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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die
EP 0 921 028 A2 und die
DE 10 322 125 A1 verwiesen.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Bremshaltefunktionen bei Fahrzeugen bekannt. Beispielsweise wird die Bremshaltefunktion bei sog. Berganfahrassistenten bzw. sog. Berganfahrhilfen genutzt. Dabei werden die Kraftfahrzeuge beim Anfahren an Steigungen automatisiert unterstützt, um ein ungewolltes Rückrollen des Fahrzeuges beim Anfahren am Hang zu vermeiden. Für Fahrzeuge mit elektrischem Antriebsystem ist beispielsweise aus der
EP 0 921 028 A2 eine Einrichtung und ein Verfahren zum Halten des Fahrzeuges an einer Steigung bekannt.
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Es ist ferner aus dem Stand der Technik bekannt, dass zur Gewährleistung einer Fahrstabilität des Fahrzeuges eine Schlupfregelung des Fahrzeuges gegenüber einer möglichen Rückrollverhinderungsfunktion bzw. Haltefunktion des Kraftfahrzeuges priorisiert wird. Befindet sich das Fahrzeug beispielsweise auf einer Steigung mit kleinem Reibwert (z.B. einer vereisten Fahrbahn), dann kann es zum Rutschen des Fahrzeugs kommen und das Fahrzeug rutscht mit den über die Haltefunktion blockierten Rädern zurück. Der Fahrer hat in dieser Zeit keine Möglichkeit, das Fahrzeug zu lenken, da über die Räder keine Kraft übertragen werden kann. Daher ist es aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der
DE 10 322 125 A1 bekannt, dass bei aktivierter Schlupfregelung des Fahrzeuges die Haltefunktion nicht aktiv ist, damit eine ausreichende Fahrstabilität gewährleistet werden kann. Der Fahrer muss dann selbstständig die Fahrzeugbremse betätigen, damit das Fahrzeug gestoppt werden kann.
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Im Sinne der Anmeldung umfasst der Begriff „Kraftfahrzeug mit elektrischem Antriebssystem mit einer elektrischen Antriebsmaschine“ sowohl ein über eine externe elektrische Energieversorgung ladbares Elektrofahrzeug mit optionalem verbrennungsmotorischen Range-Extender als auch ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Antriebsmaschine. Bei einem Kraftfahrzeug mit elektrischem Antriebssystem kann die elektrische Antriebsmaschine ein mechanisches Drehmoment in den Antriebsstrang einprägen.
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Bei Kraftfahrzeugen muss beim Anhalten des Kraftfahrzeugs auf einer geneigten Fläche die Betriebsbremse je nach Neigung betätigt werden, damit das Fahrzeug nicht rollt, beispielsweise damit das Fahrzeug beim Anhalten bergauf nicht zurückrollt.
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Bei einem aktuellen Konzept für Elektrofahrzeuge wird eine stark ausgeprägte Schubverzögerung bei Loslassen des Fahrpedals bis zum Fahrzeugstillstand vorgesehen, wobei ein entsprechend hohes Rekuperationsmoment der elektrischen Antriebsmaschine eingestellt wird, so dass der Fahrer durch Betätigen des Fahrpedals sowohl beschleunigen als auch bei Loslassen des Fahrpedals eine gewünschte Verzögerung vorgeben kann. Dies führt zu einem sogenannten „One-Pedal-Feeling“, d. h. dem Gefühl, das Fahrzeug nur mit dem Fahrpedal steuern zu können. Durch dieses „One-Pedal-Feeling“ reduziert sich die Benutzung des Bremspedals erheblich. Bei diesem Konzept weist das Elektrofahrzeug im Unterschied zu typischen Automatikfahrzeugen auch kein Kriechen (Creep) auf, d. h. das Kraftfahrzeug bewegt sich auf einer ebener Fläche ohne Neigung bei einer der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs zugeordneten eingelegten Fahrstufe (typischerweise als D-Fahrstufe bezeichnet; D - Drive) nicht in Vorwärtsrichtung; entsprechendes gilt für die Rückwärtsrichtung. Das Kriechen eines Kraftfahrzeugs ist mit dem „One-Pedal-Feeling“ schlecht zu vereinbaren, da dies beispielsweise die häufige Betätigung des Bremspedals erfordert, um das Kriechen des Fahrzeugs zu unterbinden.
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Bei einem derartigen Elektrofahrzeug mit „One-Pedal-Feeling“ verzögert das Fahrzeug merklich bei Loslassen des Fahrpedals und hält auf einer nicht geneigten Fläche ohne Betätigung des Bremspedals an. Beim Anhalten in der D-Fahrstufe (D - Drive; Vorwärtsrichtung) auf einer Fläche mit positiver Steigung verzögert das Fahrzeug bei Loslassen des Fahrpedals bis in den Stillstand und rollt dann in Abhängigkeit des Grads der positiven Steigung zurück. Umgekehrt verzögert in der R-Fahrstufe (R - Reverse; Rückwärtsrichtung) beim Anhalten auf einer Fläche mit negativer Steigung bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs bis in den Stillstand und rollt dann in Abhängigkeit des Grads der negativen Steigung in Vorwärtsrichtung. Zum Vermeiden des Rollens ist es bekannt, dass das Kraftfahrzeug durch Anlegen eines motorischen Drehmoments der elektrischen Antriebsmaschine an zumindest zwei Rädern des Kraftfahrzeuges gehalten oder angehalten wird. Vgl. hierzu die bereits genannte
EP 0 921 028 A2 .
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Mit der beschriebenen Haltefunktion mit der Ausprägung „One-Pedal-Feeling“ bei einem derartigen Kraftfahrzeug, wird demnach das Fahrzeug an der Steigung durch die Haltefunktion gehalten, ohne das Zutun einer Fahrerhandlung gehalten. Da beim „One-Pedal-Feeling“ gerade auf eine Betätigung des Bremspedals in vielen Fällen verzichtet wird, erfolgt im Falle einer aktiven Schlupfregelung eine Deaktivierung der automatischen Haltefunktion und das Fahrzeug rollt zurück. Bei konventionellen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und Automatikgetriebe ist dieses Problem etwas anders gelagert, da der Fahrzeugfahrer zum Erreichen der Haltefunktion das Bremspedal betätigt haben muss. Das genannte Rückrollen wegen der Abschaltung der Haltefunktion bei einem solchen Elektrofahrzeug mit „One-Pedal-Feeling“ bei aktivierter Schlupfregelung, ist für einen Fahrzeuginsassen unangenehm und führt zu ungewollten Fahrzeugbewegungen, auf die der Fahrzeugfahrer nicht eingestellt ist.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Vermeiden des Rollens entgegen der Fahrtrichtung einer eingelegten Fahrstufe für ein ein elektrisches Antriebssystem mit einer elektrischen Antriebsmaschine umfassendes Kraftfahrzeug auf einer geneigten Fläche aufzuzeigen, welche die oben genannten Nachteile überwindet.
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Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch ein Verfahren zum Vermeiden des Rollens entgegen der Fahrtrichtung einer eingelegten Fahrstufe für ein ein elektrisches Antriebssystem mit einer elektrischen Antriebsmaschine umfassendes Kraftfahrzeug auf einer geneigten Fläche mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ferner ergibt sich die Lösung der Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug zur Durchführung dieses Verfahrens nach Anspruch 10 und eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel zur Ausführung dieses Verfahrens nach dem nebengeordneten Anspruch 9. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Hierzu wird ein Verfahren zum Vermeiden des Rollens entgegen der Fahrtrichtung einer eingelegten Fahrstufe für ein ein elektrisches Antriebssystem mit einer elektrischen Antriebsmaschine umfassendes Kraftfahrzeug auf einer geneigten Fläche vorgeschlagen.
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Wie bereits genannt, umfasst der Begriff „Kraftfahrzeug mit elektrischem Antriebssystem mit zumindest einer elektrischen Antriebsmaschine“ im Sinne dieser Erfindung sowohl ein über zumindest eine externe elektrische Energieversorgung ladbares Elektrofahrzeug mit optionalem verbrennungsmotorischen Range-Extender als auch ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und zumindest einer elektrischen Antriebsmaschine. Bei einem Kraftfahrzeug mit elektrischem Antriebssystem kann die elektrische Antriebsmaschine ein mechanisches Drehmoment in den Antriebsstrang einprägen. Bei dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein über eine externe elektrische Energieversorgung ladbares Elektrofahrzeug. Vorzugsweise wird sowohl ein Rückwärtsrollen des Fahrzeugs bei eingelegter Vorwärts-Fahrstufe (typischerweise als D-Fahrstufe oder D-Gang bezeichnet) auf einer Fläche mit positiver Steigung (positiver Neigungswinkel) als auch ein Vorwärtsrollen des Fahrzeugs bei eingelegter Rückwärts-Fahrstufe (typischerweise als R-Fahrstufe oder R-Gang bezeichnet) auf einer Fläche mit negativer Steigung (negativer Neigungswinkel) vermieden. Es ist aber auch denkbar, dass die Einrichtung beispielsweise lediglich ein Rückwärtsrollen des Fahrzeugs bei eingelegter Vorwärts-Fahrtstufe auf einer Fläche mit positivem Neigungswinkel verhindert.
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Es ist eine Haltefunktion bzw. eine Rückrollvermeidungsfunktion des Fahrzeuges vorgesehen, welches Fahrzeug sich auf einem Hang bzw. einer Fahrbahn mit Steigung befindet, um zu verhindern, dass das Fahrzeug entgegen der Fahrtrichtung einer eingelegten Fahrstufe aus dem Stillstand zurückrollt. Dabei kann es sich besonders bevorzugt um einen sog. Berganfahrassistenten zum Vermeiden des Rückrollens des Fahrzeuges aus dem Stillstand beim Anfahren bzw. um einen Berghalteassistenten (auch also sog. „Hill-Holder“ bekannt) zum Vermeiden des Rückrollen beim Anhalten des Fahrzeuges in den Stillstand. Die Haltefunktion und die Rückrollvermeidungsfunktion werden im Verlauf der Beschreibung vereinfacht als „Haltefunktion“ zusammengefasst.
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Diese Haltefunktion wird dabei durch Anlegen eines motorischen Drehmoments der elektrischen Antriebsmaschine an zumindest einem Rad des Kraftfahrzeuges realisiert. Die Haltefunktion erfolgt bevorzugt automatisch, d.h. ohne ein zusätzliches Zutun des Fahrzeugfahrers, wie beispielsweise ein Betätigen eines Bremspedals oder dergleichen. Daher ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass es sich um ein Kraftfahrzeug mit der oben genannten „One-Pedal-Feeling“ Ausprägung handelt.
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Es ist vorgesehen, dass bei Erfassen einer aktiven Schlupfregelfunktion (während eine Haltfunktion an diesem Rad aktiv ist) an diesem Rad des Kraftfahrzeuges, das motorische Drehmoment der Haltefunktion reduziert wird und ein Rückrollweg des Fahrzeuges erlaubt wird. Dadurch dass ein solcher Rückrollweg erlaubt wird, wird ermöglicht, dass die Schlupfregelung ungestört erfolgen kann.
Spätestens ab Erreichen eines maximalen Rückrollwegs des Fahrzeuges entgegen der Fahrtrichtung der eingelegten Fahrstufe wird dann das Fahrzeug über die Betriebsbremse gehalten. Sobald die Betriebsbremse dann das Halten vollständig übernommen hat, ist eine Haltefunktion über das motorische Drehmoment nicht mehr erforderlich.
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Es ist also vorgesehen, dass die Haltefunktion bei Erfassen einer aktiven Schlupfregelfunktion nicht beendet oder abgeschaltet bzw. deaktiviert wird, sondern aktiv scharf gelassen wird. Jedoch wird stattdessen bei Erfassen einer aktiven Schlupfregelung ein gewisser, maximaler Rückrollweg des Fahrzeuges erlaubt. Ist dieser maximale Rückrollweg erreicht und die Schlupfregelfunktion noch aktiv, dann wird das Fahrzeug über die Betriebsbremse gesichert bzw. gehalten. Die Betriebsbremse hält das Fahrzeug demnach auch dann, wenn eine Schlupfregelfunktion bei Erreichen des maximalen Rückrollwegs des Fahrzeuges noch immer aktiviert ist. Die Haltefunktion über das motorische Drehmoment des Elektroantriebs ist dabei bevorzugt zwar weiterhin aktiv, jedoch bei aktiver Schlupfregelung nicht ausreichend, um das Fahrzeug zu halten. Daher wird dann die Betriebsbremse herangezogen, um das Fahrzeug nach Erreichen des maximalen Rückrollwegs vor weiterem Rückrollen zu sichern.
Durch die Bereitstellung des maximalen Rückrollwegs während einer aktiven Schlupfregelfunktion des Fahrzeuges, kann eine stabile Fahrzeugsituation gewährleistet werden, sodass die Räder, insbesondere bei geringen Stra-ßenreibwerten (beispielweise bei einer glatten oder einer nassen Fahrbahn) nicht ins Schlupfen geraten. Gleichzeitigt verhindert das Verfahren jedoch auch ein weiteres (über den maximalen Rückrollweg hinausgehendes) Rückrollen des Fahrzeuges am Hang.
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Dieser maximale Rückrollweg ist dabei bevorzugt derart gewählt, dass ausreichend Zeit ist, um die Stabilität des Fahrzeuges zu gewährleisten (also für die Schlupfregelfunktion) und gleichzeitig das Fahrzeug nur unkritisch und für einen Fahrer kontrollierbar zurückrollt, bis die Haltefunktion greift.
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Wird der Regeleingriff des Schlupfregelfunktion vor Erreichen des erlaubten maximalen Rückrollwegs beendet, so ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Fahrzeug sofort mit der Betriebsbremse gesichert bzw. gehalten wird. Es wird dann nicht darauf gewartet, bis das Fahrzeug den maximalen Rückrollweg zurückgerollt ist, bevor die Betriebsbremse das Fahrzeug sichert.
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Bevorzugt beträgt der maximale Rückrollweg 5 cm bis 100 cm, besonders bevorzugt beträgt dieser 30cm bis 50cm. Ein in dieser Größenordnung gewählter Rückrollweg ermöglicht die Lösung des o.g. Zielkonflikts zwischen der Bereitstellung einer stabilen Fahrsituation und das Verhindern eines unbegrenzten Zurückrollens des Kraftfahrzeuges an einem Hang.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der erlaubte maximale Rückrollweg abhängig von der Steigung der Fahrbahn, auf welcher das Fahrzeug positioniert ist. Dabei ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass ein größerer Rückrollweg bei kleineren Fahrbahnsteigungen und ein kleinerer Rückrollweg bei größeren Fahrbahnsteigungen eingestellt wird.
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Bei einer genannten Schlupfregelfunktion kann es sich beispielsweise um eine sog. aktornahe Radschlupfbegrenzung (kurz ARB) und/oder eine Antriebsschlupfregelung (kurz: ASR), und/oder eine automatische Schlupfregelung und/oder aktive Schlupfregelung und / oder eine Traktionskontrolle handeln. All diese Schlupfregelfunktionen arbeiten mit dem gleichen Prinzip, nämlich dass einen zu stark ansteigenden Schlupf der Antriebsräder des Fahrzeuges durch Verringerung des Antriebsmoments der Antriebseinheit auf die Räder des Fahrzeuges durch einen gezielten Brems- oder/und Motormanagementeingriff zu verringern bzw. zu vermeiden.
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Beispielsweise kann das Verfahren bei einem o.g. Berganfahrassistenten erfolgen. In einer solchen beispielhaften Berganfahrsituation ist es vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug beim Anfahren aus dem Stillstand am Berg bzw. am Hang und bei gleichzeitig aktiver Schlupfregelung an zumindest einem der Räder des Fahrzeuges, bis zum Erreichen des maximalen Rückrollwegs entgegen der Fahrtrichtung zurückrollt. Ab Erreichen des maximalen Rückrollweges wird das Fahrzeug dann über die Betriebsbremse gehalten.
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Das Verfahren kann auch während einer Berghaltesituation im Sinne einer Rückrollvermeidungsfunktion verwendet werden, wie beispielsweise bei einem Anhalten des Kraftfahrzeuges auf einem Berg bzw. einem Hang. Dabei wird das Kraftfahrzeug beim Anhalten auf der geneigten Fläche und bei gleichzeitig aktiver Schlupfregelung an demselben Rad in einem ersten Schritt in den Stillstand gebracht. Anschließend rollt das Fahrzeug bis zum Erreichen des maximalen Rückrollwegs entgegen der Fahrtrichtung der eingelegten Fahrstufe zurück. Ab Erreichen des maximalen Rückrollwegs wird das Kraftfahrzeug über die Betriebsbremse gesichert bzw. gehalten. Es kann dann nicht weiter als den genannten maximalen Rückrollweg zurückrollen.
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Es wird ferner eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 vorgeschlagen.
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Außerdem wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, umfassend ein elektrisches Antriebssystem mit einer elektrischen Antriebsmaschine, wobei das Kraftfahrzeug durch Anlegen eines motorisches Drehmoments der elektrischen Antriebsmaschine an zumindest einem Rad (bevorzugt zumindest zwei Rädern) des Kraftfahrzeuges haltbar oder anhaltbar ist und wobei das Kraftfahrzeug eine Vorrichtung nach Anspruch 9 umfasst und wobei das Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0921028 A2 [0001, 0002, 0007]
- DE 10322125 A1 [0001, 0003]