DE10221835A1

DE10221835A1 - Verfahren zur Regelung eines Anfahrelements

Info

Publication number: DE10221835A1
Application number: DE10221835A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Grob; Stefan Tumback; Marcus Schulz; Stephan Hanel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-12-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Anfahrelementes (z. B. eines hydrodynamischen Wandlers, einer Kupplung oder bei Hybridantrieben einer Elektromaschine) eines Kraftfahrzeuges im Kriechmodus, wobei ein Kriechmoment-Sollwert an dem Anfahrelement eingestellt wird, der in Abhängigkeit von mindestens einer der folgenden Umgebungsbedingungen oder Fahrervorgaben des Kraftfahrzeuges eingestellt wird: DOLLAR A A) die aktuelle Neigung des Kraftfahrzeuges, DOLLAR A B) dem durch einen Fahrer des Kraftfahrzeuges bewirkten Bremspedaldruck, DOLLAR A C) der Distanz des Kraftfahrzeuges zu Hindernissen und DOLLAR A D) dem Fahrertyp.

Description

Technisches Gebiet

Es existieren unterschiedliche Konzepte für Anfahrelemente im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges. Dazu zählen beispielsweise hydrodynamische Drehmomentwandler, Kupplungen oder Elektromaschinen bei Hybridantrieben.

Eine automatisierte Kupplung ist Bestandteil eines Handschaltgetriebes oder automatisierten Getriebes, bei denen alle Vorgänge, die der Fahrer des Kraftfahrzeuges bei einem Schaltvorgang ausführt, von elektronisch gesteuerten Aktorsystemen übernommen werden. Dies bedeutet fahrphysikalisch eine Öffnung der Kupplung während des Schaltvorgangs und damit eine Unterbrechung der Zugkraft.

In Automatgetrieben findet ein hydraulischer Drehmomentwandler als Anfahrelement Anwendung. Bei Hybridantrieben dient meist mindestens eine Elektromaschine als Anfahrelement. Hybridantriebe sind Fahrzeugantriebe mit mehr als einer Antriebsquelle, üblicherweise eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem Elektroantrieb.

Im Fahrzustand "Kriechen" (Kriechmodus) wird bei eingelegter Fahrstufe und nicht betätigtem Fahrpedal ein Drehmoment, das sogenannte Kriechmoment, mittels einer Stellvorrichtung im Anfahrelement eingestellt und wirkt auf die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs. Das Kriechmoment soll beim Loslassen der Bremse zu einer Beschleunigung des Fahrzeugs bis zu einer durch die Motordrehzahl und Getriebeübersetzung mit Wandlerschlupf vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit führen.

Stand der Technik

Bei modernem Bauformen von Automatgetrieben und automatisierten Schaltgetrieben ist das Kriechmoment regelbar. Bei Automatgetrieben ist dies über eine Regelung der Leerlaufdrehzahl möglich. Automatische Schaltgetriebe werden mit Hilfe einer Kupplungsaktorik geregelt. Bei Hybridantrieben ist eine Regelung des Kriechmoments üblicherweise über die Elektromaschine möglich. Dabei werden jedoch Umgebungsbedingungen des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel die Steigung der Straße, auf der sich das Fahrzeug befindet, und Fahrervorgaben, zum Beispiel Betätigung der Bremse, gar nicht oder nur unzureichend berücksichtigt. Daraus ergeben sich Einbußen insbesondere im Fahrkomfort und andere Nachteile, beispielsweise eine vermeidbare Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs.

DE 197 21 034 A1 bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einem automatisierten Drehmomentübertragungssystem, wobei eine Steuereinheit einen Kriechvorgang bei eingelegtem Gang, unbetätigten Bremsen und unbetätigtem Lasthebel steuert. Bei einem gesteuerten vorgebbaren, von dem Drehmomentübertragungssystem übertragbaren Kupplungsmoment kriecht das Fahrzeug an, wobei die Motorsteuerung bei einer Steuerung eines Kriechvorganges das Motormoment zumindest im wesentlichen um einen vorgebbaren Wert erhöht. Dabei wird ein Kriechmomentwert angesteuert, unabhängig von Umgebungsbedingungen oder Fahrervorgaben. Die mit diesem vorgegebenen Kriechmoment erreichbare Kriechendgeschwindigkeit ist u. a. abhängig von der Straßensteigung. An sehr steilen Bergen kann es sogar vorkommen, daß sich das Fahrzeug entgegen des Bergaufkriechwunsches des Fahrers bergab bewegt. Das resultierende Moment im Kriechmodus regelt bei der in der DE 197 21 034 A1 offenbarten Lösung der Fahrer mittels der Fahrzeugbremsung. Dies bedeutet einen hohen Verschleiß von Kupplung und Bremse.

Aus der DE 196 39 293 C1 ist eine automatische Steuerung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges bekannt. Dabei wird bei geringer Fahrgeschwindigkeit bzw. stehendem Fahrzeug bei eingelegter Fahrstufe, unbetätigter Bremse und nicht betätigtem Steuerorgan oder dergleichen zunächst ein hohes Kriechmoment eingestellt, welches nach vorgegebener Zeitspanne - bei weiterhin unbetätigter Bremse und nicht betätigtem Fahrpedal - automatisch vermindert wird. Auch bei dieser Lösung aus dem Stand der Technik wird das übertragene Kriechmoment unabhängig von den das Fahrzeug umgebenden Bedingungen gewählt. Dabei handelt es sich um zwei festgelegte Kriechmoment-Sollwerte, einen hohen und einen verminderten, so daß sich ebenfalls die oben für die DE 197 21 034 A1 genannten Nachteile einstellen.

DE 197 33 465 A1 betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Kupplung eines Kraftfahrzeuges bei kleinen Fahrzeuggeschwindigkeiten. Es sind dabei Mittel zum Erfassen einer Betätigung eines Bremspedals, eines Rückwärtsrollens und eines Vorwärtsrollens vorgesehen, durch die entsprechende Ausgangssignale erzeugbar sind. Des weiteren dient eine Entscheidungseinrichtung zur Auswertung der Ausgangssignale und zur Erkennung eines momentanen Fahrzustandes. Sie steht mit der Kupplung in Verbindung, die durch die Entscheidungseinrichtung entsprechend dem festgestellten Fahrzustand steuerbar ist. In dem zugehörigen Verfahren wird zwischen den Zuständen "Bremsbetätigung", "Normal Zug" und "Falsche Richtung" unterschieden. Nachteilig ist dabei, daß ein Zurückrollen, d. h. der Zustand "Falsche Richtung" erst erkennbar ist, wenn eine meßbare Geschwindigkeit in die falsche Richtung vorliegt. Somit kann dem Zurückrollen nur mit einer gewissen Verzögerung entgegengewirkt werden.

Darstellung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung eines Anfahrelements vermeidet die im Stand der Technik auftretenden Nachteile und ermöglicht eine optimale Regelung des Kriechmoments in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrsituation. Vorteilhaft ist ferner, daß dadurch der Fahrkomfort erhöht, während der Kraftstoffverbrauch und der Kupplungs- und Bremsverschleiß verringert werden.

Diese Vorteile werden erfindungsgemäß erreicht durch ein Verfahren zur Regelung einer automatischen Kupplung eines Kraftfahrzeuges im Kriechmodus, wobei ein Kriechmoment-Sollwert an der Kupplung eingestellt wird, der in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen und/oder Fahrervorgaben des Kraftfahrzeugs eingestellt wird.

Umgebungsbedingungen sind in diesem Zusammenhang alle Einflüsse auf das Kraftfahrzeug aus seiner Umgebung, bei deren Auftreten sich eine gezielte Erhöhung oder Verringerung des Kriechmoment-Sollwertes für die Kriechmomentregelung vorteilhaft auf Fahrkomfort, Verschleiß, Sicherheit oder Kraftstoffverbrauch auswirken. Beispiele hierfür sind die Straßensteigung oder der Abstand des Kraftfahrzeuges zu einem Hindernis.

Fahrervorgaben bedeuten in diesem Kontext alle Einflüsse auf das Kraftfahrzeug durch den Fahrer, aufgrund derer sich gezielte Kriechmoment-Sollwertänderungen positiv auf Fahrkomfort, Verschleiß, Sicherheit oder Kraftstoffverbrauch auswirken. Beispiele hierfür sind die Bremsbetätigung durch den Fahrer oder der Fahrstil des Fahrers (sportlich oder gemütlich).

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Kriechmoment-Sollwert in Abhängigkeit von der aktuellen Neigung des Kraftfahrzeuges und einer dabei auf das Kraftfahrzeug wirkenden Hangabtriebskraft eingestellt.

Die Schwerkraft auf Körper (zum Beispiel Kraftfahrzeuge) an der Erdoberfläche führt bei Körpern auf einer schiefen Ebene mit einem Neidungswinkel α zu einer hangabwärts, parallel zur schiefen Ebene gerichteten, beschleunigenden Kraft. Diese Hangabtriebskraft hat den Betrag F_H = m.g.sinα.

Die Neigung des Kraftfahrzeuges wird bei der vorliegenden Erfindung z. B. mit aus dem Stand der Technik bekannten Neigungssensoren bestimmt. Üblicherweise sind in Kraftfahrzeugen bereits Neigungssensoren für andere Anwendungszwecke (z. B. zur Tankfüllstandsbestimmung oder für das Navigationssystem) vorhanden, deren Meßergebnisse zusätzlich für die vorliegende Erfindung genutzt werden können.

Andere Möglichkeiten zur Bestimmung der Neigung des Kraftfahrzeuges bei der vorliegenden Erfindung sind die Verwendung von Navigationsdaten oder die Abschätzung anhand der "Fahrgeschichte". Die Navigationsdaten können bei bekannter Fahrzeugposition und Fahrtrichtung beispielsweise auch Werte über die aktuelle Straßenneigung enthalten. Mit "Fahrgeschichte" sind in diesem Zusammenhang die bekannten aktuell aufgebrachten Momente und die daraus resultierenden Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit und Beschleunigung gemeint, aus deren Zusammenhang auf die aktuelle Neigung der Straße rückgeschlossen werden kann.

Bei der vorliegenden Erfindung hängt das Kriechmoment von der aktuell das Kraftfahrzeug beschleunigenden Hangabtriebskraft ab. Beispielsweise wird das Kriechmoment reduziert oder sogar umgekehrt, wenn die Hangabtriebskraft in der gewünschten Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ansteigt oder das Kriechmoment wird erhöht, wenn das Kraftfahrzeug durch eine der gewünschten Fahrtrichtung entgegengerichteten Hangabtriebskraft verzögert wird. So kann eine Fahrzeugbewegung in die falsche Richtung auch an steilen Bergen vermieden werden. Dies erhöht den Fahrkomfort, da der Fahrer des Kraftfahrzeuges unabhängig von der Straßensteigung mit einem Kriechen des Kraftfahrzeuges in der gewünschten Richtung rechnen kann. Somit bleibt ihm eine schnelle Reaktion in Form eines abrupten Abbremsens beim Zurückrollen des Fahrzeugs am Hang erspart und es können Zusammenstöße mit Hindernissen, zum Beispiel anderen Kraftfahrzeugen, vermieden werden, die beim Zurückrollen passieren können. Die Fahrtrichtungserkennung erfolgt bei der vorliegenden Erfindung z. B. mit modernen ABS-Drehzahlfühlern, die Werte zu der Geschwindigkeit und der Richtung liefern.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Kriechmoment-Sollwert in Abhängigkeit von einem durch einen Fahrer bewirkten Bremspedaldruck eingestellt, wobei der Kriechmoment-Sollwert bei steigendem Bremspedaldruck reduziert wird. Der Kriechmoment-Sollwert kann beispielsweise in einem linearen Zusammenhang mit dem Bremspedaldruck stehen oder bei bestimmten Bremspedaldruckwerten stufenweise reduziert werden. Im Stand der Technik ergibt sich das resultierende Kriechmoment am Rad des Kraftfahrzeuges als Differenz des von einer Kriecheinrichtung aufgebrachten Moments (entsprechend dem Kriechmoment-Sollwert) und dem durch die Bremse aufgebrachten Wert des Momentes (Bremsmoment). Beide Systeme (Bremse und Kupplung) arbeiten dabei unabhängig voneinander und gegebenenfalls auch gegeneinander.

Vorteilhaft ist bei der vorliegenden Erfindung, daß der Verschleiß von Bremse und Kupplung reduziert, der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeuges vermindert und der Fahrkomfort erhöht werden, da das Aufbringen eines Kriechmomentes gegen die Wirkung der Bremse ganz oder weitgehend vermieden wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Kriechmoment-Sollwert in Abhängigkeit von einer mittels eines Sensors gemessenen Distanz des Kraftfahrzeuges zu Hindernissen eingestellt. So kann bei einer Annäherung an ein Hindernis, beispielsweise an ein anderes Kraftfahrzeug, der Kriechmoment-Sollwert und damit die Kriechgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges reduziert werden, um die Gefahr eines Zusammenstoßes mit dem Hindernis bzw. dessen Folgen zu vermindern. Somit wird wiederum der Fahrkomfort erhöht, Bremse und Kupplung, die sonst stärker zum Einsatz kommen würden, geschont und zum Beispiel der Einparkvorgang für den Fahrer des Kraftfahrzeuges vereinfacht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Kriechmoment-Sollwert in Abhängigkeit von einem aktuellen Fahrertyp eingestellt. Des Kriechmoment wird demnach an das Fahrverhalten des Fahrers angepaßt. Dabei geht es insbesondere um eine Einstellung des Beschleunigungsverhaltens und der Kriechendgeschwindigkeit, nachdem der Fahrer beim stehenden Kraftfahrzeug die Bremse gelöst, jedoch nicht das Fahrpedal betätigt hat. Dieses Anfahrverhalten wird zum Beispiel auf sportliches oder auf komfortables Fahrverhalten eingestellt.

Vorzugsweise werden die genannten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung miteinander kombiniert, um ein Maximum an Fahrkomfort und ein Minimum an Verschleiß und Kraftstoffverbrauch zu erreichen. So kann beispielsweise der Kriechmoment-Sollwert so gewählt werden, daß beim Anfahren die Steigung der Straße berücksichtigt wird und ferner das Beschleunigungsverhalten und die Kriechendgeschwindigkeit an den Fahrertyp angepaßt sind. Zusätzlich kann das Kriechmoment beim Bremsen oder bei der Annäherung an ein Hindernis reduziert werden.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm mit den Momenten, die bei einem Kraftfahrzeug an einer Steigung im Stand der Technik auftreten,
Fig. 2 ein Diagramm mit den Momenten, die bei einem Kraftfahrzeug an einer Steigung gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auftreten,
Fig. 3 ein Diagramm mit den Momenten, die im Kriechmodus bei getretener Bremse auf ein Kraftfahrzeug im Stand der Technik wirken,
Fig. 4 ein Diagramm mit den Momenten, die gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im Kriechmodus bei getretener Bremse auf ein Kraftfahrzeug wirken,
Fig. 5 ein Diagramm mit den Momenten, die gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im Kriechmodus bei stehendem Fahrzeug (v = 0) und bei getretener Bremse auf ein Kraftfahrzeug wirken,
Fig. 6 ein Diagramm mit der Kriechgeschwindigkeit als Funktion der Distanz eines Kraftfahrzeuges zu einem Hindernis gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
Fig. 7 ein Diagramm mit dem Beschleunigungsverhalten und der Kriechendgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Fahrertyp gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsvarianten

Fig. 1 zeigt schematisch die Momente, die bei einem Kraftfahrzeug an einer Steigung im Stand der Technik auftreten.
Auf der Ordinate sind die Momente M und auf der Abszisse die Steigung S der Straße, auf der sich das Kraftfahrzeug befindet, aufgetragen. Eine positive Steigung S entspricht dabei einer Steigung "bergab" relativ zur gewünschten Fahrtrichtung, eine negative ist eine Steigung "bergauf" relativ zur gewünschten Fahrtrichtung. Die durchgezogene Linie steht für den Hangabtrieb 1, der aufgrund der Steigung S auf das Kraftfahrzeug wirkt. Bei einer Steigung "bergauf" nimmt der Hangabtrieb 1 negative Werte ein. Dies bedeutet, daß der Hangabtrieb 1 der gewünschten Fahrtrichtung entgegenwirkt. Bei einer Steigung S mit dem Wert Null nimmt auch das Hangabtriebsmoment 1 den Wert Null an, da sich das Fahrzeug auf einer ebenen Fläche ohne Steigung befindet. Es wird dann weder beschleunigt noch verzögert durch die Hangabtriebskraft.
Im Stand der Technik wird durch eine Kriecheinrichtung (z. B. Wandler, Kupplung, Elektromaschine) das durch die gestrichelte Linie dargestellte Kriechmoment 2 aufgebracht, um das Kraftfahrzeug auf eine Kriechendgeschwindigkeit zu beschleunigen. Im Stand der Technik hat das Kriechmoment 2 beim Anfahren des Kraftfahrzeuges, wie aus Fig. 1 hervorgeht, einen konstanten Wert, unabhängig von Umgebungsbedingungen wie der Steigung S. (Bei einem mit einer Geschwindigkeit v fahrenden Kraftfahrzeug ist das durch die Kriecheinrichtung aufgebrachte Kriechmoment geschwindigkeitsabhängig). Das Kriechmoment 2 soll bei einem stehenden Kraftfahrzeug beim Loslassen der Bremse zu einer Beschleunigung des Kraftfahrzeuges in gewünschter Fahrtrichtung bis zu einer durch die Motordrehzahl, die Getriebeübersetzung mit Wandlerschlupf und durch weitere (hier vernachlässigte) Fahrwiderstände vorgegebenen Kriechendgeschwindigkeit führen. Im Stand der Technik hängt die Kriechendgeschwindigkeit jedoch maßgeblich von dem Hangabtrieb 1 ab. Das resultierende Moment 3, das ein stehendes Kraftfahrzeug beim Loslassen der Bremse beschleunigt, ergibt sich durch ein Zusammenwirken von Hangabtriebsmoment 1 und Kriechmoment 2. Es nimmt positive Werte an bei positiver Steigung 5 oder bei negativer Steigung S. die größer als am Umkehrpunkt 5 ist. Ein positives resultierendes Moment 3 bewirkt eine Beschleunigung des Kraftfahrzeuges in der gewünschten Fahrtrichtung. Am Umkehrpunkt 5 beträgt das resultierende Moment Null, da das Kriechmoment 2 und der Hangabtrieb 1 mit gleich großen Beträgen in entgegengesetzten Richtungen wirken. In diesem Fall bleibt das Fahrzeug stehen, wenn der Fahrer im Stand bei eingelegter Fahrstufe die Bremse löst. Kritisch ist im Stand der Technik der schraffiert dargestellte Bereich 4, in dem das resultierende Moment 3 negativ ist und somit entgegen der gewünschten Fahrtrichtung wirkt. In diesem Bereich geht es so stark bergauf, daß der Hangabtrieb 1 entgegen der gewünschten Fahrtrichtung das Kriechmoment 2, das durch eine Kriecheinrichtung in gewünschter Fahrtrichtung aufgebracht wird, überschreitet. Das Fahrzeug rollt folglich in eine der gewünschten Fahrtrichtung entgegengesetzten Richtung, wenn im Stand die Bremse gelöst wird. Der Fahrer muß in einer solchen Situation per Bremse eingreifen. Dies bedeutet einen erheblichen Mangel an Fahrkomfort, einen Verschleiß von Kupplung und Bremse und birgt das Risiko, daß das Kraftfahrzeug beim unerwarteten Zurückrollen mit einem Hindernis (zum Beispiel einem anderen Kraftfahrzeug) kollidiert. Um diese und weitere Mängel im Stand der Technik zu vermeiden, wird das vom automatischen Getriebe aufgebrachte Kriechmoment 2 zusätzlich in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen und/oder Fahrervorgaben eingestellt.
Fig. 2 zeigt schematisch die Momente, die bei einem Kraftfahrzeug an einer Steigung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auftreten.
Es sind wiederum Momente M und die Steigung S auf der Y-Achse bzw. der X-Achse aufgetragen. Der Hangabtrieb 1 steht in einem linearen Zusammenhang mit der Steigung S und verläuft durch den Nullpunkt. Ziel der in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, ein (gegebenenfalls konstantes) resultierendes Moment 6 unabhängig von dem Hangabtrieb 1 und damit unabhängig von der Steigung S der Straße einzustellen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Kriechmoment- Sollwert in Abhängigkeit von der aktuellen Neigung und einer dabei auf das Kraftfahrzeug wirkenden Hangabtriebskraft eingestellt wird. In dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Kriechmoment-Sollwert beim Beschleunigen des Kraftfahrzeuges auf eine Kriechendgeschwindigkeit so eingestellt, daß ein durch die Hangabtriebskraft erzeugtes Moment und der Kriechmoment-Sollwert zusammen ein weitgehend konstantes resultierendes Moment zur Beschleunigung des Kraftfahrzeuges bis zum Erreichen der Kriechendgeschwindigkeit ergeben. In jedem Punkt des in Fig. 2 dargestellten Diagramms ergibt die Addition von Hangabtrieb 1 und geregeltem Kriechmoment 7 ein weitgehend konstantes positives resultierendes Moment 3, das das Kraftfahrzeug unabhängig von dem Wert und der Richtung der Steigung S beschleunigt. Das Kriechmoment 2 wird bergauf vergrößert und bergab verringert. Ab dem Momentumkehrpunkt 8 muß mit zunehmender positiver Steigung S (steiler bergab) ein negatives Kriechmoment aufgebracht werden, um das weitgehend konstante resultierende Moment 6 zu erreichen. Der Bereich 9 mit negativem Kriechmoment ist in Fig. 2 schraffiert dargestellt. Ein negatives Kriechmoment kann als umgekehrtes Moment durch das automatische Getriebe eingestellt werden. Ein negatives Kriechmoment kann ferner gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dadurch eingestellt werden, daß gegebenenfalls zusätzlich zu einem Kupplungsmoment ein Bremsmoment als Stellgröße dient, um den Kriechmoment-Sollwert zu erreichen. Dabei wird automatisch das Bremsmoment durch eine Fahrzeugbremse erzeugt. Möglich ist dies insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit einem brake-by-wire-System, bei dem die hydraulische Verbindung zwischen Bremspedal und Radbremse getrennt ist. Das Bremskommando des Fahrers wird bei Betätigung des Bremspedals mittels redundanter Sensoren erfaßt. Die gemessenen Sensorsignale werden in geeigneten Mikrorechnern verarbeitet und deren Befehle zur Ansteuerung der Radbremsen verwendet. Da das Bremskommando in Form von elektrischen Signalen über elektrische Leitungen erfaßt und an das Bremssystem weitergeleitet wird, heißt brake-by-wire einfach übersetzt nichts anderes als "Bremsen über elektrischen Draht". Die eigentliche Bremskraft wird im Pkw entweder elektrohydraulisch oder rein elektromechanisch aufgebracht. Das Bremspedal ist dabei mechanisch vom Bremssystem entkoppelt und die von einem Rechner ermittelte Bremskraft wird hydraulisch oder mit elektrischen Aktuatoren erzeugt. Dieses brake-by-wire-System ist leicht vernetzbar mit Fahrerassistenzsystemen, also auch mit einem System, das im Kriechmodus ohne Bremsbetätigung durch den Fahrer ein definiertes Bremsmoment erzeugt. Bei der in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann folglich das negative Kriechmoment im Bereich 9 durch ein brake-by-wire-System in Form eines Bremsmomentes erzeugt werden.
Bei Hybridantrieben besteht bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, ein negatives Kriechmoment durch das Betreiben der Elektromaschine als Generator zu erzeugen. Dabei wird die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die kinetische Energie nicht als "nutzlose" Wärmeenergie für das Fahrzeug verloren geht, sondern in Form von elektrischer Energie gegebenenfalls gespeichert und wiederverwendet werden kann. Ferner wird der Verschleiß der Bremsen reduziert.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm mit den Momenten, die im Kriechmodus bei getretener Bremse auf ein Kraftfahrzeug im Stand der Technik wirken.
Auf der Ordinate sind die Momente M und auf der Abszisse der Bremspedaldruck B aufgetragen. Im Kriechmodus wird im Stand der Technik durch eine Kriecheinrichtung ein konstantes Kriechmoment in der gewünschten Fahrtrichtung aufgebracht (gestrichelte Linie). Bei einer Bremspedalbetätigung durch den Fahrer des Kraftfahrzeuges steigt mit zunehmendem Bremspedaldruck B der Betrag des Bremsmomentes 10 (durchgezogene Linie) an und wirkt entgegen der gewünschten Fahrtrichtung (negatives Vorzeichen), um das Fahrzeug zu verzögern. Das Kriechmoment 2 wird gegen das Bremsmoment 10 aufgebracht. Daraus erfolgt ein erhöhter Verschleiß von Bremse und Kupplung und ein erhöhter Kraftstoffverbrauch. Das resultierende Moment 3 (Strichpunktlinie) für den Vortrieb des Kraftfahrzeugs ergibt sich dabei aus der Überlagerung von Kriechmoment 2 und entgegengerichtetem Bremsmoment 10. In einem Kriechbereich 11 (schraffiert) nimmt das resultierende Moment 3 von einem Anfangswert M₀ ab, bis es am Bremspunkt 12 den Wert Null erreicht. Erst bei einem Bremsmoment 10, das den Bremspunkt 12 übersteigt, wird das sich in gewünschter Fahrtrichtung bewegende Kraftfahrzeug verzögert, da dann das resultierende Moment 3 einen negativen Wert annimmt. Ein stehendes Kraftfahrzeug bleibt durch dieses negative resultierende Moment 3 stehen (v = 0), während es im Kriechbereich 11 durch das positive resultierende Moment 3 anfährt.
Zur Vermeidung der im Stand der Technik auftretenden Nachteile kommuniziert die Kriechmomentenregelung bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit der Bremseinrichtung des Kraftfahrzeuges. Vorzugsweise wird dabei der Kriechmoment-Sollwert in Abhängigkeit von einem durch einen Fahrer des Kraftfahrzeuges bewirkten Bremspedaldruck eingestellt, wobei der Kriechmoment-Sollwert bei steigendem Bremspedaldruck reduziert wird.
Fig. 4 zeigt die Momente, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Kriechmodus bei getretener Bremse auf ein Kraftfahrzeug wirken.
Dabei wird mit steigendem Bremspedaldruck der Kriechmoment-Sollwert reduziert und ein Bremsmoment erst erzeugt, wenn der Kriechmoment-Sollwert auf Null gefallen ist. In dem Diagramm in Fig. 4 sind die Momente M auf der Y-Achse und der Bremspedaldruck B auf der X-Achse aufgetragen. Bei Betätigung der Fahrzeugbremse durch den Fahrer im Kriechmodus wird bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wie im Stand der Technik das resultierende Moment 3 von dem Anfangswert M₀ mit steigendem Bremspedaldruck reduziert, bis es den Wert Null erreicht. Dies wird jedoch nicht wie im Stand der Technik (Fig. 3) durch Überlagerung eines positiven Kriechmomentes mit einem negativen Bremsmoment erreicht, sondern durch Absenken des Kriechmomentwertes 7 bei einem konstanten Bremsmoment 10 von Null, das erst betragsmäßig ansteigt, wenn das Kriechmoment 7 am Bremspunkt 12 den Wert Null erreicht hat. Es wird demnach die gleichzeitige entgegengesetzte Wirkung von Kupplung und Bremse vermieden. Diese Beeinflussung des Bremsmomentes wird wiederum durch Fremdkraftbremsanlagen mit rückwirkungsfreier Entkopplung des Fahrers von den Radbremsen (brake-by-wire) ermöglicht. Im Kriechbereich 11 (schraffiert) wirkt allein das Kriechmoment 7 und ab dem Bremspunkt 12 allein das Bremsmoment 10. Bei einem sich bewegenden Kraftfahrzeug wirkt dieses Bremsmoment 10 verzögernd. Ein stehendes Kraftfahrzeug wird durch das Bremsmoment 10 auf der Geschwindigkeit von v = 0 gehalten (also nicht entgegen der gewünschten Fahrtrichtung beschleunigt).
Der Verlauf des Kriechmomentes 7 und damit auch des resultierenden Momentes 3 braucht jedoch nicht, wie in Fig. 4 dargestellt, linear bis auf Null abzunehmen, sondern kann mittels Einstellen des Kriechmoment-Sollwertes mit einem beliebigen Verlauf reduziert werden, der insbesondere unter dem Gesichtspunkt des Fahrkomforts gewählt wird. Beim Zurücknehmen des Bremspedaldrucks wird das Diagramm in der anderen Richtung durchlaufen (von rechts nach links), so daß die Bremse vollständig gelöst wird (Bremsmoment = Null), sobald die Momentensumme ein Kriechen in Fahrtrichtung ergibt (ab dem Bremspunkt 12). Dann kann auf eine Kriechmomentenregelung zum Beispiel in Abhängigkeit der Steigung, wie oben beschrieben, umgeschaltet werden. Bei Hybridfahrzeugen mit Elektromaschine kann das Bremsmoment 10, das ab dem Bremspunkt 12 wirkt, auch durch ein Betreiben der Elektromaschine als Generator aufgebracht werden, so dass die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie zurückgewonnen werden kann.
Denkbar ist auch eine weitere (nicht dargestellte) Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der das Kriechmoment 3 ab einem bestimmten Bremspedaldruckwert mit steigendem Bremspedaldruck stetig auf Null reduziert wird.
Fig. 5 zeigt die Momente, die gemäß einer weiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Kriechmodus bei stehendem Fahrzeug (v = 0) und bei getretener Bremse auf ein Kraftfahrzeug wirken.
Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Kriechmoment-Sollwert bei Überschreiten eines definierten Bremspedaldruckwertes auf Null gesetzt. In dem Diagramm in Fig. 5 sind die Momente M (Y-Achse) als Funktion des Bremspedaldrucks B (X-Achse) dargestellt. Bei der Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer im Kriechmodus steigt das negative Bremsmoment 10 betragsmäßig an. Das dabei abfallende resultierende Moment 3 ergibt sich im Kriechbereich 11 aus der Differenz von Kriechmoment 2 und Bremsmoment 10. Bei Erreichen des resultierenden Momentes 3 mit dem Wert Null im Bremspunkt 12 wird der Kriechmoment-Sollwert auf Null gesetzt, so daß ab diesem Bremspedaldruck B allein das Bremsmoment 10 aufgebracht wird. Bei dem stehenden Kraftfahrzeug folgt daraus, dass das Kraftfahrzeug bei einem Bremspedaldruckwert B kleiner als der Wert am Bremspunkt 12 (im Kriechbereich 11) durch ein um das Bremsmoment 10 reduziertes resultierendes Moment 3 beschleunigt wird. Bei einem Bremspedaldruckwert B, der über dem Wert am Bremspunkt 12 liegt, wirkt kein Kriechmoment 3 mehr und das Fahrzeug bleibt (unter Aufbringen des Bremsmoments 10) stehen (v = 0). Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens findet zum Beispiel Anwendung, wenn ein aktiver Einfluß auf die Bremse wie beim brake-by-wire-System nicht möglich ist, also beispielsweise bei Standard-Hydraulikbremsen.
Fig. 6 zeigt die Kriechgeschwindigkeit als Funktion der Distanz eines Kraftfahrzeuges zu einem Hindernis gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Auf der Y-Achse ist dabei die Kriechgeschwindigkeit v, auf der X-Achse die Distanz d zu einem Hindernis aufgetragen. Die Distanz d wird mit Hilfe von Sensoren bestimmt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Distanz durch Sensoren eines Einparksystems (z. B. Ultraschallsensoren) bestimmt. Beispielsweise senden die Sensoren analog zum Echolot-Verfahren Impulse (z. B. Ultraschallimpulse mit einer Frequenz von ca. 40 kHz) und detektieren die Zeitdauer bis zum Eintreffen der von Hindernissen reflektierten Echoimpulse. Der Abstand des Fahrzeugs zum nächstgelegenen Hindernis ergibt sich aus der Laufzeit des zuerst eintreffenden Echoimpulses. Spezifisch angepaßte Einbauhalter fixieren die Sensoren an den jeweiligen Positionen, zum Beispiel innerhalb des Stoßfängers des Kraftfahrzeuges.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Distanz durch einen Radarsensor, der Teil einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung (ACC) ist, bestimmt. Der Radarsensor arbeitet beispielsweise mit einer für ACC freigegebenen Frequenz von 76 bis 77 GHz. Für die Messung werden drei Strahlen gleichzeitig emittiert. Die von vorausfahrenden Fahrzeugen reflektierten Strahlen werden bezüglich Laufzeit, Dopplerverschiebung und Amplitudenverhältnis analysiert und daraus Abstand, Relativgeschwindigkeit und Winkellage berechnet.
Der in Fig. 6 dargestellte Verlauf 13 der Kriechgeschwindigkeit v (Strichpunktlinie) hat den Vorteil, daß die Geschwindigkeit v abnimmt, wenn die Distanz d zu einem Hindernis kleiner wird. Bewegt sich folglich ein Kraftfahrzeug im Kriechmodus auf ein Hindernis (zum Beispiel ein anderes Kraftfahrzeug) zu, so verringert sich ab einer Mindestdistanz d_min automatisch seine Kriechgeschwindigkeit durch eine gezielte Regelung des Kriechmomentes in Abhängigkeit von der Distanz d. Dabei können zum Verzögern des Kraftfahrzeuges sowohl ein umgekehrtes Moment als auch ein Bremsmoment dienen. Der Kriechgeschwindigkeitsverlauf 13 hat den Vorteil, daß durch die gezielte Geschwindigkeitsreduktion gegebenenfalls Kollisionen mit Hindernissen vermieden werden bzw. die Folgen einer Kollision minimiert werden.
Fig. 7 zeigt das Beschleunigungsverhalten und die Kriechendgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Fahrtyp gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Kriechmoment-Sollwert in Abhängigkeit von einem aktuellen Fahrertyp eingestellt. Vorzugsweise wird dabei im Kriechmodus eine maximale Kriechendgeschwindigkeit und ein Beschleunigungsverhalten des Kraftfahrzeuges aus dem Stand je nach Fahrertyp über den Kriechmoment-Sollwert eingestellt. Verfahren zur Ermittlung des Fahrertyps sind im Stand der Technik bekannt. Die Fahrertypbewertung beinhaltet zum Beispiel verschiedene Bewertungsfunktionen, wie die Längsbeschleunigungsbewertung, die Querbeschleunigungsbewertung, die Anfahrbewertung oder die Kick-Down-Bewertung. Auf der Grundlage dieser Bewertungsfunktionen ergibt sich, ob der aktuelle Fahrer zum Beispiel eher ein sportliches oder eher ein komfortables Fahrverhalten bevorzugt.
In dem Diagramm in Fig. 7 ist die Kriechgeschwindigkeit v als Funktion der Zeit t dargestellt. Für zwei mögliche Fahrertypen (sportliches Fahrverhalten 14 und komfortables Fahrverhalten 15) sind zwei verschiedene Verläufe der Kriechgeschwindigkeit v festgelegt. Diese unterscheiden sich einerseits im Beschleunigungsverhalten des Kraftfahrzeuges bis zum Erreichen der Kriechendgeschwindigkeit v_max und andererseits im Wert der jeweiligen Kriechendgeschwindigkeit v_max. Der Verlauf 15 der Kriechgeschwindigkeit für komfortables Fahrverhalten weist ab dem Loslassen des Bremspedals bei dem stehenden Fahrzeug zum Zeitpunkt t = 0 ein langsames Ansteigen der Kriechgeschwindigkeit auf, die zum Zeitpunkt t₂ ihr Maximum, die danach beibehaltene Kriechendgeschwindigkeit v_max1 erreicht. Der Verlauf 14 der Kriechgeschwindigkeit v für sportliches Fahrverhalten steigt ab t = 0 (stehendes Kraftfahrzeug) stärker an als der Verlauf 15 für komfortables Fahrverhalten und erreicht bereits zum Zeitpunkt t₁ die Kriechendgeschwindigkeit v_max2. Der sportliche Fahrertyp erfährt folglich im Kriechmodus eine stärkere Beschleunigung des Kraftfahrzeuges auf eine höhere Kriechendgeschwindigkeit v_max2, die er bereits zu einem früheren Zeitpunkt t₁ erreicht (Verlauf 14). Beim komfortablen Fahrertyp ist die Beschleunigung "sanfter" und sie endet mit einer geringeren Kriechendgeschwindigkeit v_max1 gegebenenfalls zu einem späteren Zeitpunkt t₂ (Verlauf 15). Es sind beliebige Verläufe zwischen diesen beiden "extremen" Fahrverhalten je nach Fahrertyp möglich. Demnach ist das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges im Kriechmodus an das sonstige Fahrverhalten des Fahrers angepaßt. Die Geschwindigkeitsverläufe können nicht nur nach dem Lösen der Bremse eines stehendes Fahrzeuges (hier t = 0) durchlaufen werden, sondern auch ab jeder Anfangsgeschwindigkeit, die kleiner als die Kriechendgeschwindigkeit ist (hier entsprechend ab einem Zeitpunkt t > 0).
Die anhand von Fig. 1 bis 7 erläuterten bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch kombiniert werden, so daß eine Regelung des Kriechmoments mit definierten Kriechmoment-Sollwerten der jeweiligen Fahrsituation angepaßt wird. Die beschriebenen Ausführungsformen sind für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges realisierbar. Bezugszeichenliste 1 Hangabtrieb
2 Kriechmoment
3 resultierendes Moment
4 Bereich, in dem das resultierende Moment negativ ist
5 Umkehrpunkt
6 konstantes resultierendes Moment
7 geregeltes Kriechmoment
8 Momentumkehrpunkt
9 Bereich mit negativem Kriechmoment
10 Bremsmoment
11 Kriechbereich
12 Bremspunkt
13 Verlauf der Kriechgeschwindigkeit
14 Verlauf der Kriechgeschwindigkeit für sportliches Fahrverhalten
15 Verlauf der Kriechgeschwindigkeit für komfortables Fahrverhalten

Claims

1. Verfahren zur Regelung eines Anfahrelements eines Kraftfahrzeuges im Kriechmodus, wobei ein Kriechmoment-Sollwert an dem Anfahrelement eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kriechmoment-Sollwert in Abhängigkeit von mindestens einer der folgenden Umgebungsbedingungen oder Fahrervorgaben des Kraftfahrzeuges eingestellt wird:

A) der aktuelle Neigung des Kraftfahrzeuges,

B) dem durch einen Fahrer des Kraftfahrzeuges bewirkten Bremspedaldruck,

C) der Distanz des Kraftfahrzeuges zu Hindernissen und

D) dem Fahrertyp

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kriechmoment- Sollwert in Abhängigkeit von der aktuellen Neigung des Kraftfahrzeuges und einer dabei auf das Kraftfahrzeug wirkenden Hangabtriebskraft eingestellt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls zusätzlich zu einem Kupplungsmoment ein Bremsmoment (10) als Stellgröße dient, um den Kriechmoment-Sollwert zu erreichen.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kriechmoment- Sollwert beim Beschleunigen des Kraftfahrzeuges auf eine Kriechendgeschwindigkeit so eingestellt wird, daß ein durch die Hangabtriebskraft erzeugtes Moment und der Kriechmoment-Sollwert zusammen ein resultierendes Moment (6) zur Beschleunigung des Fahrzeuges bis zum Erreichen der Kriechendgeschwindigkeit ergeben.

5. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsmoment (10) bei einem Hybridantrieb mit einer Elektromaschine durch Betreiben der Elektromaschine als Generator aufgebracht wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das resultierende Moment (6) einen weitgehend konstanten Wert hat.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kriechmoment- Sollwert in Abhängigkeit von einem durch einen Fahrer des Kraftfahrzeuges bewirkten Bremspedaldruck eingestellt wird, wobei der Kriechmoment-Sollwert bei steigendem Bremspedaldruck reduziert wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit steigendem Bremspedaldruck der Kriechmoment-Sollwert reduziert wird und ein Bremsmoment (10) erst erzeugt wird, wenn der Kriechmoment-Sollwert Null beträgt.

9. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kriechmoment- Sollwert bei Überschreiten eines definierten Bremspedaldruckwerts reduziert wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kriechmoment- Sollwert in Abhängigkeit von einer mittels mindestens eines Sensors gemessenen Distanz des Kraftfahrzeuges zu Hindernissen eingestellt wird.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanz durch Sensoren eines Einparksystems oder durch mindestens einen Radarsensor, der Teil einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung (ACC) ist, bestimmt wird.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren des Einparksystems Ultraschallsensoren sind.

13. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kriechmoment- Sollwert in Abhängigkeit von einem aktuellen Fahrertyp eingestellt wird.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine maximale Kriechendgeschwindigkeit je nach Fahrertyp über den Kriechmoment-Sollwert eingestellt wird.

15. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Kriechmodus ein Beschleunigungsverhalten des Kraftfahrzeuges je nach Fahrertyp über den Kriechmoment-Sollwert eingestellt wird.