DE102008026530A1

DE102008026530A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung und/oder Durchführung eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102008026530A1
Application number: DE102008026530A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Dr. Koukes; Alfred Eckert; René ZYSNO
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2007-08-11
Filing date: 2008-06-03
Publication date: 2009-02-12

Abstract

Verfahren, mit welchem anhand einer Auswertung einer Motordrehzahl (N) und/oder eines Drosselklappenwinkels (alpha) ein Anfahrvorgang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftrades, erkannt und/oder durchgeführt wird, wobei in dem Fahrzeug in wenigstens einer Betriebssituation eine Bremskraft an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs gehalten wird und bei Erkennen eines Anfahrwillens des Fahrers die gehaltene Bremskraft zur Durchführung eines Anfahrvorgangs abgebaut wird und wobei zur Erkennung des Anfahrwillens und/oder zur Regelung der Bremskraft beim Anfahren mindestens ein vorgegebener Zusammenhang (y, f, h, N<SUB>0</SUB>(alpha), dN<SUB>0</SUB>/dt(alpha, dalpha/dt)) zwischen zumindest zwei der folgenden Größen herangezogen wird: - Einem Motordrehmoment (M), - einer Motordrehzahl (N) oder dem zeitlichen Gradienten einer Motordrehzahl (dN/dt), - einem Drosselklappenwinkel (alpha) oder dem zeitlichen Gradienten eines Drosselklappenwinkels (dalpha/dt), wobei der Zusammenhang in Form einer Funktion, einer Kennlinie oder eines Kennlinienfeldes, insbesondere werksseitig, vorgegeben und in dem Kraftfahrzeug in einem Speichermittel, insbesondere eines Steuergeräts, abgespeichert ist, sowie Vorrichtung zur Erkennung und/oder Durchführung eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs und/oder zur Steuerung einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 13.
Fahrzeugsysteme zur Unterstützung eines Fahrers bei einem Halte- und/oder Anfahrvorgang, welche das Fahrzeug im Stillstand, z. B. an einem Hang, halten und auf Wunsch des Fahrers ein Anfahren ermöglichen, sind für den Komfort und die Sicherheit der Fahrzeuginsassen/des Fahrzeugführers von großer Bedeutung. So wird durch solche Systeme der Fahrer von der Betätigung der Bremse während des Anhaltens und beim Anfahren befreit und der Fahrer kann sich so besser auf den Verkehr konzentrieren. Vorteilhafterweise wird der Wunsch des Fahrers anzufahren von dem Fahrzeugsystem automatisch erkannt. Bei erkanntem Anfahrwunsch werden die Bremsdrücke im Fahrzeugbremssystem automatisch geändert, um einen komfortablen Anfahrvorgang zu gewährleisten.
Im Bereich der Pkw sind Verfahren zur Anfahrerkennung und Anfahrunterstützung bekannt, z. B. aus der DE 103 06 363 A1 , welche u. a. Informationen über die Kupplungsbetätigung und den aktuellen Wert des Motormoments auswerten. Zur Erkennung, ob ein gültiger Anfahrwunsch vorliegt, werden dabei die Informationen benötigt, ob Kraftschluss zwischen Motor und Antriebsstrang besteht und ob der Fahrer durch Erhöhung des Motormoments das Fahrzeug aus dem Stillstand bewegen möchte oder kann. Hierzu werden die im Fahrzeug verfügbaren Signale der Kupplung und der Ganginformation sowie des Motormoments herangezogen.
Das Kraftrad hat sich im Laufe der letzten Jahrzehnte von einem kostengünstigen Fortbewegungsmittel zu einem Freizeitgefährt entwickelt, bei welchem vermehrt sowohl die Sicherheit als auch der Komfort des Fahrers in den Vordergrund gerückt wird. So sind zunehmend auch Krafträder mit elektronischen Bremssystemen ausgerüstet, wie Anti-Blockiersystem (wie beispielsweise aus der EP 0 548 985 B1 bekannt) oder Integralbremssystem (wie beispielsweise aus der DE 38 03 563 A1 und DE 103 16 351 A1 bekannt), welche auch Fahrerassistenzsysteme mit Halte- und Anfahr-Funktion umfassen können. Ein elektronisch gesteuertes Bremssystem mit Halte- und Anfahr-Funktion für ein Motorrad wird in der DE 10 2007 025 273 A1 beschrieben.
Bei einigen Fahrzeugtypen, z. B. bei den meisten Krafträdern, sind Informationen über die Betätigung der Kupplung nicht vorhanden bzw. stehen diese Informationen nicht zur Verfügung. Auch eine zuverlässige Information über das Motormoment steht oftmals, z. B. beim Kraftrad, nicht im Bremsensteuergerät zur Verfügung, z. B. aufgrund der geringeren Vernetzung der verschiedenen Steuergeräte. Eine Anfahrerkennung und/oder Anfahrunterstützung auf Basis der Informationen über die Kupplungsbetätigung und das Motormoment, wie oben beschrieben, ist daher in solchen Systemen nicht möglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung und/oder Durchfüh rung eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung zustellen, mit welchem/welcher die Einleitung des Anfahrvorgangs durch den Fahrer zuverlässig erkannt und/oder der Bremsdruck beim Anfahren geeignet geregelt wird, auch wenn keine direkte Information über das aktuelle Motormoment und/oder den Kupplungszustand zur Verfügung steht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie die Vorrichtung gemäß Anspruch 13 gelöst.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, anhand zumindest einer der beiden Fahrzeuggrößen Motordrehzahl und Drosselklappenwinkel und zumindest eines vorgegebenen Zusammenhangs, welcher die Abhängigkeit der beiden Größen untereinander oder die Abhängigkeit eines Motordrehmomentes von wenigsten einer der beiden Größen beschreibt, eine Erkennung des Anfahrwillens und/oder eine Regelung der Bremskraft beim Anfahren durchzuführen, wobei der Zusammenhang in Form einer Funktion, einer Kennlinie oder eines Kennlinienfeldes fest vorgegeben ist. Alternativ oder zusätzlich zur Betrachtung der Fahrzeuggröße(n) selbst kann auch der zeitliche Gradient (die zeitliche Ableitung) der jeweiligen Fahrzeuggröße betrachtet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gibt der vorgegebene Zusammenhang die Abhängigkeit des Motordrehmomentes von der Motordrehzahl und/oder dem Drosselklappenwinkel wieder. Da in Fahrzeugen üblicherweise zumindest einer der beiden Größen Motordrehzahl und Drosselklappenwinkel verfügbar ist, kann so mit Hilfe des Zusammenhangs das Motordrehmoment indirekt bestimmt werden. Besonders bevorzugt wird das Motordrehmoment aus der Motordrehzahl und dem Drosselklappenwinkel bestimmt.
Das bestimmte Motordrehmoment steht dann zur Auswertung zur Verfügung, bevorzugt zur Anfahrerkennung und/oder Anfahrunterstützung und/oder Regelung der Bremskraft, aber auch für andere Regel-/Steuersysteme. Besonders bevorzugt wird das bestimmte Motordrehmoment zur Regelung der Bremskraft beim Anfahren herangezogen.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird alternativ oder zusätzlich der Zusammenhang zwischen der Motordrehzahl im Leerlauf und dem Drosselklappenwinkel und/oder der Zusammenhang zwischen dem zeitlichen Gradienten der Motordrehzahl im Leerlauf und dem Drosselklappenwinkel vorgegeben. Anhand dieser Vorgabe wird besonders bevorzugt durch Vergleich mit der aktuellen Motordrehzahl und/oder dem aktuellen zeitlichen Gradienten der Motordrehzahl (bei einem aktuellen Drosselklappenwinkel) auf einen Kupplungszustand und/oder einen Anfahrwunsch des Fahrers geschlossen.
Es ist auch bevorzugt, dass der zeitliche Gradient der Motordrehzahl im Leerlauf in Abhängigkeit von dem Drosselklappenwinkel und dem zeitlichen Gradienten des Drosselklappenwinkels vorgegeben ist. Hierdurch kann der zeitliche Verlauf der Betätigung eines Gashebels durch den Fahrer, welcher sich in dem zeitlichen Gradienten des Drosselklappenwinkels widerspiegelt, berücksichtigt werden.
Bevorzugt wird das Verfahren in einem Kraftrad durchgeführt bzw. bevorzugt befindet sich die Vorrichtung in einem Kraftrad, da wegen der Umkippgefahr gerade in einem Kraft rad trotz der nicht verfügbaren Informationen über Motormoment und Kupplungszustand eine möglichst genaue Erkennung des Anfahrwillens des Fahrers und/oder eine möglichst genaue Regelung der Bremskraft beim Anfahren wichtig ist.
Der vorgegebene Zusammenhang wird bevorzugt entweder theoretisch oder anhand von Messdaten für das vorliegende Fahrzeug oder den vorliegende Fahrzeugtyp bestimmt und werkseitig oder durch eine Werkstatt in einem Steuergerät des Fahrzeugs abgespeichert. Da die Auswertung des vorgegebenen Zusammenhangs zur Erkennung und/oder Durchführung eines Anfahrvorgangs des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird, welche vorteilhafterweise in einem Teil der Bremsanlage vorgenommen wird, ist der Zusammenhang besonders bevorzugt in dem Bremsensteuergerät abgelegt.
Gemäß einer Weiterbildung des Erfindung wird ein Anfahrvorgang erkannt, wenn die aktuelle Motordrehzahl im Vergleich zu der für den aktuellen Drosselklappenwinkel gemäß des vorgegebenen Zusammenhangs erwarteten Motordrehzahl im Leerlauf verändert ist, und/oder wenn der aktuelle zeitliche Gradient der Motordrehzahl im Vergleich zu dem für den aktuellen Drosselklappenwinkel (und evtl. seinen zeitlichen Gradienten) gemäß des vorgegebenen Zusammenhangs erwarteten zeitlichen Gradienten der Motordrehzahl im Leerlauf verändert ist. So kann ohne Kenntnis des Motormomentes und des Kupplungszustandes ein Anfahrwunsch des Fahrers zuverlässig erkannt werden.
Der Anfahrvorgang wird bevorzugt dann erkannt, wenn bei Stillstand oder annährendem Stillstand des Fahrzeuges die aktuelle Motordrehzahl und/oder der aktuelle zeitliche Gradient der Motordrehzahl jeweils um mehr als einen vorgege benen Schwellenwert geringer wird als die gemäß des vorgegebenen Zusammenhangs erwartete entsprechende Größe im Leerlauf. Die jeweiligen Schwellenwerte sind besonders bevorzugt fahrzeug- oder fahrzeugtypspezifisch bestimmt und mit dem vorgegebenen Zusammenhang abgelegt.
Die Regelung der Bremskraft wird bevorzugt derart durchgeführt, dass eine Fahrzeugbeschleunigung, welche aus einem Hangabtriebsmoment und einem Bremsmoment und entweder dem Motordrehmoment oder einem aus dem Motormoment ermittelten Radmoment bestimmt wird, kleiner als ein Grenzwert ist. Hierdurch wird eine ruckfreie Anfahrt erzielt.
Ein Hangabtriebsmoment, welches zur Regelung der Bremskraft beim Anfahren herangezogen wird, wird bevorzugt aus einer bestimmten oder mittels eines Sensors gemessenen Fahrbahnneigung bestimmt. Durch die Berücksichtigung des Hangabtriebsmomentes ist eine situationsgerechte Dosierung der Bremskraft möglich, wodurch z. B. ein Wegrollen des Fahrzeugs verhindert wird. Besonders bevorzugt wird der Fahrbahnneigungswinkel anhand von Informationen aus dem zuletzt durchgeführten Abbremsvorgang oder Bremsvorgang bis zum Stillstand des Fahrzeugs bestimmt. Diese Informationen sind ganz besonders bevorzugt Werte zumindest zweier der folgenden Größen: der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl, des Bremsmomentes, der Raddrehgeschwindigkeit eines angetriebenen Rades und des Motormomentes, wobei das Motormoment anhand des vorgegebenen Zusammenhanges bestimmt wird. Vorteilhafterweise werden alle diese Größen zur Bestimmung der Fahrbahnneigung herangezogen, um einen möglichst genauen Fahrbahnneigungswinkel zu erhalten. Dies ist besonders in dem Fall vorteilhaft, wenn kein Sensor zur Messung der Fahrbahnneigung vorhanden ist.
Bevorzugt wird das Radmoment, welches zur Regelung der Bremskraft beim Anfahren herangezogen wird, als Produkt aus dem Motordrehmoment und einem vorgegebenen Kennwert, welcher von der Übersetzung des Getriebes abhängt und vorgegeben ist, berechnet. So sind keine Kenntnisse über den aktuellen Getriebezustand notwendig.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein weiterer Zusammenhang vorgegeben, mit welchem ein Bremsmoment aus einem Bremsdruck bestimmt wird. Dabei wird der Bremsdruck besonders bevorzugt durch einen Drucksensor gemessen, da Bremsdrucksensoren im Rahmen von Antiblockiersystemen oftmals bereits im Fahrzeug vorhanden sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Regelung der Bremskraft beim Anfahren in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung, welche anhand von Informationen aus dem zuletzt durchgeführten Abbremsvorgang oder Bremsvorgang bis zum Stillstand des Fahrzeugs bestimmt wird. Besonders bevorzugt wird zur Bestimmung der Fahrbahnneigung die Energie beim Bremsen betrachtet.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein Vorteil der Erfindung liegt in einer zuverlässigen automatischen Anfahrerkennung und/oder in einer Bremsdruckregelung zum ruckfreien Anfahren, wobei dem entsprechenden Steuergerät, z. B. des Bremssystems, keine direkte Informationen über das Motormoment und/oder den Kupplungszustand vorliegen. Außerdem besitzt die Erfindung den Vorteil, dass sie kostengünstig realisiert werden kann, da das erfindungsgemäße Verfahren im Wesentlichen auf der Auswertung vorhandener Signale basiert, so dass keine weiteren Sensoren o. ä. notwendig sind. Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind fahrzeugseitig lediglich Speicherplatz und Prozessorleistung notwendig, welche z. B. im Rahmen eines bereits vorhandenen Bremsensteuergeräts kostengünstig und einfach bereitgestellt werden können.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
Es zeigen schematisch
1 einen beispielsgemäßen Zusammenhang zwischen Motordrehzahl und Drosselklappenwinkel für verschiedene Motormomente,
2 einen beispielsgemäßen Zusammenhang zwischen Motormoment und Motordrehzahl bei verschiedenen Drosselklappenwinkeln, und
3 beispielsgemäße zeitliche Verläufe einer Motordrehzahl und eines Drosselklappenwinkels beim Halten und Anfahren eines Kraftfahrzeugs.
Bei einem Anfahrvorgang betätigt der Fahrer den Gashebel (bzw. das Gaspedal). Der Drosselklappenwinkel α und die Motordrehzahl N werden vergrößert. Die sich einstellende Motordrehzahl N ist von dem Drosselklappenwinkel α (vorgegeben durch den Fahrer durch die Betätigung des Gashebels) und der Belastung des Motors (Motordrehmoment M) abhängig bzw., anders ausgedrückt, das Motordrehmoment M ist von dem Drosselklappenwinkel α und der Motordrehzahl N abhängig. Die entsprechenden Zusammenhänge lassen sich anhand von Funktionen bzw. Kennlinien darstellen. So ist z. B. die Motordrehzahl N entsprechend einer Funktion h von dem Drosselklappenwinkel α und dem Motordrehmoment M abhängig (siehe auch 1) bzw. das Motordrehmoment M ist entsprechend einer Funktion f von dem Drosselklappenwinkel α und der Motordrehzahl N abhängig (siehe auch 2): N = h(α, M) oder M = f(α, N) (1)
In 1 ist ein beispielhafter Zusammenhang h zwischen Motordrehzahl N und Drosselklappenwinkel α für verschiedene Motormomente M dargestellt. Für vier vorgegebene Motormomente M (Linie 1: M = 10 Nm; Linie 2: M = 30 Nm; Linie 3: M = 50 Nm; Linie 4: M = 80 Nm) ist die Motordrehzahl N über dem Drosselklappenwinkel α aufgetragen. Linie 5 bei α = 30° verdeutlicht, dass für festen Drosselklappenwinkel α die Motordrehzahl N bei Lastvergrößerung (größerem Motormoment M) abnimmt.
In 2 ist ein beispielhafter Zusammenhang f zwischen Motormoment M und Motordrehzahl N für verschiedene Drosselklappenwinkel α dargestellt. Für fünf vorgegebene Drosselklappenwinkel α (Linie 10: α = 0°; Linie 11: α = 15°; Linie 12: α = 20°; Linie 13: α = 22,5°; Linie 14: α = 25°) ist Motormoment M über der Motordrehzahl N aufgetragen.
Der fahrzeugspezifische Zusammenhang zwischen Motordrehmoment M, Drosselklappenwinkel α und Motordrehzahl N, welcher z. B. durch einen Zusammenhang h oder f, z. B. in Form einer Funktion oder eines Kennlinienfeldes, dargestellt wird, kann theoretisch bestimmt werden oder empirisch, z. B. anhand von Messungen, ermittelt werden. Der Zusammenhang wird dann in einem Steuergerät, welches für die Anfahrerkennung und/oder die Durchführung eines Anfahrvorgangs zuständig ist, z. B. ein Bremsensteuergerät, abgelegt.
Ist ein Zusammenhang gemäß Gleichung (1) bekannt, lassen sich daraus auch andere (funktionale) Zusammenhänge zwischen diesen Größen und ihren zeitlichen Ableitungen bestimmen, z. B. zwischen dem (zeitlichen) Gradient der Motordrehzahl dN/dt, dem Drosselklappenwinkel α, dem (zeitlichen) Gradient des Drosselklappenwinkels dα/dt und der Belastung des Motors (Motordrehmoment M). Alternativ können andere Zusammenhänge zwischen diesen Größen und ihren zeitlichen Ableitungen auch direkt anhand von Messungen bestimmt werden.
Beispielsweise lässt sich der (zeitliche) Gradient der Motordrehzahl dN/dt in Abhängigkeit von dem Drosselklappenwinkel α, dem (zeitlichen) Gradient des Drosselklappenwinkels dα/dt und der Belastung des Motors (Motordrehmoment M) darstellen bzw. angeben, d. h. der (zeitliche) Gradient der Motordrehzahl dN/dt ist von dem Drosselklappenwinkel α, dem (zeitlichen) Gradient des Drosselklappenwinkels dα/dt und der Belastung des Motors (Motordrehmoment M) gemäß einer Funktion y abhängig: dN/dt = y(α, dα/dt, M) (2)
Diese Abhängigkeit kann, wie oben bereits erwähnt, theoretisch oder empirisch für das Fahrzeug ermittelt werden, und wird dann in dem Steuergerät abgelegt.
Auf der Basis mindestens einer der (vorgegebenen) Abhängigkeiten (z. B. Gleichung (1) und/oder (2)) wird erkannt, ob der Fahrer die Kupplung aktiviert hat. Zum Zeitpunkt der Einkupplung vergrößert sich die Motorbelastung, und die Motordrehzahl (der Gradient der Motordrehzahl) ändert sich deutlich.
In 3 sind beispielsgemäße zeitliche Verläufe einer Motordrehzahl N (Linie 20) und eines Drosselklappenwinkels α (Linie 21) beim Halten und Anfahren eines Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt. Zum Zeitpunkt t_A bedient der Fahrer den Gashebel und der Drosselklappenwinkel α steigt an. Zum Zeitpunkt t_K kuppelt der Fahrer ein.
Beispielsgemäß wird folgendes Verfahren vorgeschlagen. Im ausgekuppelten Zustand (t < t_K) ist die Belastung des Motors sehr gering (Motormoment bei Leerlauf: M₀, abhängig vom Fahrzeug; nur aufgrund von Reibungsverlusten). Deshalb erhöhen sich die Motordrehzahl N (Linie 20) und/oder dN/dt bei einer Vergrößerung von α (Linie 21) und/oder dα/dt sehr stark. Dies ist in 3 in der Zeitspanne vom Zeitpunkt t_A bis zum Zeitpunkt t_K zu sehen. Bei einer Einkupplung (Zeitpunkt t_K) vergrößert sich die Belastung des Motors deutlich. Dies führt zu einer Änderung des Gradienten der Motordrehzahl dN/dt bzw. zu einer Änderung der Abhängigkeit des Gradienten der Motordrehzahl von Drosselklappenwinkel und Gradient des Drosselklappenwinkels dN/dt(α, dα/dt). Zum Beispiel verkleinert sich die Motordrehzahl N bei Lastver größerung (größerem Motormoment M), wenn der Drosselklappenwinkel α sich nicht ändert (vergleiche Linie 5 in 1) oder sogar vergrößert (siehe bei 22 in 3 nach Einkupplung bei t_K). Diese Änderung der Abhängigkeiten N(α) und/oder dN/dt (bzw. dN/dt(α, dα/dt)) wird als ein Erkennungsmerkmal für einen Anfahrwunsch (Einkupplung) benutzt.
Anhand des/der abgelegten Zusammenhangs/Zusammenhänge ist die entsprechende Größe im Leerlauf des Fahrzeugs bekannt. Z. B. ist/sind der Gradient der Motordrehzahl dN₀/dt bzw. die Abhängigkeit des Gradienten der Motordrehzahl von dem Drosselklappenwinkel und dem Gradient des Drosselklappenwinkels dN₀/dt(α, dα/dt) und/oder die Motordrehzahl als Funktion des Drosselklappenwinkels N₀(α) für das Fahrzeug im Leerlauf abgelegt (dies entspricht Gleichung (1) bzw. (2) für M = M₀: N = N₀(α) = h(α, M₀) bzw. dN/dt = dN₀/dt(α, dα/dt) = y(α, dα/dt, M₀)). Ein (aktueller) Wert des Gradienten dN/dt und/oder der Motordrehzahl N wird während des Stillstands gemessen.
Eine Einkupplung wird beispielsgemäß erkannt, wenn der (aktuelle) Wert dN/dt kleiner wird als der anhand des abgelegten Zusammenhangs zu erwartende Wert dN₀/dt im Leerlauf: dN/dt < dN0/dt – S2 (3a)und/oder der Wert N kleiner wird als der anhand des abgelegten Zusammenhangs zu erwartende Wert N₀ im Leerlauf: N < N0 – S1 (3b)wobei S₁ und S₂ vorgegebene Schwellenwerte sind.
Nach einer Anfahrtserkennung, z. B. anhand eines oben beschriebenen Verfahrens oder anhand eines anderen, z. B. aus dem Stand der Technik bekannten, Verfahrens zur Anfahrtserkennung, müssen die Bremsdrücke P entsprechend zum Radmoment M_W geregelt werden, damit eine ruckfreie Anfahrt möglich wird. Hierzu gilt für ein ruckfreies Anfahren ohne Zurückrollen der folgende Zusammenhang zwischen den relevanten Momenten: MBr < MW – MI (4)wobei M_Br das Bremsenmoment und M_I das Hangabtriebsmoment ist, welches von der Steigung der Straße herrührt. M_I ist positiv, wenn die Fahrbahnsteigung positiv ist und negativ, wenn die Steigung negativ ist.
Das Bremsmoment M_Br wird über den, z. B. hydraulischen, Druck P in dem Bremssystem berechnet. Um den Druck P zu bestimmen, werden z. B. in dem elektronischen Bremssystem vorhandene Drucksensoren benutzt. Eine andere Bestimmung des Bremsdruckes P ist jedoch auch möglich.
Das Bremsmoment M_Br ist eine Funktion F des Bremsdruckes P im entsprechenden Bremskreis: MBr = F(P) (5)
Die Funktion F ist fahrzeugspezifisch. Sie wird theoretisch oder empirisch ermittelt, und z. B. im Bremsensteuergerät abgelegt. Aus einem ermittelten Bremsdruck P und der abgelegten Funktion F kann dann das Bremsmoment M_Br bestimmt werden.
Das Radmoment M_W ist bei einem Anfahrvorgang von dem Motormoment M und von der Übersetzung des Getriebes G abhängig. Der entsprechende funktionale Zusammenhang sei mit MW benannt: MW = MW(M, G) (6)
Das Motormoment M ist, wie oben bereits beschrieben, von dem Drosselklappenwinkel α und der Motordrehzahl N abhängig (siehe 2 und vergleiche Gleichung (1)): M = f(α, N) (7)
Die Abhängigkeit f wird theoretisch oder empirisch ermittelt und ist z. B. in einem Steuergerät abgespeichert. Anhand der Abhängigkeit f wird das Motormoment M errechnet, wenn die Motordrehzahl N und der Drosselklappenwinkel α bekannt sind.
Dann wird das Radmoment M_W aus dem Motormoment M berechnet, z. B. gemäß MW = KG·M (8)wobei KG eine Konstante ist und von der Übersetzung des Getriebes G abhängt. Eine Anfahrt wird normalerweise im ersten Gang durchgeführt bzw. eine Übersetzung kann als eine konstante Zahl angenommen werden. Bei manchen Fahrzeugen liegt die Information über die aktuelle Übersetzung G auch im Steuergerät vor, und in diesem Fall kann die Konstante KG entsprechend der aktuellen Übersetzung G gewählt werden.
Das Hangabtriebsmoment M_I wird z. B. auf der Basis der Vorgeschichte des Übergangs in den Stillstand errechnet. Z. B. wird das Hangabtriebsmoment M_I auf der Basis einer Energiebilanz berechnet. Beim Bremsen wird die Fahrzeugenergie in Bremsenergie umgewandelt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V klein ist, gilt folgende Gleichung:
wobei

V_t1:: Fahrzeuggeschwindigkeit beim Anfang des Bremsens zum Zeitpunkt t1,
V_t2:: Fahrzeuggeschwindigkeit beim Ende des Bremsens zum Zeitpunkt t2,
ω:: Winkelgeschwindigkeit eines Antriebsrades (z. B. mittels eines Drehzahlsensors eines Antiblockiersystems (ABS) gemessen,
E_I:: Steigungsenergie des Fahrzeugs, und
C1, C2, C3:: empirische Konstanten

Andererseits ist die Steigungsenergie E_I durch das Produkt aus Masse m des Fahrzeugs, Erdbeschleunigung g und überwundene Höhendifferenz H gegeben: EI = m·g·H (10)
Bei Beginn einer Bremsung wird Fahrzeuggeschwindigkeit V_t1 abgespeichert und die zwei Integrale aus Gleichung (9) werden bis zum Bremsende berechnet. Außerdem wird aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V (dem zeitlichen Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit V(t)) der Bremsweg S berechnet:
Wenn das Fahrzeug zum Stillstand kommt, wird E_I gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
Mit Hilfe von Gleichungen (10) und (11) wird die Fahrbahnneigung β berechnet: H = EI/(m·g) (13) sin(β) = S/H (14)
Das Hangabtriebsmoment M_I ist proportional zur Fahrbahnneigung β: MI = C4·sin(β) (15)wobei C4 näherungsweise eine Konstante ist (kraftfahrzeugspezifisch). C4 wird empirisch oder theoretisch ermittelt und in einem Steuergerät o. ä. abgelegt.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Fahrbahnneigung β mittels eines Sensors bestimmt wird, und daraus gemäß Gleichung (15) das Hangabtriebsmoment M_I berechnet wird.
Für einen ruckfreien Anfahrvorgang muss die Fahrzeugbeschleunigung a begrenzt werden. Die Fahrzeugbeschleunigung a ist von der Differenz der Momente M_W – M_Br – M_I abhängig: a = C5·(MW – MBr – MI) (16)wobei C5 näherungsweise eine Konstante ist, welche empirisch oder theoretisch ermittelt und z. B. in einem Steuergerät abgespeichert wird. Aus den bestimmten Momenten M_W und M_I (beispielsgemäße Vorgehensweisen zur Bestimmung der beiden Momente M_W und M_I wurden weiter oben beschrieben) und mit dem aktuellen Wert des geregelten Bremsmomentes M_Br wird so die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung a berechnet.
Der Fahrer aktiviert die Kupplung und den Gashebel/das Gaspedal. Drosselklappenwinkel α und Motordrehzahl N werden bestimmt und Radmoment M_W ermittelt. Hangabtriebsmoment M_I wird z. B. auf der Basis der Vorgeschichte (z. B. wie in Gleichungen (9) bis (15) angegeben) oder aus der mittels eines Sensors bestimmten Hangneigung β (über Gleichung (15)) berechnet. Der Druck P im Bremssystem und ein entsprechendes Bremsmoment M_Br werden geregelt, damit die Fahrzeugbeschleunigung a gleichmäßig steigt und ein Anfahrvorgang ruckfrei funktioniert. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Bremsdruck P, und damit das Bremsmoment M_Br, derart geregelt wird, dass die Fahrzeugbeschleunigung a immer kleiner als ein Grenzwert a₀ ist: a < a0 (17)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10306363 A1 [0003]
- EP 0548985 B1 [0004]
- DE 3803563 A1 [0004]
- DE 10316351 A1 [0004]
- DE 102007025273 A1 [0004]

Claims

Verfahren, mit welchem anhand einer Auswertung einer Motordrehzahl (N) und/oder eines Drosselklappenwinkels (α) ein Anfahrvorgang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftrades, erkannt und/oder durchgeführt wird, wobei in dem Fahrzeug in wenigstens einer Betriebssituation eine Bremskraft an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs gehalten wird und bei Erkennen eines Anfahrwillens des Fahrers die gehaltene Bremskraft zur Durchführung eines Anfahrvorgangs abgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung des Anfahrwillens und/oder zur Regelung der Bremskraft beim Anfahren mindestens ein vorgegebener Zusammenhang (y, f, h, N₀(α), dN₀/dt(α, dα/dt)) zwischen zumindest zwei der folgenden Größen herangezogen wird: – einem Motordrehmoment (M), – einer Motordrehzahl (N) oder dem zeitlichen Gradienten einer Motordrehzahl (dN/dt), – einem Drosselklappenwinkel (α) oder dem zeitlichen Gradienten eines Drosselklappenwinkels (dα/dt), wobei der Zusammenhang in Form einer Funktion, einer Kennlinie oder eines Kennlinienfeldes, insbesondere werksseitig, vorgegeben und in dem Kraftfahrzeug in einem Speichermittel, insbesondere eines Steuergeräts, abgespeichert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine vorgegebene Zusammenhang (y, f, h, N₀(α), dN₀/dt(α, dα/dt)) theoretisch oder anhand von Messdaten für das Fahrzeug oder den Fahrzeugtyp bestimmt wird und in einem Steuergerät, insbesondere einem Bremsensteuergerät, werkseitig oder durch eine Werkstatt abgespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung des Anfahrvorgangs zumindest – ein Zusammenhang (N₀(α)) zwischen der Motordrehzahl im Leerlauf (N₀) und dem Drosselklappenwinkel (α), und/oder – ein Zusammenhang (dN₀/dt(α, dα/dt)) zwischen dem zeitlichen Gradienten der Motordrehzahl im Leerlauf (dN₀/dt) und dem Drosselklappenwinkel (α) vorgegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Zusammenhang, insbesondere der Zusammenhang (dN₀/dt(α, dα/dt)) zwischen dem zeitlichen Gradienten der Motordrehzahl im Leerlauf (dN₀/dt) und dem Drosselklappenwinkel (α), zusätzlich die Abhängigkeit von dem zeitlichen Gradienten des Drosselklappenwinkels (dα/dt) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfahrvorgang erkannt wird, wenn – die aktuelle Motordrehzahl (N) im Vergleich zu der gemäß des vorgegebenen Zusammenhangs (N₀(α)) erwarteten Motordrehzahl im Leerlauf (N₀) verändert ist, und/oder – der aktuelle zeitliche Gradient der Motordrehzahl (dN/dt) im Vergleich zu dem gemäß des vorgegebenen Zusammenhangs (dN₀/dt(α, dα/dt)) erwarteten zeitlichen Gradienten der Motordrehzahl im Leerlauf (dN₀/dt) verändert ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfahrvorgang erkannt wird, wenn bei Stillstand oder annährendem Stillstand des Fahrzeuges – die aktuelle Motordrehzahl (N) um mehr als einen vorgegebenen ersten Schwellenwert (S₁) geringer wird als die gemäß des vorgegebenen Zusammenhangs erwartete Motordrehzahl im Leerlauf (N₀), und/oder – der aktuelle zeitliche Gradient der Motordrehzahl (dN/dt) um mehr als einen vorgegebenen zweiten Schwellenwert (S₂) geringer wird als der gemäß des vorgegebenen Zusammenhangs erwartete zeitliche Gradient der Motordrehzahl im Leerlauf (dN₀/dt).
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Bremskraft beim Anfahren ein Motordrehmoment (M), welches anhand des vorgegebenen Zusammenhangs (f), insbesondere aus der Motordrehzahl (N) und dem Drosselklappenwinkel (α), bestimmt wird, herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Bremskraft derart durchgeführt wird, dass eine Fahrzeugbeschleunigung (a), welche aus – einem Hangabtriebsmoment (M_I) und – einem Bremsmoment (M_Br) und – dem Motordrehmoment (M) oder einem aus dem Motormoment (M) bestimmten Radmoment (M_W) bestimmt wird, kleiner als ein Grenzwert (a₀) ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Bremskraft beim Anfahren neben dem Motordrehmoment (M) ein Hangabtriebsmoment (M_I) herangezogen wird, welches aus einer bestimmten oder mittels eines Sensors gemessenen Fahrbahnneigung (β) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahnneigung (β) anhand von Informationen aus dem zuletzt durchgeführten Abbremsvorgang oder Bremsvorgang bis zum Stillstand des Fahrzeugs bestimmt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Motordrehmoments (M) und eines vorgegebenen Kennwertes (KG) ein Radmoment (M_W) bestimmt wird, welches zur Regelung der Bremskraft herangezogen.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei der Regelung der Bremskraft eingeregeltes Bremsmoment (M_Br) anhand eines weiteren vorgegebenen Zusammenhangs (F) aus einem, insbesondere durch einen Drucksensor bestimmten, Bremsdruck (P) bestimmt wird.
Vorrichtung zur Erkennung und/oder Durchführung eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs und/oder zur Steuerung einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug insbesondere ein Kraftrad ist, mit mindestens einem Mittel zur Bestimmung eines Drosselklappen winkels (α) und/oder einer Motordrehzahl (N), einem Steuer- und/oder Auswertemittel und einem Speichermittel, dadurch gekennzeichnet, dass in dieser ein Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 durchgeführt wird.