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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern eines Wegrollens eines Fahrzeugs, bei dem ein Bremsdruck mit einem vorgegebenen Wert in einem Bremszylinder an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs aufrechterhalten wird.
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Die Erfindung betrifft zudem eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Bremsanlage.
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Bei einem Anfahren eines Fahrzeugs an einer Steigung in eine einer Hangabtriebskraft entgegengesetzten Richtung bewegt sich das Fahrzeug oftmals unbeabsichtigt in die Richtung der Hangabtriebskraft, und es besteht die Gefahr, dass das Fahrzeug gegen ein in dieser Richtung angeordnetes Hindernis prallt und Verkehrsteilnehmer geschädigt werden.
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Es ist erhebliches Geschick und Übung eines Bedieners des Fahrzeugs beim Lösen der üblicherweise mit einem Fußpedal zu bedienenden Fahrzeugbremse und einem unmittelbar nachfolgenden Betätigen eines Gaspedals erforderlich, um ein Zurückrollen des Fahrzeugs beim Anfahren an einer Steigung zu verhindern. Auch ein Einsatz einer üblicherweise per Hand bedienbaren mechanischen Feststellbremse anstelle der durch das Fußpedal zu bedienenden Bremsanlage erfordert Geschick und ist zudem in hohem Maße unkomfortabel für den Fahrer.
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Es ist bekannt, Fahrzeuge zur Unterstützung des Fahrzeugbedieners mit einer sog. Hill Start Assist (HSA)-Funktion auszustatten, die darauf basiert, dass eine hydraulische Bremsanlage während eines Stillstandes des Fahrzeugs durch mechanische oder elektronische Steuermittel mit einem Bremsdruck beaufschlagt wird, der zurückgenommen wird, wenn das Fahrzeug eine vorgegebene Geschwindigkeit erreicht hat, oder ein vorgegebenes Antriebsmoment eines Motors des Fahrzeugs erkannt wird. Der Bremsdruck entspricht dabei üblicherweise einem durch den Fahrer des Fahrzeugs während des Stillstandes eingestellten Bremsdruck.
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Ein gattungsgemäßes Verfahren geht beispielsweise aus der deutschen Patentschrift
DE 196 11 359 C1 hervor. Diese betrifft ein Verfahren zum Verhindern des Wegrollens eines Fahrzeugs, bei dem der Bremsdruck in einem Radbremszylindern aufrechterhalten wird, indem ein Sperrventil zwischen einem Hauptbremszylinder und dem Radbremszylinder dann geschlossen wird, wenn der aktuelle Bremsdruck einen vorgegebenen Wert um ein vorbestimmtes Maß übersteigt.
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Eine derartige Aktivierung der HSA-Funktion durch eine Erhöhung der Bremskraft wird von dem Fahrer jedoch in der Regel nicht unmittelbar vor dem Anfahren durchgeführt, sondern es besteht oftmals eine gewisse Zeitspanne zwischen der Aktivierung und dem Anfahren.
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Bei dem bekannten Verfahren sind die Ventile während dieser Zeitspanne geschlossen und es besteht keine Verbindung zwischen einem Hauptbremszylinder und den Radbremszylindern der Bremsanlage des Fahrzeugs.
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Beim Betätigen des Bremspedals während dieser Zeitspanne kann Hydraulikflüssigkeit somit nicht aus dem Hauptzylinder in die Radbremszylinder ausweichen, und das Bremspedal ist sehr schwergängig. Ebenso wird ein Lösen der Betätigungseinrichtung dadurch erschwert, dass keine Hydraulikflüssigkeit von den Radbremskreisen in den Hauptbremszylinder strömen kann.
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Insbesondere dann, wenn die HSA-Funktion durch eine Druckerhöhung aktiviert wird, ist es zudem erforderlich, dass der Bremsdruck in den Radbremszylindern nach der Aktivierung verringert wird, um den Vortrieb des Fahrzeugs beim Anfahren nicht durch einen überhöhten Bremsdruck unnötig zu beeinträchtigen. Zur Verringerung des Bremsdrucks wird dabei üblicherweise Hydraulikflüssigkeit aus den Radbremszylindern in den Hauptbremszylinder gepumpt. Geschieht dies unmittelbar nach der Aktivierung, während der Fahrer das Bremspedal noch betätigt, so schlägt ihm dieses entgegen.
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Die HSA-Funktion nach dem Stand der Technik ist daher für den Fahrer des Fahrzeugs in hohem Maße unkomfortabel.
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Darüber hinaus sind bestimmte Ausführungsformen der üblicherweise als Magnetventile ausgeführten Sperrventile nicht dauerstromfest, so dass sie nur über einen begrenzten Zeitraum gesperrt werden können. Bei dem bekannten Verfahren besteht damit das zusätzliche Problem, dass der Bremsdruck in den Radbremszylindern möglicherweise über einen Zeitraum aufrechterhalten wird, der länger als der Zeitraum ist, in dem die Ventile gesperrt werden können.
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Aus der
DE 196 25 919 A1 ist ein System zur Steuerung der Bremswirkung bekannt, bei dem bei Erkennen eines Betriebsmodus im Stillstand eine Bremswirkung aufgebracht wird, die bei Feststellung einer Längsbewegung automatisch erhöht wird. Dabei kann ein Vordruck bei Aktivierungs- und Deaktivierungsbedingungen verwendet werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anfahrhilfe mit HSA-Funktion so weiterzuentwickeln, dass ein Komfort der HSA-Funktion für den Fahrer gesteigert wird, und der Bremsdruck in den Radbremszylindern zudem lediglich über einen möglichst kurzen Zeitraum aufrechterhalten wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach dem Patentanspruch 1 gelöst.
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Zweckmäßige Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 6.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe zudem durch eine Bremsanlage nach dem Patentanspruch 7 gelöst.
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Die Erfindung sieht insbesondere vor, dass ein Verfahren zum Verhindern eines Wegrollens eines Fahrzeugs, bei dem ein Bremsdruck mit einem vorgegebenen Wert in einem Bremszylinder an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs aufrechterhalten wird, so durchgeführt wird, dass ein in dem Bremszylinder vorliegender Bremsdruck überwacht wird, und der vorgegebene Wert für den Bremsdruck dann eingestellt wird, wenn ein Wert des Bremsdrucks in dem Bremszylinder einen Schwellenwert unterschreitet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass der vorgegebene Wert für den Bremsdruck erst dann aufrechterhalten wird, wenn der von dem Fahrer eingestellte Bremsdruck den Schwellenwert unterschreitet.
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Bei dem Schwellenwert handelt es sich vorzugsweise um den vorgegeben Wert für den Bremsdruck oder einen geringfügig höheren Wert. Bei einem Schwellenwert der geringfügig über dem einzustellenden Wert für den Bremsdruck liegt, werden dabei Verzögerungen berücksichtigt, welche sich beim Einstellen des Bremsdrucks ergeben können.
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In der Regel unterschreitet der Bremsdruck in dem Radbremszylinder den Schwellenwert unmittelbar vor einem Anfahren der Fall, so dass der Bremsdruck in den Radbremszylindern lediglich kurzzeitig aufrechtzuerhalten ist.
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Der Fahrer kann die Bremsanlage bis zum Anfahren bzw. bis zu einer Druckverringerung in gewohnter Weise und insbesondere ohne Komforteinbußen bedienen. Insbesondere dann, wenn der Fahrer nach einer Aktivierung der HSA-Funktion weiterhin die Bremse betätigt, beispielsweise um einen günstigen Moment zum Anfahren abzuwarten, spürt er keine Beeinträchtigung durch geschlossene Hydraulikventile.
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Zudem besteht für den Fahrer nach der Aktivierung der HSA-Funktion auch die Möglichkeit, den Zeitpunkt, zu dem der Druck in dem Radbremszylinder eingesperrt wird, gezielt und willkürlich durch eine Verringerung des Bremsdrucks festzulegen.
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Eine Entkopplung von Aktivierung und Einstellung des Bremsdrucks in den Radbremszylindern gibt dem Fahrer somit eine zusätzliche Steuerungsmöglichkeit, so dass der Komfort der HSA-Funktion weiter gesteigert ist.
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Die Überwachung des Bremsdrucks in dem Radbremszylinder wird vorzugsweise mittels eines Drucksensors in dem Radbremszylinder oder mittels eines Drucksensors in einem mit dem Radbremszylinder verbundenen Hauptbremszylinder vorgenommen.
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In einer bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens wird der vorgegebene Wert für den Bremsdruck in den Radbremszylindern durch ein Sperren von Ventilen aufrechterhalten. Die Ventile sind dabei vorzugsweise als Magnetventile ausgebildet.
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Besonders vorteilhaft ist es zudem vorgesehen, dass ein Unterschreiten des vorgegebenen Wertes für den Bremsdruck anhand einer zusätzlichen Auswertung eines in dem Bremszylinder vorliegenden Druckgradienten ermittelt wird. Eine Auswertung des in dem Hauptbremszylinder vorliegenden Druckgradienten kann gleichfalls vorgesehen sein.
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Neben der Überwachung des Bremsdrucks erfolgt in dieser Durchführungsform eine Überwachung des Druckgradienten, d.h. einer Änderungsrate des Bremsdrucks in dem Bremszylinder. Eine Kenntnis des Bremsdrucks und des Druckgradienten ermöglicht es dabei, den Bremsdruck zu ermitteln, welcher sich zukünftig einstellen wird.
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Anhand einer Auswertung des Druckgradienten ist es somit möglich, das Aufrechterhalten des Drucks, beispielsweise durch ein Sperren der Ventile, zu veranlassen, bevor der Druck unter den vorgegebenen Wert fällt. Es wird damit verhindert, dass ein zu geringer Bremsdruck durch ein verspätetes Schließen der Ventile aufrechterhalten wird und das Fahrzeug vorzeitig anrollt.
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In dieser Durchführungsform kann der vorgegeben Wert für den Bremsdruck besonders zuverlässig eingestellt werden, da anhand des Druckgradienten frühzeitig abgeschätzt werden kann, wann der in dem Bremszylinder vorliegende Druck den vorgegebenen Wert erreicht.
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Vorzugsweise wird der vorgegebene Wert für den Bremsdruck aus einem Verlauf eines einen von dem Fahrer während eines Stillstands des Fahrzeugs eingestellten bzw. gewünschten Bremsdrucks ermittelt.
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Dieser Druck wird vorzugsweise durch den Fahrer mittels eines Bremskraftverstärkers eingestellt. Zusätzlich kann der Druck in dem Radbremszylinder durch weitere Assistenzsysteme mittels einer zusätzlichen Druckversorgung aufgebaut werden.
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In einer bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens ist es dabei vorgesehen, den Minimalwert des von dem Fahrer während des Stillstands des Fahrzeugs eingestellten Bremsdrucks als vorgegebenen Wert festzulegen.
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Dadurch wird erreicht, dass der vorgegebene Wert für den Bremsdruck einerseits groß genug ist, um bis zum Anfahren einen sicheren Stillstand des Fahrzeugs zu gewährleisten und andererseits nicht so groß ist, dass der Vortrieb beim Anfahren unnötig beeinträchtigt wird.
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Eine weitere bevorzugte Durchführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der vorgegebene Wert für den Bremsdruck in Abhängigkeit einer Masse und eines Längsneigungswinkels des Fahrzeugs ermittelt wird.
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Es wird dadurch ermöglicht, den zur Sicherung des Stillstandes des Fahrzeugs notwendigen Bremsdruck sehr genau und unabhängig von Vorgaben des Fahrers zu bestimmen.
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Insbesondere wird bei dieser Durchführungsform somit auch dann kein überhöhter Bremsdruck in den Radbremszylindern aufrechterhalten, wenn der Fahrer während des Stillstandes des Fahrzeugs einen Bremsdruck einstellt, der weit über dem Bremsdruck liegt, welcher zum Halten des Fahrzeugs erforderlich ist.
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Vorteilhaft ist ferner vorgesehen, dass der Bremsdruck aufrechterhalten wird, nachdem ein von dem Fahrer gegebenes Signal erfasst worden ist.
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Vorzugsweise besteht dieses Signal in einem fahrerseitig während des Stillstands des Fahrzeugs vorgenommenen Einstellen einer Änderungsrate für den Bremsdruck, deren Betrag einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, oder in einem Ausführen einer vorgegebenen Lenkradbewegung.
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Hierdurch wird eine besonders einfache Aktivierung der HSA-Funktion insbesondere ohne großen Kraftaufwand ermöglicht.
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Die Erfindung stellt somit ein vorteilhaftes Verfahren bereit, anhand dessen eine HSA-Funktion zur Unterstützung des Fahrers beim Anfahren besonders komfortabel realisiert werden kann.
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Darüber hinaus stellt die Erfindung zudem eine Bremsanlage für ein Fahrzeug mit wenigstens einem Radbremszylinder, der mit einem Hauptbremszylinder verbunden ist und mit einem zwischen dem Haupt- und dem Radbremszylinder angeordneten sperrbaren Ventil bereit, die sich dadurch auszeichnet, dass eine Steuereinheit zum Überwachen eines in dem Radbremszylinder vorliegenden Bremsdrucks und zum Vergleichen des Wertes dieses Bremsdrucks mit einem Schwellenwert umfasst ist, welche Steuersignale zum Sperren des Ventils an die Ventile übermittelt, wenn der Wert für den Bremsdruck den Schwellenwert unterschreitet.
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Eine derartige Bremsanlage eignet sich besonders vorteilhaft zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Vorzugsweise enthält die Bremsanlage dabei ein Mittel zum Differenzieren des Bremsdrucks in dem Radbremszylinder, so dass der Druckgradient ermittelt werden kann.
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In dieser Ausführungsform erlaubt die Bremsanlage, den Druckgradienten zu berücksichtigen, um zu ermitteln, wann der Wert des Bremsdrucks in dem Radbremszylinder den Schwellenwert unterschreitet.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüche und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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Es wird dabei von einem Fahrzeug mit einer hydraulischen Bremsanlage ausgegangen, bei der die von dem Fahrer des Fahrzeugs bediente Betätigungseinrichtung mit einem Bremskraftverstärker verbunden ist, welcher einen Druck innerhalb einer Hydraulikflüssigkeit in einem Hauptzylinder der Bremsanlage aufbaut. Dieser wird über Hydraulikleitungen zu den Bremszylindern an den gebremsten Rädern des Fahrzeugs übertragen, wobei in der Regel zwei unabhängige Bremskreise bestehen, die verschiedene Radbremszylinder umfassen. Bei der Betätigungseinrichtung handelt es sich üblicherweise um ein von dem Fahrer mit einem Fuß zu betätigendes Bremspedal.
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Bei dem Bremskraftverstärker handelt es sich üblicherweise um einen Unterdruck-Bremskraftverstärker.
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Es kann zudem eine zusätzliche elektronisch steuerbare Druckversorgung vorhanden sein, durch die ein Bremsdruck in den Radbremszylindern aufgebaut werden kann. Anhand dieser Druckversorgung ist es beispielsweise möglich, den von dem Fahrer gewünschten Druck auch dann in den Radbremszylindern einzustellen, wenn am Bremskraftverstärker kein ausreichender Unterdruck zur Verfügung steht, wie oftmals nach einem Kaltstart des Fahrzeugs der Fall ist. Die Steuerung der Druckversorgung erfolgt dabei durch ein entsprechendes Fahrerassistenzsystem.
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Die Erfindung ist keineswegs auf eine Verwendung von hydraulischen Bremsanlagen beschränkt, sondern kann gleichfalls auch mit Hilfe andersartiger Bremsanlagen, wie beispielsweise pneumatischer Bremsanlagen, durchgeführt werden.
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Den Ausgangspunkt für die Erfindung bildet die Möglichkeit, eine Bremskraft der Bremsanlage des Fahrzeugs unabhängig von einer Stellung des durch den Fahrer zum Bremsen zu betätigenden Fußpedals aufrechterhalten zu können, welche in Fahrzeugen mit einer Bremsschlupfregelung (ABS), einer Antriebsschlupfregelung (ASR) und/oder einer auf Bremseneingriffen basierenden Gierratenregelung (ESP) bereits besteht.
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Bremszylinder von Radbremsen sind dafür typischerweise über als Magnetventile ausgeführte Ventile mit dem Hauptbremszylinder verbunden, welche in drei verschiedenen Stellungen betrieben werden können. In einer ersten Stellung besteht ein ungehinderter Durchgang vom Hauptzylinder zu dem Radzylinder, so dass der Bremsdruck in dem Hauptzylinder an die Radzylinder
übertragen wird. In einer zweiten Stellung ist der Durchgang vom Hauptzylinder zu dem Radzylinder unterbrochen, so dass der Bremsdruck in dem Radzylinder konstant gehalten wird. In einer dritten Stellung ist der Radzylinder mit einem Rücklauf verbunden, so dass der Bremsdruck in diesem Radzylinder sinkt.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und insbesondere zum Aufrechterhalten des Bremsdrucks werden die Ventile durch eine Steuereinheit gesteuert, welche entweder eigenständig ausgeführt oder in einen ABS-, ASR- und/oder ESP-Regler integriert ist.
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Insbesondere wird die Steuerung der Ventile bei der vorgesehenen HSA-Funktion derart vorgenommen, dass ein Bremsdruck pH in den Radbremszylindern durch ein Sperren der Ventile aufrechterhalten wird, wenn der von dem Fahrer eingestellte Bremsdruck einen Schwellenwert ps unterschreitet.
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Zudem ist eine Aktivierung der HSA-Funktion durch den Fahrer notwendig, damit der Bremsdruck pH eingestellt wird. Zur Aktivierung gibt der Fahrer ein vorgegebenes Signal und kann so die HSA-Funktion zuschalten, wenn er eine Unterstützung beim Anfahrvorgang wünscht.
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Der aufrechterhaltene Bremsdruck pH stellt dabei den Stillstand des Fahrzeugs sicher, wenn der Fahrer zum Anfahren des Fahrzeugs die Betätigungseinrichtung der Bremsanlage löst.
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Der Bremsdruck pH muss daher mindestens so groß sein wie ein zum Halten des Fahrzeugs erforderlicher Mindestbremsdruck. Da aber gleichfalls der Vortrieb des Fahrzeugs beim Anfahren beim Vorliegen dieses Bremsdrucks gebremst wird, sollte der Bremsdruck pH nicht zu groß gewählt werden.
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Zur Bestimmung des Bremsdrucks pH wird daher eines der im Folgenden beschriebenen Verfahren genutzt.
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Die Verfahren sehen dabei vor, den Bremsdruck pH anhand eines einen von dem Fahrer während des Stillstandes des Fahrzeugs eingestellten Bremsdruck pD repräsentierenden Signals oder in Abhängigkeit einer Masse des Fahrzeugs und/oder eines vorliegenden Längsneigungswinkels des Fahrzeugs zu ermitteln.
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Bei der Bestimmung des Bremsdrucks pH anhand des von dem Fahrer eingestellten Bremsdrucks pD wird das den Bremsdruck pD repräsentierende Signal ab einem Zeitpunkt to erfasst, der durch den Beginn des Stillstandes des Fahrzeugs markiert wird. Der Stillstand kann dabei beispielsweise anhand von Messsignalen ω von Raddrehzahlsensoren erkannt werden, welche den Winkelgeschwindigkeiten von Rädern des Fahrzeugs entsprechen.
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Bei dem den Bremsdruck pD repräsentierenden Signal kann es sich um ein Messsignal eines oder mehrerer Bremsdrucksensoren handeln, welche den Bremsdruck pD in dem Hauptbremszylinder oder in den Radbremszylindern erfassen.
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Bei einer Erfassung des Drucks pD in dem Hauptbremszylinder ist jedoch gegebenenfalls der zusätzliche Druckaufbau durch ein Assistenzsystem mittels einer zusätzlichen Druckversorgung zu beachten, da in dem Hauptzylinder beim Eingriff dieser Systeme unter Umständen ein geringerer Druck als in den Radbremszylindern vorliegt. Der Druck in dem Hauptbremszylinder kann dabei so gering sein, dass er den Stillstand des Fahrzeugs nicht sicherstellt.
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Beim Vorhandensein einer auch während des Stillstands des Fahrzeugs in die Bremsanlage eingreifenden Druckversorgung ist daher die Messung des Bremsdrucks pD in den Radbremszylindern bevorzugt. Eine Berechnung des Bremsdrucks pD in den Radbremszylindern anhand des Drucks in dem Hauptbremszylinder und an die Druckversorgung gesendeter Steuerbefehle ist gleichfalls möglich, jedoch aufwendiger.
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Zudem besteht die Möglichkeit, mittels anderer Sensoren ein Signal zu erfassen, aus dem sich der Bremsdruck pD ableiten lässt. Es kommen hier beispielsweise Kraftsensoren zum Messen der von dem Fahrer auf die Betätigungseinrichtung der Bremsanlage ausgeübten Kraft in Frage. Aus deren Messsignal kann dann der in den Radbremszylindern vorliegende Bremsdruck pD ermittelt werden. Eine entsprechende Umrechnung wird bereits bei der Erfassung des Signals oder nach einer Auswertung des Signals vorgenommen und im Folgenden nicht weiter betrachtet. Es wird vielmehr keine explizite Unterscheidung zwischen dem Signal und dem Bremsdruck pD mehr getroffen.
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Der Bremsdruck pH wird als Mittel- oder Minimalwert der erfassten Werte des Bremsdrucks pD bestimmt, wobei eine zusätzliche Filterung des den Bremsdruck pD repräsentierenden Signals bei der Erfassung durchgeführt wird, um Werte des Bremsdrucks pD aus dem Verlauf des Signals auszublenden, die zu gering sind, um den Stillstand des Fahrzeugs sicherzustellen, jedoch von dem Fahrer so kurzzeitig eingestellt werden, dass sie nicht zu einem Anrollen des Fahrzeugs führen.
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Insbesondere bei einer vorgesehenen Minimalwertbildung ist die Filterung notwendig, um einen Wert pH für den Bremsdruck zu bestimmen, der einen sicheren Stillstand des Fahrzeugs gewährleistet.
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Bei einem Filter zum Filtern des Signals handelt es sich um ein Tiefpassfilter, das beispielsweise in Form eines sog. PT1-Übertragungsgliedes realisiert ist.
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Mittels des Filters werden Veränderungen des Bremsdrucks pD aus dem Verlauf des dem Bremsdruck pD entsprechenden Messsignals ausgeblendet, die im Sinne einer FourierTransformation des Signals Frequenzen enthalten, welche einen anhand der Zeitkonstante des PT1-Gliedes vorgegebenen Wert überschreiten. Insbesondere werden dabei für größere Zeitkonstanten Veränderungen des Signals mit kleineren Änderungsraten ausgeblendet.
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Es ist vorgesehen, die Zeitkonstante des Tiefpassfilters einem zum Zeitpunkt to oder kurz vorher von dem Fahrer eingestellten Bremsdruck PD0 anzupassen.
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Dafür wird der Bremsdruck pD0 zunächst anhand eines Vergleichs mit einem Referenzdruck daraufhin bewertet, ob es sich um einen weit überhöhten Druck handelt oder ob der Bremsdruck pD0 einen Wert annimmt, der nahe einem zum Halten des Fahrzeugs notwendigen Mindestwert des Bremsdrucks liegt. Der Referenzdruck wird dabei entweder statisch vorgegeben oder dynamisch bestimmt.
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Bei einer statischen Vorgabe wird ein maximal benötigter Bremsdruck als Referenzdruck zugrunde gelegt, der beispielsweise in Abhängigkeit von einer einem maximal zulässigen Gesamtgewicht des Fahrzeugs samt einem Anhänger entsprechenden Masse mmax und einer maximalen Steigung sin(αmax) derart bestimmt wird, dass eine sich infolge des Referenzdrucks ergebende Bremskraft eine Hangabtriebskraft mmax·g·sin(αmax), in der g eine Erdbeschleunigung bezeichnet, gerade kompensiert. Das maximal zulässige Gesamtgewicht und die maximale Steigung sin(αmax) werden dabei von einem Hersteller des Fahrzeugs angegeben.
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Eine dynamische Bestimmung des Referenzdrucks berücksichtigt demgegenüber eine aktuell vorliegende Steigung sin(α) und/oder eine aktuell vorliegende Masse m des Fahrzeugs.
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Insbesondere wird der Referenzdruck dabei so bestimmt, dass die sich anhand des Referenzdrucks ergebende Bremskraft die Hangabtriebskraft m·g·sin(α) gerade kompensiert.
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Die Steigung sin(α) kann unter Berücksichtigung eines Drehverhaltens der Räder des Fahrzeugs mittels der Messwerte eines Längsbeschleunigungssensors ermittelt werden. Ein Messsignal des Längsbeschleunigungssensors entspricht dabei einer Summe aus einer anhand des Drehverhaltens der Räder zu ermittelnden Veränderung einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Hangabtriebsbeschleunigung. Anhand der somit aus dem Messsignal bestimmbaren Hangabtriebsbeschleunigung g·sin(α) lässt sich die vorliegende Steigung sin(α) bzw. der Längsneigungswinkel α des Fahrzeugs ermitteln.
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Zudem besteht die Möglichkeit, die Steigung sin(α) während des dem Stillstand des Fahrzeugs vorausgehenden Abbremsvorgangs anhand der Bremskraft und einer Verzögerung des Fahrzeugs zu ermitteln.
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Die Masse m des Fahrzeugs kann anhand eines durch entsprechende Sensoren erfassten Einfederns von federnd gelagerten Karosserieteilen des Fahrzeugs erkannt oder bei bekannter Vortriebs- bzw. Bremskraft anhand einer Fahrzeugsbeschleunigung bestimmt werden.
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Ergibt der Vergleich des Bremsdrucks pD0 mit dem Referenzdruck, dass die Differenz zwischen beiden Drücken kleiner als ein vorgegebener Wert ist, wird das Tiefpassfilter so eingestellt, dass auch sehr langsame Veränderungen des Bremsdrucks gefiltert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass ein hoher Wert für die Zeitkonstante des Tiefpassfilters eingestellt wird.
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Es wird dadurch sichergestellt, dass auch solche Bremsdrücke pD ausgeblendet und bei der Ermittlung des Bremsdrucks pH nicht berücksichtigt werden, die sich bei einer Verringerung des Bremsdrucks durch den Fahrer ergeben, die sehr langsam vorgenommen wird.
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Wenn die Differenz zwischen dem Bremsdruck PD0 und dem Bremsdruck pH den vorgegebenen Wert überschreitet, hat der Fahrer einen Bremsdruck PD0 eingestellt, der weit über dem zum Halten des Fahrzeugs erforderlichen Bremsdruck liegt.
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Es ist in diesem Fall in der Regel nicht davon auszugehen, dass der Fahrer durch ein sehr langsames Verringern des Bremsdrucks pD kurzzeitig einen zum Halten des Fahrzeugs zu geringen Bremsdruck einstellt.
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Es kann daher eine kleine Zeitkonstante eingestellt werden, so dass eine genauere Erfassung des tatsächlichen Verlaufs des Messsignals erfolgt. Insbesondere werden dabei auch geringere Druckverringerungen erfasst, die anhand der Mittelwert- oder Minimalwertbildung eine wirksame Begrenzung des aufzubauenden oder aufrechtzuerhaltenden Bremsdrucks pH ermöglichen.
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Die zu dem Zeitpunkt to beginnende Erfassung des gefilterten Bremsdrucks pD zum Zwecke der Auswertung und der Ermittlung des Bremsdrucks pH wird fortgeführt, bis ein vorgegebenes Ereignis eintritt.
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Als eines dieser Ereignisse ist ein Anrollen des Fahrzeugs vorgesehen, das anhand einer Veränderung der Winkelgeschwindigkeit ω der Raddrehzahlsensoren erkannt wird. Eine Berücksichtigung von während des Anrollens des Fahrzeugs vorliegenden Bremsdrücken pD für die Bestimmung des Bremsdrucks pH erscheint nicht sinnvoll, da diese Bremsdrücke pD in der Regel zu gering sind, um einen Stillstand des Fahrzeugs sicherzustellen.
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Wenn die Beträge der Winkelgeschwindigkeit ω der Räder des Fahrzeugs innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ΔtA einen Schwellenwert nicht überschreiten und innerhalb der Zeitspanne ΔtA wieder den Wert ω = 0 annehmen, wird die Erfassung des Bremsdrucks pD fortgesetzt.
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Es kann in diesem Fall davon ausgegangen werden, dass der Fahrer den Bremsdruck verringert hat, ohne ein Anfahren zu beabsichtigen.
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Ein weiteres Ereignis, welches zum Beenden der Erfassung führt, ist ein Ablaufen einer Zeitspanne ΔtB, die zu dem Zeitpunkt to beginnt.
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Eine Dauer der Zeitspanne ΔtB sollte dabei so gewählt werden, dass zuverlässig ein Bremsdruck pH bestimmt werden kann, der den Stillstand des Fahrzeugs sicherstellt.
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Zudem wurde die Erfahrung gemacht, dass ein Fahrer das Fahrzeug oftmals mit einem sehr hohen Bremsdruck zum Stillstand bringt und den Bremsdruck bei oder unmittelbar vor dem Stillstand verringert.
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Insbesondere bei einer vorgesehenen Mittelwertbildung zum Ermitteln des Bremsdrucks pH ist die Dauer der Zeitspanne ΔtB daher ausreichend lang zu wählen, so dass der Mittelwert pH möglichst gering durch einen sehr hohen Bremsdruck pD zu Beginn des Stillstandes des Fahrzeugs beeinflusst wird. Die Dauer der Zeitspanne beträgt beispielsweise 0,5 s bis 5 s.
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Ferner ist vorgesehen, dass das Erfassen des Signals zur Aktivierung der HSA-Funktion ein Ereignis ist, dessen Auftreten ein Beenden des Erfassens zum Zwecke der Auswertung zur Folge hat.
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Die Steuereinheit erkennt das Auftreten der vorgenannten Ereignisse und nimmt nach ihrem Auftreten eine Auswertung der erfassten Werte des Bremsdrucks pD vor, wenn diese nicht bereits online durchgeführt wurde, wie dies beispielsweise bei einer Minimalwertbildung der Fall sein kann. Aus dieser Auswertung ergibt sich der Bremsdruck pH.
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Neben der Bestimmung des Bremsdrucks pH anhand der Mittel- oder Minimalwertbildung kann es gleichfalls vorgesehen sein, den Bremsdruck pH in Abhängigkeit der Masse m des Fahrzeugs und des vorliegenden Längsneigungswinkels α so zu bestimmen, dass eine sich infolge des Bremsdrucks pH ergebende Bremskraft die auf das Fahrzeugs wirkende Hangabtriebskraft m·g·sin(α) gerade kompensiert.
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Die Steuereinheit überwacht zudem, ob während des Stillstands des Fahrzeugs ein Aktivierungssignal von dem Fahrer des Fahrzeugs gegeben wird.
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Als Aktivierungssignal ist dabei eine Veränderung des von dem Fahrer eingestellten Bremsdrucks pD vorgesehen, bei der ein Betrag einer als Druckgradient bezeichneten Änderungsrate pD des Bremsdrucks pD einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
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Zum Erkennen dieses Signals wird neben dem Bremsdruck pD ebenfalls der Gradient pD des Bremsdrucks von der Steuereinheit überwacht und kontinuierlich bzw. quasikontinuierlich mit dem Schwellenwert verglichen. Der Druckgradient pD kann dabei beispielsweise mittels eines Differenziergliedes aus dem Signal pD ermittelt werden.
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Er kann von dem Fahrer während einer Erhöhung und/oder eine Verringerung des Bremsdrucks pD, also mit einem positiven und/oder einem negativen Vorzeichen einzustellen sein.
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Wird eine Variante realisiert, bei der die Aktivierung sowohl bei einer positiven als auch bei einem negativen Druckgradienten pD erfolgt, vergleicht die Steuereinheit den Betrag des Druckgradienten mit einem Schwellenwert und erkennt das Aktivierungssignal, wenn der Betrag den Schwellenwert überschreitet.
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Ein Vergleich des Wertes des Druckgradienten ṗD selbst mit dem Schwellenwert erfolgt, wenn von dem Fahrer ein positiver oder negativer Druckgradient einzustellen ist, wobei das Aktivierungssignal in diesen Fällen erkannt wird, wenn der Wert von ṗD den Schwellenwert im Falle eines einzustellenden positiven Druckgradienten ṗD überschreitet oder im Falle eines negativen einzustellenden Druckgradienten ṗD unterschreitet.
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In alternativen Ausgestaltungen besteht das Signal zur Aktivierung der HSA-Funktion in einem einmaligen oder mehrmaligen, beispielsweise einem zweimaligen Einstellen eines betragsmäßig über einem vorgegebenen Schwellenwert liegenden Druckgradienten ṗD mit gleichem Vorzeichen.
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Ist ein mehrmaliges Einstellen vorgesehen, kann dabei ein geringerer Schwellenwert angesetzt werden als bei der Aktivierung durch ein einmaliges Einstellen eines Gradienten ṗD, da in jenem Fall auch bei einem geringen Schwellenwert eine ausreichende Absicherung gegen eine versehentliche Aktivierung gegeben ist.
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Wird nicht der Bremsdruck pD selbst, sondern ein Signal erfasst, aus dem der Bremsdruck pD ableitbar ist, so erfolgt die Überwachung des Aktivierungssignals in analoger Weise anhand einer Überwachung der Änderungsraten dieses Signals und eines Vergleichs seiner Änderungsraten mit einem vorgegebenen Schwellenwert.
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Alternativ kann die HSA-Funktion durch eine definierte Lenkradbewegung aktiviert werden. Diese besteht beispielsweise darin, das Lenkrad, ausgehend von einer während des Stillstands des Fahrzeugs vorliegenden Ausgangsstellung δ0, um einen Lenkradwinkel Δδ einzudrehen, der betragsmäßig einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
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Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass die HSA-Funktion nur dann aktiviert wird, wenn der Fahrer zusätzlich mit einem vorgegebenen Drehsinn einlenkt.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das Lenkrad anschließend wieder in die Ausgangsstellung zurückgeführt werden muss.
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Wenn eine derartige Aktivierung vorgesehen ist, so erfolgt eine Überwachung eines Lenkradwinkels δ durch die Steuereinheit, wozu ihr Signale eines Lenkradwinkelsensors übermittelt werden.
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Um das Aktivierungssignal zu erkennen, wird dabei ein zu dem Zeitpunkt to vorliegender Lenkradwinkel δ0 von der Steuereinheit gespeichert, und die Differenz Δδ = δ - δ0 zwischen dem aktuellen Lenkradwinkel δ und dem Lenkradwinkel δ0 wird kontinuierlich überwacht.
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Wenn zusätzlich zu dem Einlenken auch ein Zurückführen des Lenkrades in die Ausgangsstellung δ0 zur Aktivierung der HSA-Funktion erforderlich ist, erfolgt die Erkennung des Signals dadurch, dass die Differenz Δδ nach dem erkannten Über- bzw. Unterschreiten des Schwellenwertes innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne wieder den Wert Δδ = 0 annimmt.
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Zwischen dem Lenkradwinkel δ und dem Lenkwinkel an lenkbaren Rädern des Fahrzeugs besteht ein bekanntes Übersetzungsverhältnis. Die vorgenannten Schritte zum Erkennen einer Lenkradbewegung zum Aktivieren der HSA-Funktion können daher in analoger Weise auch anhand einer Auswertung des Lenkwinkels an den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs vorgenommen werden.
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Nach der Aktivierung der HSA-Funktion wird die Steuereinheit in einen hier als aktiven Modus bezeichneten Betriebsmodus versetzt, um den Bremsdruck pH einzustellen bzw. aufrechtzuerhalten.
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Da die Aktivierung eines der Ereignisse ist, welche ein Beenden des Erfassens und Auswertens des Bremsdrucks pD zum Zwecke der Ermittlung von pH bewirken, ist dabei sichergestellt, dass der Wert pH im aktiven Modus vorliegt.
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Im aktiven Modus überwacht die Steuereinheit den Bremsdruck pD mittels der Signale des Bremsdrucksensors in dem Hauptbremszylinder und/oder der Bremsdrucksensoren in den Radbremszylindern und vergleicht den aktuellen Bremsdruck pD mit einem Schwellenwert ps.
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Bei dem Vergleich wird dabei der Bremsdruck in den Radbremszylindern zugrunde gelegt, der sich von dem Druck in dem Hauptbremszylinder unterscheiden kann, wenn durch ein Assistenzsystem zusätzlich Druck mittels einer Druckversorgung aufgebaut wird. In diesem Fall ist daher wiederum die Messung des Bremsdrucks mittels eines Drucksensors in den Radbremszylindern bevorzugt. Eine Berechnung des Bremsdrucks pD in den Radbremszylindern anhand des Drucks in dem Hauptbremszylinder und an die Druckversorgung gesendeter Steuerbefehle ist jedoch gleichfalls möglich.
Eine Filterung des Signals pD wird im aktiven Modus nicht vorgenommen, da auch geringe Druckveränderungen berücksichtigt werden müssen.
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Sobald dieser Vergleich ergibt, dass eine Differenz zwischen dem Bremsdruck pS und dem aktuellen von dem Fahrer eingestellten Bremsdruck pD in wenigstens einem Radbremszylinder den Wert Null annimmt, erzeugt die Steuereinheit Steuerbefehle zum Sperren der Ventile und sendet diese an die Ventile bzw. an Aktuatoren, welche die eigentliche Steuerung der Ventile übernehmen.
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Die HSA-Funktion greift somit dann in die Bremsanlage ein, wenn der Fahrer nach der Aktivierung die Betätigungseinrichtung der Bremsanlage löst. Im Allgemeinen erfolgt ein Lösen der Betätigungseinrichtung dabei sehr schnell, indem der Fahrer beispielsweise beim Anfahren seinen Fuß ruckartig von Bremspedal zieht, um ein Fahrpedal zu betätigen.
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Folglich verringert sich der Bremsdruck in dem Hauptbremszylinder und in den Radbremszylindern sehr schnell und es ist sicherzustellen, dass das Sperren der Ventile so frühzeitig durch die Steuereinheit veranlasst wird, dass in den Radbremszylindern der Bremsdruck pH aufrechterhalten wird. Insbesondere ist dabei eine gewisse Aktivierungszeit zu berücksichtigen, die benötigt wird, um die Ventile Stellung zu bringen, bei der die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremszylinder gesperrt ist.
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Um das Sperren der Ventile rechtzeitig einleiten zu können, ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, den Schwellenwert ps größer als den Wert pH für den aufrechtzuerhaltenden Bremsdruck zu wählen. Die typische Aktivierungszeit und ein typischerweise auftretender Druckgradient ṗD werden dabei bei der Wahl des Schwellenwertes ps berücksichtigt.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird bei der Überwachung des Bremsdrucks pD im aktiven Modus ebenfalls der Druckgradient ṗD ermittelt und für eine Interpolation eines zukünftig zu erwartenden Drucks verwendet.
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Insbesondere gilt für den Druck p
D(t+T) zu einem Zeitpunkt t+T bei einer nicht zu langen Zeitdauer T
wobei ṗ
D(t) und ṗ
D(t) den Bremsdruck und den Druckgradienten zu dem Zeitpunkt t bezeichnen.
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Im aktiven Modus vergleicht die Steuereinheit daher den Ausdruck pD(t) + ṗD(t) ̇· T mit den aktuellen Werten für den Bremsdruck pD und den Druckgradienten ṗD mit dem Bremsdruck pH.
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Die Zeitdauer T wird dabei so gewählt, dass sie der Aktivierungszeit der Ventile entspricht oder geringfügig länger als diese ist, um die Sicherheit des Verfahrens weiter zu erhöhen.
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Wenn der Vergleich eine Gleichheit von ṗD(t) + ṗD(t) · T und pH ergibt, sendet die Steuereinheit Steuerbefehle zum Sperren an die Ventile. Durch die beschriebene Wahl der Zeitdauer T ist dann sichergestellt, dass in den Radbremszylinder der Bremsdruck pH vorliegt, wenn die Ventile geschlossen werden. Der Bremsdruck pH wird somit aufrechterhalten bzw. eingesperrt.
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Als Schwellenwert ps kann in der vorbeschriebenen Ausgestaltung der Erfindung der Wert pH - ṗD · T angesehen werden, da die Sperrung der Ventile durch die Steuereinheit veranlasst wird, wenn der Bremsdruck pD diesen Wert unterschreitet.
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Wenn es vorgesehen ist, Bremsdrücke pD in mehreren Radbremszylindern zu messen, so wird das Sperren der Ventile dann eingeleitet, wenn der Bremsdruck pD in einem der Bremszylinder den Schwellenwert ps unterschreitet.
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Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass die Steuereinheit im aktiven Modus überprüft, ob eine Abbruchbedingung vorliegt, die eine Deaktivierung der HSA-Funktion bewirkt.
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So ist es beispielsweise möglich, dass die HSA-Funktion deaktiviert wird, wenn der Fahrer in die Richtung der Hangabtriebskraft, also bergab, anfahren wird.
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Dabei wird anhand des mittels des Längsbeschleunigungssensors ermittelten Längsneigungswinkels α des Fahrzeugs bestimmt, in welcher Richtung bezüglich der Hangabtriebskraft das Fahrzeug steht, und anhand eines von dem Fahrer eingelegten Gangs wird ermittelt, in welche Richtung der Fahrer anfahren wird. Ein Vorzeichen des Längsneigungswinkels α wird dabei so definiert, dass α > 0 gilt, wenn die Längsrichtung des Fahrzeugs entgegen der Hangabtriebskraft gerichtet ist. Entsprechend gilt α < 0, falls die Längsrichtung des Fahrzeugs mit der Richtung der Hangabtriebskraft übereinstimmt.
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Demgemäß wird die HSA-Funktion beispielsweise dann aktiviert, wenn für das Fahrzeug ein positiver Längswinkel α vorliegt und der Fahrer den Rückwärtsgang einlegt.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht dabei darin, dass bei einer Deaktivierung der HSA-Funktion kein Eingriff in die Bremsanlage vorgenommen wird und somit auch in diesem Fall keine unnötige Beeinträchtigung durch ein Sperren der Ventile bei der Bedienung der Betätigungseinrichtung für den Fahrer spürbar wird.
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Bezugszeichenliste
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- α
- Längsneigungswinkel des Fahrzeugs
- αmax
- maximal zulässiger Längsneigungswinkel des Fahrzeugs
- δ
- Lenkradwinkel
- δ0
- Lenkradwinkel zum Zeitpunkt to
- Δδ
- Lenkradwinkeldifferenz
- ΔtA
- Zeitspanne
- ΔtB
- Zeitspanne
- g
- Erdbeschleunigung
- m
- Fahrzeugmasse
- mmax
- maximal zulässige Fahrzeugsmasse
- ω
- Winkelgeschwindigkeit
- pD
- von einem Fahrer eingestellter Bremsdruck
- pD
- Änderungsrate des von dem Fahrer eingestellten Bremsdrucks
- pD0
- anfänglich von dem Fahrer eingestellter Bremsdruck
- pH
- aufrechtzuerhaltender Bremsdruck zum Halten des Fahrzeugs
- ps
- Schwellenwert für den Bremsdruck
- T
- Zeitdauer
- t0
- Zeitpunkt, zu dem ein Stillstand des Fahrzeugs bzw. eine Erfassung des von dem Fahrer eingestellten Bremsdrucks beginnt