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Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zu Steuerung einer Zusatzbremseinrichtung, insbesondere eines hydrodynamischen Retarders eines Nutzfahrzeuges. Nutzfahrzeuge weisen in vielfältiger Ausgestaltung Zusatzbremseinrichtungen auf, die zusätzlich zu einer auf die Fahrzeugräder wirkenden Betriebsbremse des Fahrzeugs auf andere Einrichtungen des Antriebsstranges des Fahrzeugs einwirken. Derartige Zusatzbremseinrichtungen sind beispielsweise Motorbremsen, die auf den Antriebsmotor einwirken oder Retarder, die auf das Getriebe oder die mit dem Abtrieb des Getriebes verbundene Gelenkwelle des Fahrzeugs einwirken. Ein auf das Getriebe einwirkender Retarder ist beispielsweise ein von der Anmelderin unter dem Namen Intarder vertriebener hydrodynamischer Retarder, wie er aus der
DE 10 2008 000 901 A1 bekannt ist.
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Hierzu beschreibt die
DE 10 2008 000 901 A1 , dass derartige Zusatzbremseinrichtungen auch dazu verwendet werden können, die Fahrzeuggeschwindigkeit im Gefälle konstant zu halten.
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Hydrodynamische Retarder als Zusatzbremseinrichtungen verwenden ein flüssiges Betriebsmedium wie Öl oder Wasser, das in einem Arbeitsraum zwischen einem Kranz aus feststehenden Schaufeln in einem Stator und einem drehbaren Kranz aus Schaufeln eines Rotors umgepumpt wird, wodurch die Bewegungsenergie des Rotors als Wärmeenergie in das Betriebsmedium aufgenommen wird. Das aufgeheizte Betriebsmedium wird dann über Wärmetauscher wieder abgekühlt.
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Das vom hydrodynamischen Retarder erzeugte Bremsmoment wird durch den Füllgrad des Betriebsmediums im Arbeitsraum eingestellt. Beim Betätigen des Retarders wird eine der gewünschten Bremsleistung entsprechende Menge an Betriebsmedium in den Arbeitsraum zwischen den Schaufeln eingebracht, wobei der drehende Rotor das Betriebsmedium mitnimmt, das sich wiederum am Stator abstützt, wodurch eine Bremswirkung auf die mit dem Rotor verbundene Rotorwelle und darüber auf die Gelenkwelle erzeugt wird.
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Zum Halten von vorgegebenen Geschwindigkeiten werden in Fahrzeugen häufig Tempomat-Systeme oder auch Bremsomat-Systeme eingesetzt. Aus der
DE 101 42 274 A1 der Anmelderin sind derartige Systeme bekannt, wobei ein Bremsomat-System eine Zusatzbremseinrichtung derart ansteuert, dass beim Befahren einer Gefällestrecke die Hangabtriebskraft das Fahrzeug nicht über ein vorgegebenes Maß hinaus beschleunigt und die vorgegebene Geschwindigkeit nicht überschritten wird.
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Da in einem hydrodynamischen Retarder als Zusatzbremseinrichtung das Medium in den beschaufelten Arbeitsraum zwischen Rotor und Stator eingebracht werden muss und dadurch erst verzögert eine Bremswirkung erzielt werden kann, wird das Einschalten der Zusatzbremseinrichtung in einem Bremsomat-System bereits mit einem Vorlauf vorgenommen. Wenn also das Fahrzeug eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit nicht überschreiten soll, wird die Zusatzbremseinrichtung früher angesteuert, damit bei Erreichen der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit die Zusatzbremseinrichtung bereits in der Lage ist, die erforderliche Bremswirkung aufzuweisen, die dann ausreicht, um das Fahrzeug auf der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit zu halten. Oft wird dieses frühere Einschalten der Zusatzbremseinrichtung durch ein Geschwindigkeitsoffset erreicht, so dass die Zusatzbremseinrichtung bei einer Referenzgeschwindigkeit angesteuert wird, die einen vorbestimmten Wert unter der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit liegt.
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Zudem wird in modernen Fahrzeugen zur Einsparung von Kraftstoffen versucht, möglichst lange Teilstrecken der zurückzulegenden Strecke in einem Roll-Zustand zu verbringen. Der Roll-Zustand ermöglicht es dem Fahrzeug, die Fahrt ohne Antriebsleistung fortzusetzen, indem die vorhandene Bewegungsenergie oder die Hangabtriebskraft in einem Gefälle zur Unterstützung der Fortbewegung des Fahrzeugs verwendet wird.
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In dem Roll-Zustand ist der Antriebsstrang an einer beliebigen Stelle unterbrochen, damit die Antriebsmaschine keine bremsende Wirkung auf das Fahrzeug ausübt, solange keine Leistungsanforderung an die Antriebsmaschine vorliegt und kein Kraftstoff der Antriebsmaschine zugeführt wird. Eine derartige Leistungsanforderung an die Antriebsmaschine erfolgt üblicherweise über ein Gaspedal oder ein entsprechendes Signal eines Tempomaten. Tempomaten versuchen, eine vorher eingestellte Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufrecht zu erhalten oder, in Verbindung mit einer Abstandskontrolleinrichtung, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs möglichst nah an der vorher eingestellten Geschwindigkeit zu halten und dabei einen vorgegebenen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten.
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Die Unterbrechung des Antriebsstranges erfolgt beispielsweise durch Öffnen einer zwischen der Antriebsmaschine und einem Fahrzeuggetriebe angeordneten Kupplung. Geeignet zur Unterbrechung ist auch das Versetzen des Fahrzeuggetriebes in eine Neutralposition.
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Da durch die Unterbrechung des Antriebsstranges keine Bremswirkung durch die Antriebsmaschine erzeugt wird, wird das Fahrzeug bei Befahren eines Gefälles an Geschwindigkeit zunehmen und die Geschwindigkeit wird sich der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit nähern. Diese Annäherung erfolgt umso schneller, je stärker das Gefälle ausgebildet ist. So wird bei einem starken Gefälle ein großer Geschwindigkeitsgradient erreicht, während der Geschwindigkeitsgradient klein ist, wenn nur ein leichtes Gefälle vorliegt.
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Das Einschalten der Zusatzbremseinrichtung beendet den Roll-Zustand des Fahrzeugs, da bei der Benötigung einer Zusatzbremseinrichtung auch die durch die Antriebsmaschine im Schubbetrieb erzeugte Bremswirkung eingesetzt werden soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung einer Zusatzbremseinrichtung zu verbessern und die Effizienz zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Steuereinrichtung bzw. ein Fahrzeug mit einer entsprechenden Steuereinrichtung. Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Bei einem Verfahren zur Steuerung einer Zusatzbremseinrichtung eines Fahrzeugs ist eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit vorgesehen, mit der eine Gefällstrecke befahren wird. Das Fahrzeug soll diese Sollgeschwindigkeit möglichst nicht überschreiten. Eine solche vorgegebene Sollgeschwindigkeit kann eine durch gesetzliche Vorschriften vorgegebene Geschwindigkeit sein oder auch eine Geschwindigkeit, die in Abhängigkeit von den topographischen oder sonstigen Gegebenheiten der Gefällstrecke beeinflusst wird. Eine solche Sollgeschwindigkeit kann vom Fahrzeugführer über eine Eingabeeinheit vorgegeben werden. Sie kann auch von der Steuereinrichtung in Verbindung mit einer kamerabasierten Erkennung von Verkehrszeichen oder einer durch Kommunikation mit einer terrestrischen Station außerhalb des Fahrzeugs oder einem Satelliten bereitgestellten werden. In der Steuereinrichtung wird ebenfalls eine Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs verarbeitet, die fortlaufend mit der Fahrzeuggeschwindigkeit verglichen wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird beispielsweise über ein Tachosignal oder auf der Basis eines an der Getriebeabtriebswelle aufgenommenen Drehzahlsignals bestimmt. Ab Erreichen der Referenzgeschwindigkeit wird die vorgesehene Zusatzbremseinrichtung eingeschaltet.
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Nach der Erfindung wird in der Steuereinrichtung ein Geschwindigkeitsoffset vorgesehen. Das Geschwindigkeitsoffset ist der Unterschied oder der Abstand zwischen der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit und der Referenzgeschwindigkeit. Das Geschwindigkeitsoffset beeinflusst erfindungsgemäß den Roll-Zustandes des Fahrzeugs. Dieser Roll-Zustand wird beendet, wenn die Referenzgeschwindigkeit erreicht wird und die Zusatzbremseinrichtung eingeschaltet wird. Je näher die Referenzgeschwindigkeit an der letztendlich zu erreichenden Sollgeschwindigkeit liegt, desto länger kann der energieeffiziente Roll-Zustand beibehalten werden. Die Größe des Geschwindigkeitsoffsets beeinflusst somit die Länge des Roll-Zustands des Fahrzeugs ohne Nutzung der Antriebsmaschine. Je kleiner das Geschwindigkeitsoffset gewählt wird, desto näher wird die zur Einschaltung der Zusatzbremseinrichtung herangezogene Referenzgeschwindigkeit an die zu erreichende Sollgeschwindigkeit herangelegt. Daher wird vorzugsweise durch ein kleines Geschwindigkeitsoffset der Roll-Zustand des Fahrzeugs bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit beendet. Unter einem kleinen Geschwindigkeitsoffset wird dabei auch der Wert Null verstanden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird daher durch eine Aktivierung des Roll-Zustandes das Geschwindigkeitsoffset gleich Null setzt. Hierdurch wird die Einschaltung der Zusatzbremseinrichtung hinausgezögert. Eine Beendigung des Roll-Zustandes wird solange verhindert, bis das Fahrzeug die Sollgeschwindigkeit tatsächlich erreicht. Die Effizienz des Roll-Zustandes kann somit möglichst lang ausgenutzt werden. Die Zusatzbremseinrichtung wird also erst mit Erreichen der Sollgeschwindigkeit zugeschaltet. Durch das verzögerte Wirksamwerden eines beispielsweise hydrodynamischen Retarders wird dabei die Sollgeschwindigkeit möglicherweise kurzfristig überschritten, was aber zu Gunsten der längeren Nutzbarkeit des Roll-Zustandes in Kauf genommen werden kann.
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Eine alternative aber ebenfalls bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Geschwindigkeitsoffset variabel ist. Durch eine Variabilität des Geschwindigkeitsoffsets kann erreicht werden, dass eine Anpassung an aktuelle Gegebenheiten durchgeführt werden kann. Eine solche aktuelle Gegebenheit ist beispielsweise die Art und Weise, wie das Fahrzeug sich während des Roll-Zustandes verhält. Wird das Fahrzeug im Gefälle beispielsweise in einem zu hohen Maße schneller, dann würde das dazu führen, dass, durch das Einschalten der Zusatzbremseinrichtung erst bei Sollgeschwindigkeit, die Sollgeschwindigkeit stark überschritten wird. Deshalb schlägt die Erfindung in einer vorteilhaften Ausgestaltung vor, dass das Geschwindigkeitsoffset abhängig von einem Geschwindigkeitsgradienten der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert wird. Hierdurch kann erreicht werden, dass bei einem in starkem Maße schneller werdenden Fahrzeug während des Roll-Zustandes die Zusatzbremseinrichtung früher eingeschaltet wird, da das Geschwindigkeitsoffset zwar kleiner als ein fest vorgegebener Wert aber größer als Null ist. Je größer der Geschwindigkeitsgradient ist, desto früher wird die Zusatzbremseirichtung eingeschaltet.
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Das Verfahren kann erfindungsgemäß in einer Steuereinrichtung für eine Zusatzbremseinrichtung eingebunden sein. Die Steuereinrichtung umfasst eine Speichereinrichtung zur Speicherung eines vorgegebenen Geschwindigkeitsoffsets für einen Fahrzustand, bei dem das Fahrzeug sich nicht im Roll-Zustand befindet. Auch wenn das Fahrzeug sich nicht in einem Roll-Zustand befindet, muss die Zusatzbremseinrichtung durch Nutzung eines entsprechenden Geschwindigkeitsoffsets eingeschaltet werden.
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Ebenfalls kann in der Speichereinrichtung eine Sollgeschwindigkeit gespeichert werden, die mit einer Eingabeeinheit eingegeben oder durch andere zuvor beschriebene Kommunikationsmittel wie Kamera oder Sensor eingelesen wird. Schließlich ist das erfinderische Verfahren vorgesehen für ein Fahrzeug mit einer Zusatzbremseinrichtung und einer Steuereinrichtung der Zusatzbremseinrichtung. Das Fahrzeug verfügt über einen Sensor zu Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit, die in der Steuereinrichtung im erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet wird.
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Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 einen schematischen Aufbau eines Fahrzeugs
- 2 ein Ablaufschema des Verfahrens
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 2, das einen Verbrennungsmotor 4, ein Getriebe 6 und eine zwischen Verbrennungsmotor 4 und Getriebe 6 angeordnete Kupplung 8 aufweist. Das Getriebe 6 ist über eine Abtriebswelle 10, ein Differential 12 und Achswellen 24 mit den beiden Hinterrädern 14 verbunden. Abtriebswelle 10, Differential 12 und die Achswellen 24 sowie gegebenenfalls an den Hinterrädern 14 vorgesehene und hier nicht gezeigte zusätzliche Getriebe bilden die Achsübersetzung, mit der die Getriebeabtriebsdrehzahl nab zur Drehzahl des Hinterrades 14 hin übersetzt wird.
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Am Getriebe 6 ist ein hydrodynamischer Retarder 16 als eine Zusatzbremseinrichtung angeordnet, der mit dem Getriebe 6 über eine gemeinsame Ölversorgung verfügt. Am Ausgang des Getriebes 16 ist ein Sensor 18 vorgesehen, der die Getriebeabtriebsdrehzahl nab der Abtriebswelle 10 erfasst. Der gemessene Wert der Getriebeabtriebsdrehzahl nab wird einer Steuereinrichtung 20 zugeführt, mit der auch der Retarder 16 verbunden ist. Aus der Getriebeabtriebsdrehzahl nab kann über die Achsübersetzung die Fahrzeuggeschwindigkeit VIST bestimmt werden.
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Ebenfalls mit der Steuereinrichtung 20 verbunden ist ein Sensor 22, beispielsweise eines hier nicht näher gezeigten ABS-Systems, über dessen gemessene Werte ebenfalls in allgemein bekannter Weise die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit VIST bestimmbar ist.
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In dem Verbrennungsmotor 4 kann auch eine andere Art von Zusatzbremseinrichtung in Form einer Motorbremseinrichtung 26 angeordnet sein, die ebenfalls als Dauerbremseinrichtung zur Verzögerung des Kraftfahrzeugs 2 beitragen kann und ebenfalls mit der Steuerungseinrichtung 20 verbunden ist. Ebenfalls mit der Steuerungseinrichtung 20 verbunden ist eine Eingabeeinheit 28 zur manuellen Eingabe einer Sollgeschwindigkeit vSOLL für das Fahrzeug 2 durch den Fahrer. Alternativ kann ein Sensor 30 zum Empfang von GPS-Signalen eines Satelliten oder terrestrischer Signale mit der Steuerungseinrichtung 20 verbunden sein, über den die Sollgeschwindigkeit vSOLL auf der Basis von Topologiedaten oder Streckendaten vorbestimmt wird. Eine dritte Art der Vorgabe einer Sollgeschwindigkeit vSOLL erfolgt alternativ über eine Kamera 32, die Daten von Verkehrszeichen erzeugt und der Steuerungseinrichtung 20 zuleitet. In der Steuerungseinrichtung 20 ist eine Speichereinrichtung 34 vorgesehen.
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Die 2 zeigt ein Ablaufschema 35 für das erfindungsgemäße Verfahren. In einem ersten Block 36 wird die Sollgeschwindigkeit vSOLL vorgegeben. Dies kann durch die Eingabeeinheit 28, den Sensor 30 oder die Kamera 32 oder eine andere Eingabeart erfolgen. Die Sollgeschwindigkeit vSOLL wird in der Speichereinrichtung 34 abgelegt.
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Ebenfalls in der Speichereinrichtung 34 wird ein Wert für ein Geschwindigkeitsoffset vOFFSET abgelegt. Dies erfolgt im Block 38. Dieser Wert für das Geschwindigkeitsoffset vOFFSET bestimmt sich durch die Verzögerung des Eintretens der Bremswirkung nach dem Einschalten des hydrodynamischen Retarders 16. Wenn die Bremswirkung schnell eintritt, weil beispielsweise die Befüllung des Arbeitsraums im Retarder mit Betriebsmittel schnell erfolgen kann, dann kann der gespeichert Wert für das Geschwindigkeitsoffset vOFFSET klein ausfallen. Dauert es jedoch lange bis die Bremswirkung nach dem Einschalten eintritt, dann muss der Wert für das Geschwindigkeitsoffset vOFFSET groß gewählt werden, damit der Retarder 16 rechtzeitig eingeschaltet werden kann und die Bremswirkung spätestens dann eintritt, wenn die Sollgeschwindigkeit vSOLL erreicht ist. Das Geschwindigkeitsoffset vOFFSET ist bauartbedingt vorgegeben und kommt bei nicht aktiviertem Roll-Zustand zur Anwendung.
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Im folgenden Block 40 des Ablaufschemas 35 der 2 wird die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit vIST bestimmt. Dies erfolgt beispielsweise durch bekannte Auswertung der ABS-Sensoren 22 an den Rädern oder durch ebenfalls bekannte Umrechnung der vom Sensor 18 gemessenen Abtriebswellendrehzahl nAB.
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Ob der Roll-Zustand des Fahrzeugs 2 aktiviert worden ist, wird in einem anschließenden Block 42 erfragt. Die Aktivierung des Roll-Zustandes sieht dann eine geänderte Nutzung des Geschwindigkeitsoffsets vOFFSET vor. Der Roll-Zustand kann beispielsweise manuell vom Fahrer eingegeben werden oder vorzugsweise durch eine Steuereinrichtung aktiviert werden, die Topografiegegebenheiten, Fahrzeugeigenschaften und sonstige Randbedingungen berücksichtigt. Wenn der Roll-Zustand nicht aktiviert worden ist, überspringt das Ablaufschema 35 zwei Blöcke 44 und 46 und verwendet das im Block 38 gespeicherte Geschwindigkeitsoffset vOFFSET. Die beiden Blöcke 44 und 46 sind alternativ vorgesehen und werden durchlaufen, wenn die Abfrage in Block 42 ergeben hat, dass der Roll-Zustand aktiviert ist.
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Die erste Alternative in Block 44 sieht vor, dass der ursprünglich in Block 38 gesetzte Wert für den Geschwindigkeitsoffset vOFFSET auf Null (vOFFSET=0) gesetzt wird. Dadurch wird der Geschwindigkeitsoffset vOFFSET auf einen geringeren Wert eingestellt, als er im Block 38 eingestellt war.
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Die zweite Alternative in Block 46 sieht vor, dass der ursprünglich in Block 38 gesetzte Wert für den Geschwindigkeitsoffset vOFFSET ebenfalls ersetzt wird und zwar durch einen Wert, der abhängig ist von dem Gradienten dvIST/dt der Fahrzeuggeschwindigkeit vIST. Je größer der Gradient dvIST/dt ausfällt, also je stärker über der Zeit die Fahrzeuggeschwindigkeit vIST zunimmt, desto größer wird der Geschwindigkeitsoffset vOFFSET gewählt. Zueinander gehörende Wertepaare von Gradient dvIST/dt der Fahrzeuggeschwindigkeit vIST und Geschwindigkeitsoffset vOFFSET sind entweder in Tabellen abgelegt oder in anderer bekannter Weise ermittelbar. Der nachfolgende Block 48 des Ablaufschemas 35 in 2 bildet die Differenz zwischen der Sollgeschwindigkeit vSOLL und dem Geschwindigkeitsoffset vOFFSET. Diese Geschwindigkeitsdifferenz bildet die Referenzgeschwindigkeit vREF. Die Referenzgeschwindigkeit vREF im vorliegenden Verfahren ist die Geschwindigkeit, ab der die Zusatzbremseinrichtung tatsächlich eingeschaltet werden soll. Die Referenzgeschwindigkeit vREF wird dann im Block 50 verglichen mit der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit vIST. Solange die Fahrzeuggeschwindigkeit vIST kleiner ist als die Referenzgeschwindigkeit vREF, springt der Verfahrensverlauf im Ablaufschema 35 zurück vor den Block 50 und durchläuft den Vergleich im Block 50 erneut. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit vIST die Referenzgeschwindigkeit vREF erreicht oder überschreitet, dann geht der Verfahrensablauf über in den Block 52, in dem die Zusatzbremse in Form des Retarders 16 eingeschaltet wird und dadurch der Roll-Zustand beendet wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine verlängerte Nutzung des Roll-Zustandes des Fahrzeugs und damit eine Verbesserung des Treibstoffverbrauchs.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Fahrzeug
- 4
- Verbrennungsmotor
- 6
- Getriebe
- 8
- Kupplung
- 10
- Abtriebswelle
- 12
- Differential
- 14
- Hinterrad
- 16
- Retarder
- 18
- Sensor
- 20
- Steuereinrichtung
- 22
- Sensor
- 24
- Achswelle
- 26
- Motorbremseinrichtung
- 28
- Eingabeeinheit
- 30
- Sensor
- 32
- Kamera
- 34
- Speichereinrichtung
- 35
- Ablaufschema
- 36
- Block
- 38
- Block
- 40
- Block
- 42
- Block
- 44
- Block
- 46
- Block
- 48
- Block
- 50
- Block
- 52
- Block
- nab
- Getriebeabtriebsdrehzahl
- vIST
- Fahrzeuggeschwindigkeit
- vSOLL
- Sollgeschwindigkeit
- vOFFSET
- Geschwindigkeitsoffset
- dvIST/dt
- Gradient
- vREF
- Referenzgeschwindigkeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008000901 A1 [0001, 0002]
- DE 10142274 A1 [0005]
