DE10231819B4

DE10231819B4 - Notfahreinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Automatgetriebe

Info

Publication number: DE10231819B4
Application number: DE10231819.0A
Authority: DE
Inventors: Georg Gierer; Dipl.-Ing. Popp Christian; Dipl.-Ing. Steinhauser Klaus; Dipl.-Ing. Schiele Peter
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2020-01-02
Anticipated expiration: 2022-07-16
Also published as: DE10231819A1; US6948395B2; US20040010361A1

Abstract

Notfahreinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Automatgetriebe, mit einer Überwachungseinrichtung (9) zur Überwachung definierter Betriebsparameter, einer Diagnoseeinrichtung (10) zur Detektion eines Fehlers, einer Steuereinrichtung (11) zur Aktivierung einer Ersatzfunktion und einer Ausgabeeinrichtung (12), mittels der der Fehler einem Fahrer anzeigbar ist, dadurch gekennzeich- net, daß die Steuereinrichtung (11) mittels der Ersatzfunktion in Abhängigkeit eines Fehlergrades eine Notfahrverfügbarkeit vorgibt, welche an den Fahrer ausgegeben wird, wobei ein schwergewichtiger Fehler mit einem hohen Fehlergrad sofort zum Festsetzen des Fahrzeugs führt und ein weniger gewichtiger Fehler hingegen so behandelt wird, daß dem Fahrer das Fahrzeug noch für eine bestimmte Fahrzeugverfügbarkeit zur Verfügung steht, und wobei die Steuereinrichtung (11) die Notfahrverfügbarkeit über eine zeitliche und/oder streckenmäßige Begrenzung und/oder eine zulässige Anzahl an Startvorgängen ab Erkennen des Fehlers vorgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Notfahreinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Automatgetriebe nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Automatgetriebe, welche automatisierte Getriebe, Stufengetriebe, die unter Last oder mit Zugkraftunterbrechung schaltbar sind, oder Getriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung sein können, werden durch die Vorgabe eines Fahrers über einen Wählhebel und/oder einen Programmschalter und eine elektronische Steuereinheit betrieben, welche mit anderen elektronischen Steuereinheiten des Antriebsstranges oder anderer Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise einer Antriebsmaschine oder einem Bremssystem, kommuniziert und in Abhängigkeit von Antriebs-, Fahr- und Getriebeparametern eine geeignete Übersetzung auswählt und aktiviert.
Um einen Ausfall elektronischer und/oder mechanischer Komponenten zu erkennen und darauf entsprechend reagieren zu können, weisen Kraftfahrzeuge mit einem Automatgetriebe in der Praxis üblicherweise eine Notfahreinrichtung auf, welche definierte Betriebsparameter überwacht und bei Erkennen eines Fehlers, d. h. einer Abweichung einer Betrachtungseinheit wie eines Bauteils oder einer Softwarefunktion, eine Ersatzfunktion aktiviert, mittels der es möglich ist, das Fahrzeug mit eingeschränkter Betriebsfunktion weiterhin zu betreiben, so daß in einem Notfahrbetrieb eine Reparaturwerkstatt erreicht werden kann.
Eine solche Notfahreinrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 431 538 B1 bekannt, wobei hier im Notfall über ein besonderes Magnetventil eine vorbestimmte Übersetzungsstufe eingelegt werden kann.
Bei einer aus der EP 0 380 214 A2 bekannten Notfahreinrichtung wird es dem Fahrer ermöglicht, im Notfall eine Vorwärts- und eine Rückwärtsübersetzungsstufe der normalerweise verfügbaren Übersetzungsstufen zu wählen, wenn die übliche elektronische Steuereinheit oder das Verteilerkabel ausgefallen ist, jedoch der Schaltaktuator noch funktionsfähig ist.
Aus der DE 196 01 618 A1 ist eine Diagnosefunktion für ein 5-Gang-Automatgetriebe bekannt, die außerhalb von Schaltungen möglichen Schlupf an Schaltelementen des Automatgetriebes überwacht und dann, wenn in den Gängen 1 bis 4 über eine vordefinierte Zeit hinweg eine Störung erkannt wird, ausgehend von dem aktuellen Gang sofort in den nächst höheren Gang geschaltet wird, wohingegen dann, wenn in Gang 5 über eine vordefinierte Zeit hinweg eine Störung erkannt wird, sofort in den vierten Gang geschaltet wird. Hierzu wird die erkannte Störung in einen Zähler eingetragen, wobei der solchermaßen mit Daten belegte Zähler dekrementierbar ist. Das Schalten in einen Ersatzgang aufgrund der Störung führt dann zu einem Eintrag in einem Fehlerspeicher des Automatgetriebes.
Des Weiteren ist aus der DE 199 19 537 A1 eine Notfahreinrichtung bekannt, bei der die dem Getriebe zugeordnete Steuereinheit mit einem zusätzlichen elektronischen
Bedienteil verbunden ist, so daß bei einem Defekt die Steuerung des Getriebes über das Bedienteil manuell erfolgen kann, wobei gegebenenfalls alle verfügbaren Gänge geschaltet werden können und auch längere Strecken zu einer Reparaturwerkstatt zurückgelegt werden können.
Die immer steigende Komplexität von Automatgetrieben stellt jedoch immer höhere Ansprüche an das Diagnose- bzw. Überwachungssystem. Zudem nehmen gerade bei sogenannten Shift-by-Wire-Systemen die Anforderung an die Sicherheit deutlich zu.
Dies führt bei den bekannten Notfahreinrichtungen häufig zu einem Zielkonflikt, da dem Kunden zum einen bei der Erkennung eines Fehlers die Verfügbarkeit des Fahrzeuges noch so lange als möglich bereit gestellt werden soll, und andererseits bei einem längeren Betrieb in einer Ersatzfunktionalität sicherheitskritische Situationen auftreten können, die wegen der Komplexität des Systems schwer beherrschbar sind oder in einem „Dauerbetrieb“ an der Vielzahl von Möglichkeiten nicht abgeprüft werden.
Auch eine eventuelle Anzeige in einem Display im Fahrzeuginnenraum, die den Fahrer darauf aufmerksam machen soll, daß das System fehlerhaft ist und eine Reparaturwerkstatt alsbald anzufahren ist, kann nicht verhindern, daß das Fahrzeug beispielsweise aus Kostengründen mit der Ersatzfunktionalität weiterbetrieben wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Notfahreinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Automatgetriebe bereitzustellen, mittels dem eine Ersatzfunktionalität bereitgestellt wird, mit der ein Fahrer gegebenenfalls eine Reparaturwerkstatt erreichen kann, jedoch ein Dauerbetrieb in der Ersatzfunktionalität effektiv verhindert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Notfahreinrichtung nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Die Notfahreinrichtung nach der Erfindung, bei der eine Steuereinrichtung zur Aktivierung einer Ersatzfunktion in Abhängigkeit eines Fehlergrades eine Notfahrverfügbarkeit vorgibt, welche an den Fahrer ausgegeben wird, bietet den Vorteil, daß keine pauschale Einschränkung des Betriebs des Fahrzeugs vorgenommen wird, welche von einem Fahrer gegebenenfalls nicht wahrgenommen wird und somit längerfristig zu einer sicherheitskritischen Situation führen kann. Wenn bei der erfindungsgemäßen Notfahreinrichtung seitens der Überwachungs- bzw. Diagnoseeinrichtung ein Fehler detektiert wird, führt dieser Fehler zu einer Ersatzfunktion, welche mit der Vorgabe von Grenzwerten für Betriebsparameter des Fahrzeugs eine Notfahrverfügbarkeit festlegt. Diese Notfahrverfügbarkeit wird dem Fahrer unzweideutig angezeigt, wobei die Ausgabe dieser Information an den Fahrer haptisch und/optisch und/oder akustisch erfolgen kann.
Die Notfahreinrichtung nach der Erfindung stellt ein sogenanntes „eigensicheres“ System dar, d. h., wenn für einen definierten Umfang, wie hier vorzugsweise das Getriebe oder gegebenenfalls auch noch andere Komponenten des Antriebsstranges und zugehörige Softwarefunktionalitäten, ein Fehler erkannt wird, werden durch die Steuereinrichtung die dem Fehlergrad entsprechenden notwendigen Maßnahmen von dem System selbst vorgegeben und über mit dem System zusammenwirkende Einrichtungen umgesetzt. Dabei genießt die höchste Priorität der Schutz der Fahrzeuginsassen, gefolgt von der Fahrzeugverfügbarkeit und dem Schutz des Getriebes.
Ein von einer geeigneten Diagnoseeinrichtung erkannter Fehler wird demzufolge anhand seiner Wichtigkeit, d. h. seiner Auswirkung auf die Sicherheit, in einer Art Prioritätenliste einem Fehlergrad zugeordnet, wobei ein schwergewichtiger Fehler mit einem hohen Fehlergrad sofort zum Festsetzen des Fahrzeugs führt. Ein weniger gewichtiger Fehler kann hingegen so behandelt werden, daß dem Fahrer das Fahrzeug noch für eine bestimmte Fahrzeugverfügbarkeit zur Verfügung steht.
Die verbleibende Notfahrverfügbarkeit, wie beispielsweise die noch verbleibende Betriebsdauer, Fahrleistung oder Fahrkomfort, wird dem Fahrer mitgeteilt, wobei dies beispielsweise über die Ausgabeeinrichtung an einem Display erfolgen kann, an welchem je nach Beschränkung der Fahrzeugfunktionalitäten z. B. die maximal verbleibende Zeit oder Kilometerzahl oder zulässige Anzahl von Startvorgängen bis zu einem Stillegen des Fahrzeugs angezeigt wird.
Indem der Fahrer die Information erhält, daß der Fahrbetrieb beispielsweise nur noch über eine bestimmte Betriebszeit bzw. Betriebsleistung möglich ist, wird er gleichsam gezwungen, eine Reparaturwerkstatt zur Fehlerbehebung aufzusuchen, bevor sein Fahrzeug festgesetzt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Vorgabe der Notfahrverfügbarkeit durch die Steuereinrichtung über eine Auswahl der verfügbaren Gänge bzw. Übersetzungen des Getriebes. Bei einem schwereren Fehler kann dies bedeuten, daß nur noch ein erster oder gegebenenfalls noch ein zweiter Gang zugelassen werden. Bei Fehlern im System eines bestimmten Schaltelements (elektrische Ansteuerung, hydraulische Ansteuerung, Servoeinrichtung, Ölversorgung usw.) dürfen dabei nur Gänge geschaltet werden, in denen dieses fehlerhafte Schaltelement nicht geschaltet werden muß.
Ein effektives Mittel, dem Fahrer unzweideutig die abnehmende Notfahrverfügbarkeit mitzuteilen, besteht darin, diese dem Fahrer über eine schrittweise Reduktion der Auswahl der verfügbaren Gänge und/oder der verbleibenden zeitlichen oder streckenmäßigen Verfügbarkeit, der verfügbaren Fahrleistung und oder einer Nichtausführung von Fahrfunktionen anzuzeigen.
Zu Fahrzeugfunktionen, deren Nichtausführung dem Fahrer unzweideutig eine abnehmende Notfahrverfügbarkeit anzeigt, zählen beispielsweise eine SBC(Stand By Control)-Funktion oder eine Sperrung eines Sportfahrprogrammes bzw. eine deutliche Reduzierung der Agilität und Spontaneität, indem beispielsweise Schaltkennlinien für eine unsportliche Fahrweise herangezogen werden und bereits bei niedrigen Drehzahlen ein Hochschaltvorgang eingeleitet wird.
Eine solche „langsam sterbende“ Verfügbarkeit des Fahrzeugs bis hin zum Stillegen des Fahrzeugs kann auch für andere System und Komponenten des Fahrzeug, wie z. B. eine Motorelektronik, ein Bremssystem, eine Fahrwerkregelung, ein Antischlupfsystem, ein Lenkungssystem, etc., welche mit der Getriebesteuerung über einen CAN-Bus kommunizieren, gelten.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Ein Ausführungsbeispiel einer Notfahreinrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:

1 einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Notfahreinrichtung und
2 ein Diagramm darstellend eine zulässige Notfahrverfügbarkeit in Abhängigkeit eines Fehlergrades.

In 1 ist ein stark vereinfachtes Blockschaltbild mit einer Notfahreinrichtung 1 dargestellt, welche vorliegend in eine Steuereinheit 2 eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeuges integriert ist. Die Steuereinheit 2 ist über geeignete Signalleitungen mit einem von einem Fahrer betätigbaren Wählhebel 3 und einer Programmtasten aufweisenden Wähleinrichtung 4 verbunden, in Abhängigkeit von deren Signalen die Steuereinheit 2 in einem Normalfahrbetrieb des Fahrzeugs über in der 1 nur schematisch angedeutete Stellmittel 5 einen der gegebenen Fahrsituation angepaßten Gang bzw. eine entsprechende Übersetzung einstellt.
Die Steuereinheit 2 ist in dem dargestellten Beispiel über einen CAN-Bus 6 mit weiteren Steuereinheiten in dem Fahrzeug verbunden, von denen hier beispielhaft eine Motorsteuereinheit 7 und eine Bremssystemsteuereinheit 8 dargestellt sind. Die Steuereinheiten 2, 7 und 8 tauschen Daten zur Regelung der ihnen zugeordneten Systeme aus und besitzen in an sich bekannter Weise Eingänge für Regel- und Steuerparameter sowie Ausgänge zu Aktuatoren oder dergleichen.
Zur Überwachung definierter Betriebsparameter des Getriebes oder von über den CAN-Bus 6 gelieferten Daten anderer Steuereinheiten weist die Steuereinheit 2 des Automatgetriebes ein Überwachungseinrichtung 9 auf, welche mit einer Diagnoseeinrichtung 10 zur Detektion eines Fehlers zusammenwirkt.
Wenn die Diagnoseeinrichtung 10 einen Fehler erkennt, wird über eine vorliegend ebenfalls in die Steuereinheit 2 des Automatgetriebes integrierte Steuereinrichtung 11 eine Ersatzfunktion aktiviert, welche der jeweils vorliegenden Notfahrsituation zugeordnete Signale an die Stellmittel 5 ausgibt, um eine Notfahrverfügbarkeit des Fahrzeugs zu realisieren.
Die von der Steuereinrichtung 11 zugelassene Notfahrverfügbarkeit wird dem Fahrer vorliegend über optische und akustische Signale einer Ausgabeeinrichtung 12 mitgeteilt. Abweichend hiervon können dem Fahrer alternativ oder zusätzlich aber auch haptische Signale gegeben werden.
Die jeweilige Notfahrverfügbarkeit hängt von der Schwere des detektierten Fehlers und dem entsprechenden Fehlergrad ab.
Wie 2 zu entnehmen ist, nimmt die zulässige Notfahrverfügbarkeit mit abnehmendem Fehlergrad zu, wobei vorliegend die bei Erkennen des Fehlers noch verfügbare Betriebszeit t qualitativ dargestellt ist.
Während im Falle eines für die Passagiere höchst gefährlichen Fehlers, welcher hier einem Fehlergrad „4“ zugeordnet ist, eine Notfahrverfügbarkeit von Null, d. h. ein sofortiges Stillegen des Fahrzeugs, von der Steuereinrichtung 11 vorgegeben wird, besteht bei einem eher sicherheitsunkritischen und lediglich die Lebensdauer des Getriebes oder anderer Fahrzeugkomponenten beeinträchtigenden Fehler oder einem Fehler, der einen Verstoß gegen gesetzliche Regelungen, wie Abgasgrenzwerte oder Geräuschemissionsgrenzwerte oder Kraftstoffverbrauchsgrenzwerte, nach sich zieht, eine verhältnismäßig lange Notfahrverfügbarkeit, so daß der Fahrer problemlos eine Reparaturwerkstatt anfahren kann.
Die Zuordnung des Fehlers zu einem bestimmten Fehlergrad durch die Diagnoseeinrichtung 10 richtet sich unter anderem nach dem zu erwartenden Schadensausmaß, d. h. ob keine, leichte, schwere oder irreversible Verletzungen bis hin zum Todesfall bei einer oder mehreren Personen infolge des Fehlers zu befürchten sind, der Eintrittswahrscheinlichkeit des unerwünschten Ereignisses und der Möglichkeit für den Fahrer, die Gefahr abzuwenden.
Um dem Fahrer bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Abnahme der verbleibenden, mit einem Zeitzähler bei Erkennen des Fehlers gestarteten Betriebszeit t unzweideutig auch im Falle eines Defekts bei der Ausgabe der akustischen und optischen Signale der Ausgabeeinrichtung 12 mitzuteilen, ist hier eine stufenweise Reduktion des umsetzbaren Moments vorgesehen, so daß an einem ersten Tag nach Auftreten eines entsprechenden Fehlers eine Auswahl von drei Vorwärtsfahrgängen, am zweiten Tag nur noch eine Auswahl von drei Vorwärtsfahrgängen und am dritten Tag nur noch ein Vorwärtsfahrgang zur Verfügung steht.
Bezugszeichenliste

1: Notfahreinrichtung
2: Steuereinheit
3: Wählhebel
4: Wähleinrichtung
5: Stellmittel
6: CAN-Bus
7: Motorsteuereinheit
8: Bremssystemsteuereinheit
9: Überwachungseinrichtung
10: Diagnoseeinrichtung
11: Steuereinrichtung
12: Ausgabeeinrichtung
t: verbleibende Betriebszeit

Claims

Notfahreinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Automatgetriebe, mit einer Überwachungseinrichtung (9) zur Überwachung definierter Betriebsparameter, einer Diagnoseeinrichtung (10) zur Detektion eines Fehlers, einer Steuereinrichtung (11) zur Aktivierung einer Ersatzfunktion und einer Ausgabeeinrichtung (12), mittels der der Fehler einem Fahrer anzeigbar ist, dadurch gekennzeich- net, daß die Steuereinrichtung (11) mittels der Ersatzfunktion in Abhängigkeit eines Fehlergrades eine Notfahrverfügbarkeit vorgibt, welche an den Fahrer ausgegeben wird, wobei ein schwergewichtiger Fehler mit einem hohen Fehlergrad sofort zum Festsetzen des Fahrzeugs führt und ein weniger gewichtiger Fehler hingegen so behandelt wird, daß dem Fahrer das Fahrzeug noch für eine bestimmte Fahrzeugverfügbarkeit zur Verfügung steht, und wobei die Steuereinrichtung (11) die Notfahrverfügbarkeit über eine zeitliche und/oder streckenmäßige Begrenzung und/oder eine zulässige Anzahl an Startvorgängen ab Erkennen des Fehlers vorgibt.
Notfahreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Fehlergrad durch einen Verstoß gegen gesetzliche Umweltschutzbestimmungen, insbesondere durch eine Nichteinhaltung vorgegebener Abgasemissionsgrenzwerte und/oder Kraftstoffverbrauchsgrenzwerte und/oder Geräuschemissionsgrenzwerte, bestimmt wird.
Notfahreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgabeeinrichtung (12) über optische und/oder akustische und/oder haptische Signale die Notfahrverfügbarkeit an den Fahrer ausgibt.
Notfahreinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung (11) die Notfahrverfügbarkeit über eine Auswahl verfügbarer Gänge vorgibt.
Notfahreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die abnehmende Notfahrverfügbarkeit an den Fahrer über eine schrittweise Reduktion der Auswahl verfügbarer Gänge und/oder der verbleibenden zeitlichen und/oder streckenmäßigen Verfügbarkeit und/oder der verfügbaren Fahrleistung und/oder eine Nichtausführung von Fahrfunktionen ausgegeben wird.