-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft ein durch die Bewegung der Kupplung in die Schließposition gestartetes Verfahren zum automatischen Lösen der elektronisch betätigbaren Parkbremse eines stehenden Fahrzeugs.
-
Moderne automatisierte Feststellbremssysteme bieten einen deutlichen Komfort- und Sicherheitsgewinn für den Fahrer, da sie über einen einfachen Knopfdruck bedient werden. Außerdem bieten automatisierte Feststellbremssysteme heute häufig die Funktion eines sogenannten Anfahrassistenten, welcher die Parkbremse beim Anfahren automatisch löst. Eine automatisierte Feststellbremse ist beispielsweise aus der
DE 10 2004 046 871 A1 bekannt. Ebenso ist aus der
DE 196 21 628 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs bekannt, wobei bei betätigtem Bremspedal in wenigstens einem Betriebszustand des Fahrzeugs eine sogenannte Hillholder-Funktion eingeleitet wird, wobei Bremskraft an wenigstens einer Radbremse gehalten wird, unabhängig vom Ausmaß der Pedalbetätigung, wobei diese Bremskraft mit Lösen des Bremspedals wieder abgebaut wird.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Es stellt sich dabei generell die Aufgabe, einen hohen Komfort für den Fahrer und die Insassen bei einem Anfahrvorgang zu ermöglichen.
-
Eine Lösung dieser Aufgabe findet sich in der Offenbarung der vorliegenden Erfindung wie folgt:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Lösen einer Parkbremse eines Fahrzeugs, bei dem
- – abhängig von einer Kupplungsbetätigung des Fahrers eine Kupplungszeitgröße ermittelt wird, welche die Zeit repräsentiert, welche vergeht, bis die Kupplung den Schleifpunkt erreicht hat,
- – eine Lösezeitgröße ermittelt wird, welche die Zeit repräsentiert, welche die Parkbremse für den automatischen Lösevorgang benötigt und
der Lösezeitpunkt der Parkbremse abhängig von der Lösezeitgröße und der Kupplungszeitgröße ermittelt wird. Zum Lösezeitpunkt beginnt der Lösevorgang der Parkbremse.
-
Durch die Koordination des Lösezeitpunktes der Parkbremse mit der Betätigung des Kupplungspedals wird ein komfortabler Anfahrvorgang ermöglicht.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kupplungsbetätigung des Fahrers
- – die Kupplungsschließgeschwindigkeit ermittelt wird,
- – der Weg der Kupplung bis zum Kupplungsschleifpunkt erfasst wird und
- – abhängig davon die Kupplungszeitgröße ermittelt wird.
-
Die Kupplungsschließgeschwindigkeit lässt sich auf einfache Art und Weise durch die Bildung eines Differenzenquotienten ermitteln.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungszeitgröße als Quotient des Wegs der Kupplung bis zum Kupplungsschleifpunkt und der Kupplungsschließgeschwindigkeit ermittelt wird.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungszeitgröße diejenige Zeit ist, welche vom momentanen Zeitpunkt an bis zum Zeitpunkt, an dem die Kupplung den Schleifpunkt erreicht hat, vergeht. Die Kenntnis dieser Zeit erlaubt es, den optimalen Lösezeitpunkt für die Parkbremse zu ermitteln.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lösezeitgröße die benötigte Lösezeit ist, die seit dem Beginn des Lösevorgangs bis zum letzten Bremskraftabbau bzw. Druckabbau der Bremse abläuft Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in die Ermittlung der Lösezeitgröße die Temperatur der Parkbremse eingeht. Dadurch kann eine mögliche Temperaturabhängigkeit des Lösezeit für die Parkbremse berücksichtigt werden.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lösevorgang der Parkbremse nur dann gestartet wird, wenn
- – ein Gang eingelegt ist und/oder
- – das Fahrpedal betätigt wird.
-
Dadurch wird verifiziert, ob tatsächlich ein Anfahrwunsch des Fahrers vorliegt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
- – die Kupplungsschließgeschwindigkeit fortlaufend ermittelt wird,
- – abhängig von der Kupplungsschließgeschwindigkeit die Kupplungszeitgröße fortlaufend aktualisiert wird und
- – abhängig von der Kupplungszeitgröße der Lösezeitpunkt der Parkbremse fortlaufend aktualisiert wird.
-
Diese Ausgestaltung liefert eine noch genauere Ermittlung des optimalen Lösezeitpunktes der Parkbremse, da in dieser Ausführungsform eine Änderung der Betätigungsgeschwindigkeit des Kupplungspedals durch den Fahrer berücksichtigt wird.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsschleifpunkt während wenigstens eines Einkuppelvorganges bei einem vorhergehenden Anfahrvorgang ermittelt wurde.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
- – dass bei einem vorhergehenden Anfahrvorgang als Schleifpunkt diejenige Kupplungspedalstellung erkannt wird, bei welcher die Motordrehzahl bei Bewegung der Kupplung in die Schließposition abzunehmen beginnt und
- – dass die dem Schleifpunkt entsprechende Kupplungspedalstellung im Steuergerät abgespeichert wird.
-
Weiter umfasst die Erfindung eine Vorrichtung zum automatischen Lösen einer Parkbremse eines Fahrzeugs, enthaltend
- – erste Ermittlungsmittel, mit denen abhängig von einer Kupplungsbetätigung des Fahrers eine Kupplungszeitgröße ermittelt wird, welche die Zeit repräsentiert, welche vergeht, bis die Kupplung den Schleifpunkt erreicht hat,
- – zweite Ermittlungsmittel, mit denen eine Lösezeitgröße ermittelt wird, welche die Zeit repräsentiert, welche die Parkbremse für den automatischen Lösevorgang benötigt und
- – Parkbremssteuerungsmittel, in denen der Lösezeitpunkt der Parkbremse abhängig von der Lösezeitgröße und der Kupplungszeitgröße ermittelt wird.
-
Die vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens äußern sich auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt.
-
Die Erfindung bietet jedem Fahrer ein auf seinen Fahrstil optimiertes Löseverhalten der Parkbremse. Je schneller der Fahrer das Kupplungspedal aufwärts bewegen lässt, desto früher wird die Parkbremse gelöst und damit das Fahrzeug entbremst. Durch ein bei jedem Anfahrvorgang wiederholtes Lernen des Kupplungsschleifpunktes können Zustandsänderungen des System, die z. B. durch Alterung oder Verschleiß verursacht wurden, berücksichtigt werden. Die erfindungsgemäße Lösung ist kompatibel zu allen bekannten Parkbremssystemen und somit universell einsetzbar.
-
Die Zeichnung besteht aus den 1 bis 4.
-
1a zeigt in Ordinatenrichtung den Kupplungsweg als Funktion der in Abszissenrichtung aufgetragenen Zeit für einen komfortorientierten Fahrer.
-
1b zeigt in Ordinatenrichtung den Kupplungsweg als Funktion der in Abszissenrichtung aufgetragenen Zeit für einen sportlichen Fahrer.
-
2 zeigt den Zeitverlauf verschiedener Signale für einen typischen Anfahrvorgang eines Fahrzeugs eines mit einem Handschaltgetriebe ausgestatteten Fahrzeugs.
-
3 zeigt den Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
4 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
Startbedingung für den Ablauf des optimierten Lösens der Parkbremse ist das Vorliegen der folgenden beiden Zustände:
- 1) Die Kupplung ist betätigt, d. h. geöffnet und
- 2) es ist ein Gang eingelegt.
-
Wenn keine geeignete Information über den eingelegten Gang zur Verfügung steht, kann entweder ein entsprechendes Ersatzsignal herangezogen werden oder es werden nur die Signale betreffend der Kupplungsbetätigung ausgewertet. Als Ersatzsignal kann z. B. das Vorliegen einer Bremspedalbetätigung durch den Fahrer sowie ein vorliegender Leerlauf vor dem Start der Anfahrvorgangs herangezogen werden.
-
Optional ist es zusätzlich möglich, den Lösevorgang mit einer gleichzeitigen Betätigung des Fahrpedals zu koppeln, um ein Lösen der Parkbremse zu verhindern, falls der Fahrer das Kupplungspedal ohne Anfahrabsichten löst. Dazu kann beispielsweise die Fahrpedalstellung bzw. das dadurch angeforderte Motormoment mit einem Schwellenwert verglichen werden. Um den Anfahrvorgang noch sicherer detektieren zu können, ist optional zudem noch eine Auswertung der Getriebeinformation, insbesondere über den eingelegten Gang, möglich, soweit diese zur Verfügung steht.
-
Wenn der Fahrer mit dem Schließvorgang der Kupplung beginnt, das heißt, dass sich das Kupplungspedal aufwärts bewegt bzw. zurückbewegt bzw. löst, ermittelt das System die Kupplungsschließgeschwindigkeit vK, d. h. den Gradienten Δs/Δt = vK. Dabei kennzeichnet s den Kupplungsweg, dies kann beispielsweise die Stellung des Kupplungspedals sein oder eine Position eines Stellglieds innerhalb der Kupplung.
-
Gleichzeitig wird aus den zur Verfügung stehenden Größen, wie zum Beispiel aus der aktuellen Fahrzeugbetriebszeit, der Umgebungstemperatur, der Temperatur des Systems oder der Parkbremse, die benötigte Lösezeit tL für die Parkbremse, d. h. diejenige Zeit, die vom Beginn des Lösevorgangs bis zum vollständigen Druckabbau bzw. Bremskraftabbau der Parkbremse abläuft, abgeschätzt
-
Aus der Kupplungsschließgeschwindigkeit vK und dem bekannten Kupplungsschleifpunkt, das heißt dem Weg ss der Kupplung bis zum Schleifpunkt, wird die Zeitdauer ts ermittelt, welche vergeht, bis die die Kupplung das Motormoment auf die Antriebsräder übertragen kann. Zum optimierten Lösen wird nun der Lösevorgang der Parkbremse exakt um die Zeit tL vor dem Erreichen des Schleifpunktes gestartet. Das bedeutet anschaulich, dass mit Erreichen des Kupplungsschleifpunktes zugleich die Bremskraft der Parkbremse abgebaut ist.
-
Bei sportlichen Fahrern, welche die Kupplung schneller schließen, d. h. der Schließpunkt der Kupplung ist schneller erreicht, wird dadurch die Parkbremse früher gelöst.
-
Die Berechnung des Zeitpunktes t
A für den optimalen Anfang des Lösens, also des Zeitpunktes t
A, in dem der Druckabbau beginnt, kann auf folgende Weise durchgeführt werden:
-
Dabei ist ss/vk diejenige Zeit, welche die Kupplung bis zum Erreichen des Schleifpunkts benötigt und tL ist die Lösezeit der Parkbremse. Die Differenz ss/vk – tL ist damit diejenige Zeit, welche noch abgewartet werden muss, bis mit dem Lösen der Parkbremse begonnen wird. Bei sportlichen Fahrern, also bei einer größeren Kupplungsschließgeschwindigkeit vk, wird diese Zeitdifferenz kleiner und damit der Lösevorgang entsprechend früher als bei komfortorientierten Fahrern gestartet.
-
In 1a ist in Ordinatenrichtung die Abhängigkeit des prozentualen Kupplungswegs s von der in Abszissenrichtung aufgetragenen Zeit t dargestellt, und zwar für eine langsame Kupplungsbewegung, wie es bei einem komfortorientierten Fahrer vorkommt. Am Anfang der Kupplungsbewegung wird der Gradient Δs/Δt, also die Kupplungsschließgeschwindigkeit vK bestimmt. Dies ist in den 1a und 1b mit 101 bezeichnet. Aus diesem Gradient, aus der ermittelten Lösezeit tL und auch aus dem gegebenen oder gelernten Schleifpunkt wird der optimale Zeitpunkt tA für den Start des Lösens der Parkbremse abgeleitet. Der dargestellte Zeitpunkt tE entspricht dem Zeitpunkt, in dem die Kupplung den Schleifpunkt erreicht. 1b zeigt dasselbe Abhängigkeitsdiagramm für eine schnelle Kupplungsbewegung, wie es bei einem sportlichen Fahrer vorkommt. Dort ist der Schleifpunkt der Kupplung, d. h. der Zeitpunkt tE schneller erreicht und entsprechend früher muss mit dem Lösen der Parkbremse begonnen werden.
-
Für das oben beschriebene Verfahren wurde angenommen, dass sich die Kupplungsschließgeschwindigkeit vK zeitlich nicht wesentlich ändert. Es ist aber durchaus möglich die Kupplungsschließgeschwindigkeit bis kurz vor dem Start des Lösevorgangs zu überwachen und wenn eine Verlangsamung der Kupplungsschließgeschwindigkeit festgestellt wird, wenn also der Betrag Δs/Δt kleiner wird, das Lösen zu verzögern. Diese Verzögerung kann entweder durch den Anfahrassistenten durchgeführt werden, z. B. bei hydraulisch betätigten Feststellbremsen wird der letzte Druckabbau der Feststellbremse entsprechend hinausgezögert oder verlangsamt, oder sie kann durch eine ständige Neuberechnung des Startzeitpunktes des Lösens der Parkbremse realisiert werden.
-
Optional ist zusätzlich möglich, den Anfang des Lösevorgangs mit einer gleichzeitigen Betätigung des Fahrpedals zu koppeln um ein Lösen der Parkbremse zu verhindern, wenn der Fahrer das Kupplungspedal ohne Anfahrabsichten löst.
-
Um den Anfahrvorgang sicherer detektieren zu können, ist optional zudem noch die Auswertung von Getriebeinformationen möglich, soweit diese zur Verfügung stehen.
-
Bei der Bestimmung des Kupplungsschleifpunktes werden Größen aus dem Motorsteuergerät beobachtet. Die Größen stehen typischerweise auf dem Antriebs-CAN (CAN = „Controller Area Network”) zur Verfügung. Die Motordrehzahl ist ein wichtiger Indikator über den Zustand der Kupplung. Durch gleichzeitiges Beobachten der Motordrehzahl und der Kupplungspedalstellung kann folgender Zusammenhang abgeleitet werden:
Wenn sich die Kupplung in die Schließposition bewegt und gleichzeitig die Motordrehzahl abzufallen beginnt, d. h. es liegt eine negative zeitliche Ableitung der Motordrehzahl vor, dann ist davon auszugehen, dass der Kupplungsschleifpunkt erreicht wurde.
-
Der von einem Kupplungssensor gemessene Wert wird dann z. B. im Steuergerät abgespeichert. Beim Kupplungssensor kann es sich beispielsweise um einen Sensor handeln, welcher die Stellung des Kupplungspedals erfasst. Durch eine Langzeitfilterung mit Verarbeitung von älteren Werten ist es optional möglich, die Auswirkungen der einzelnen Messungen auf das Gesamtsystemverhalten zu reduzieren. Dazu kann z. B. der Mittelwert der letzen Werte bestimmt werden oder ein Filter erster Ordnung benutzt werden.
-
In 2 sind einige beim Anfahrvorgang ermittelte Signale abhängig von der in Abszissenrichtung aufgetragenen Zeit t dargestellt.
-
Es zeigen:
- 1 = Verlauf der Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute,
- 2 = prozentualer Betrag des Öffnungswinkels der Drosselklappe,
- 3 = prozentualer Betrag der Fahrpedalstellung
- 4 = prozentualer Betrag der relativen Füllung (Last) des Motors.
-
Bzgl. Verlauf 1 gilt die Ordinatenbeschriftung auf der rechten Ordinatenachse, entlang derer die Maßeinheit Umdrehungen/Minute aufgetragen ist, bzgl. der Verläufe 2, 3 und 4 gilt die linke Ordinatenachse, welche sich von 0% bis 100% erstreckt.
-
In diesem Diagramm kann der erwähnte Rückgang der Motordrehzahl beim Anfahrvorgang zwischen Sekunde 35 und Sekunde 35,5 beobachtet werden.
-
Um Fehladaptationen des Kupplungsschleifpunktes wegen nicht gelöster Parkbremse zu vermeiden, ist es denkbar, die Ermittlung des Kupplungsschleifpunktes nur bei Anfahrvorgängen mit unverriegelter bzw. nicht verriegelter Parkbremse durchzuführen. Weiter ist eine Plausibilisierung des ermittelten bzw. adaptierten Wertes über die Fahrzeugsgeschwindigkeit möglich, wenn die Adaptation nur bei Anfahrvorgängen mit der unverriegelten Parkbremse durchgeführt wird. An dem ermittelten Schließpunkt der Kupplung sollte die Fahrzeuggeschwindigkeit anzusteigen beginnen. Steigt die Fahrzeuggeschwindigkeit beispielsweise eine längere Zeit nach dem Erreichen des Schließpunktes nicht an, dann besteht ein Fehlerverdacht.
-
Außerdem ist es sinnvoll, eine maximale und minimale Begrenzung für den adaptierten Wert des Kupplungsschleifpunktes festzulegen, um ein Wegdriften bei Fehlfunktionen zu verhindern. Solche Größen könnten beispielsweise 75% für den maximalen Wert und 25% für den minimalen Wert sein. Anwendbar ist diese Adaptation des Kupplungsschleifpunktes nicht nur bei Handschaltgetrieben, sondern auch bei automatisierten Schaltgetrieben, bei CVT-Getrieben mit Kupplung oder bei sogenannten Doppelkupplungs- oder Direktschaltgetrieben. Allerdings muss hier eine Synchronisation zwischen der Getriebesteuerung (CAN-Signale, Kupplung offen – geschlossen, Übergangsbereich) und dem Lernalgorithmus stattfinden. Bei diesen Getrieben muss der Algorithmus den Zusammenhang zwischen der Gaspedalstellung und dem Getriebeverhalten adaptieren, d. h. die Zeit bis zum Momentenaufbau muss berücksichtigt werden. Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum automatischen Lösen der Parkbremse wird durch das Flussdiagramm in der 3 dargestellt. Das Programm wird z. B. gestartet, wenn die Zündung eingeschaltet wird. Im Schritt 1 wird der Zustand der Parkbremse ermittelt. Danach folgt der Entscheidungsschritt 2, in welchem überprüft wird, ob die Parkbremse aktiviert ist. Falls die Parkbremse nicht geschlossen bzw. nicht aktiviert ist, wird das Programm vor Schritt 1 zurückspringen. Falls die Parkbremse jedoch geschlossen ist, wird die Kupplungspedalstellung in Schritt 3 erfasst. In Schritt 4 wird der Betätigungszustand des Kupplungspedals festgestellt. Falls im Schritt 4 festgestellt wird, dass das Kupplungspedal nicht betätigt wird, wird das Programm wieder vor den Schritt 1 zurückspringen. Falls das Kupplungspedal betätigt wird, werden die Gangstellung betreffende Signale in Schritt 5 eingelesen. In Schritt 6 wird anhand dieser Signale überprüft, ob ein Gang eingelegt ist. Im negativen Fall, d. h. es ist kein Gang eingelegt, wird das Programm wieder vor Schritt 1 zurückspringen. Wenn jedoch ein Gang eingelegt ist, wird der Wert des Kupplungsschleifpunktes ss aus der Steuereinheit in Schritt 7 eingelesen. In Schritt 8 wird die Systemtemperatur eingelesen und in Schritt 9 wird die Lösezeit tL. der Parkbremse ermittelt, das kann z. B. über ein Temperaturmodell erfolgen. Danach wird die Kupplungsschließgeschwindigkeit im Schritt 10 bestimmt und aus den im Schritt 9 und im Schritt 10 gewonnenen Werte wird in Schritt 11 der optimale Anfangszeitpunkt tA für das Lösen der Parkbremse berechnet. In Schritt 12 wird die aktuelle Zeit t mit dem berechneten Zeitpunkt tA verglichen. Falls der Lösezeitpunkt noch nicht erreicht ist, d. h. t < tA, wird das Verfahren wieder vor den Schritt 10 zurückspringen und die Berechnung des optimalen Anfangs der aktuellen Kupplungsschließgeschwindigkeit anpassen. Falls der Lösezeitpunkt tA bereits erreicht ist, wird der Lösevorgang in Schritt 13 gestartet und danach wird das Programm wieder vor Schritt 1 zurückspringen. Wenn das Steuergerät über keine geeignete Ganginformationen verfugt, können die Schritte 5 und 6 weggelassen werden.
-
Ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 4 dargestellt. Das Steuergerät 23 erhält Signale aus der Kupplung 21 betreffend deren Betätigung und anschließend deren Schließgeschwindigkeit, sowie optional Signale aus dem Schaltgetriebe 22 betreffend dem eingelegten Gang. Außerdem ist das Steuergerät 23 mit der Park-Bremse 24 verbunden, um Signale über die Systemtemperatur zu gewinnen und das automatische Lösen der Park-Bremse 24 zu steuern. Vorzugsweise wird das Steuergerät 23 durch die Steuereinheit der Park-Bremse 24 gebildet.