DE102015210696A1

DE102015210696A1 - Verfahren zur Verbesserung einer Berganfahrhilfe-Funktion

Info

Publication number: DE102015210696A1
Application number: DE102015210696.9A
Authority: DE
Inventors: Mike John Mould; Tadeuz Bularz; Timothy Sargent
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2016-01-14
Also published as: CN105253125B; CN105253125A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung einer Berganfahrhilfe-Funktion für ein motorgetriebenes Fahrzeug mit Automatikgetriebe oder automatisierter Kupplung. Hiernach wird das Fahrzeug durch die Betätigung eines auf eine Bremseinrichtung wirkenden Bremspedals zunächst bis zu seinem Stillstand abgebremst. Aufgrund einer positive Entscheidung der Berganfahrhilfe-Funktion wird dann wenigstens ein Teil der Bremseinrichtung aktiviert und/oder bleibt aktiv, sobald eine im Stillstand erfasste Neigung des Fahrzeugs in Bezug auf dessen Längsrichtung gegenüber einer Waagerechten als über einem Schwellenwert liegend erkannt wurde und das Bremspedal gelöst wird. Erfindungsgemäß wird nach dem Lösen des Bremspedals und vor der positiven Entscheidung der Berganfahrhilfe-Funktion ein Drehmoment des Motors zumindest teilweise als Kriech-Drehmoment auf wenigstens ein Antriebsrad des Fahrzeugs übertragen, wobei eine Temperatur an relevanten Stellen eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs überwacht wird und sobald die Temperatur eine definierte Temperaturschwelle nach dem Lösen des Bremspedals mit haltendem Kriech-Drehmoment überschreitet, die Bremseinrichtung aktiviert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung einer Berganfahrhilfe-Funktion für ein motorgetriebenes Fahrzeug mit Automatikgetriebe oder automatisierter Kupplung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Neben den Energie- oder Kraftstoffverbrauch und den damit zusammenhängenden Schadstoffausstoß von Fahrzeugen betreffenden Maßnahmen bieten insbesondere die Sicherheit und den Komfort erhöhende Unterstützungs- und Assistenzsysteme ein nach wie vor bedeutendes Entwicklungspotential. So stellen als Berganfahrhilfe oder Berganfahrassistent bekannte Systeme eine automatisierte Unterstützung dar, welche das Zurückrollen beim Anfahren an Steigungen verhindern.
Derartige Systeme nutzen zumeist wenigstens einen Teil der vorhandenen Bremseinrichtung, um durch dessen Aktivierung das Fahrzeug temporär an der Steigung zu halten. Hier bieten automatisierte Getriebe gegenüber manuellen Schaltgetrieben bereits den Vorteil, dass diese je nach Situation ein zumindest geringes Kriech-Drehmoment zur Verfügung stellen. Dagegen weist die automatisierte oder manuell betätigte Kupplung bei deren Trennung eine vollständig entkoppelte Zeitspanne auf. An Steigungen kann das Fahrzeug während dieser Zeitspanne dann eine mitunter nennenswerte Distanz im freien Rollen zurücklegen. Insbesondere an starken Steigungen geht diese Zeitspanne zudem mit einem erhöhten Unsicherheitsgefühl bis hin zum Stress einher.
Um nun das Anfahren zu erleichtern, muss die Berganfahrhilfe-Funktion zunächst in der Lage sein, eine Steigung als relevant zu erkennen. Voraussetzung hierfür ist zunächst die Tatsache, dass das Fahrzeug aus seiner Fahrt heraus bis zum Stillstand abgebremst wird. Sobald das Fahrzeug steht und das Bremspedal betätigt ist, muss besagte Berganfahrhilfe-Funktion entscheiden, ob Sie einen Haltevorgang einleiten soll oder nicht. Hierzu ist vor allem die Einschätzung der jeweiligen Neigung des Fahrzeugs im Stillstand bei betätigtem Bremspedal gegenüber seiner Längsrichtung relevant. Vorliegend werden als Bremspedal auch solche Einrichtungen verstanden, welche bei Sonderfahrzeugen oder umgerüsteten Fahrzeugen bei deren Betätigung auf wenigstens eine der Fahrzeugbremsen wirken.
Berganfahrsysteme unterstützen die das entsprechend ausgestattete Fahrzeug bedienende Person in einem hohen Maße beim Anfahren an einer Steigung. Neben der Erhöhung des Komforts können derartige Systeme die mitunter vorhandene Furcht vor dem Anfahren am Berg nehmen und letztlich auch zur Verbesserung der Sicherheit im Straßenverkehr beitragen.
Gleichwohl zeigt die Praxis, dass unter bestimmten Umständen dennoch ein unerwartetes Zurückrollen bei Fahrzeugen mit einem Automatikgetriebe oder einer automatisierten Kupplung eintreten kann; trotz des Vorhandenseins einer Berganfahrhilfe. Zurückrollen meint hierbei sowohl vorwärts als auch rückwärts, je nachdem, ob als gewünschte Fahrtrichtung an einer Steigung ein Vorwärtsprogramm oder aber die Rückfahrstufe gewählt wurde. Besagtes Zurückrollen des bis zum Stillstand abgebremsten Fahrzeugs tritt zumeist dann auf, wenn der Antriebsstrang des Fahrzeugs ein nur geringes oder gar kein Drehmoment liefert und die Bremse zu einem Zeitpunkt gelöst wird, zu dem die Berganfahrhilfe noch keine ausreichende Einschätzung zum Fahrzeugzustand vornehmen konnte, um das Bremssystems zu aktivieren. Das nur gering oder gar nicht anstehende Drehmoment reicht dann mitunter nicht aus, um das Fahrzeug an seiner geneigten Position zu halten.
Angesichts dieser in der Praxis eintretenden Umstände und die dann zum Teil nicht gegebene Verlässlichkeit auf derartige automatisierte Unterstützungen bieten Berganfahrhilfen daher durchaus noch Raum für Verbesserungen.
Aus der DE 10 2011 105 505 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs am Berg bekannt, bei welcher eine Fahrbahnneigung erfasst und verwendet wird, um einen Fahrer des Kraftfahrzeugs mittels einer Berganfahrhilfe-Funktion beim Anfahren oder Fahren am Berg zu unterstützen. Hierzu wird von der Berganfahrhilfe-Funktion an einer Steigung ein Kupplungsmoment mit einem konstanten Wert vorgegeben, dessen Größe von der Fahrbeinneigung abhängt.
Des Weiteren offenbart die DE 11 201 003 972 B4 ein Fahrzeugberganfahr-Hilfesystem, das ein Zurückrollen des Fahrzeugs ab einem bestimmten Neigungswinkel verhindert.
Die DE 199 10 573 A1 beschreibt außerdem ein Verfahren, bei dem bei einem Bremshalt das übertragbare Drehmoment der Kupplung auf das vorgegebene Kriechmoment eingestellt wird, um ein Zurückrollen auf leicht ansteigender Fahrbahn ohne Bremsbetätigung zu verhindern.
Des Weiteren offenbart die DE 198 38 970 A1 ein Verfahren zum Anfahren am Berg für ein Kraftfahrzeug mit einer elektronischen Momentensteuerung, bei dem eine auf das Fahrzeug entgegen seiner Fahrtrichtung einwirkende Hangantriebskraft ermittelt wird. Ein Zurückrollen des Fahrzeugs am Berg während des Anfahrvorgangs wird verhindert, indem eine Momentenanforderung gewählt wird, bei der das Antriebsmoment des Fahrzeugs die Hangantriebskraft im Wesentlichen kompensiert.
Aus der DE 10 2005 011 559 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer von einem Fahrer betätigbaren Kupplung und einer hydraulisch und/oder elektrisch betätigbaren Betriebsbremsanlage bekannt, das im Stillstand auch ohne Betätigung des Bremspedals durch die Betriebsbremsanlage gehalten werden kann. Über einen Kupplungssensor wird die Betätigung der Kupplung durch den Fahrer erfasst, mit Hilfe dessen eine Fahrzeughaltefunktion beim Anfahren realisiert wird.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Berganfahrhilfe für ein motorisiertes Fahrzeug mit Automatikgetriebe oder zumindest automatisierter Kupplung dahingehend zu verbessern, dass das Fahrzeug auch unter den zuvor genannten Umständen an einer Steigung in seiner Position im Stillstand gehalten wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Hiernach wird ein Verfahren aufgezeigt, durch welches eine Berganfahrhilfe-Funktion verbessert werden soll. Eine derartige Berganfahrhilfe-Funktion ist in der Regel für ein durch einen Motor angetriebenes Fahrzeug vorgesehen, welches ein Automatikgetriebe oder aber zumindest eine automatisierter Kupplung aufweist. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun das Fahrzeug durch die Betätigung eines auf eine Bremseinrichtung wirkenden Bremspedals zunächst bis zu seinem Stillstand abgebremst. Anschließend nimmt die Berganfahrhilfe-Funktion eine Einschätzung des aktuell im Stillstand befindlichen Fahrzeugs vor. Ziel ist die Erkennung, ob sich das nunmehr stehende Fahrzeug an einer Steigung befindet. Mit anderen Worten wird hierbei nach Anzeichen dafür gesucht, dass das Fahrzeug in Bezug auf seine Längsrichtung gegenüber einer Waagerechten geneigt ist. Hierzu kann beispielsweise ein geeigneter Neigungssensor eingesetzt sein, welcher einen Wert zur aktuellen Neigung des Fahrzeugs liefert. Sobald der zurückgelieferte Wert ungleich null ist, befindet sich das Fahrzeug an einer Steigung. Wird nun eine im Stillstand erfasste Neigung des Fahrzeugs als über einem Schwellenwert liegend erkannt und wurde das Bremspedal gelöst, liefert die Berganfahrhilfe-Funktion eine positive Entscheidung zum Einleiten einer Haltemaßnahme. Aufgrund der positiven Entscheidung wird nun wenigstens ein Teil der Bremseinrichtung aktiviert. Je nach Auslegung und Zustand kann der positive Entscheid der Berganfahrhilfe-Funktion auch bewirken, dass die bereits in irgendeiner Form zumindest teilweise aktivierte Bremseinrichtung dann weiterhin aktiv bleibt.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass spätestens nach dem Lösen des Bremspedals und vor der positiven Entscheidung der Berganfahrhilfe-Funktion ein Drehmoment des Motors zumindest teilweise als Kriech-Drehmoment auf wenigstens ein Antriebsrad des Fahrzeugs übertragen wird.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt nun darin begründet, dass das Fahrzeug unter allen Umständen eine Haltewirkung erfährt. Wenn nicht durch die aktivierte Bremseinrichtung wird besagte Haltewirkung nun dadurch erreicht, dass entweder die Kupplung "schleift" oder aber das Automatikgetriebe selbst das durch den Motor bereitgestellte Drehmoment zumindest als Kriech-Drehmoment überträgt. Auf diese Weise wird das wenigstens eine Antriebsrad daran gehindert, auf dem jeweiligen Untergrund der Steigung frei abzurollen.
Hierdurch kann die in der Praxis beobachtete fehlende Entscheidung der Berganfahrhilfe-Funktion zur Aktivierung der Bremseinrichtung problemlos akzeptiert werden. Erfindungsgemäß wird dann die an sich fehlende Haltewirkung der nicht aktivierten Bremseinrichtung durch das übertragene Kriech-Drehmoment bereitgestellt.
Sollte nun die das Fahrzeug bedienende Person ein schnelles Lösen des Bremspedals im Stillstand des zuvor noch bewegten Fahrzeugs an der Steigung vornehmen, wobei der Zeitraum zur Entscheidung der Berganfahrhilfe-Funktion als nicht ausreichend anzusehen ist, wird die somit fehlende Entscheidung zumindest teilweise durch die Bereitstellung des Kriech-Drehmoments kompensiert. In jedem Fall ist somit sichergestellt, dass das Fahrzeug nach dem Lösen des Bremspedals nicht oder wenn dann nur leicht zurückrollt.
Erfindungsgemäß umfasst die Berganfahrhilfe-Funktion eine Schutzfunktion, welche die Temperatur an relevanten Stellen des Antriebsstrangs überwacht. Sollten die Kriterien des im Stillstand befindlichen Fahrzeugs bei gelöstem Bremspedal mit haltendem Kriech-Drehmoment erfüllt sein, wird die Bremseinrichtung dann nachträglich aktiviert, wenn eine zuvor definierte Temperaturschwelle für die relevanten Stellen des Antriebsstrangs überschritten wird.
Die Erfindung sieht in ihrer konsequenten Weiterentwicklung vor, dass die Übertragung des Drehmoments und/oder das Drehmoment selbst dann unter einen Wert des Kriech-Drehmoments abgesenkt werden/wird, wenn während der Betätigung des Bremspedals die Neigung als unter dem Schwellenwert liegend erkannt wurde. Hierbei wird nun die tatsächliche Entscheidung der Berganfahrhilfe-Funktion dahingehend berücksichtigt, dass offensichtlich keine relevante Steigung vorliegt, welche ein Halten des Fahrzeugs in dessen aktueller Position im Stillstand erfordert. Auf diese Weise wird der Antriebsstrang des Fahrzeugs dahingehend entlastet, dass dieser nicht unnötig heiß läuft. Zudem kann durch das Absenken des Kriech-Drehmoments der Verbrauch gesenkt werden, da die Bereitstellung des Kriech-Drehmoments offensichtlich nicht erforderlich ist. Insbesondere eine automatisierte Kupplung wird hierdurch vor einem vorzeitigen Verschleiß geschützt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens kann die Übertragung des Drehmoments und/oder das Drehmoment selbst als Kriech-Drehmoment beibehalten werden, sobald nach dem Lösen des Bremspedals oder während der Betätigung des Bremspedals die Neigung als unter dem Schwellenwert liegend erkannt wurde. In diesem Fall hat die Berganfahrhilfe-Funktion die Steigung als nicht relevant erkannt und demnach keine Aktivierung der Bremseinrichtung vorgenommen. Da das Fahrzeug zuvor durch Betätigung des Bremspedals bis zu seinem Stillstand abgebremst wurde, erwartet die Berganfahrhilfe-Funktion, dass durch das Lösen des Bremspedals ein Anrollen des Fahrzeugs gewünscht ist. Dies ist insbesondere bei Stop-and-go-Fahrten und beim Halten an Verkehrsanlagen sowie etwaigen Hindernissen auf zumeist waagerechtem Untergrund relevant.
In vorteilhafter Weise kann der jeweilige Wert des Kriech-Drehmoments bei über dem Schwellenwert liegender Neigung nach der Erfindung derart berechnet werden, dass das so geneigte Fahrzeug bei gelöstem Bremspedal durch das Kriech-Drehmoment in seiner Position gehalten wird. Auf diese Weise wird eine Abhängigkeit in der Bereitstellung des Kriech-Drehmoments zur tatsächlichen Neigung des Fahrzeugs geschaffen. So kann der Wert für das Kriech-Drehmoment besonders gering ausfallen, sofern der gemessene Wert der Neigung ebenfalls als gering einzustufen ist. Demgegenüber kann der errechnete Wert für das Kriech-Drehmoment hoch ausfallen und mitunter sogar ein Anheben der zumeist im Leerlauf befindlichen Drehzahl des Motors erfordern, sofern der gemessene Wert für die Neigung des Fahrzeugs ebenfalls hoch ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise grundsätzlich sichergestellt werden, dass im Falle der nicht-Entscheidung der Berganfahrhilfe-Funktion in jedem Fall eine ausreichende Haltewirkung trotz inaktiver Bremseinrichtung bereitgestellt wird.
Hierbei obliegt es dem Fachmann, wie die entsprechenden Abstufungen in Bezug auf die Höhe des Kriech-Moments und der gemessenen Neigung auszulegen sind. Nicht zuletzt hängt diese stark von der Motorleistung und dem Fahrzeuggewicht sowie beispielsweise auch von den Radgeometrien in Bezug auf deren Durchmesser und Breite ab.
Gemäß der Erfindung kann der durch die positive Entscheidung der Berganfahrhilfe-Funktion aktivierte und/oder aktiv gebliebene Teil der Bremseinrichtung wieder deaktiviert wird, sobald eine Beschleunigungsanforderung für das Fahrzeug erkannt wird. Besagte Anforderung erfolgt zumeist durch die Betätigung eines Gaspedals. Bei einspurigen Fahrzeugen kann diese beispielsweise durch einen Gashahn erfolgen. Entsprechend umgerüstete Fahrzeuge oder gar Sonderfahrzeuge können hierfür weitere Einrichtungen vorsehen, welche bei ihrer Betätigung eine Beschleunigung des Fahrzeugs bewirken sollen.
Durch die Deaktivierung des Haltevorgangs durch die Bremseinrichtung bei einer Beschleunigungsanforderung wird so ein nahezu nahtloser Übergang für die Fortbewegung des Fahrzeugs aus seinem Stillstand heraus erreicht.
Das zuvor aufgezeigte Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise eine deutliche Verbesserung der an sich bekannten Berganfahrhilfe oder des Berganfahrassistenten bei motorisierten Fahrzeugen mit Automatikgetriebe oder zumindest automatisierter Kupplung. Dank der Bereitstellung des Kriech-Drehmoments bei fehlender Entscheidung der Berganfahrhilfe-Funktion ist unter den angesprochenen Umständen sichergestellt, dass das Fahrzeug an einer Steigung in seiner Position im Stillstand gehalten werden kann und somit nicht zurückrollt.
So mag der Antriebsstrang beispielsweise bei erhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit ein nur geringes oder gar kein Drehmoment liefern, sobald dieses abgebremst wird. Sofern die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bis auf seine Kriechgeschwindigkeit absinkt, erhöht der Antriebsstrang erfindungsgemäß sein Drehmoment. Hierbei wird das normale oder nahezu normale Kriech-Drehmoment spätestens dann erreicht, wenn das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist. Die Berganfahrhilfe-Funktion schätzt in diesem Moment etwaige Informationen zur Fahrzeuggeschwindigkeit (aktuelle Stillstand) und der Fahrzeuglage (Steigung) ein, um über die Aktivierung oder nicht-Aktivierung wenigstens eines Teils der Bremseinrichtung zu entscheiden.
Sollte die das Fahrzeug bedienende Person das Bremspedal nun lösen, bevor die Berganfahrhilfe-Funktion ihre Einschätzung beendet hat, reagiert das Fahrzeug aufgrund des erfindungsgemäß vorhandenen Kriech-Drehmoments so, wie es die Person erwartet. Mit anderen Worten wird das Fahrzeug dann in der Steigung an seiner Position gehalten oder fährt sogar leicht an.
Sollte die das Fahrzeug bedienende Person das Bremspedal zu einem Zeitpunkt lösen, an dem die Berganfahrhilfe-Funktion ihren Einschätzvorgang bereits beendet hat, dann ist die Haltewirkung durch die Bremseinrichtung entweder bereits aktiviert, so dass das Fahrzeug nicht zurückrollt oder diese ist inaktiv, da die Neigung des Untergrunds kein oder ein nur unwesentliches Zurückrollen bewirkt. Der Schwellenwert für die Neigung des Untergrunds kann beispielsweise bei 1% liegen, also bei einer Höhendifferenz von 1,0 m auf einer Länge von 100,0 m.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011105505 A1 [0008]
DE 11201003972 B4 [0009]
DE 19910573 A1 [0010]
DE 19838970 A1 [0011]
DE 102005011559 A1 [0012]

Claims

Verfahren zur Verbesserung einer Berganfahrhilfe-Funktion für ein motorgetriebenes Fahrzeug mit Automatikgetriebe oder automatisierter Kupplung, bei welchem das Fahrzeug durch die Betätigung eines auf eine Bremseinrichtung wirkenden Bremspedals bis zu seinem Stillstand abgebremst wird, wobei wenigstens ein Teil der Bremseinrichtung durch eine positive Entscheidung der Berganfahrhilfe-Funktion aktiviert wird und/oder aktiv bleibt, sobald eine im Stillstand erfasste Neigung des Fahrzeugs als über einem Schwellenwert liegend erkannt wurde und das Bremspedal gelöst wird, und nach dem Lösen des Bremspedals und vor der positiven Entscheidung der Berganfahrhilfe-Funktion ein Drehmoment des Motors zumindest teilweise als Kriech-Drehmoment auf wenigstens ein Antriebsrad des Fahrzeugs übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur an relevanten Stellen eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs überwacht wird und sobald die Temperatur eine definierte Temperaturschwelle nach dem Lösen des Bremspedals mit haltendem Kriech-Drehmoment überschreitet, die Bremseinrichtung aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Übertragung des Drehmoments und/oder das Drehmoment selbst unter einen Wert des Kriech-Drehmoments abgesenkt werden/wird, sobald während der Betätigung des Bremspedals die Neigung als unter dem Schwellenwert liegend erkannt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Übertragung des Drehmoments und/oder das Drehmoment selbst als Kriech-Drehmoment beibehalten werden/wird, sobald nach dem Lösen des Bremspedals oder während der Betätigung des Bremspedals die Neigung als unter dem Schwellenwert liegend erkannt wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der jeweilige Wert des Kriech-Drehmoments bei über dem Schwellenwert liegender Neigung derart berechnet wird, dass das so geneigte Fahrzeug bei gelöstem Bremspedal durch das Kriech-Drehmoment in seiner Position gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der durch die positive Entscheidung der Berganfahrhilfe-Funktion aktivierte und/oder aktiv gebliebene Teil der Bremseinrichtung wieder deaktiviert wird, sobald eine Beschleunigungsanforderung für das Fahrzeug erkannt wird.