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Die
Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum
Steuern der Antriebseinheit eines Fahrzeugs nach der Gattung der
unabhängigen
Ansprüche
aus.
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Es
ist bereits bekannt, mit Hilfe eines Radarsensors einer adaptiven
Fahrgeschwindigkeitsregelung die Geschwindigkeit und den Abstand
eines vorausfahrenden Fahrzeugs zu erfassen. Diese Informationen
werden von der adaptiven Fahrgeschwindigkeitsregelung dazu verwendet,
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Verkehrssituation
komfortabel zu regeln. Darüber
hinaus können die
Daten des Radarsensors verwendet werden, um kritische Fahrsituationen
zu erkennen. So kann beispielsweise durch eine automatische Notbremsung ein
Auffahrunfall verhindert oder seine Folgen stark verringert werden.
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Weiterhin
sind Systeme bekannt, die den Fahrer durch eine ungewohnte Fahrzeugreaktion
auf eine Gefahrensituation hinweisen sollen. Eine solche Fahrzeugsreaktion
kann entweder durch eine kurze automatische Bremsung wie in der
DE 198 57 992 C2 beschrieben
oder durch einen Ruck im Antriebstrang wie in der
DE 38 22 193 A1 beschrieben,
realisiert werden. Solche kinästhetischen
nicht vom Fahrer beeinflussbaren Fahrzeugreaktionen erfahren gegenüber optischen
oder akustischen Warnsignalen eine ungleich höhere Priorisierung durch den
Fahrer, vergleichbar mit der Rückmeldung
einer Bremsung mit Antiblockiersystem am Bremspedal im Gegensatz
zu einer Anzeige am Kombiinstrument.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Steuern der Antriebseinheit eines Fahrzeugs mit den Merkmalen
der unabhängigen
Ansprüche
haben demgegenüber
den Vorteil, dass aufgrund einer Detektion eines Ereignisses, das
kinästhetisch
signalisiert wird, eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit abhängig davon,
ob sich das Fahrzeug in einem Schubbetrieb oder in einem Zugbetrieb
befindet, sprungförmig
verändert wird.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass sowohl im Schubbetrieb
als auch im Zugbetrieb ein möglichst
gut wahrnehmbarer Ruck im Antriebstrang erzielt werden kann.
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Durch
die in den Unteransprüchen
ausgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Der
Schubbetrieb lässt
sich besonders einfach dann detektieren, wenn ein dem Fahrerwunsch entsprechender
Wert der Ausgangsgröße kleiner
als ein der Summe aller Verluste entsprechender Wert der Ausgangsgröße ist.
Der Zugbetrieb lässt
sich besonders einfach dann detektieren, wenn ein dem Fahrerwunsch
entsprechender Wert der Ausgangsgröße größer als ein der Summe aller
Verluste entsprechender Wert der Ausgangsgröße ist.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Ausgangsgröße bei Detektion des Zugbetriebs
sprungförmig
reduziert und bei Detektion des Schubbetriebs sprungförmig erhöht wird.
Auf diese Weise erfolgt der Ruck im Antriebstrang aufgrund der Detektion
des Ereignisses entgegen dem aktuellen Betrieb des Fahrzeugs. Somit
wird im Zugbetrieb eine ruckartige Schubwirkung und im Schubbetrieb
eine ruckartige Zugwirkung erzielt. Dies führt dazu, dass der im Antriebstrang
vom Fahrer besonders gut wahrgenommen wird.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die sprungförmige Veränderung der Ausgangsgröße für eine vorgegebene
Zeit durchgeführt
wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Fahrer bei geeigneter
Zeitvorgabe die Signalwirkung des Rucks im Antriebstrang erkennt.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Höhe der sprungförmigen Veränderung
der Ausgangsgröße so gewählt wird,
dass bei Detektion des Zugbetriebs in den Schubbetrieb und bei Detektion der
Schubbetriebs in den Zugbetrieb gesprungen wird. Auf diese Weise wird
die Wahrnehmung des Rucks im Antriebstrang aufgrund des Betriebswechsels
noch verbessert.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Sprunghöhe betragsmäßig größer als die Differenz zwischen
einem dem Fahrerwunsch entsprechenden Wert der Ausgangsgröße und einem
der Summe aller Verluste entsprechenden Wert der Ausgangsgröße gewählt wird.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass durch die sprungförmige Veränderung
der Ausgangsgröße ein Betriebswechsel
vom Schubbetrieb in den Zugbetrieb und vom Zugbetrieb in den Schubbetrieb
erfolgt.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Höhe der
sprungförmigen
Veränderung
der Ausgangsgröße abhängig von
eine aktuellen Getriebeübersetzung gewählt wird.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der für den Fahrer spürbare Ruck
im Antriebstrang möglichst
unabhängig
vom gewählten Gang
ist.
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Dies
kann auf einfache Weise dadurch realisiert werden, dass die Höhe der sprungförmigen Veränderung
der Ausgangsgröße bei einer
höheren
Getriebeübersetzung
kleiner als bei einer niedrigeren Getriebeübersetzung gewählt wird.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen 1 ein Blockschaltbild
eines Fahrzeugs, 2 ein
Funktionsdiagramm zur Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 3 ein erstes Momenten-Zeit-Diagramm und 4 ein zweites Momenten-Zeit-Diagramm
jeweils zur Erläuterung
eines beispielhaften Momentenverlaufes über der Zeit gemäß der Erfindung.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In 1 kennzeichnet 90 ein
Fahrzeug, von dem in Form eines Blockschaltbildes eine Antriebseinheit 1 und
eine Steuerung 5 dargestellt sind. Die Antriebseinheit 1 kann
dabei beispielsweise einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor
oder einen auf einem alternativen Antriebskonzept beruhenden Motor
umfassen. Im Falle eines Verbrennungsmotors kann es sich beispielsweise
um einen Ottomotor oder einen Dieselmotor handeln. Die Antriebseinheit 1 gibt eine
Ausgangsgröße beispielsweise
in Form eines Drehmoments, einer Leistung oder einer Zylinderfüllung oder
einer von einer der genannten Größen abgeleiteten
Größe ab. Im
Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass es sich bei
der Ausgangsgröße um ein
Drehmoment handelt und zwar um das vom Motor der Antriebseinheit
abgegebene Motormoment MM. Dieses wird dann über Wandler und Getriebe, die
in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt sind, auf die Räder in Form eines Radmoments
gebracht. Die Steuerung 5 steuert die Antriebseinheit 1 zur
Umsetzung eines vorgegebenen Sollwertes für das Motormoment MM an. Dies
kann im Falle eines beispielsweise als Ottomotor ausgebildeten Verbrennungsmotors
der Antriebseinheit 1 durch entsprechende Einstellung der Luftzufuhr
beispielsweise mittels einer Drosselklappe, durch entsprechende
Einstellung der Kraftstoffzufuhr mittels mindestens eines Einspritzventils und/oder
durch entsprechende Einstellung eines Zündzeitpunktes mindestens einer
Zündkerze
erfolgen. Im Falle eines Dieselmotors kann der Sollwert für das Motormoment
MM durch entsprechende Einstellung der Kraftstoffzufuhr mittels
mindestens eines Einspritzventils umgesetzt werden. Weiterhin sind Mittel 15 zur
Detektion eines Ereignisses vorgesehen, die ein entsprechendes Detektionssignal
D an die Steuerung 5 abgeben. Ein solches Ereignis kann beispielsweise
durch mindestens einen Betriebszustand der Antriebseinheit 1 oder
durch mindestens eine Fahrsituation hervorgerufen werden. Eine solche
Fahrsituation kann beispielsweise von einer in 1 nicht dargestellten adaptiven Fahrgeschwindigkeitsregelung
dadurch detektiert werden, dass sich die Geschwindigkeit und der
Abstand eines vorausfahrenden Fahrzeugs plötzlich verringert, sodass ein
Auffahrunfall droht. Wird ein solches Ereignis beispielsweise eines
drohenden Auffahrunfalls von den Mittel 15, die auch als
Detektionseinheit bezeichnet werden, detektiert, so wird ein entsprechendes
Detektionssignal D an die Steuerung 5 von der Detektionseinheit 15 abgegeben.
Somit ist die Steuerung 5 über das Ereignis in diesem
Beispiel des drohenden Auffahrunfalls informiert. Weiterhin ist
die Steuerung 5 mit einem Fahrpedalmodul 30 verbunden,
das ein Fahrerwunschmoment MF je nach Betätigung des Fahrpedals durch
den Fahrer vorgibt. Das Fahrerwunschmoment MF wird vom Fahrpedalmodul 30 an die
Steuerung 5 weitergeleitet. Weiterhin sind n Nebenaggregate
und Motorfunktionen vorgesehen, die in 1 pauschal mit den Bezugszeichen 40, 45 gekennzeichnet
sind und Verlustmomentenanforderungen MV1, ..., MVn an die Steuerung 5 stellen.
Bei den Nebenaggregaten kann es sich beispielsweise um eine Klimaanlage,
eine Servolenkung, eine elektrisches Schiebedach, usw. handeln.
Bei den Motorfunktionen kann es sich beispielsweise um eine Leerlaufregelung,
eine Antiruckelfunktion, usw. handeln. Gemeinsam ist den Nebenaggregaten
und den Motor funktionen mit den Bezugszeichen 40, 45,
dass sie Verlustemomente zur Folge haben. Die Summe aller Verlustmomentenanforderungen
wird im Folgenden mit MV bezeichnet. Weiterhin ist gemäß 1 eine Getriebesteuerung 35 vorgesehen,
die die aktuelle Getriebeübersetzung ü an die
Steuerung 5 überträgt. Erfindungsgemäß ist es
vorgesehen, dass ein von der Detektionseinheit 15 detektiertes
Ereignis kinästhetisch
von der Antriebseinheit 1 signalisiert wird, beispielsweise
durch einen Ruck im Antriebstrang. Zu diesem Zweck erzeugt die Steuerung 5 bei
Detektion des Ereignisses durch das Detektionssignal D zumindest
abhängig
von Fahrerwunschmoment MF und von der Summe MV aller Verlustmomentenanforderungen
eine Vorgabe für
einen Momentensprung MS, die von der Antriebseinheit 1 umzusetzen
ist durch entsprechende Einstellung der Luftzuführung, der Kraftstoffzufuhr
und/oder des Zündzeitpunktes
je nach Verwendung eines Otto- oder
Dieselmotors.
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In 2 ist der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
anhand eines Funktionsdiagramms dargestellt, das Mittel 10 zum
kinästhetischen
Signalisieren eines wie oben beschriebenen Ereignisses beschreibt.
Die Mittel 10 können
dabei software- und/oder hardwaremäßig in der Steuerung 5 implementiert
sein. Sie umfassen Mittel 20 zur Detektion eines Schub-
oder eines Zugbetriebes. Um einen möglichst gut wahrnehmbaren Ruck
im Antriebstrang zu erzielen, wird erfindungsgemäß unterschieden, ob die Antriebseinheit 1 positive
oder negative Radmomente liefert. Im Falle von positiven Radmomenten arbeitet
die Antriebseinheit 1 im Zugbetrieb, im Falle von negativen
Radmomenten im Schubbetrieb. Die Feststellung, ob Zugbetrieb oder
Schubbetrieb vorliegt, erfolgt mit Hilfe der Mittel 20.
Eine dabei werden sämtliche
Verlustmomentenanforderungen MV1, ..., MVn einem Additionsglied 50 zugeführt und
dort aufaddiert, sodass am Ausgang des Additionsgliedes 50 die
Summe MV aller Verlustmomentenanforderungen anliegt. Diese wird
einem Subtraktionsglied 55 zugeführt. Dem Subtraktionsglied 55 wird
außerdem das
Fahrerwunschmoment MF zugeführt
und dort von der Summe MV aller Verlustmomentenanforderungen abgezogen.
Die am Ausgang des Subtraktionsgliedes 55 sich ergebende
Differenz wird einem Vorzeichenbildner 60 zugeführt. Der
Vorzeichenbildner 60 ermittelt das Vorzeichen der am Ausgang
des Subtraktionsglied 55 anliegenden Differenz. Ist diese Differenz
negativ, dann ist der Betrag des Fahrerwunschmomentes MF größer als
der Betrag der Summe MV aller Verlustmomentenanforderungen und es
liegt Zugbetrieb vor. Ist diese Differenz positiv, dann ist der
Betrag des Fahrerwunschmomentes MF kleiner als der Betrag der Summe
MV aller Verlustmomentenanforderungen und es liegt Schubbetrieb vor.
Der Ausgang des Vorzeichenbildners 60 steuert einen ersten
gesteuerten Schalter 75 an und stellt gleichzeitig den
Ausgang der Mittel 20 dar. Des Weiteren kann es vorgesehen
sein, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die in 2 dargestellt
auch die aktuelle Getriebeübersetzung ü zu berücksichtigen. Die
aktuelle Getriebeübersetzung ü wird einer
Kennlinie 80 als Eingangsgröße zugeführt. In Abhängigkeit der aktuellen Getriebeübersetzung ü ermittelt
die Kennlinie 80 einen zugeordneten Momentensprung MS.
Dazu ist in der Kennlinie 80 zu verschiedenen Getriebeübersetzungen ü jeweils
ein zugeordneter Momentensprung MS abgelegt. Die Kennlinie 80 kann
beispielsweise auf einem Prüfstand
und/oder bei Fahrversuchen appliziert werden. Die Applikation der
Kennlinie 80 erfolgt dabei in vorteilhafter Weise so, dass
die Höhe
bzw. der Betrag des jeweiligen Momentssprungs MS bei einer höheren Getriebeübersetzung ü in einem
niedrigeren Gang kleiner als bei einer niedrigeren Getriebeübersetzung ü in einem höheren Gang
gewählt
wird. Auf diese Weise wird durch den übersetzungsabhängig applizierten
Momentensprung MS gewährleistet,
dass der für
den Fahrer spürbare
Ruck im Antriebstrang möglichst
unabhängig
vom gewählten
Gang ist. Der Momentensprung MS am Ausgang der Kennlinie 80 ist
direkt mit einem ersten Eingang 95 des ersten gesteuerten Schalters 75 verbunden.
Weiterhin ist der Momentensprung MS am Ausgang der Kennlinie 80 über ein Vorzeichenumkehrglied 85 mit
einem zweiten Eingang 100 des ersten gesteuerten Schalters 75 verbunden.
Das Vorzeichenumkehrglied 85 multipliziert den Momentensprung
MS mit dem Wert-1. Somit kann der erste gesteuerte Schalter 75 zwischen
dem positiven Momentensprung MS, der von der Kennlinie 80 ausgegeben
und am ersten Eingang 95 anliegt, und dem negativen Momentensprung
-MS am zweiten Eingang 100 umschalten. Für den Fall,
dass der Ausgang des Vorzeichenbildners 60 positiv ist, also
Schubbetrieb detektiert wurde, wird der erste gesteuerte Schalter 75 derart
von den Mitteln 20 bzw. vom Ausgang des Vorzeichenbildners 60 angesteuert,
dass er den ersten Eingang 95 mit seinem Ausgang, der einem
ersten Eingang 105 eines zweiten gesteuerten Schalters 25 entspricht,
verbindet. Für den
Fall, dass der Ausgang des Vorzeichenbildners 60 negativ
ist, also Zugbetrieb detektiert wurde, wird der erste gesteuerte
Schalter 75 derart von den Mitteln 20 bzw. vom
Ausgang des Vorzeichenbildners 60 angesteuert, dass er
den zweiten Eingang 100 mit seinem Ausgang, der dem ersten
Eingang 105 des zweiten gesteuerten Schalters 25 entspricht,
verbindet. An einem zweiten Eingang 110 des zweiten gesteuerten
Schalters 25 liegt konstant der Wert Null an. Der zweite
gesteuerte Schalter 25 wird vom Ausgang eines Zeitgliedes 70 angesteuert.
Der Eingang des Zeitgliedes 70 ist das Detektionssignal
D. Das Zeitglied 70 hat eine vorgegebene Zeitkonstante. Durch
das Detektionssignal D, das bei Detektion eines oben beispielhaft
beschriebenen Ereignisses anliegt, wird das Zeitglied 70 für die Dauer
der Zeitkonstanten τ ge setzt
und der zweite gesteuerte Schalter 25 zur Verbindung seines
ersten Eingangs 105 mit seinem Ausgang angesteuert. Der
Ausgang des zweiten gesteuerten Schalters 25 steuert dann
die Antriebseinheit 1 in der in 1 gezeigten Weise zur Umsetzung des Momentensprungs
an, um den gewünschten
Ruck im Antriebstrang zu realisieren. Ist der Ausgang des Zeitgliedes 70 nicht
gesetzt, so verbindet der zweite gesteuerte Schalter 25 seinen
zweiten Eingang 110 und damit den Wert Null mit seinem Ausgang
und es wird kein Momentensprung von der Steuerung 5 zur
Umsetzung durch die Antriebseinheit 1 angefordert. Der
zweite gesteuerte Schalter 25 stellt somit Mittel zur sprungförmigen Veränderung der
Ausgangsgröße der Antriebseinheit 1 bzw.
des Motormoments MM dar.
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Durch
die Mittel 10 zum kinästhetischen
Signalisieren eines wie oben beispielhaft beschriebenen Ereignisses
lässt sich
aufgrund einer Detektion eines solchen Ereignisses eine Ausgangsgröße, in diesem Beispiel
das Motormoment MM, der Antriebseinheit 1 abhängig davon,
ob sich das Fahrzeug 90 in einem Schubbetrieb oder in einem
Zugbetrieb befindet, sprungförmig
verändern.
Dies führt
beispielsweise zu einem Ruck im Antriebstrang des Fahrzeugs 90.
Dabei wird durch die Mittel 20 der Schubbetrieb detektiert,
wenn ein dem Fahrerwunsch entsprechender Wert der Ausgangsgröße, in diesem
Beispiel das Fahrerwunschmoment MF, kleiner als ein der Summe aller
Verluste entsprechender Wert der Ausgangsgröße, in diesem Beispiel der
Summe MV aller Verlustmomentenanforderungen, ist. Dabei wird durch
die Mittel 20 weiterhin der Zugbetrieb detektiert, wenn ein
dem Fahrerwunsch entsprechender Wert der Ausgangsgröße, in diesem
Beispiel das Fahrerwunschmoment MF, größer als ein der Summe aller Verluste
entsprechender Wert der Ausgangsgröße, in diesem Beispiel der
Summe MV aller Verlustmomentenanforderungen, ist. Durch die beschriebenen
Ansteuerung des ersten gesteuerten Schalters 75 wird bei
Vorliegen des beschriebenen Ereignisses sichergestellt, dass die
Ausgangsgröße der Antriebseinheit 1,
in diesem Beispiel das Motormoment MM, bei Detektion des Zugbetriebs
sprungförmig
um den Betrag des Momentensprungs MS reduziert und bei Detektion
des Schubbetriebes um den Betrag des Momentensprungs MS sprungförmig erhöht wird.
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Optional
und wie in 2 gestrichelt
dargestellt kann der Ausgang des Subtraktionsgliedes 55 einem
Betragsbildner 65 zugeführt
werden, der den Betrag der am Ausgang des Subtraktionsgliedes 55 liegenden
Differenz bildet und den gebildeten Betrag zusätzlich zur aktuellen Getriebeübersetzung ü als weitere
Eingangsgröße der Kennlinie 80 zuführt, die somit
zum Kennfeld wird. Der Momentensprung MS wird dann in Abhängig keit
dieser beiden Eingangsgrößen mit
Hilfe des Kennfeldes 80 ermittelt. Dabei kann die Höhe bzw.
der Betrag des Momentensprungs MS so gewählt werden, dass die Sprunghöhe bzw.
der Sprungbetrag betragsmäßig größer als die
Differenz zwischen dem Fahrerwunschmoment MF und der Summe MV aller
Verlustmomentenanforderungen gewählt
wird, sodass bei Detektion des Zugbetriebs in den Schubbetrieb und
bei Detektion des Schubbetriebes in den Zugbetrieb gesprungen wird.
Auf diese Weise lässt
sich ein besonders wirkungsvolles Rucken des Antriebstranges erreichen, indem
schlagartig vom Schub- in den Zugbetrieb oder umgekehrt gewechselt
wird.
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In 3 ist ein erstes Beispiel
für einen
Verlauf des Motormomentes MM über
der Zeit t dargestellt. Dabei verläuft die Summe MV aller Verlustmomentenanforderungen
zunächst
oberhalb des Fahrerwunschmomentes MF, sodass Schubbetrieb vorliegt.
Das Motormoment MM wird dem Fahrerwunschmoment MF möglichst
gut nachgeführt.
Zu einem Zeitpunkt t0 empfängt
die Steuerung 5 das Detektionssignal D von der Detektionseinheit 15,
sodass zum Zeitpunkt t0 eine Warnfunktion in der Steuerung 5 aktiviert
wird, die in der beschriebenen Weise einen ersten positiven Momentensprung
MS1 von der Antriebseinheit 1 anfordert, da sich die Antriebseinheit 1 im
Schubbetrieb befindet. Der erste Momentensprung MS1 ist dabei betragsmäßig größer als
die Differenz zwischen dem Fahrerwunschmoment MF und der Summe MV
aller Verlustmomentenanforderungen. Deshalb wird vom Zeitpunkt t0
für die
Zeitkonstante τ vom
Schub- in den Zugbetrieb gesprungen und anschließend wieder zurück in den
Schubbetrieb. Erst zu einem späteren
Zeitpunkt t1 überschreitet
das Motormoment MM die Summe MV aller Verlustmomentenanforderungen,
sodass vom Zeitpunkt t1 an der Zugbetrieb vorliegt.
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In 4 ist ein zweites Beispiel
für einen Verlauf
des Motormomentes MM über
der Zeit t dargestellt. Dabei verläuft die Summe MV aller Verlustmomentenanforderungen
unterhalb des Fahrerwunschmomentes MF, sodass Zugbetrieb vorliegt. Das
Motormoment MM wird dem Fahrerwunschmoment MF möglichst gut nachgeführt. Zu
einem Zeitpunkt t2 empfängt
die Steuerung 5 das Detektionssignal D von der Detektionseinheit 15,
sodass zum Zeitpunkt t2 eine Warnfunktion in der Steuerung 5 aktiviert
wird, die in der beschriebenen Weise einen zweiten negativen Momentensprung
MS2 von der Antriebseinheit 1 anfordert, da sich die Antriebseinheit 1 im
Zugbetrieb befindet. Der zweite Momentensprung MS2 ist dabei betragsmäßig kleiner
als die Differenz zwischen dem Fahrerwunschmoment MF und der Summe
MV aller Verlustmomentenanforderungen. Deshalb wird vom Zeitpunkt
t2 für
die Zeitkonstante τ das
Motormoment MM um den Betrag des zweiten Momentensprungs MS2 reduziert
ohne dass ein Wechsel vom Zugbetrieb in den Schubbetrieb stattfindet.
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Durch
die beschriebene Warnfunktion kann bspw. ein Auffahrunfall im Rahmen
einer adaptiven Fahrgeschwindigkeitsregelung bei Verringerung der Geschwindigkeit
und des Abstandes eines vorausfahrenden Fahrzeugs verhindert werden,
wenn der Fahrer aufgrund der kinästhetischen
Signalisierung einen entsprechenden Bremsvorgang einleitet.