WO2004071833A1 - Verfahren und vorrichtung zur erkennung der einleitung des anfahrvorganges durch einen fahrer eines fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erkennung der einleitung des anfahrvorganges durch einen fahrer eines fahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung der Einleitung des Anfahrvorganges durch einen Fahrer eines Fahrzeugs. Dabei wird wenigstens eine auszuwertende Grösse (M, N) ermittelt, aus der dann auf die Einleitung des Anfahrvorgangs geschlossen wird. Als wenigstens eine Messgrösse wird das Motormoment (M) und/oder die Motordrehzahl (N) und/oder eine mit der wenigstens einen auszuwertenden Grösse (M, N) korrelierte Grösse (M , N) verwendet. Die Erkennung des Anfahrvorgangs ist beispielsweise bei Verfahren und Vorrichtungen zur Vermeidung eines unbeabsichtigten Rollens des Fahrzeugs insbesondere beim Anfahren am Berg einsetzbar.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung der Einleitung des Anfahrvorganges durch einen Fahrer eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung der Einleitung des Anfahrvorganges durch einen Fahrer eines Fahrzeugs, wobei wenigstens eine auszuwertende Größe erfasst wird, aus der dann auf die Einleitung des Anfahrvorgangs geschlossen wird.
Solche Verfahren bzw. Vorrichtungen werden beispielsweise im Rahmen von Anfahrhilfeeinrichtungen bzw. Anfahrhilfeverfahren eingesetzt, die das unbeabsichtigte Rollen des Fahrzeugs beim Anfahren verhindern. Sobald der Fahrer den Anfahrvorgang einleitet wird dann automatisch der Bremsdruck bzw. die Bremskraft in den Radbremseinrichtungen abgebaut dun das Fahrzeug fährt ohne versehentliches Zurückrollen an.
Ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 196 21 628 AI bekannt. Dabei wird die Einleitung des Anfahrvorgangs durch den Fahrer anhand der Stellung des Kupplungspedals oder des Bremspedals erkannt. Nimmt der Fahrer das Kupplungspedal oder das Bremspedal aus der betätigten Stellung zurück, so wird auf die Einleitung des Anfahrvorgangs geschlossen.
Nachteilig dabei ist, dass die Erkennung der Einleitung des Anfahrvorgangs nur bei Anfahrhilfeverfahren bzw. Anfahrhilfevorrichtungen einsetzbar ist, bei denen im Stillstand des Fahrzeugs vor der Einleitung des Anfahrvorgangs das Brems- o- der Kupplungspedal vom Fahrer betätigt ist. Es existieren jedoch auch Anfahrhilfeverfahren, bei denen der Bremsdruck in den Radbremseinrichtungen während des Stillstands des Fahrzeugs von dem Anfahrvorgang selbsttätig ohne eine Pedalbetätigung gehalten wird.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens dahingehend zu verbessern, dass das Verfahren bzw. die Vorrichtung unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des Anfahrhilfeverfahrens eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. des Patentanspruches 7 gelöst.
Als auszuwertende Größe wird das Motormoment und/oder die Motordrehzahl und/oder eine mit wenigstens einer dieser Größen korrelierte Größe verwendet. Während der Übergangsphase zwischen Leerlauf und vollständig eingeschlossenem Lastmoment (z.B. bei vollständig geschlossener Reibungskupplung bei Schaltgetrieben) haben Motordrehzahl bzw. Motormoment einen charakteristischen Verlauf, aus dem ein Anfahrwunsch erkannt werden kann. Die Erkennung der Einleitung des Anfahrvorgangs - die den Beginn des Anfahrvorgangs darstellt - erfolgt dabei unabhängig davon, wie oder in welcher Reihenfolge der Fahrer die Pedale oder sonstigen Bedienelemente im Fahrzeug bedient . Das Motormoment und die Motordrehzahl sind bei modernen Fahrzeugen auf dem Fahrzeugbus (z.B. CAN-Bus) als elektrische Signale verfügbar, so dass die Erfindung bei Verwendung dieser Größen ohne zusätzliche Sensorik besonders einfach und kostengünstig zu realisieren ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Die Einleitung des Anfahrvorgangs kann auf einfache Weise dadurch erkannt werden, dass die wenigstens eine auszuwertende Größe und/oder die mit der wenigstens einen auszuwertenden Größe korrelierte Größe in einem vorgegebenen Wertebereich liegt .
Es ist vorteilhaft, wenn die Überprüfung, ob die wenigstens eine auszuwertende Größe innerhalb des vorgegebenen Wertebereichs liegt, zyklisch ausgeführt wird und erst dann die Einleitung des Anfahrvorgangs erkannt wird, wenn dies mehrmals hintereinander der Fall war. Aufgrund dieser Maßnahme kann die Sicherheit bei der Erkennung der Einleitung des Anfahrvorgangs erhöht werden. Kurzzeitige durch einen Fehler hervorgerufene Peaks in der auszuwertenden Größe oder der damit korrelierten Größe werden dann nicht fehlinterpretiert.
Der Anfahrwunsch kann vorteilhafterweise dadurch erkannt werden, dass die zeitliche Ableitung des Motormoments größer o- der gleich einem vorgebbaren Motormomentänderungsschwellen- wert ist und gleichzeitig die zeitliche Ableitung der Motordrehzahl kleiner oder gleich einem vorgebbaren negativen Mo- tordrehzahländerungsschwellenwert ist . Der Anfahrwunsch wird dadurch besonders sicher erkannt .
Zweckmäßigerweise werden die Werte des Motormoments (M) und/oder der Motordrehzahl (N) vor der zeitlichen Ableitung insbesondere mittels des polynomialen Moving-Average- Verfahrens vorgefiltert, wodurch große Fehler bei den Werten der jeweiligen zeitlichen Ableitung vermieden werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Bremsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung der Einleitung eines Anfahrvorgangs in schematischer Darstellung und Fig. 2 einen beispielhaften Verlauf der zeitlichen Ableitung des Motormomentes und der Motordrehzahl in Abhängigkeit von der Zeit .
Fig. 1 zeigt eine Bremsvorrichtung 5, die als elektrohydraulische Bremsvorrichtung ausgebildet ist. Ein Bremspedal 6 ist über ein Bremspedalgestänge 7 in an sich bekannter Weise mit einem Tandem-Hauptbremszylinder 8 verbunden. Der Tandem- Hauptbremszylinder 8 hat zwei fluidisch getrennte Arbeitskammern 9, 10, denen jeweils Bremsflüssigkeit aus einem Vorrats- behälter 11 zugeführt wird.
Die beiden Arbeitskammern 9, 10 können über jeweils eine Not- bremsleitung 14, 15 direkt mit den beiden Radbremseinrichtungen 16, 17 der Vorderachse fluidisch verbunden werden. Diese fluidische Verbindung erfolgt dann, wenn eine in die Not- bremsleitungen 14, 15 eingesetzte Ventilanordnung 18 in ihre Notschaltstellung umgeschaltet wird und die betreffenden flu- idischen Verbindungen freigibt. Die Ventilanordnung 18 wird dann in ihre Notschaltstellung umgeschaltet, wenn in der e- lektrischen Steuerung bzw. Regelung der elektrohydraulisehen Bremsvorrichtung 5 ein Defekt auftritt .
Ein Bremslichtschalter 21 ist in bekannter Weise vorgesehen und erzeugt ein Bremslichtsignal BLS das an eine Steuereinrichtung 23 übermittelt wird.
Alternativ zum Bremslichtschalter 21 kann das Bremslichtsignal BLS auch durch Signale anderer Fahrzeugeinrichtungen generiert werden. Beispielsweise mittels Pedalwegsensorsignalen und/oder Hauptbremszylinder-Bremsdrucksignalen, also allen Signalen, aus denen eine Bremspedalbetätigung bestimmbar ist.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass zur besseren Unterscheidbarkeit die elektrischen Leitungen in Fig. 1 gestrichelt dargestellt sind, während die fluidischen Leitungen durchgezogen gezeichnet sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist des weiteren ein Neigungssensor 30 vorgesehen, der die Fahrbahnneigung in Längsrichtung des Fahrzeugs misst und mittels einer elektrischen Signalleitung an die Steuereinrichtung 23 übermittelt .
Ein Motorsteuergerät 31 übermittelt der Steuereinrichtung 23 des Weiteren die Werte der aktuellen Motordrehzahl N und das aktuelle Motormoment M, das im Motorsteuergerät 31 anhand eines an sich bekannten Schätzverfahrens bestimmt wird. Beispielsgemäß ist das Motorsteuergerät 31 mit einem Fahrzeugbus 50 verbunden auf dem die entsprechenden Signale der Motordrehzahl N und des Motormomentes M vorliegen und von der Steuereinrichtung 23 und anderem Fahrzeugsystemen empfangen bzw. abgegriffen werden können.
Die Steuereinrichtung 23 steuert über vier Steuerleitungen 32 eine Bremsdruckmodulationseinheit 33 an. Fluidisch ist die Bremsdruckmodulationseinheit 33 über jeweils eine Bremsleitung 34 mit den Radbremseinrichtungen 16, 17, 35, 36 verbunden, so dass der Bremsdruck in jeder Radbremseinrichtung 16, 17, 35, 36 radindividuell einstellbar ist. Eingangsseitig wird der Bremsdruckmodulationseinheit 33 unter hohem Druck stehende Bremsflüssigkeit aus einem Hochdruckspeicher 38 zugeführt. Der Hochdruckspeicher 38 und die Eingangsseite der Bremsdruckmodulationseinheit 33 sind mit der Ausgangsseite einer Pumpe 39 verbunden, die von einem Elektromotor 40 angetrieben wird und den Hochdruckspeicher 38 bzw. die Bremsdruckmodulationseinheit 33 mit unter Druck stehender Bremsflüssigkeit versorgt. Die Saugseite der Pumpe 39 ist fluidisch über eine Versorgungsleitung 41 mit dem Vorratsbehälter 11 verbunden.
Die Bremsvorrichtung 5 weist eine automatische Stillstandserkennung auf. Hierfür werden dem Steuergerät 23 die von einem Raddrehzahlsensor 43' gemessenen Raddrehzahlsignale wenigstens eines Rades über eine elektrische Leitung zugeführt. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 werden die Raddrehzahlsignale aller Räder über jeweils einen Raddrehzahlsensor 43 gemessen und an die Steuereinrichtung 23 weitergeleitet. Aus den RaddrehzahlSignalen kann in an sich bekannter Weise der Stillstand des Fahrzeugs erkannt werden, was für die Aktivierung des Anfahrhilfemodus der Bremsvorrichtung relevant ist .
Bei einem Anfahrhilfeverfahren wird das Fahrzeug selbsttätig im Stillstand gehalten, beispielsweise dadurch, dass der Bremsdruck in den Radbremseinrichtungen 16, 17, 35, 36 aufrechterhalten wird. Erst wenn ein Anfahrvorgang vorliegt wird der Bremsdruck in den Radbremseinrichtungen 16, 17, 35, 36 abgebaut, um ein Anfahren zu ermöglichen. Die erfordert ein sicheres Erkennen der Einleitung bzw. des Beginns des Anfahrvorgangs, um fehlerhaftes Lösen der Radbremseinrichtungen zu vermeiden. Das sichere Erkennen des Anfahrvorgangs wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht, das nachfolgend näher erläutert wird.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die zeitliche Ableitung M des Motormomentes M und die zeitliche Ableitung N der Motordrehzahl Ν als charakteristische Größen verwendet. Während der Übergangsphase zwischen Leerlauf und vollständig eingeschlossenem Lastmoment (z.B. bei vollständig geschlossener Reibungskupplung bei Schaltgetrieben) haben Motordrehzahl Ν bzw. Motormoment M einen charakteristischen Verlauf, aus dem ein Anfahrvorgang erkannt werden kann.
Beim Anfahren mit einem Fahrzeug mit Reibungskupplung und Schaltgetriebe gibt der Fahrer zunächst Gas, so dass die Motordrehzahl Ν ansteigt. Unmittelbar anschließend beginnt der Fahrer die Kupplung zu schließen, um die Motordrehzahl Ν und Antriebswellendrehzahl langsam aneinander anzupassen. Dabei sinkt die Motordrehzahl Ν und das Motormoment M steigt an. Auf einen Anfahrvorgang wird geschlossen, wenn die zeitliche Ableitung M des Motormomentes M des Fahrzeugs größer oder gleich einem vorgegebenen positiven Motormomentänderungs- schwellenwert M0 ist und gleichzeitig die zeitliche Ableitung N der Motordrehzahl Ν gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener negativer Motordrehzahländerungsschwellenwert N0. Ist dies der Fall wird der Bremsdruck p in den Radbrems- einrichtungen 16, 17, 35, 36 zu Null abgebaut.
Beispielsgemäß wird ein Anfahrvorgang nur dann erkannt, wenn die abgefragten, oben genannten Bedingungen ( M ≥MQ und N≤N0 ) während einer vorgegebenen Zeitdauer bzw. während einer vorgegebenen Anzahl von Abfragezyklen - beispielsweise zwei bis fünf Abfragezyklen - ununterbrochen erfüllt sind. Dadurch können fehlerhafte Anfahrvorgangserkennungen weiter vermieden werden.
Weiterhin können in Abwandlung zum dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel bei der Abfrage des Anfahrvorgangs zusätzliche Größen, wie die Motordrehzahl, das Motormoment oder die FahrpedalStellung berücksichtigt werden.
Die zeitlichen Ableitungen M und N des Motormomentes M und der Motordrehzahl Ν werden in der Steuereinrichtung 23 berechnet. Hierfür wird zunächst sowohl der Wert des Motormomentes M als auch der Wert der Motordrehzahl Ν gefiltert, um Fehler in den zeitlichen Ableitungen zu verringern. Die Filterung erfolgt beispielsgemäß mittels des an sich bekannten "Moving-Average-Verfahrens" , wobei anhand der jeweils vier bis sieben letzten Werte eine gewichtete Mittelwertbildung erfolgt. Dadurch wird eine Art Tiefpassfilterung erzielt und Schwankungen ausgeglichen. Erst anschließend werden mittels numerischer Differenziation die zeitlichen Ableitungen in der Steuereinrichtung 23 berechnet.
In Fig. 2 ist der beispielhafte Verlauf der zeitlichen Ableitungen M bzw. N dargestellt. Beim Anfahren gibt der Fahrer zunächst etwas Gas (Betätigung des Fahrpedals) wodurch die Motordrehzahl ansteigt und daher auch die zeitliche Ableitung N der Motordrehzahl Ν ansteigt. Wird dann auf die angetriebenen Räder das Motormoment übertragen - bei einem Fahrzeug mit Reibungskupplung durch Schließen der Kupplung - steigt das Motormoment M und dessen zeitliche Ableitung M an. Dabei sinkt die Motordrehzahl Ν ab, so dass die zeitliche Ableitung der Motordrehzahl N negativ wird und den negativen Motordrehzahländerungsschwellenwert - N0 unterschreitet.
Zum Zeitpunkt t0 erreicht bzw. übersteigt die zeitliche Ableitung M des Motormomentes M den positiven Motormomentän- derungsschwellenwert M0 , wobei zu diesem Zeitpunkt die zeitliche Ableitung N der Motordrehzahl Ν bereits kleiner ist als der negative Motordrehzahländerungsschwellenwert N0. Ist dieser Zustand für mehrere Abfragezyklen ununterbrochen gegeben, wird die Einleitung bzw. der Beginn des Anfahrvorgangs erkannt .
Für das Anfahrhilfeverfahren bedeutet dies, dass der Bremsdruck in den Radbremseinrichtungen 16, 17, 35, 36 zum Zeitpunkt t0 abgebaut werden kann.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Erkennung der Einleitung des Anfahrvorganges durch einen Fahrer eines Fahrzeugs, wobei wenigstens eine auszuwertende Größe erfasst wird, aus der dann auf die Einleitung des Anfahrvorgangs geschlossen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als wenigstens eine auszuwertende Größe das Motormoment (M) und/oder die Motordrehzahl (N) und/oder eine mit der wenigstens einen auszuwertende Größe (M, N) korrelierte Größe ( , N) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Erkennung der Einleitung des Anfahrvorgangs zumindest eine nach der Zeit abgeleitete Zeitableitungsgröße (M , N) der wenigstens einen auszuwertenden Größe (M, Ν) verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Einleitung des Anfahrvorgangs erkannt wird, wenn die wenigstens eine auszuwertende Größe (M, Ν) und/oder eine mit der wenigstens einen auszuwertenden Größe korrelierte Größe ( , N) in einem jeweils zugeordneten, vorgegebenen Wertebereich liegt.
Verfahren nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Überprüfung, ob die wenigstens eine auszuwertende Größe (M, Ν) innerhalb des vorgegebenen Wertebereichs liegt, zyklisch ausgeführt wird und erst dann die Einleitung des Anfahrvorgangs erkannt wird, wenn dies mehrmals hintereinander der Fall war.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Einleitung des Anfahrvorgangs dadurch erkannt wird, dass die zeitliche Ableitung ( )des Motormoments (M) größer oder gleich einem vorgebbaren Motormomentände- rungsschwellenwert (M0) ist und gleichzeitig die zeitliche Ableitung ( N ) der Motordrehzahl (Ν) kleiner oder gleich einem vorgebbaren negativen Motordrehzahlände- rungsschwellenwert (-N0) ist.
Verfahren nach Anspruch 5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Werte des Motormoments (M) und/oder der Motordrehzahl (Ν) vor der zeitlichen Ableitung insbesondere mittels des polynomialen Moving-Average-Verfahrens vorgefiltert werden.
Vorrichtung zu Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung wenigstens einer auszuwertenden Größe (M, Ν) , aus der auf das Vorliegen des Anfahrwunsches geschlossen wird und mit Auswertemitteln (23) zur Auswertung der wenigstens einen auszuwertenden Größe (M, Ν) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als wenigstens eine auszuwertende Größe das Motormoment (M) und/oder die Motordrehzahl (Ν) und/oder eine mit der wenigstens einen auszuwertende Größe (M, Ν) korrelierte Größe (M , N) verwendet wird.
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