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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern eines Rückrollens eines Fahrzeuges beim Anfahren aus dem Stillstand an einem Hang, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die
DE 10 2016 208 077 A1 und die
DE 101 51 846 A1 verwiesen.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Bremshaltefunktionen bei Fahrzeugen bekannt. Beispielsweise wird die Bremshaltefunktion bei sog. Berganfahrassistenten bzw. sog. Berganfahrhilfen genutzt. Dabei werden die Kraftfahrzeuge beim Anfahren an Steigungen automatisiert unterstützt, um ein ungewolltes Rückrollen des Fahrzeuges beim Anfahren am Hang zu vermeiden.
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Bei bekannten Berganfahrassistenten bzw. Berganfahrhilfen wird die Bremshaltefunktion erst ab einer bestimmten Hangsteigung bzw. Fahrbahnneigung bzw. Fahrbahnsteigung ausgelöst, da insbesondere Fahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen als Antrieb, über ein konstanten Kriechmoment im Stillstand verfügen, welches vor dieser Grenzsteigung den Einsatz einer Bremshaltefunktion obsolet macht.
Um dann mit aktivierter Bremshaltefunktion wieder komfortable aus dem Stillstand anzufahren, wird die Bremshaltefunktion bei gelöstem Bremspedal und bei betätigtem Fahrpedal abgebaut. Die Abbaugeschwindigkeit der Bremshaltefunktion wird in einem Bilanzierungsmechanismus dargestellt, wobei das Haltebremsmoment üblicherweise in Abhängigkeit zum vorhandenen Antriebsmoment abgebaut wird.
Ein beispielhaftes Bremshaltesystem wird in der
DE 10 2016 208 077 A1 gezeigt. Dabei wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Bremsmomentabbauparameters für den Bremsmomentabbau in einem Kraftfahrzeug mit einem Bremshalteassistenten vorgeschlagen.
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Nachteilig am Stand der Technik ist jedoch, dass das konstant verfügbare Kriechmoment während dem Stillstand energetisch ungünstig ist. Ferner ist es für einen Fahrzeugfahrer unkomfortabel beim Anfahren aus dem Stillstand, insbesondere in einen stillstandsnahen Geschwindigkeitsbereich, permanent zwischen dem Brems- und dem Fahrpedal bzw. dem Kupplungspedal zu wechseln, um die Geschwindigkeit des Fahrzeuges am Hang zu steuern bzw. zu dosieren.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Verhindern eines Rückrollens eines Fahrzeuges beim Anfahren aus dem Stillstand an einem Hang aufzuzeigen, welches möglichst energiesparend ist und außerdem einen höheren Komfort für einen Fahrzeugfahrer gewährleistet.
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Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch ein Verfahren zum Verhindern des Rückrollens eines Fahrzeuges beim Anfahren des Fahrzeuges aus dem Stillstand an einem Hang mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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In einer Ausgangssituation befindet sich das Fahrzeug im Stillstand an einem Hang.
Dabei ist eine ein Haltebremsmoment erzeugende Haltefunktion aktiviert. Diese Haltefunktion ist besonders bevorzugt automatisch aktiviert, wenn bestimmte Randbedingungen, beispielsweise eine bestimmte Fahrbahnsteigung, vorliegen. Diese Haltefunktion wird dabei ferner bevorzugt über eine automatische Betätigung bzw. Ansteuerung einer Betriebsbremse an zumindest einem Fahrzeugrad des Fahrzeuges realisiert.
Die Haltebremsfunktion kann beispielsweise als ein aus dem Stand der Technik bekannter sog. Berghalteassistent oder auch „Hill-Holder“ ausgebildet sein.
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Das Fahrzeug wird dabei durch die genannte Haltefunktion im Stillstand gehalten. Ein Rückrollen des Fahrzeuges bzw. ein Rollen des Fahrzeuges den Hang hinunter im Stillstand kann somit vorteilhaft vermieden werden.
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In der genannten Ausgangssituation befindet sich ferner ein Bremspedal bzw. eine ähnliche Betätigungseinrichtung zur manuellen Betätigung einer Betriebsbremse in einer betätigten Stellung. Beispielsweise wird diese betätigte Stellung eines Bremspedals durch ein Herunterdrücken dieses durch den Fuß des Fahrzeugfahrers realisiert. Bevorzugt steht demnach der Fahrzeugführer mit zumindest einem Fuß auf dem Bremspedal und betätigt dieses.
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Wie bereits genannt, ist es ferner vorgesehen, dass sich das Fahrzeug auf einem Hang befindet bzw. dass die Fahrbahn, auf welcher sich das Fahrzeug befindet, eine Steigung umfasst. Dadurch dass sich das Fahrzeug auf einer Fahrbahn mit einer Fahrbahnsteigung befindet, ist das Fahrzeug einer Hangabtriebskraft ausgesetzt, welcher durch die Betätigung des Bremspedals bzw. durch aktivierte die automatische Haltefunktion entgegengesetzt wird und das Fahrzeug dadurch am Hang im Stillstand gehalten wird. Die Hangabtriebskraft ist demnach jene Kraft, welche das Fahrzeug dazu veranlassen würde, ohne eine Bremsbetätigung bzw. ohne eine aktivierte Haltefunktion, den Hang hinunter zu rollen und das Fahrzeug aus dem Stillstand zu bewegen.
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Es ist ferner vorgesehen, dass in der Ausgangssituation ein Kriechmoment des Fahrzeugantriebs zumindest annähernd 0 Nm beträgt bzw. dass im Stillstand des Fahrzeuges kein Kriechmoment aktiv aufgesetzt ist. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass während dem Stillstand des Fahrzeuges, keine Energie zum Aufbringen und Aufrechterhalten eines in dem Moment nicht benötigten Kriechmomentes benötigt wird. Energie kann damit vorteilhafter Weise eingespart werden. Insbesondere bei Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen ist dies vorteilhaft, da durch das auf 0 Nm herabgesetzte Kriechmoment während dem Fahrzeugstillstand die maximale Reichweite des Fahrzeuges vergrößert bzw. nicht herabsetzt. Für Verbrennungskraftmaschinen geht dies mit einem geringeren Kraftstoffverbrauch einher.
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In einem ersten Schritt des Verfahrens wird ein Anfahrwunsch erfasst. Dieser Anfahrwunsch wird insbesondere durch einen Fahrzeuginsassen, durch eine nachlassende Betätigung des Bremspedals initiiert. Löst also beispielsweise der Fahrzeugfahrer langsam das Bremspedal, so wird davon ausgegangen, dass ein Anfahrwunsch besteht.
Der Anfahrwunsch kann jedoch auch zusätzlich oder alternativ durch andere Randbedingungen erfasst werden.
Die Erfassung erfolgt dabei durch geeignete Erfassungsvorrichtungen, Berechnungen bzw. Sensoriken.
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Nach Erfassen des Anfahrwunsches wird, unabhängig von einer bzw. ohne eine Fahr- bzw. Kupplungspedalbetätigung durch den Fahrzeugfahrer, automatisch ein Kriechmoment aufgebaut. Der Aufbau des Kriechmoments wird dabei bevorzugt durch eine Steuereinheit initiiert.
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Die Aufbaugeschwindigkeit, mit welcher das Kriechmoment aufgebaut wird, kann beispielsweise in Abhängigkeit der Fahrbahnsteigung eingestellt bzw. berechnet werden. Es ist auch möglich, dass die Aufbaugeschwindigkeit anhand von vorgegebenen Kennlinien eingestellt wird. Bevorzugt ist die Aufbaugeschwindigkeit verhältnismäßig groß gewählt, sodass ein maximales Kriechmoment bzw. ein Soll-Kriechmoment möglichst schnell aufgebaut wird, insbesondere innerhalb von 300-500 ms (was einem Kriechmoment von ca. 3000Nm/s entspricht), um das Fahrzeug auch bei deaktivier Haltefunktion und bei nicht betätigter Betriebsbremse im Stillstand möglichst halten zu können bzw. sogar eine Fahrt des Fahrzeuges zu bewirken.
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Als auslösendes Ereignis für den Beginn des Abbaus des Haltebremsmoments bzw. für den Beginn einer Bilanzierung des Haltebremsmoments in Abhängigkeit des Kriechmoments bzw. des Antriebsmoments, wird das Erreichen eines Schwell-Kriechmoments betrachtet. Eine Bilanzierung bzw. ein solcher Bilanzierungsmechanismus stellt dabei im Sinne dieser Erfindung eine Berechnung der Abbaugeschwindigkeit des Haltebremsmoments in Abhängigkeit von unterschiedlichen Randbedingungen, beispielsweise in Abhängigkeit des aufbauenden Kriechmoments- bzw. Antriebmoments des Fahrzeugantriebs, dar. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Bilanzierung durchgeführt wird, sodass die Abbaugeschwindigkeit des Haltebremsmoments derart berechnet ist, dass zum Zeitpunkt, in welchem das aufbauende Kriechmoment die genannte Hangabtriebskraft überwunden hat, das Haltebremsmoment zumindest annähernd auf 0 Nm abgebaut ist.
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Dieses Schwell-Kriechmoment stellt eine bestimmtes minimales Kriechmoment dar, ab welchen mit einer oben genannten „Bilanzierung“ begonnen wird. Durch das Erreichen des Schwell-Kriechmoments soll sichergestellt werden, dass ein Anfahrwunsch besteht. Nach Reduzierung des Bremsmoments durch den Fahrer wird das Kriechmoment gestellt. Bei Erreichen des Schwell-Kriechmoments beginnt die genannt Bilanzierung.
Bevorzugt wird das Schwell-Kriechmoment aus Robustheitsgründen in Abhängigkeit der Fahrbahnneigung situativ unterschiedlich eingestellt bzw. bestimmt.
Das genannte Schwell-Kriechmoment ist dabei bevorzugt ein vergleichsweise niedriges Kriechmoment, welches üblicherweise innerhalb von ca. 300 - 500 ms nach Beginn des Kriechmomentenaufbaus erreicht ist.
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Der Beginn des automatischen Abbauvorgangs des Haltebremsmoments bzw. der Beginn des genannten Bilanzierungsmechanismus wird dabei unabhängig von einer Fahr- und/oder Kupplungspedalbetätigung eingeleitet. D.h. der Bilanzierungsmechanismus bzw. der Abbau des Haltebremsmoment beginnt ab Erreichen des Schwell-Kriechmoments, ohne dass eine Betätigung eines Fahr- bzw. Kupplungspedals durch den Fahrzeugfahrer erfolgt ist.
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Ferner ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Abbau des Haltebremsmoments durch die Haltefunktion während der noch andauernden, nachlassenden Bremspedalbetätigung erfolgt. Bevorzugt ist demnach der Beginn des Abbaus des Haltemoments auch nicht von einem gelösten Bremspedal abhängig, sondern nur von dem genannten Erreichen des Schwell-Kriechmoments.
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Dabei ist es ferner vorgesehen, dass der Anfahrzeitpunkt und die Anfahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges allein mittels der Stärke einer Bremspedalbetätigung, insbesondere durch einen Fahrzeugfahrer, einstellbar ist, ohne dass ein Fahr- und/oder Kupplungspedal betätigt wird. Eine vom einem Fahrzeugfahrer initiiertes Antriebsmoment, insbesondere durch Betätigung des Fahr- und/oder Kupplungspedals, wird bevorzugt bis zu einer Fahrbahnsteigung von ca. 12 % bis 20 % nicht benötigt, um das Fahrzeug zu bewegen, da diese Bewegung allein vom Kriechmoment erfolgen kann. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist das maximal aufbaubare Kriechmoment bevorzugt derart gewählt, dass das Fahrzeug noch bei einer Fahrbahnsteigung in einem Bereich zwischen 12 % und 20 % anzufahren vermag, ohne ein vom Fahrzeugfahrer initiiertes Antriebsmoment.
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Hierdurch wird es dem Fahrer ermöglicht bei einer Berganfahrt nur mehr das Bremspedal zu betätigen, um die Anfahrgeschwindigkeit und die den Anfahrzeitpunkt selbstständig zu wählen. Um also das Fahrzeug am Hang vom Stillstand aus zu bewegen muss keine weitere Betätigung, wie beispielsweise die Betätigung eines Fahr- bzw. eines Kupplungspedals, mehr durch den Fahrzeugfahrer erfolgen. Die Anfahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges am Hang kann somit ausschließlich durch Betätigung des Bremspedals dosiert werden. Insbesondere bei erwünschten geringen Anfahrgeschwindigkeiten im stillstandsnahen Geschwindigkeitsbereichen, beispielsweise während eines Ein- oder Ausparkvorgangs am Hang, ist es für einen Fahrzeugfahrer deutlich komfortabler nicht ständig von einem Fahr- bzw. Kupplungspedal auf ein Bremspedal zu wechseln. Stattdessen ermöglicht das beanspruchte Verfahren ein Anfahren aus dem Stillstand mit einer Geschwindigkeitsdosierung allein über eine Bremspedalbetätigung. Dies bedeutet einen deutlich erhöhten Komfort.
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Der Dosierungsbereich bzw. der Dosierungszeitraum, in welchem der Fahrer die Anfahrgeschwindigkeit und den Anfahrzeitraum dosieren kann, beginnt dabei bevorzugt ab dem Zeitpunkt, ab dem das Haltebremsmoment auf das Fahrerbremsmoment fällt, während sich das Fahrzeug vorwärtsbewegt und endet bevorzugt, wenn der Fahrer das Bremspedal vollständig verlassen hat.
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Gleichzeitig ermöglicht das beanspruchte Verfahren eine energiesparende Berganfahrmöglichkeit, was insbesondere bei Elektrofahrzeugen mit einer erhöhten Reichweite und bei einem Fahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Kraftstoffeinsparung einhergeht.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus der Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel weiter erläutert. Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.
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Die einzige Figur zeigt dabei ein Diagramm, in welchem über die Zeit t ein Fahrerbremswunsch BFahrer durch eine Betätigungskennlinie eines Bremspedals, ein Haltebremsmoment MHalt durch eine automatische Haltefunktion und ein Kriechmoment MKriech des Fahrzeugantriebs aufgezeigt sind. Dabei soll der zeitliche Zusammenhang zwischen den aufgezeichneten Kennlinien gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung genauer erläutert werden.
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In der Ausganssituation, zum Zeitpunkt 0 bis Zeitpunkt t1 befindet sich das Fahrzeug im Stillstand auf einem Hang bzw. auf einer Straße mit einer Fahrbahnsteigung, wobei das Fahrzeug einer bestimmten Hangabtriebskraft KHang ausgesetzt ist.
Dabei ist ferner in der Ausgangssituation (Zeitpunkt 0 bis Zeitpunkt t1) ein Haltebremsmoment MHalt durch eine aktivierte Haltefunktion an der Betriebsbremse zumindest eines Fahrzeugrades, insbesondere von 4 Fahrzeugrädern, eingestellt.
Ferner besteht in der Ausgangsituation (Zeitpunkt 0 bis Zeitpunkt t1) ein konstanter Fahrerbremswunsch, indem der Fahrzeugfahrer das Bremspedal BFahrer herunterdrückt und Konstanz betätigt.
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In der Ausgangsituation (Zeitpunkt 0 bis Zeitpunkt t1) beträgt außerdem das Kriechmoment MKriech zumindest annähernd 0 Nm bzw. es wird kein zusätzliches Kriechmoment MKriech, welches konstant im Stillstand aufgesetzt ist, gestellt.
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Zum Zeitpunkt t1 wird vom Fahrzeug erkennt, dass ein Anfahrwunsch zum Anfahren des Fahrzeuges aus dem Stillstand durch den Fahrzeugfahrer besteht. Dieser Anfahrwunsch wird durch eine nachlassende Betätigung des Bremspedals BFahrer durch den Fahrzeugfahrer zum Zeitpunkt t1 initiiert.
Sobald der Anfahrfahrwunsch erfasst wird, wird ein Kriechmoment MKriech am Fahrzeugantrieb aufgebaut.
Die Haltefunktion bleibt zum Zeitpunkt t1 immer noch vollständig durch das vollständige Haltebremsmoment MHalt aktiv.
Erst zum Zeitpunkt t2, wenn das Kriechmoment MKriech ein steigungsabhängiges Schwell-Kriechmoment Mschwell erreicht hat, wird das Haltebremsmoment MHalt abgebaut. Der Abbau des Haltebremsmoments MHalt der Haltefunktion erfolgt dabei mit einer berechneten bzw. bilanzierten Abbaugeschwindigkeit, insbesondere in Abhängigkeit des Aufbaus des Kriechmoments MKriech. Diese Bilanzierung wird dabei derart durchgeführt bzw. die Abbaugeschwindigkeit des Haltebremsmoments MHalt wird derart berechnet, dass das zum Zeitpunkt t3, in welchem das aufbauende Kriechmoment MKriech die Hangabtriebskraft KHang erreicht hat bzw. überwunden hat, das Haltebremsmoment MHalt vollständig abgebaut ist bzw. abgebaut sein wird. Zum Zeitpunkt t3, wenn also das Kriechmoment MKriech derart hoch ist, dass dieses das Fahrzeug, welcher der Hangabtriebskraft KHang ausgesetzt ist, ohne einen zusätzlichen Bremsengriff halten könnte, ist das Haltebremsmoment MHalt vollständig auf 0 Nm abgebaut.
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Die Aufbaugeschwindigkeit des Kriechmoments MKriech ist dabei, wie in der Figur zu erkennen, erstmals bis zum Beginn der Bilanzierung zum Zeitpunkt t2 sehr flach anlaufend. Ab Beginn der Bilanzierung, also zum Zeitpunkt t2 bis zum Erreichen des Moments zur Überweindung der Hangabtriebskraft KHang, also bis zum Zeitpunkt t3, steigt die Höhe des Kriechmoments MKriech vergleichsweise steil in kurzer Zeit an. Dementsprechend steil bzw. schnell sinkt auch das Haltebremsmoment MHalt ab. Nachdem das Kriechmoment derart hoch ist (zum Zeitpunkt t3), dass dieses die Hangabtriebskraft KHang überwunden hat und das Fahrzeug dadurch allein im Stillstand am Hang halten kann, flacht die Kurve des aufbauenden Kriechmoments MKriech wieder etwas ab. Es ist dabei vorgesehen, dass das Fahrzeug bei einer maximalen Fahrbahnsteigung von ca. 20% noch nur mit dem Kriechmoment MKriech allein aus dem Stillstand angefahren werden kann, ohne ein Fahrpedal zu betätigen.
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Zum Zeitpunkt t2.1 erreicht das abbauende Haltebremsmoment eine steigungsabhängige bzw. eine Kriechmoment-abhängige Momentenschwelle MHalt-Schwell. Für einen Fahrzeugfahrer ist es möglich allein durch Betätigung des Bremspedals BFahrer, die Anfahrgeschwindigkeit und den Anfahrzeitpunkt des Fahrzeuges aus dem Stillstand zu dosieren. Dieser Zeitbereich, in welchem der Fahrzeugfahrer nur durch Bremspedalbetätigung BFahrer die Fahrzeuganfahrt dosiert, wird als Dosierungsbereich D bezeichnet. Der Dosierungsbereich D bzw. der Dosierungszeitraum, in welchem der Fahrer die Anfahrgeschwindigkeit und den Anfahrzeitraum dosieren kann, beginnt dabei bevorzugt ab dem Zeitpunkt t2.1, ab dem das Haltebremsmoment MHalt auf das Fahrerbremsmoment BFahrer fällt, während sich das Fahrzeug vorwärts bewegt und endet bevorzugt, wenn der Fahrer das Bremspedal vollständig verlassen hat (Zeitpunkt t5).
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Diese Dosierung ermöglicht es dem Fahrer auf komfortable Weise, nämlich allein durch die Betätigung BFaher des Bremspedals, die Anfahrgeschwindigkeit und den Anfahrzeitpunkt des Fahrzeuges zu dosieren.
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In diesem konkreten Fall wählt der Fahrer die Dosierung D derart, dass das Fahrzeug zum Zeitpunkt t3 bereits beginnt sich zu bewegen bzw. anzufahren mit einer (beispielsweisen konstanten) Geschwindigkeit v. Ab Zeitpunkt t4 endet die Dosierung D durch den Fahrer, der beendigt die Bremspedalbetätigung zum Zeitpunkt t5.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016208077 A1 [0001, 0003]
- DE 10151846 A1 [0001]
