DE10260010A1 - Verfahren zur Ermittlung des zu überwindenden Fahrwiderstandes beim Anfahren eines Fahrzeuges an einem Hang durch ein im Stillstand befindliches Fahrzeug - Google Patents

Verfahren zur Ermittlung des zu überwindenden Fahrwiderstandes beim Anfahren eines Fahrzeuges an einem Hang durch ein im Stillstand befindliches Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des zu überwindenden Fahrwiderstandes beim Anfahren eines Fahrzeuges an einem Hang durch ein im Stillstand befindliches Fahrzeug, bei dem das zum Halten des Fahrzeuges an dem Hang aufzubringende Bremsmoment durch eine automatische oder elektro-mechanische Bremseinrichtung aufrechterhalten wird. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, für ein im Stillstand befindliches und mit einer automatischen oder elektro-mechanischen Bremseinrichtung versehenes Fahrzeug ein Verfahren zu entwickeln, mit dem bei einem geringen technischen Aufwand der zu überwindende Fahrwiderstand beim Anfahren des Fahrzeuges an einem Hang ermittelt und daraus eine Getriebeübersetzung derart eingestellt werden kann, dass ein sicheres Anfahren des Fahrzeuges erreicht und unplausible Übersetzungsverhältnisse und Getriebeschaltungen vermieden werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass in einem Steuergerät aus dem momentan anliegenden Bremsmoment, den auf die Kurbelwelle reduzierten Verlustmomenten, dem Gesamtübersetzungsgrad zwischen automatischer oder elektromechanischer Bremseinrichtung und Radnabe und dem statischen Radhalbmesser die auf das Fahrzeug wirkende Hangabtriebskraft und daraus der zu überwindende Fahrwiderstand ermittelt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des zu überwindenden Fahrwiderstandes beim Anfahren eines Fahrzeuges an einem Hang durch ein im Stillstand befindliches Fahrzeug mit den im Oberbegriff des Patenanspruches 1 genannten Merkmalen.
  • Beim Anfahren eines Fahrzeuges an einer Steigung kann es bei Fahrzeugen mit automatischer Übersetzungseinstellung Probleme hinsichtlich der Wahl der richtigen Übersetzungsstufe geben. Dabei kann es beim Anfahren bis zum Erreichen einer Mindestgeschwindigkeit durch die automatische Übersetzungseinstellung zu unplausiblen Schaltungen kommen, die die Fahreigenschaft insgesamt negativ beeinflussen. Zum Verhindern der auftretenden Problemematik ist es allgemein bekannt, beim Anfahren an einer Steigung eine Anfahrhilfe zu verwenden, die den Anfahrvorgang unterstützt.
  • Dabei ist aus der DE 198 38 970 A1 ein Verfahren zum Anfahren an einem Berg vorbekannt, bei dem eine Motormomentenanforderung gewählt wird, bei der das Antriebsmoment die Hangabtriebskräfte im wesentlichen kompensiert. Aus dem Fahrzeuggewicht und der durch einen Neigungssensor ermittelten Steigung wird die durch das Fahrzeug beim Anfahren zu überwindende Hangabtriebskraft ermittelt. Die Hangabtriebskräfte können auch aus den vorliegenden Fahrzeugwerten, unter Berücksichtigung der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit bei den vorliegenden Fahrzeugbedingungen, ermittelt werden.
  • Nachteilig bei diesem Verfahren ist eine ungenaue Bestimmung der tatsächlichen Hangabtriebskraft. Bei dem Ermitteln der Hangabtriebskraft wird von einer theoretischen Fahrzeugsmasse ausgegangen, die aufgrund von dem Beladungszustand gegenüber der tatsächlichen Fahrzeugmasse sehr unterschiedlich ausfallen kann. Weiterhin kann die durch den Neigungssensor ermittelte Steigung fehlerbehaftet sein, wenn zum Beispiel die Vorder- oder Hinterräder des Fahrzeuges auf dem Bordsteig stehen. Die Ermittlung der Hangabtriebskraft unter Berücksichtigung der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit kann erst ab einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit durchgeführt werden. Pendelschaltungen und Rückschaltungen nach dem Erkennen einer starken Steigung können nicht ausgeschlossen werden.
  • Aus der DE 100 53 603 A1 ist eine Fahrbahnsteigungserkennung und Anhängerlastbestimmung vorbekannt, bei der auf eine Fahrbahnsteigung geschlossen wird, wenn bei unveränderter Fahrzeugmasse sich die Radaufstandskräfte verlagern. Dabei werden Radaufstandskräfte durch eine Sensorik beim Fahrzeugstillstand oder bei einer konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst. Auf das Vorhandensein einer Anhängerlast wird geschlossen, wenn sich der Antriebsmomentbedarf ändert, ohne dass sich die Fahrzeugmasse wesentlich ändert.
  • Nachteilig hierbei ist der verhältnismäßig hohe Aufwand zum Ermitteln der Radaufstandskräfte.
  • Aus der DE 100 39 457 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kompensation des Hangabtriebes vorbekannt, bei dem die Fahrbahnneigung aus den Signalen eines Längsbeschleunigungssensors und der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird.
  • Nachteilig ist, dass die Fahrbahnneigung nur während des Fahrbetriebes ermittelt werden kann. Eine Bestimmung der zu überwindenden Hangabtriebskräfte beim Anfahren eines Fahrzeuges kann mit diesem Verfahren nicht durchgeführt werden.
  • Aus der US 5,415,467 ist es vorbekannt, bei Fahrzeugen mit Automatikgetrieben automatische Bremseinrichtungen einzusetzen. Diese verhindern ein nach vorne oder nach hinten Rollen des Fahrzeuges auch dann, nachdem der Führer des Fahrzeuges aufgehört hat, das Bremspedal des Fahrzeuges zu betätigen. Diese Systeme werden als Kriech-Unterdrückung (Creep Suppression), Hill-Holder oder Start-Assistenten-Systeme bezeichnet. Ein Hill-Holder-System ist ein System, das in der Lage ist, Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen eines Kraftfahrzeuges zu unterdrücken. Diese Systeme umfassen einen Sensor zur Erfassung einer Radbewegung, eine Rechnereinrichtung, eine Signalübertragungseinrichtung und eine Bremseinrichtung.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, für ein im Stillstand befindliches und mit einer automatischen oder elektro-mechanischen Bremseinrichtung versehenes Fahrzeug ein Verfahren zu entwickeln, mit dem bei einem geringen technischen Aufwand der zu überwindende Fahrwiderstand beim Anfahren des Fahrzeuges an einem Hang ermittelt und daraus eine Getriebeübersetzung derart eingestellt werden kann, dass ein sicheres Anfahren des Fahrzeuges erreicht und unplausible Übersetzungsverhältnisse und Getriebeschaltungen vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Durch das leicht ermittelbare aufzubringende Bremsmoment einer automatischen oder elektro-mechanischen Bremseinrichtung zum Halten eines Fahrzeuges an einer Steigung kann die auf das Fahrzeug wirkende Hangabtriebskraft und daraus der zu überwindende Fahrwiderstand unter Berücksichtigung der auf die Kurbelwelle reduzierten Verlustmomente, des Gesamtübersetzungsgrad zwischen elektromechanische Bremseinrichtung und Radnabe und des statischen Radhalbmesser im Steuergerät ermittelt werden. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, bereits bei Fahrzeugstillstand das zum Anfahren des Fahrzeuges an einer Steigung benötigte Antriebsmoment zu ermitteln und eine für den Anfahrvorgang günstige Getriebeübersetzung einzustellen. Pendel- und unplausible Schaltungen beim Anfahren des Fahrzeuges an einer Steigung bis zum Erreichen einer Mindestgeschwindigkeit werden vermieden. Aufgrund des durch das Hill-Holder-System als Wert vorliegenden Bremsmomentes kann mit einem geringen Aufwand im Stillstand des Fahrzeuges der beim Anfahren des Fahrzeuges an einer Steigung zu überwindende Fahrwiderstand ermittelt werden.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass aus den Daten des Hill-Holder-Systems, der ermittelten Hangabtriebskraft, der Standard-Fahrzeugmasse und der Gravitationskonstante ein für die Motorsteuerung wichtiger Beiwert für Steigung (Bergindex), Gefälle oder erhöhter Beladung bereits im Stillstand des Fahrzeuges ermittelt werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben, sie werden in der Beschreibung zusammen mit ihren Wirkungen erläutert.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung des zu überwindenden Fahrwiderstandes beim Anfahren eines Fahrzeuges an einem Hang durch ein im Stillstand befindliches Fahrzeug findet bei Fahrzeugen Anwendung, die mit einer automatischen oder elektro-mechanischen Bremseinrichtung, beispielsweise mit einem Hill-Holder-System, versehen sind. Die automatische Bremseinrichtung erzeugt ohne Bremsbetätigung ein Bremsmoment, das ein Halten des Fahrzeuges an einer Steigung ohne ein Rückwärtsrollen ermöglicht. Über das an sich bekannte Hill-Holder-System können die aufzuwendenden Drehmomente zum Halten des Fahrzeuges an einer Steigung abgerufen werden. Somit liegt einem Steuergerät zum Einstellen der Getriebeübersetzung sofort abrufbar und mit hoher Genauigkeit das momentan anliegende Bremsmoment vor.
  • Im Steuergerät wird aus dem momentan anliegenden Bremsmoment vom Hill-Holder-System unter Berücksichtigung der auf die Kurbelwelle reduzierten Verlustmomente, des Gesamtübersetzungsgrades zwischen automatischer Bremseinrichtung und Radnabe und des statischen Radhalbmessers die auf das Fahrzeug wirkende Hangabtriebskraft und daraus der zu überwindende Fahrwiderstand ermittelt. Die auf das Fahrzeug wirkende Hangabtriebskraft FH ergibt sich dabei zu FH = (MHH – MVerl)·iG·rstat,wobei
    MHH das vom Hill-Holder-System momentan aufzubringende Bremsmoment,
    MVerl die auf die Kurbelwelle reduzierten Verlustmomente (Rollwiderstand, Restbremsmoment usw.),
    iG Gesamtantriebsübersetzung zwischen automatischer Bremseinrichtung und Radnabe,
    rstat statischer Radhalbmesser bedeuten.
  • Beim Ermitteln der auf das Fahrzeug wirkenden Hangabtriebskraft bzw. des zu überwindenden Fahrwiderstandes wird das momentan anliegende Bremsmoment um den Mindestbetrag zum sicheren Halten des Fahrzeuges am Hang erhöht. Dieser Wert ist ebenfalls problemlos aus dem Hill-Holder-System abrufbar.
  • Aus der errechneten Hangabtriebskraft kann im Steuergerät unter Berücksichtigung der Gravitationskonstante und einer Standard-Fahrzeugmasse ein Beiwert für Steigung, erhöhte Beladung oder Gefälle ermittelt werden, der für die Motorsteuerung und für die einzustellende Getriebeübersetzung einen wichtigen Kennwert darstellt. Durch die Sensoren des Hill-Holder-Systems kann ein Rückschluss gezogen werden, ob das momentan anliegende Bremsmoment zum Halten des Fahrzeuges an einer Steigung oder an einem Gefälle benötigt wird.
  • Mittels Steuergerät wird aus der ermittelten Hangabtriebskraft bzw. dem Fahrwiderstand und/oder dem Beiwert für Steigung, erhöhter Beladung oder Gefälle anhand eines im Steuergerät abgelegten gangabhängigen Kennlinienfeldes die für das Anfahren benötigte Getriebeübersetzung ermittelt. Mit der so ermittelten Getriebeübersetzung ist ein Anfahren des Fahrzeuges an einer Steigung möglich, ohne dass die automatische Getriebesteuerung unplausible Schaltungen ausführt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist einsetzbar für alle Fahrzeuge mit automatischer oder elektro-mechanischer Bremseinrichtung, bei dem das Fahrzeug ohne Bremsbetätigung im Stillsand gehalten wird. Das können neben Fahrzeugen mit einem Hill-Holder-System auch Fahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb, insbesondere Fahrzeuge mit einem Starter-Generator oder Hybridfahrzeuge, sein.
    •

Claims (4)

  1. Verfahren zur Ermittlung des zu überwindenden Fahrwiderstandes beim Anfahren eines Fahrzeuges an einem Hang durch ein im Stillstand befindliches Fahrzeug, bei dem das zum Halten des Fahrzeuges an dem Hang aufzubringende Bremsmoment durch eine automatische oder elektro-mechanische Bremseinrichtung aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Steuergerät aus dem momentan anliegenden Bremsmoment, den auf die Kurbelwelle reduzierten Verlustmomenten, dem Gesamtübersetzungsgrad zwischen automatischer oder elektro-mechanischer Bremseinrichtung und Radnabe und dem statischen Radhalbmesser die auf das Fahrzeug wirkende Hangabtriebskraft und daraus der zu überwindende Fahrwiderstand ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln des Fahrwiderstandes das momentan anliegende Bremsmoment um den Mindestbetrag zum sicheren Halten des Fahrzeuges am Hang erhöht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuergerät aus der Hangabtriebskraft, der Gravitationskonstante und der Standard-Fahrzeugmasse ein Beiwert für Steigung, erhöhte Beladung oder Gefälle ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuergerät aus dem Fahrwiderstand und/oder dem Beiwert für Steigung, Gefälle oder erhöhte Beladung mittels eines gangabhängigen Kennlinienfeldes die für das Anfahren benötigte Getriebeübersetzung ermittelt wird.
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