DE102013002890A1

DE102013002890A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeuges zum Einhalten eines Geschwindigkeitsbereiches

Info

Publication number: DE102013002890A1
Application number: DE201310002890
Authority: DE
Inventors: Dietmar Schmitz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2014-08-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeuges, insbesondere bei Fahrten abseits befestigter Straßen, bei dem ein Betriebszustand des Kraftfahrzeuges mittels einer Steuereinheit (9) erfasst und aufgrund der erfassten Zustandswerte ein Antriebsmoment (1) oder ein Bremsmoment (2) eingestellt wird, um so einen vorgegebenen Geschwindigkeitsbereich einzuhalten. Indem der Schlupf oder die Drehzahl für jedes Rad (3, 4, 5, 6) als Messwert erfasst wird und aufgrund der ermittelten Messwerte mittels der Steuereinheit (9) ein jeweiliger Korrekturwert ermittelt und jedes Rad (3, 4, 5, 6) der vorderen und hinteren Radachse (7, 8) mit einem zusätzlichen Antriebsmoment (1) oder Bremsmoment (2) entsprechend dem Korrekturwert beaufschlagt wird, lässt sich in der Praxis ein fahrdynamisch komfortabler und sicherer Fahrzustand erreichen, bei dem auch unerwünschte Giermomente weitgehend vermieden werden können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeuges, insbesondere bei Fahrten abseits befestigter Straßen, bei dem ein Betriebszustand des Kraftfahrzeuges mittels einer Steuereinheit erfasst und aufgrund der erfassten Zustandswerte ein Antriebsmoment oder ein Bremsmoment eingestellt wird, um so einen vorgegebenen Geschwindigkeitsbereich einzuhalten. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung der genannten Art sind beispielsweise unter der Bezeichnung Betriebsbremsanlage mit Bergabfahrtssteuerung bekannt. Dabei erfasst die Vorrichtung Betriebszustände des Fahrzeuges und stellt beim Befahren steil geneigter Fahrwege unabhängig von einer Betätigung eines Bremspedals zusätzliche Bremsmomente ein. Das Fahrzeugverhalten, das sich aufgrund des Einstellens der Stellgröße ergibt, wird anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit fortlaufend erfasst und mit einer gewünschten Geschwindigkeit verglichen.
Die DE 10 2007 042 128 A1 bezieht sich auf eine Fahrassistenzeinrichtung mit einer Geschwindigkeitsmesseinrichtung, einer Drehmomentmesseinrichtung sowie einer Drehmomentesteuereinrichtung, wobei die Anwendung der Fahrassistenzeinrichtung funktional auf einen Geschwindigkeitsbereich unter 10 km/h, also auf eine Langsamfahrt begrenzt ist. Um bei wechselnden Reibungsbedingungen oder Unebenheiten des Geländes, bei denen sich das übertragene Drehmoment der Antriebsräder schlagartig ändert, ein unerwünschtes Rucken des Kraftfahrzeuges zu vermeiden, wird die Drehgeschwindigkeit der Räder möglichst konstant gehalten. Die Drehmomentesteuerungseinrichtung ist zu diesem Zweck vorteilhaft sowohl mit dem Antriebsstrang als auch mit einer Bremseinrichtung verbunden, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beziehungsweise die Drehgeschwindigkeit der Räder zu verlangsamen oder zu beschleunigen und gegebenenfalls das Drehmoment zu steuern.
Ein Bergabfahrtssteuerungs-System ist beispielsweise auch aus der EP 0 856 446 B1 bekannt und dient dazu, die Traktion und Fahrstabilität des Kraftfahrzeuges beim Befahren steil geneigter Fahrwege, insbesondere im Gelände zu gewährleisten. Im aktivierten Zustand vergleicht die Steuerung die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit mit der Sollgeschwindigkeit und steuert die Bremsmittel so, dass sich die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit der Sollgeschwindigkeit annähert.
Weiterhin sind Fahrerassistenzsysteme auch aus der US 7,774,122 B2 und der US 2009/0069993 A1 bekannt.
Als nachteilig erweist sich bei den bekannten Assistenzsystemen, dass der ständige Wechsel aus dem Bremseingriff des Fahrzeugführers und der Anforderung des Antriebsmomentes für den Fahrzeuginsassen zu einer insgesamt als unkomfortabel empfundenen Fahrzeugdynamik führt. Insbesondere sind ruckartige Schwankungen des Kraftfahrzeuges beim Stand der Technik kaum vermeidbar. Ursächlich hierfür ist insbesondere auch das durch den Bremseingriff als Verzögerung oder durch das Antriebsmoment als Beschleunigung bewirkte Giermoment des Kraftfahrzeuges.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass eine konstante Fahrbewegung und damit ein sicherer Fahrzustand eingestellt werden können.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei welchem der Schlupf oder die Drehzahl für jede Radachse oder für jedes Rad als Messwert erfasst wird und bei dem aufgrund der ermittelten Messwerte mittels der Steuereinheit ein jeweiliger Korrekturwert ermittelt und jede Radachse oder jedes Rad mit einem zusätzlichen Antriebsmoment oder Bremsmoment entsprechend dem Korrekturwert beaufschlagt wird. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass durch eine Erfassung und Momentensteuerung der Räder ein insgesamt fahrdynamisch komfortabler und sicherer Fahrzustand erreicht wird und insbesondere unerwünschte Giermomente weitgehend vermieden werden. Dabei wird jedem Rad ein individuelles, durch die Steuereinheit bestimmtes momentanes Brems- oder Antriebsmoment zugeführt, um so nicht nur die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, sondern auch die Richtung des durch die Antriebsmomente und Bremsmomente bewirkten Gesamtmomentes weitgehend konstant zu halten. Der Korrekturwert kann je nach Fahrbedingungen auch den Wert null annehmen.
Zur elektronischen Steuerung bzw. Regelung ist die elektronische Steuereinheit mit elektronischen Sensoren zur Erfassung von Betriebszuständen des Kraftfahrzeuges ausgestattet. So wird beispielsweise bevorzugt mittels Raddrehzahlsensoren die Drehzahl der Kraftfahrzeugräder erfasst, um bei der Änderung des Antriebsmomentes oder des Bremsmomentes in Abhängigkeit vom Schlupf das Drehverhalten der Kraftfahrzeugräder in der Weise zu steuern bzw. zu regeln, dass ein Blockieren verhindert wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Antriebsmoment durch eine Änderung, insbesondere eine Erhöhung des Motordrehmomentes oder des Bremsmomentes, besonders eine Erhöhung des Bremsdruckes, eingestellt, wobei nicht ausgeschlossen ist, dass eine Erhöhung und Reduzierung des Antriebsmomentes und des Bremsdruckes in kurzer zeitlicher Abfolge oder auch zeitgleich erfolgen. Beispielsweise kann die Steuereinheit in ihrem aktivierten Zustand die Bremsen zumindest teilweise freigeben und zugleich das Antriebsmoment erhöhen, wenn die erfasste Kraftfahrzeuggeschwindigkeit unter der Sollgeschwindigkeit liegt. Die Steuereinheit kann durch einen manuell betätigbaren Schalter aktiviert werden und löst beispielsweise auch dann einen Bremseneingriff aus, wenn die erfasste Kraftfahrzeuggeschwindigkeit unter der Sollgeschwindigkeit liegt, wenn zu gewährleisten ist, dass die Beschleunigungsrate des Kraftfahrzeuges geringer ist als ein vorbestimmter Grenzwert.
Weiterhin hat es sich bereits als besonders Erfolg versprechend erwiesen, wenn aufgrund des erfassten Betriebszustandes eine Schaltsperre zur Vermeidung eines Gangwechsels, insbesondere bei einem automatischen oder einem elektrisch schaltbaren manuellen Getriebe aktiviert wird. Hierdurch wird ein unerwünschter Gangwechsel vermieden und so die von dem Fahrzeugführer ausgewählte Schaltstellung zuverlässig eingehalten. Eine für den Fahrzeuginsassen spürbare Unterbrechung des Antriebsmomentes, die zudem unter Umständen zu kritischen Fahrsituationen führen könnte, wird dadurch ausgeschlossen.
Weiterhin hat es sich bereits als besonders Erfolg versprechend erwiesen, wenn mittels der Steuereinheit die Anwesenheit des Kraftfahrzeugführers erfasst und überwacht wird. Indem die Sitzplatzbelegung des Fahrersitzes beispielsweise mittels einer geeigneten Sensorik überwacht wird, erfolgt bei Verlassen des Kraftfahrzeuges eine Unterbrechung des Fahrprogrammes mit der Folge einer sofortigen Abschaltung des zugeführten Antriebsmomentes und ein Bremseingriff, sodass es zum Stillstand des Kraftfahrzeuges kommt. Hierdurch wird einer unsachgemäßen Benutzung des Fahrzeuges, beispielsweise einer Alleinfahrt des Kraftfahrzeuges im Schritttempo, wirkungsvoll vorgebeugt.
Bei einer anderen, ebenfalls besonders praxisrelevanten Abwandlung der vorliegenden Erfindung setzt eine Betätigung einer Kupplung, eines Gangwechsels oder einer Bremsanforderung durch den Kraftfahrzeugführer die von der Steuereinheit vorgegebenen Korrekturwerte außer Kraft. Hierdurch kann eine laufende, automatische Regelung zugunsten einer vom Fahrzeugführer kontrollierten, konventionellen Bremsung oder Beschleunigung jederzeit abgebrochen werden.
Zu diesem Zweck wird vorzugsweise den jeweiligen Anforderungen durch den Fahrzeugführer und den als Messwerte erfassten Betriebszuständen des Kraftfahrzeuges mittels der Steuereinheit eine jeweilige Rangfolge zugeordnet und dem Regelkreis daraus eine Führungsgröße bereitgestellt. Hierdurch wird vermieden, dass es zu unvereinbaren Anforderungen des Fahrzeugführers einerseits und der von der Steuereinheit ermittelten Korrekturwerte andererseits kommen kann, die sonst zu einer kaum kontrollierbaren Eigendynamik führen könnten.
Selbstverständlich greift die Steuereinheit nicht ohne eine dementsprechende Anforderung durch den Kraftfahrzeugführer in die Fahrzeugführung ein. Vielmehr wird die Steuereinheit bevorzugt durch einen manuell betätigbaren Schalter aktiviert.
Bei einer anderen, ebenfalls besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung werden aufgrund des erfassten Betriebszustandes des Kraftfahrzeuges durch die Steuereinheit die Funktionalitäten einer Antriebsschlupfregelung oder einer Fahrdynamikregelung aktiviert. Hierdurch wird insbesondere vermieden, dass durch die Abschaltung einzelner Steuerungssysteme instabile Fahrzustände eintreten, die gegebenenfalls durch die bloßen Funktionalitäten der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht ausreichend kontrolliert werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf sehr geringe Geschwindigkeiten abgestimmt, wie sie bei Fahrten im Gelände, im Wald, aber auch für innerbetriebliche Transportaufgaben sowie beispielsweise auch bei kommunalen Einsatzfahrzeugen für Räum-, Reinigungs- oder Entsorgungsdienste vorkommen. Hierzu eignet sich beispielsweise eine Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher eine Geschwindigkeit zwischen 5 und 10 km/h, besser zwischen 2 und 6 km/h von dem Fahrzeugführer bestimmt wird.
Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe noch durch eine Vorrichtung mit einer Steuereinheit gelöst, durch die der Schlupf oder die Drehzahl für jede Radachse oder für jedes Rad als Messwert erfassbar ist, sodass aufgrund der ermittelten Messwerte mittels der Steuereinheit ein jeweiliger Korrekturwert ermittelt wird und jede Radachse oder jedes Rad mit einem zusätzlichen Antriebsmoment oder Bremsmoment entsprechend dem Korrekturwert beaufschlagbar ist.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Diese zeigt in einer Prinzipdarstellung einen Regelkreis bei der Bereitstellung von Antriebsmomenten 1 oder Bremsmomenten 2 an den einzelnen Rädern 3, 4, 5, 6 einer vorderen oder hinteren Radachse 7, 8 eines nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeuges. Hier tritt besonders das Problem auf, dass unbefestigte und schlüpfrige Bodenverhältnisse das Befahren mit dem Kraftfahrzeug erheblich erschweren. Da das Befahren steil geneigter Fahrwege in der Regel mit einer niedrigen Geschwindigkeit erfolgt, ist eine Reduzierung bzw. Zurücknahme des vom Kraftfahrzeugmotor aufgebrachten Antriebsmomentes 1, auch wenn eine unterste Gangstufe eingelegt ist, alleine noch nicht ausreichend. Vielmehr sind zusätzlich Bremsmomente 2 an den Rädern 3, 4, 5, 6 bereitzustellen. Erfindungsgemäß wird der Schlupf oder die Drehzahl für jede Radachse 7, 8 oder für jedes Rad 3, 4, 5, 6 als Messwert erfasst und aufgrund der ermittelten Messwerte mittels einer Steuereinheit 9 ein jeweiliger Korrekturwert ermittelt und an jeder Radachse 7, 8 für jedes Rad 3, 4, 5, 6 ein zusätzliches Antriebsmoment 1 oder Bremsmoment 2 entsprechend dem Korrekturwert erzeugt. In diesem Zustand spielen die Steuerungen des Antriebsstranges derart zusammen, dass durch Beeinflussung des Motordrehmomentes, des Bremsdruckaufbaus und gegebenenfalls der Sperren, beispielsweise Differentialsperren, oder der Schaltstellungen die von dem Fahrzeugführer vorgegebene Geschwindigkeit ebenso wie deren Richtung konstant gehalten wird. Diese Regelung erfolgt neigungsunabhängig gleichermaßen in der Ebene sowie bei Bergauffahrt oder Bergabfahrt und ist zudem unabhängig von dem Fahrwiderstand und der Traktionsanforderung bei schlupfenden Rädern 3, 4, 5, 6. Dadurch ist der Fahrzeugführer bei einer Langsamfahrt entlastet, sodass er sich in einer derartigen, oft kritischen Situation auf das Lenken des Kraftfahrzeuges konzentrieren kann. Dabei können in vorteilhafter Weise ohnehin vorhandene Baugruppen wie beispielsweise Regelungsrechner, Sensoren, Stellglieder, Ansteuerungselektronik oder dergleichen genutzt werden. Dies hält nicht nur den Aufwand und die Kosten gering. Vielmehr sind auch vorhandene Funktionen während des Betriebs verfügbar. Um eine Auswahl zu treffen, welche Funktion von der Steuereinheit 9 kontrolliert wird, kann dem eigentlichen Regelkreis ein Entscheidungsprozess vorgeschaltet sein, der anhand von Wünschen des Fahrzeugführers, Betriebszuständen des Kraftfahrzeuges und dergleichen einer bestimmten Funktion Priorität gibt, um dem Regelkreis jeweils deren Führungsgröße zur Verfügung zu stellen. Eine solche Funktion kann beispielsweise eine als Adaptive Cruise Control bezeichnete Geschwindigkeitsregelung sein, die gegenüber der von der Steuereinheit 9 erfindungsgemäß bestimmten Anforderung zurückgesetzt wird.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsmoment
2: Bremsmoment
3: Rad
4: Rad
5: Rad
6: Rad
7: Radachse
8: Radachse
9: Steuereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007042128 A1 [0003]
EP 0856446 B1 [0004]
US 7774122 B2 [0005]
US 2009/0069993 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Unterstützung eines Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeuges, insbesondere bei Fahrten abseits befestigter Straßen, bei dem ein Betriebszustand des Kraftfahrzeuges mittels einer Steuereinheit (9) erfasst und aufgrund der erfassten Zustandswerte ein Antriebsmoment (1) und/oder ein Bremsmoment (2) eingestellt wird, um so einen vorgegebenen Geschwindigkeitsbereich einzuhalten, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupf und/oder die Drehzahl für jede Radachse (7, 8) und/oder für jedes Rad (3, 4, 5, 6) als Messwert erfasst wird und dass aufgrund der ermittelten Messwerte mittels der Steuereinheit (9) ein jeweiliger Korrekturwert ermittelt und jede Radachse (7, 8) und/oder jedes Rad (3, 4, 5, 6) mit einem zusätzlichen Antriebsmoment (1) und/oder Bremsmoment (2) entsprechend dem Korrekturwert beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmoment (1) durch eine Änderung, insbesondere Erhöhung des Motordrehmomentes, und/oder das Bremsmoment (2) durch eine Änderung, insbesondere eine Erhöhung des Bremsdruckes, eingestellt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund des erfassten Betriebszustandes eine Schaltsperre zur Vermeidung eines Gangwechsels, insbesondere bei einem automatischen oder einem elektrisch schaltbaren manuellen Getriebe aktiviert wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinheit (9) die Anwesenheit des Kraftfahrzeugführers erfasst und überwacht wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigung einer Kupplung oder einer Bremsanforderung durch den Kraftfahrzeugführer die Korrekturwerte außer Kraft setzt.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den jeweiligen Anforderungen durch den Fahrzeugführer und den als Messwerte erfassten Betriebszuständen des Kraftfahrzeuges mittels der Steuereinheit (9) eine jeweiligen Rangfolge zugeordnet und daraus dem Regelkreis eine Führungsgröße bereitgestellt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (9) durch einen manuell betätigbaren Schalter aktiviert wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund des erfassten Betriebszustandes des Kraftfahrzeuges durch die Steuereinheit (9) die Funktionalitäten einer Antriebsschlupfregelung, einer Fahrdynamikregelung oder dergleichen bedarfsweise aktiviert werden.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von dem Fahrzeugführer auswählbare Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges zwischen 5 und 10 km/h, besser zwischen 2 und 6 km/h eingestellt wird.
Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeuges, insbesondere bei Fahrten abseits befestigter Straßen, bei der ein Betriebszustand des Kraftfahrzeuges mittels einer Steuereinheit (9) erfassbar ist und aufgrund der erfassten Zustandswerte ein Antriebsmoment (1) und/oder ein Bremsmoment (2) einstellbar ist, um so einen vorgegebenen Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeuges einzuhalten, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (9), mittels welcher der Schlupf und/oder die Drehzahl für jede Radachse (7, 8) und/oder für jedes Rad (3, 4, 5, 6) als Messwert erfassbar ist, sodass aufgrund der ermittelten Messwerte mittels der Steuereinheit (9) ein jeweiliger Korrekturwert ermittelt und jede Radachse (7, 8) und/oder jedes Rad (3, 4, 5, 6) mit einem zusätzlichen Antriebsmoment (1) und/oder Bremsmoment (2) entsprechend dem Korrekturwert beaufschlagbar ist.