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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Halten eines Kraftfahrzeugs unter einer äußeren Kraft. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines notwendigen Bremsdruckes beim Anfahren eines Kraftfahrzeugs, so daß das Kraftfahrzeug nicht durch eine äußere Kraft bewegt wird, wenn das Antriebsmoment nicht ausreicht, das die Schritte aufweist: a) Ermitteln einer Differenz zwischen einem Antriebsmoment und einem Außenmoment des Kraftfahrzeugs, b) Erzeugen eines Bremsdruckes durch eine Bremseinrichtung, so daß eine Bremskraft auf wenigstens einige der Räder des Kraftfahrzeugs ausgeübt wird, wenn das Antriebsmoment kleiner als das Außenmoment ist.
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Aus der
DE 36 18 532 A1 ist eine Anfahrhilfe für das Anfahren eines Fahrzeugs an einer Steigung bekannt. Die Anfahrhilfe weist einen gegebenenfalls mit einem Bremskraftverstärker verbundenen Hauptbremszylinder, ein eine Betätigungseinrichtung aufweisendes, in einer Bremsleitung angeordnetes Bremsdruck-Halteventil zum Halten des Bremsdrucks und Freigeben desselben in Abhängigkeit von einem Zustand des an einer Steigung haltenden Fahrzeugs auf. Weiterhin sind eine Anordnung von Sensoren zum Ermitteln des Zustands des Fahrzeugs sowie eine Steuereinheit mit CPU, RAM- und ROM-Speicher vorhanden, die Signale der Sensoren erhält, um Steuersignale für die Betätigungseinrichtung des Bremsdruck-Halteventils in Abhängigkeit vom Zustand des an einer Steigung haltenden Fahrzeugs zu berechnen und zu erzeugen.
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Die
DE 195 25 552 A1 offenbart, dass zum Halten eines Fahrzeugs am Berg die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Bremspedalbetätigung, das Anfahrmoment, der Betriebszustand des Fahrzeugmotors, das Betätigen einer Feststellbremse und das Aktivieren des Haltesystems ausgewertet werden. Das Haltesystem unterscheidet dabei Fahrsituationen, in denen die Bremskraft bzw. der Bremsdruck aufrechterhalten (Fall A), erhöht (Fall B) oder abgebaut wird (Fall C). Des Weiteren wird bei Überschreiten einer Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle und/oder bei einem Betätigen eines Ausschalters das Haltesystem außer Funktion gesetzt (Fall D).
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Die
DE 36 21 076 C2 beschreibt eine Bremskrafthaltevorrichtung, die ein stillstehendes Fahrzeug nach Betätigen der Bremsvorrichtung im Stillstand hält sowie eine Anfahrhilfevorrichtung, die die Bremskraft beim Einleiten des Anfahrens auf Basis von Messsignalen automatisch abbaut. Die Anfahrhilfevorrichtung umfasst ein einen Drehstellungssensor aufweisendes Sensorsystem, das bei einer Veränderung der Drehstellung einer mit dem Fahrzeugmotor über die Kupplung verbindbaren Antriebswelle das Signal für den Abbau der Bremskraft gibt.
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Eine Anordnung zum Halten eines Fahrzeugs auf einer geneigten Fahrbahn ist aus
DE 40 23 705 A1 bekannt. Diese bekannte Anordnung zum Halten eines Fahrzeugs beim Anfahren am Berg besteht im wesentlichen aus einem in den Seilzug oder in das Gestänge einer Feststellbremse eingesetzten elektrisch betätigbaren Aktuator und aus elektronischen Schaltkreisen, denen das Anfahren des Fahrzeugs beeinflussende Information und Meßwerte zuführbar sind und die durch logische Verknüpfung und Auswertung der Informationen und Meßwerte Stellsignale zur Steuerung des Aktuators und damit zum Verkürzen oder Verlängern des Seilzuges erzeugen. Der Aktuator setzt sich aus einem Elektromotor und einem Spindeltrieb zusammen. Mit dieser Anordnung ist ein Haften des Fahrzeugs beim Anfahren am Hang möglich.
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Die bekannte Anordnung ist aber nur beim ersten Anlassen und Anfahren des Fahrzeugs aktiv oder. wird auf Betätigung eines gesonderten Schalters durch den Fahrer aktiviert. Normalerweise wird sie überbrückt, sobald das Fahrzeug einmal in Bewegung gesetzt worden ist, damit es beim Fahren nicht zu einem unbeabsichtigten Bremsen kommt. Die Überbrückung der elektronischen Schaltkreise zur Steuerung des Aktuators erfolgt dabei bereits nach einer kleinen Bewegung des Fahrzeugs. Kommt es nun aber aufgrund einer Unaufmerksamkeit des Fahrers zu einem Abwürgen des Motors oder betätigt der Fahrer die Kupplung, nachdem sich das Fahrzeug bereits etwas bewegt hat, so spricht die Elektronik nicht mehr an und das Fahrzeug muß ohne Anfahrhilfe anfahren. Dies ist nachteilig für die Fahrsicherheit und den Komfort, da es dabei zu einem Absterben des Motors kommen kann und das Fahrzeug unkontrolliert zurückrollen kann.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Steuerungsverfahren anzugeben, mit dem die Anfahrhilfe immer einsatzbereit ist, ohne dass die Gefahr des unbeabsichtigten Auslösens besteht.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, mehrere Parameter zur Überprüfung heranzuziehen, ob die Anfahrhilfe des Fahrzeugs in Bereitschaft sein soll oder nicht. Als zu überwachende Parameter werden erfindungsgemäß vorgeschlagen: Unterbrechung des Triebstrangs und/oder Motorleistung des Fahrzeugs und Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Damit wird erreicht, dass die Anfahrhilfe immer einsatzbereit ist, ahne dass z. B. bei einer Fahrt auf der Landstraße oder in der Stadt vor einer Ampel die Gefahr des unbeabsichtigten Auslösens der Anfahrhilfe und insbesondere einem ungewollten Bremsen besteht
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass wenigstens einige der Eingangsgrößen bereits für andere Verfahren zur Fahrzeugsteuerung wie ABS erfasst werden und somit das erfindungsgemäße Verfahren sehr einfach in die Zentralsteuerung des Fahrzeugs zu implementieren ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wobei Bezug genommen wird auf die beigefügten Zeichnungen.
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1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs auf einer abschüssigen Fahrbahn zur Erläuterung der Erfindung.
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2 zeigt ein Blockdiagramm der wesentlichen Elemente eines Fahrzeugs zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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3 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1 ist schematisch ein Fahrzeug 1 auf einer geneigten Fahrbahn 2 dargestellt. Die Neigung der Fahrbahn ist durch einen Winkel α gegeben. Die gezeigte Situation dient nur zur Erläuterung der Erfindung. Die Erfindung ist aber ebensogut auf andere Fälle anwendbar, wo z. B. ein Kraftfahrzeug durch eine Last nach hinten gezogen wird. In 1 hat das Fahrzeug 1 ein Eigengewicht G, das das Fahrzeug mit einer Hangabtriebskraft FHa als äußerer Kraft FHa = G·sinα hangabwärts zieht. Wenn die äußere Kraft oder Hangabtriebskraft FHa so groß wird, dass die Motorantriebskraft nicht ausreicht, des Fahrzeug 1 in die gewünschte Richtung (hangaufwärts) zu bewegen, und die Gefahr besteht, dass das Fahrzeug aufgrund der äußeren Kraft gegen die Motorantriebskraft nach hinten rollt, so soll die Bewegung des Kraftfahrzeugs 1 in eine andere als die gewünschte Richtung durch eine Anfahrhilfe 3 vermieden werden, indem des Fahrzeug gebremst wird. Dazu wird zunächst die Differenz zwischen einem Antriebsmoment und einem Außenmoment des Kraftfahrzeugs ermittelt und dann ein Bremsdruck durch eine Bremseinrichtung erzeugt, so dass eine Bremskraft auf wenigstens einige der Räder des Kraftfahrzeugs ausgeübt wird, wenn das Antriebsmoment kleiner als das Außenmoment ist. Das Bremssystem des Kraftfahrzeuges 1 kann z. B. das in dem Fahrzeug eingebaute ABS-System sein.
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In 2 ist eine Ausführungsform einer Anordnung gezeigt, die wesentliche Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens umfaßt. Erfindungsgemäß wird die Anfahrhilfe 3 des Fahrzeugs auch dann aktiviert, wenn das Antriebsmoment des Fahrzeugs gegen ein großes Außenmoment arbeiten muß, nachdem z. B. die Kupplung getreten wurde oder der Motor sehr stark belastet wurde oder ”abgewürgt” wurde. Um die Anfahrhilfe 3 anders als beim Stand der Technik auch in diesen Fällen aktivieren zu können, also auch z. B. nach einem Fehlversuch beim Anfahren, umfaßt die Anordnung nach 2 einen Kupplungssensor 4. Der Kupplungssensor 4 dient dazu, zu überprüfen, ob der Triebstrang des Fahrzeuges in der letzten Zeit unterbrochen worden ist. Ist dies der Fall, so nimmt das Ausgangssignal des Kupplungssensors einen vorgegebenen Wert an, d. h. nimmt z. B. den Wert einer logischen Eins an.
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Außerdem umfaßt die Anordnung nach 2 einen Motorsensor 5. Der Motorsensor 5 dient dazu, zu überprüfen, ob der Motor außerhalb seines vorgegebenen Arbeitsbereiches betrieben worden ist, d. h. insbesondere ob er ”abgewürgt” wurde. Ist dies der Fall, so nimmt das Ausganssignal des Motorsensors 5 z. B. den Wert einer logischen Null an, während im Normalbetrieb des Motors das Ausgangssignal des Motorsensors 5 eine logische Eins annimmt. Das Signal des Motorsensors 5 wird dabei bei dem Einschalten der Zündung auf Eins gesetzt. Erst wenn die Kurbelwelle des Motors einige Umdrehungen gemacht hat und somit die Anlaßphase beendet ist, hat das Motorsignal Bedeutung für die weitere Steuerung der Anfahrhilfe. Fällt dann der Motor aus dem vorgegebenen Arbeitsbereich heraus, ändert sich der logische Zustand des Ausgangssignals des Motorsensors 5 von Eins auf Null.
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Das Ausgangssignal des Motorsensors 5 wird in einem Invertierer 6 logisch invertiert, so daß es je nachdem, ob eine außergewöhnliche Situation (Unterbrechung des Triebstrangs, unrundes Laufen des Motors) aufgetreten ist oder nicht, logisch den gleichen Zustand annimmt wie das Ausgangssignal des Kupplungssensors 4. In dem Fall einer außergewöhnlichen Situation nehmen beide Signale, d. h. das Kupplungssignal und das Motorsignal nach der Invelterung durch den Invertierer 6, den logischen Wert Eins an, während sie bei normalem Betrieb des Fahrzeugs den logischen Wert Null haben.
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In der in 2 gezeigten Anordnung sind die beiden Werte von dem Motorsensor 5 und von dem Kupplungssensor 4 gleichwertig. Beide können für sich eine Anzeige darstellen, daß eine außergewöhnliche Situation vorgelegen hat, aufgrund derer es erforderlich ist, daß die Anfahrhilfe weiterhin aktiv ist und nicht in der Annahme, daß bereits normale Fahrbedingungen vorliegen, überbrückt wird. Um beide Sensorausgangssignale gleichberechtigt berücksichtigen zu können, ist der Ausgang des Kupplungssensors 4 und der Ausgangs des Motorsensors 5 über den Invertierer 6 mit einem ODER-Gatter 7 verbunden. Haben beide Ausgangssignale den logischen Wert Null, so hat auch der Ausgangs des ODER-Gatters 7 den logischen Wert Null. Hat entweder das Ausgangssignal des Kupplungssensors 4 oder das invertierte Ausgangssignal des Motorsensors 5 den logischen Wert Eins, das jeweils andere Eingangssignal des ODER-Gatters 7 jedoch den logischen Wert Null, so hat das Ausgangssignal des ODER-Gatters 7 den logischen Wert Eins. Ebenso hat das Ausgangssignal des ODER-Gatters 7 den logischen Wert Eins, wenn beide Eingangssignale des ODER-Gatters 7 den logischen Wert Eins haben.
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In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist statt des ODER-Gatters 7 ein UND-Gatter vorgesehen. Damit wird eine Situation nur dann als außergewöhnlich erkannt, wenn sowohl der Motor außerhalb eines vorgegebenen Arbeitsbereiches betrieben worden ist und außerdem auch der Triebstrang unterbrochen worden ist. Damit wird die Aktivierung der Anfahrhilfe 3 auf die Fälle eingeschränkt, in denen der Motor ”abgewürgt” wurde und zum Anlassen die Kupplung gelöst wird. Damit das Fahrzeug dabei nicht zurückrollt, soll die Anfahrhilfe 3 einen entsprechenden Bremsdruck aufbauen.
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Es kann die Fahrsituation eintreten, daß man auf einer geraden Strecke in den Leerlauf schaltet und das Fahrzeug ausrollen läßt. Dabei stellt man u. U. auch den Motor ab. Beim Schalten in den Leerlauf wird der Triebstrang des Fahrzeugs unterbrochen. Bei einer Anordnung, die nur die oben genannten Komponenten 4, 5, 6 und 7 aufweist, würde dies dazu führen, daß eine außerordentliche Situation erkannt würde und die Anfahrhilfe 3 aktiviert würde. Mit anderen Worten, das Fahrzeug würde gegen den Wunsch des Fahrers durch die Anfahrhilfe 3 abgebremst. (Die Anfahrhilfe 3 erkennt die träge Masse des Fahrzeugs als Außenmoment, das größer als das Antriebsmoment ist, und aktiviert die Bremseinrichtung des Fahrzeugs.) Um dies zu vermeiden, umfaßt die Anordnung nach 2 zusätzlich einen Geschwindigkeitssensor B. Der Geschwindigkeitssensor 8 dient dazu, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu überprüfen. Das Ausgangssignal des Geschwindigkeitssensors 8 nimmt dabei z. B. den Wert einer logischen Eins an, wenn das Fahrzeug steht, und es nimmt den Wert einer logischen Null an, wenn das Fahrzeug fährt. ”Außergewöhnlich” ist für den Geschwindigkeitssensor 8 also das Stehen des Fahrzeugs 1, während das Fahren des Fahrzeugs 1 einer ”normalen” Situation entspricht.
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Die Anfahrhilfe 3 wird erst dann aktiviert, wenn sowohl von dem Kupplungssensor 4 oder dem Motorsensor 5 als auch gleichzeitig von dem Geschwindigkeitssensor 8 eine außergewöhnliche Fahrsituation gemeldet wird. Dazu umfaßt die Anordnung nach 2 ein UND-Gatter 9, dessen Ausgang solange auf logisch Null liegt, wie kein oder nur ein Eingang auf logisch Eins liegt. Erst wenn an beiden Eingängen des UND-Gatters 9 eine logische Eins anliegt, nimmt auch der Ausgang des UND-Gatters 9 den logischen Wert Eins an und aktiviert so die Anfahrhilfe 3. Die Anfahrhilfe 3 erzeugt wie oben beschrieben dann einen Bremsdruck, der ausreicht, um das Fahrzeug 1 auch gegen ein Außenmoment zu halten.
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Die Anordnung ist besonders einfach in dem Fahrzeug 1 zu implementieren, wenn als Geschwindigkeitssensor 8 ein (nicht dargestellter) ABS-Sensor verwendet wird, als Motorsensor 5 ein Sensor der (nicht dargestellten) Motorsteuerung verwendet wird und als Kupplungssensor 4 ein Sensor einer weiteren (nicht dargestellten) Fahrdynamik-Einrichtung verwendet wird.
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Der Ablauf des Verfahrens in einer Ausführungsform der Erfindung ist in 3 dargestellt. Das Verfahren beginnt bei der Inbetriebnahme des Fahrzeugs (START). Wie oben bereits erwähnt, werden bei der Inbetriebnahme die Anfangswerte der einzelnen Ausgangssignale gesetzt. Außerdem werden Plausibilitätsprüfungen durchgeführt, wie z. B. die Prüfung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, damit das Parken beispielsweise von dem bewußten Hinunterrollen eines Hangs z. B. bei Batterieausfall etc. unterschieden werden kann. Um mit der Anfahrhilfe 3 einen geeigneten Bremsdruck zu erzeugen oder anderenfalls das Bewegen des Fahrzeugs 1 zuzulassen, indem die Bremsen gelöst werden, wird in einem Schritt 10 das Antriebsmoment MAntrieb und das Außenmoment MAußen erfaßt. In einem Schritt 11 wird die Bremseinrichtung gemäß dem Stand der Technik dann aktiviert, wenn MAntrieb < MAußen gilt, d. h. wenn das Fahrzeug nicht mit der augenblicklichen Motorkraft bewegt werden kann.
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Schritt 10 und 11 sind bekannt und werden von der Anfahrhilfe durchgeführt. Die Anfahrhilfe 3 wird beim Stand der Technik nach einer kurzen Anfahrphase des Fahrzeugs 1 deaktiviert oder überbrückt.
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Erfindungsgemäß wird in Schritt 12 das Kupplungssignal, das Motorsignal und das Geschwindigkeitssignal erfaßt. Nach der Beschreibung der Komponenten in 2 ergibt sich für den Fachmann als selbstverständlich, daß u. U. auch nur das Kupplungssignal oder nur das Motorsignal als Basis für die Aktivierung der Anfahrhilfe dienen kann.
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In Schritt 13 wird überprüft, ob das Kupplungssignal oder das invertierte Motorsignal (/Motorsignal) einen logischen Wert ungleich null annehmen. Wenn dies der Fall ist, springt das Verfahren zu der Abfrage in Schritt 14, ob die Geschwindigkeit Null ist. Hat das Geschwindigkeitssignal tatsächlich den logischen Wert Null, den es auch annimmt, wenn die Geschwindigkeit zwar nicht identisch null aber sehr klein ist, dann wird dies als außergewöhnliche Situation erkannt: offensichtlich hat der Fahrer den Anfahrvorgang unterbrochen, indem er die Kupplung getreten hat, nachdem der Motor fast oder tatsächlich überlastet wurde. Das Verfahren springt zurück zu den Schritten 10 und 11, die von der Anfahrhilfe 3 durchgeführt werden. Die Anfahrhilfe 3 assistiert dem Fahrer bei einem weiteren Anfahrversuch.
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Ist die Geschwindigkeit tatsächlich ungleich null, so bedeutet dies, daß das Fahrzeug z. B. auf einer langen geraden Strecke ausrollt oder bereits in der Anfahrphase Fahrt gewonnen hat. In diesem Fall muß das erfindungsgemäße Verfahren die Anfahrhilfe nur noch über eine Sicherheitsdauer Δt in Bereitschaft halten, und das Verfahren springt daher zu einer weiteren Abfrage 15, wo darauf gewartet wird, daß die verlängerte Anfahrphase des Fahrzeugs beendet wird. In der Abfrage 15 wird geprüft, ob die Zeit seit Beginn der Anfahrphase bzw. seit der Inbetriebnahme des Fahrzeugs 1 einen vorgegebenen Wert T, die Höchstdauer der Aktivierungszeit, überschritten hat.
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Das Verfahren springt auch von der Abfrage 13 zu der Abfrage 15, wenn Kupplungssignal und invertiertes Motorsignal beide keine außergewöhnliche Situation melden. Auch dann wird über eine vorgegebene Sicherheitsdauer T die Anfahrhilfe 3 in Bereitschaft gehalten, selbst wenn die Anfahrphase ohne Probleme verläuft. In Abfrage 15 wird geprüft, ob die Aktivierungszeit Δt schon größer als der vorgegebener Wert T ist. Ist dies nicht der Fall, so springt das Verfahren zu dem Schritt 12 des Erfassens des Kupplungssignals, des Motorsignals und des Geschwindigkeitssignals, um anschließend mit den Abfragen 13, 14 und 15 fortzufahren, solange bis in Abfrage 15 festgestellt wird, daß die Dauer T überschritten worden ist, ohne daß eine außergewöhnliche Situation aufgetreten ist. Damit wird das Fahrzeug 1 aus der Anfahrphase ”entlassen” und das Verfahren beendet (ENDE).
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Beim Beenden des Verfahrens werden in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Sensorausgänge zurückgesetzt. Das Verfahren beginnt erst wieder bei START entweder, wenn das Fahrzeug abgestellt worden ist und erneut angelassen wird oder wenn der Fahrer einen separaten Schalter unmittelbar oder mittelbar betätigt, mit dem die Anfahrhilfe 3 reaktiviert wird, d. h. die Schritte 10 und 11 erneut durchgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Fahrbahn
- 3
- Anfahrhilfe
- 4
- Kupplungssensor
- 5
- Motorsensor
- 6
- Invertierer
- 7
- ODER-Gatter
- 8
- Geschwindigkeitssensor
- 9
- UND-Gatter
- 10
- Erfassen von Antriebs- und Außenmoment MAntrieb und MAußen
- 11
- Aktivieren der Bremseinrichtung unter der Bedingung MAntrieb < MAußen
- 12
- Erfassen von Kupplungssignal, invertiertem Motorsignal und Geschwindigkeitssignal
- 13
- Abfrage des Zustandes von Kupplungssignal oder invertiertem Motorsignal
- 14
- Abfrage des Zustandes von Geschwindigkeitssignal
- 15
- Abfrage der Aktivierungszeit der Anfahrhilfe
- α
- Neigungswinkel der Fahrbahn 2
- G
- Gewicht des Fahrzeugs
- Fha
- Hangabtriebskraft des Fahrzeugs
- Δt
- Aktivierungszeit
- T
- Höchstdauer der Aktivierungszeit