fahrzeugtypspezifisch und/oder fahrerspezifisch
und/oder situationsspezifisch eingestellt werden. Dies er möglicht
eine Anpassung an das vorliegende Fahrzeug oder an die Wünsche
des Fahrers.
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Bevorzugt
werden mindestens die drei Größen Motordrehzahl,
Drosselklappenwinkel und zeitliche Ableitung des Drosselklappenwinkels
bestimmt und zur Anfahrtserkennung herangezogen. Bereits diese drei
Größen gewährleisten bei relativ geringem Bestimmungsaufwand,
eine zuverlässige Anfahrtserkennung, welche insbesondere
Gasstöße im Leerlauf von einem tatsächlichen
Anfahrvorgang unterscheiden kann. Besonders bevorzugt werden die
vier Größen Motordrehzahl, Drosselklappenwinkel,
zeitliche Ableitung des Drosselklappenwinkels und zeitliche Ableitung
der Motordrehzahl bestimmt und zur Anfahrtserkennung herangezogen.
Hierdurch ist eine noch zuverlässigere Anfahrtserkennung
möglich.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden mindestens zwei Teilwahrscheinlichkeiten bestimmt,
welche jeweils aus einer Beurteilungsgröße oder
aus einer Gruppe von Beurteilungsgrößen bestimmt
werden. Die Gesamtwahrscheinlichkeit, welche angibt, dass ein Anfahrvorgang
vorliegt, wird dann durch Addition der Teilwahrscheinlichkeiten
bestimmt. So ist es möglich, einzelne Beurteilungsgröße
oder Gruppen von Beurteilungsgrößen, welche eine
zuverlässige Aussage über den Anfahrvorgang erlauben,
stärker zu gewichten. Andererseits wird aber auch sichergestellt,
dass Schwankungen einer einzelnen Beurteilungsgröße
oder einer Gruppen von Beurteilungsgrößen nicht
direkt zu einer Fehlerkennung führen.
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Es
ist bevorzugt, dass die Teilwahrscheinlichkeiten anhand vorgegebener
Zuordnungsvorschriften aus der/den Beurtei lungsgröße(n)
bestimmt werden. Die Zuordnungsvorschriften sind besonders bevorzugt
in einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs abgelegt, ganz
besonders bevorzugt im Bremsensteuergerät, welches die
Halte- und/oder Anfahrfunktion steuert. Eine Zuordnungsvorschrift
ist bevorzugt anhand einer Wertetabelle oder eines funktionalen Zusammenhangs
vorgegeben. Somit können beliebige Formen von Zuordnungsvorschriften
realisiert werden, z. B. sprunghafte Änderungen oder polynomiale
Zusammenhänge.
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Die
vorgegebenen Zuordnungsvorschriften sind bevorzugt fahrzeugspezifisch
oder fahrzeugtypspezifisch einstellbar. Hierdurch kann eine Anpassung
der Anfahrerkennung an den vorliegenden Fahrzeugtyp realisiert werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden bei der Bestimmung des Wahrscheinlichkeitskennwerts
oder einer Teilwahrscheinlichkeit jeweils der Wert und/oder der
zeitliche Verlauf einer Beurteilungsgröße berücksichtigt.
So kann in die Anfahrtserkennung mit einbezogen werden, wie lange
ein bestimmter Wert einer Beurteilungsgröße, welcher
z. B. einen Grenzwert überschreitet, vorliegt. Somit ist
eine Unterscheidung von kurzfristig vorliegenden Schwankungen einer
Beurteilungsgröße und anhaltenden, z. B. vom Fahrer
herbeigeführten, Änderungen einer Beurteilungsgröße
möglich.
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Es
ist aber auch bevorzugt, dass der Wahrscheinlichkeitskennwert unter
Verwendung von Fuzzy-Logik aus den Beurteilungsgrößen
bestimmt wird.
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Bevorzugt
wird die Anfahrerkennung im Rahmen einer Halte- und Anfahr-Funktion
eines Fahrerassistenzsystems durchgeführt. Bei einer Halte-Funktion
wird üblicherweise in mindestens einem Radbremskreis des
Fahrzeugs ein Bremsdruck zum Halten des Kraftfahrzeugs aufrechterhalten.
Wenn nun erkannt wird, dass der Fahrer wieder anfahren möchte,
so wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens der durch die
Halte-Funktion aufrechterhaltene Bremsdruck wieder abgebaut, um
dem Fahrer das Anfahren zu ermöglichen. Der Abbau geschieht
besonders bevorzugt über eine lineare Funktion.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, in welcher ein Verfahren
gemäß mindestens einem der Ansprüche
1 bis 8 durchgeführt wird.
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Ein
Vorteil der Erfindung liegt in einer zuverlässigen Anfahrerkennung
auch ohne Auswertung des Motormomentes, welches üblicherweise
im Bremsensteuergerät eines Motorrades oder auch in manchen
Pkw-Steuergeräten nicht zur Verfügung steht. Stattdessen
werden Signale ausgewertet, die bereits für die Motorsteuerung
vorhanden sind. Für die erfindungsgemäße
Anfahrerkennung werden also keine zusätzlichen Sensoren
und/oder eine zusätzliche Vernetzungen von Steuergeräten
benötigt. Dadurch lässt sich die Erfindung kostengünstig
realisieren. Der Wahrscheinlichkeitsansatz des Verfahrens bzw. der
Ansatz von Teilwahrscheinlichkeiten aus einzelnen Beurteilungsgrößen
und/oder Gruppen von Beurteilungsgrößen führt
zu einer genauen und gegenüber Fehlerkennungen robusten
Anfahrerkennung. Dadurch wird die Sicherheit beim Anfahren verbessert
und damit der Fahrer entlas tet. Als Folge kann sich der Fahrer besser
auf den Verkehr konzentrieren.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung
anhand von Figuren.
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Es
zeigen schematisch
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1 eine
Darstellung eines Motorrades an einem Hang,
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2 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zur Halte- und Anfahr-Funktion,
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3 ein
Flussdiagramm eines ersten und eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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4 ein
Flussdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Verfahrens, und
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5 einen
beispielhaften funktionalen Zusammenhang zwischen einer Motordrehzahl
und einer Teilwahrscheinlichkeit.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Anfahrtserkennung
wird im Folgenden in Zusammenhang mit einer Halte- und Anfahrfunktion
eines elektronischen Motorradbremssystems näher erläutert. Die
Anfahrtserkennung kann jedoch auch im Rahmen anderer Motorrad-Assistenzsysteme
durchgeführt werden. Eine erfindungsgemäße
Anfahrtserkennung kann natürlich auch im Pkw durchgeführt werden.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Motorrades an einem Hang. Motorrad 1 mit Steuergerät 2,
Vorderrad VR und Hinterrad HR befindet sich an Hang 3.
Steuergerät 2, z. B. eine ECU (Electronic Control
Unit), ist für die Steuerung der elektronischen Bremsanlage
und auch für die Steuerung der Durchführung einer
Halte- und Anfahr-Funktion ausgelegt.
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Im
Folgenden wird zuerst kurz die Halte- und Anfahr-Funktion erläutert,
bevor Ausführungsbeispiele der Anfahrtserkennung ausgeführt
werden.
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In 2 ist
in Form eines schematischen Flussdiagramms ein beispielsgemäßes
Verfahren zur Halte- und Anfahr-Funktion dargestellt. Wenn vorgegebene
Bedingungen für eine Aktivierung der Halte-Funktion gegeben
sind (Block 10), so wird in einem Radbremskreis, beispielsweise
in dem Hinterradbremskreis, zuerst ein Bremsdruck aktiv aufgebaut
(Block 11) und dann dieser Bremsdruck (annährend)
gehalten (Block 12). In Block 13 wird überprüft, ob
der Fahrer anfährt oder anfahren möchte (Anfahrerkennung).
Wenn dies der Fall ist, wird der bis dahin aufrechterhaltene Bremsdruck
(Block 12) wieder abgebaut (Block 14).
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Durch
den aktiven Druckaufbau (Block 11 und 12), z.
B. im Hinterradbremskreis, ist es also möglich, Fahrzeug 1 an
Berg 3 sicher zu halten, ohne dass vom Fahrer eine weitere
Bremsenbetätigung an einem der Bremshebel notwendig ist.
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Eine
Bedingung zur Aktivierung der Halte-Funktion kann beispielsgemäß ein
Anhalten des Motorrades 1 an einer geneigten Fahrbahn 3 sein.
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Anfahrvorgänge,
und damit ein Ende der Halte-Funktion, werden vom System erkannt
(Block 13).
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Bei
erkanntem Anfahrvorgang (Block 13) wird der zuvor aufrechterhaltene
Bremsdruck im Hinterradbremskreis beispielsgemäß gezielt
in der Art abgebaut (Block 14), dass der Fahrer problemlos, ohne
Rückrollbewegung anfahren kann. Der Bremsdruckabbau kann
z. B. sprunghaft und/oder gemäß einer linearen
Funktion geschehen.
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In 3 ist
schematisch in Form eines Flussdiagramms ein erstes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erkennung
einer Einleitung eines Anfahrvorgangs dargestellt. Zur Ermittlung
des Anfahrzeitpunktes werden beispielsgemäß der
Drosselklappenwinkel α, die Motordrehzahl nMotor,
die zeitliche Ableitung des Drosselklappenwinkels α' und
die zeitliche Ableitung der Motordrehzahl nMotor'
herangezogen (Beurteilungsgrößen). Mit Hilfe dieser
Größen wird in Block 20 eine Wahrscheinlichkeit
W bestimmt, welche ein Maß dafür darstellt, dass ein
Anfahrvorgang vorliegt. In Block 21 wird die Wahrscheinlichkeit
W mit einem Schwellenwert WS verglichen.
Ist die Wahrscheinlichkeit W größer als der Schwellenwert
WS, so wird auf einen erkannten Anfahrtsvorgang
entschieden.
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Der
Schwellenwert WS kann fest vorgegeben oder
einstellbar sein.
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In 3 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens mit einem einstellbaren Schwellenwert WS gestrichelt
dargestellt. In Block 22 wird der Schwellenwert WS in Abhängigkeit von dem Fahrzeug(typ)
Fzt und/oder den Fahrgewohnheiten des Fahrers Fv gewählt
oder bestimmt oder angepasst. Der Schwellenwert WS kann
zusätzlich oder alternativ auch in Abhängigkeit
von der Situation S einstellbar sein, z. B. je nach dem, ob sich
das Fahrzeug an einem Hang oder auf einer Ebenen befindet. Die vorliegende
Situation S kann dabei z. B. mit mindestens einem Sensor und/oder
durch ein Auswerteverfahren und/oder anhand eines Modells aus verschiedenen
Informationen erkannt werden.
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Das
Anfahrerkennungsverfahren wird beispielsgemäß in
Steuergerät 2 durchgeführt, welches das
Anfahren durch einen Bremsdruckabbau (Block 14) steuert.
Hierzu sollte Steuergerät 2 Motordrehzahl nMotor und Drosselklappenwinkel α zur
Verfügung stehen. In Steuergerät 2 werden
dann der Gradient n'Motor der Motordrehzahl
und der Gradient α' des Drosselklappenwinkels ausgewertet.
Anhand der nun vorliegenden Informationen ermittelt Steuergerät 2 die
Wahrscheinlichkeit W.
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Gemäß eines
dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Verfahrens, welches schematisch in Form eines Flussdiagramms in 4 dargestellt
ist, werden aus einzelnen Beurteilungsgrößen nMotor bzw. Gruppen von Beurteilungsgrößen α, α'; α,
n'Motor mit Hilfe von vorgegeben funktionalen
Zusammenhängen fi (im Beispiel:
drei funktionale Zusammenhänge i = 1, 2, 3) Teilwahrscheinlichkeiten TWi (im Beispiel: i = 1, 2, 3) berechnet: TW1 = f1(nMotor) TW2 =
f2(α, α') TW3 = f3(α,
n'Motor)
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Die
Gesamt-Anfahrwahrscheinlichkeit W ergibt sich dann als Summe aus
den Teilwahrscheinlichkeiten TW
i:
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Die
Bestimmung von Teilwahrscheinlichkeiten TWi aus
einzelnen oder Gruppen von Beurteilungsgrößen
kann, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben,
anhand von vorgegebenen Funktionen fi geschehen.
Es sind jedoch auch andere Zuordnungsvorschriften denkbar, wie z.
B. anhand von abgelegten Wertetabellen.
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Die
Zuordnungsvorschriften sind beispielsgemäß für
jeden Fahrzeugtyp frei einstellbar. Hierdurch kann eine Anpassung
an den Fahrzeugtyp realisiert werden. Die Zuordnungsvorschriften
sind z. B. in Steuergerät 2 abgelegt.
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Bei
der Bestimmung der Teilwahrscheinlichkeiten TWi werden
jeweils der Wert (siehe Motordrehzahl nMotor im
dritten Ausführungsbeispiel) und/oder der zeitliche Verlauf
einer Beurteilungsgröße (siehe Drosselklappenwinkel α im
dritten Ausführungsbeispiel) berücksichtigt. Dies
wird exemplarisch anhand des im Folgenden ausführlicher
beschriebenen vierten Ausführungsbeispiels genauer erläutert.
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Gemäß des
nicht dargestellten vierten Ausführungsbeispiels werden
nur zwei Teilwahrscheinlichkeiten TW1, TW2 verwendet, wobei eine Teilwahrscheinlichkeit
TW1 anhand eines Zusammenhangs f1 aus der Motordrehzahl nMotor bestimmt
wird, und eine Teilwahrscheinlichkeit TW2 anhand
eines Zusammenhangs f2 aus dem Drosselklappenwinkel α und der
zeitlichen Ableitung des Drosselklappenwinkels α' bestimmt
wird.
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Beispielsgemäß wird
der Betrag (die Größe) der Motordrehzahl nMotor betrachtet. Ist die Drehzahl nMotor größer als ein vorgegebener
Grenzwert nMotor Grenz,
so beträgt die Teilwahrscheinlichkeit TW1 beispielsgemäß etwa
50% der Gesamtwahrscheinlichkeit W des Anfahrens. Bei Drehzahlen
nMotor kleiner als der vorgegebene Grenzwert
nMotor Grenz reduziert sich
die Teilwahrscheinlichkeit TW1. Der beschriebene
Zusammenhang f1 ist in 5 schematisch
dargestellt.
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Für
die Teilwahrscheinlichkeit TW2 wird beispielsgemäß die
Zeitspanne einer hinreichend großen Drosselklappenöffnung α (d.
h. die Zeitdauer T, in welcher der Drosselklappenwinkel α größer
als ein vorgegebener Grenzwert ist) unter Berücksichtigung des
Drosselklappengradienten α' (Vorzeichen und Betrag des
Drosselklappengradienten α') betrachtet.
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Mit
ansteigender Zeitdauer T einer ausreichenden Drosselklappenöffnung α bei
applizierbarem positivem oder gering negativem Gradienten α' (d.
h. α' > 0
oder α'untereSchwelle < α' < 0) steigt die Teilwahrscheinlichkeit
TW2 an. Ein schnelles Schließen der
Drosselklappe, d. h. ein großer negativer Gradient α'
(0 > α'untereSchwelle > α'), führt
zu einer starken Reduktion der Einzelwahrscheinlichkeit TW2.
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Diese
schnelle Reduktion der Einzelwahrscheinlichkeit TW2 bei
einem schnellen Schließen der Drosselklappe führt
letztlich zur Robustheit des Verfahrens gegenüber Gasstößen
im Leerlauf. Schwankungen der Motordrehzahl nMotor im
Leerlauf, hervorgerufen durch die Motorsteuerung, führen ebenfalls
nicht zu einer (Anfahr)Fehlerkennung. In diesem Fall wird keine
ausreichende Einzelwahrscheinlichkeit TW2 aus
der Drosselklappe (α, α') berechnet.
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Insbesondere
der Gradient der Drosselklappenposition α' dient in den
beschriebenen Ausführungsbeispielen als Entscheidungskriterium,
um Gasstöße von einem echten Anfahren zu unterscheiden.
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Idealerweise
verhält sich die Summe der Einzelwahrscheinlichkeiten TWi bzw. die Gesamtwahrscheinlichkeit W proportional
zum tatsächlichen Motormoment. Dies ermöglicht
einen gezielten, motormomentenabhängigen Bremsdruckabbau
ohne Vorhandensein einer Motormomenten-Schnittstelle.
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Die
Bestimmung der Anfahr-Wahrscheinlichkeit W (Block 20) wird
gemäß eines fünften, nicht dargestellten
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Verfahrens mit einem Ansatz der Fuzzy-Logik durchgeführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0548985
B1 [0003]
- - DE 3803563 A1 [0005]
- - DE 10316351 A1 [0005]
- - DE 10306363 A1 [0008]
