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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Technik zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs
auf einer geneigten Fahrstrecke. Insbesondere betrifft die Erfindung
das fahrerunabhängige Unterstützen eines Anfahrens
eines Kraftfahrzeugs auf einer geneigten Fahrstrecke.
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Hintergrund der Erfindung
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Es
sind Systeme bekannt, welche die Vorgänge des Anhaltens
und des Anfahrens eines Kraftfahrzeugs in einem Gefälle
oder an einer Steigung unterstützen. Einige dieser Systeme
erzeugen mittels einer Bremsanlage des Kraftfahrzeugs fahrerunabhängig
eine Bremskraft, wenn das Kraftfahrzeug an einer geneigten Fahrstrecke
zum Stillstand kommt, oder halten eine mittels der Bremsanlage erzeugte
Bremskraft nach dem Erreichen des Stillstandes durch das Kraftfahrzeug
fahrerunabhängig aufrecht. Dabei ist es unerheblich, ob
das Kraftfahrzeug durch eine fahrerseitige Bremsbetätigung,
eine fahrerunabhängige Bremsbetätigung oder durch
ein Ausrollen des Kraftfahrzeugs in den Stillstand gelangt.
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Ein
solches System ist beispielsweise unter der Bezeichnung „Hill
Assist" bekannt. Dieses System ist so aufgebaut, dass es, falls
nach dem Erreichen des Stillstandes keine Betätigung der
Bremsanlage durch den Fahrer erfolgt, die Bremskraft für
eine bestimmte Haltezeit (typischerweise ca. 0,6–2 Sekunden)
aufrecht erhält, um es dem Fahrer zu erleichtern, auf der
geneigten Fahrstrecke anzufahren. Erfolgt nach Ablauf der vorbestimmten
Haltezeit kein erfolgreiches Anfahren, so wird die Bremskraft des Kraftfahrzeugs
kontinuierlich oder schlagartig zurückgenommen. In der
Folge beginnt das Kraftfahrzeug, mit mehr oder weniger schnell wachsender
Geschwindigkeit unkontrolliert bergab zu rollen.
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Das
Einleiten eines solchen unkontrollierten Fahrzustandes wird unter
Umständen vom Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht oder erst
spät bemerkt, so dass das Kraftfahrzeug während
seiner unkontrollierten Bergab-Fahrt Schäden verursachen
kann. Insbesondere ein abruptes fahrerunabhängiges Lösen
der Bremsbetätigung kann dazu führen, dass der
Fahrer von der geänderten Fahrsituation überrascht
wird und die Kontrolle über das Kraftfahrzeug verliert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Technik bereit zu stellen,
welche einen unkontrollierten Fahrzustand eines Kraftfahrzeugs bei
Beenden einer fahrerunabhängigen Berg-Haltefunktion vermeidet.
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Kurzer Abriss der Erfindung
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Nach
einem ersten Aspekt umfasst ein Verfahren zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs,
das durch eine fahrerunabhängig aufrecht erhaltene Bremskraft
auf einer geneigten Fahrstrecke im Stillstand gehalten wird, folgende
Schritte: a) fahrerunabhängiges Halten des Kraftfahrzeugs
im Stillstand für eine vorbestimmte Haltezeit; b) allmähliches
Verringern der fahrerunabhängig aufrecht erhaltenen Bremskraft,
um das Kraftfahrzeug in Bewegung zu versetzen; und c) fahrerunabhängiges
Steuern der Bewegung des Kraftfahrzeugs entsprechend einem vorgegebenen
Verlauf.
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Die
Bremskraft, die das Kraftfahrzeug auf der geneigten Fahrstrecke
im Stillstand hält, kann durch den Fahrer oder fahrerunabhängig
erzeugt sein. Beispielsweise kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs
eine Bremskraft vor oder nach dem Erreichen des Stillstandes des
Kraftfahrzeugs erzeugt haben. Alternativ kann eine fahrerunabhängige
Bremskrafterzeugung das Kraftfahrzeug in den Stillstand gebracht
haben und/oder im Stillstand halten. In einer weiteren Ausführungsform
kann eine fahrerunabhängige Bremskrafterzeugung erst nach
dem Erreichen des Stillstandes des Kraftfahrzeugs eingesetzt haben.
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Hier
und im Folgenden bezieht sich die Steuerung einer Bewegung des Kraftfahrzeugs
auf den zeitlichen Verlauf der Bewegung des Kraftfahrzeugs in Bewegungsrichtung.
Die Fahrstrecke kann dabei in oder gegen die Bewegungsrichtung des
Kraftfahrzeugs geneigt sein. Die Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs
ist auf der geneigten Fahrstrecke in der Regel talwärts.
Das Kraftfahrzeug kann mit seiner Vorderseite bergauf oder bergab
orientiert sein, und das talwärtige Bewegen kann vorwärts
oder rückwärts erfolgen.
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Parallel
zu Schritt a) kann erfasst werden, ob eine Abbruchbedingung vorliegt,
und im Fall des Vorliegens einer Abbruchbedingung kann nach Durchführung
des Schritts a) mit dem Schritt b) fortgefahren werden. Auf diese
Weise kann bei Vorliegen eines beispielsweise sicherheitsgefährdenden
Ereignisses und nach dem Abbau der fahrerunabhängig aufrecht
erhaltenen Bremskraft ein darauf folgendes fahrerunabhängiges Steuern
der Bewegung des Kraftfahrzeugs zeitnah und kontrolliert durchgeführt werden.
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Insbesondere
kann die Abbruchbedingung einen Systemfehler umfassen, beispielsweise
wenn trotz still stehender Räder eine Bewegung des Kraftfahrzeugs
erfasst wird. Weiterhin kann die Abbruchbedingung das Erfassen eines
Anzeichens eines Fahreraussteigeversuchs umfassen. Verlässt
der Fahrer das Kraftfahrzeug, noch bevor die vorbestimmte Haltezeit
abgelaufen ist, so kann er durch das kontrollierte Anrollen sanft
aber direkt auf den Betriebszustand des Fahrzeugs hingewiesen werden.
Ein beim Anrollen des Kraftfahrzeugs schon teilweise aus dem Kraftfahrzeug
ausgestiegener Fahrer kann somit leichter wieder seine Position
an den Bedienelementen des Kraftfahrzeugs einnehmen und die Kontrolle übernehmen.
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Das
Anzeichen eines Fahreraussteigeversuchs kann wenigstens eines der
folgenden Ereignisse umfassen: Abstellen eines Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs,
Entfernen eines Zündschlüssels aus einem Zündschloss
des Kraftfahrzeugs, Öffnen einer Fahrertür des
Kraftfahrzeugs, Lösen eines Sicherheitsgurts an einem Fahrersitz
des Kraftfahrzeugs, Abschalten mehrerer elektrischer Verbraucher
des Kraftfahrzeugs. Allgemein kann die Bestimmung eines Anzeichens
eines Fahreraussteigeversuchs auch eine Kombination mehrerer erfasster
Ereignisse beinhalten. Über die genannten Bedingungen hinaus
können weitere im Bereich des Kraftfahrzeugs erfasste Ereignisse
und Zustände in die Bestimmung des Anzeichens eines Fahreraussteigeversuchs
mit einbezogen werden. Beispielsweise kann ein Fahreraussteigeversuch
auch mittels eines Sitzbelegungs- oder Gewichtskontaktes am Fahrersitz
bestimmt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann
ein berührungsloses Überwachungssystem, beispielsweise
ein Ultraschall-, Lichtschranken- oder Kamerasystem, verwendet werden,
um Anzeichen eines Fahreraussteigeversuchs zu erkennen. Ein solches berührungsloses
System kann beispielsweise auch in Form eines Sekundenschlaf-Erkennungssystems implementiert
sein. Dabei ist die Verarbeitung der unmittelbaren Messwerte genauso
möglich wie eine Verknüpfung vorverarbeiteter
Messwerte miteinander oder mit anderen erfassten Bedingungen.
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Der
vorgegebene Bewegungsverlauf des Kraftfahrzeugs kann einen Geschwindigkeitsverlauf beinhalten.
Der Geschwindigkeitsverlauf kann statisch vorgegeben sein und/oder
während der Ausführung des Verfahrens anpassbar
sein. Beispielsweise kann die zu erreichende Geschwindigkeit des
Kraftfahrzeugs an die Neigung der Fahrerstrecke angepasst sein.
Weiterhin kann beispielsweise bei einer starken Neigung der Fahrstrecke
eine geringere Fahrzeuggeschwindigkeit vorgegeben sein als bei einer
nur schwach geneigten Fahrstrecke. Beim Übergang des Kraftfahrzeugs
zwischen Abschnitten der Fahrstrecke mit unterschiedlichen Neigungen
kann die vorgegebene Geschwindigkeit entsprechend angepasst werden.
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Der
Geschwindigkeitsverlauf kann einen allmählichen Übergang
vom Stillstand bis zu einer vorgegebenen Geschwindigkeit umfassen.
Auch ein in mehreren Segmenten vorgegebener Verlauf ist möglich.
Der allmähliche Übergang der Geschwindigkeit des
Kraftfahrzeugs kann innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne durchlaufen
werden. Wird beispielsweise aufgrund äußerer Umstände
in einem ersten Verlaufsabschnitt eine vorgegebene Geschwindigkeit durch
das Kraftfahrzeug nicht erreicht, so kann, um die vorgegebene Geschwindigkeit
bis zum Ende der Zeitspanne zu erreichen, in einem späteren
Verlaufsabschnitt eine raschere Zunahme der Geschwindigkeit vorgegeben
werden.
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Das
Steuern der Bewegung des Kraftfahrzeugs kann das Steuern oder Regeln
der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs umfassen. Für das
Regeln der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kann es erforderlich
sein, zusätzliche Signale des Kraftfahrzeugs zu erfassen
und auszuwerten. Insbesondere kann es erforderlich sein, eine Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs zu bestimmen. Dabei kann auf die Signale von
Raddrehzahlsensoren zurückgegriffen werden. Alternativ
hierzu kann ein Geschwindigkeitssignal ausgewertet werden, welches
von einem anderen System des Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird.
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Das
Steuern oder Regeln der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kann
durch ein Hill Descent Control (HDC)-System durchgeführt
werden. Solche an sich bekannten Systeme steuern bzw. regeln eine Abwärtsfahrt
eines Kraftfahrzeugs durch fahrerunabhängig moduliertes
Aktivieren der Bremsanlage. Ein HDC-System kann auch das Antriebssystems
des Kraftfahrzeugs beeinflussen. Allgemein kann an Stelle eines
HDC-Systems auch ein anderes, die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs
steuerndes oder regelendes System verwendet werden. Dies umfasst insbesondere
auch Systeme wie Geschwindigkeitsregelsysteme, die (nur) auf das
Antriebssystems des Kraftfahrzeugs Einfluss nehmen.
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Weiterhin
kann das Steuern der Bewegung des Kraftfahrzeugs ein Steuern einer
einer Bremsanlage des Kraftfahrzeugs zugeordneten Bremskraft umfassen.
Eine solche Vorgehensweise ist insbesondere bei hydraulisch oder
pneumatisch und/oder elektromechanisch betätigten Bremsanlagen
betätigten Bremsanlagen angezeigt. Als elektromechanisch betätigte
Bremsanlage kommt beispielsweise eine EMB (Elektromechanische Bremse)
oder eine EPB (Elektronische Parkbremse) in Betracht.
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Das
Kraftfahrzeug kann über eine druckgesteuerte Bremsanlage
verfügen und die Bremskraft kann durch "Einsperren" eines
Bremsdrucks in einem Bremsaktuator fahrerunabhängig aufrecht
erhalten werden.
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Das
Steuern der Bewegung des Kraftfahrzeugs kann ein Begrenzen einer
Beschleunigung des Kraftfahrzeugs umfassen. Eine Beschleunigung
des Kraftfahrzeugs kann durch einen Beschleunigungssensor oder durch
das Verarbeiten eines Geschwindigkeitssignals, beispielsweise durch
ein mathematisches Ableiten des Geschwindigkeitssignals nach der
Zeit, bestimmt werden. Die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs bezeichnet
in diesem Zusammenhang die Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des
Kraftfahrzeugs gegenüber der Fahrstrecke.
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Eine
durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs erzeugte Bremskraft kann stets
Vorrang vor einem Verringern der fahrerunabhängig aufrecht
erhaltenen Bremskraft haben. Betätigt der Fahrer des Kraftfahrzeugs
beispielsweise die Bremsanlage während des Schritts a),
so wird in diesem Fall das Kraftfahrzeug durch die vom Fahrer erzeugte
Bremskraft im Stillstand gehalten; eine fahrerunabhängige
Bewegungsregelung des Kraftfahrzeugs findet dann nicht statt. Weiterhin
kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs durch Betätigen der
Bremse während eines der Schritte b) oder c) das Kraftfahrzeug
abbremsen bzw. in den Stillstand versetzen. So wird es dem Fahrer
ermöglicht, jederzeit die Kontrolle über die Bewegung
des Kraftfahrzeugs zu übernehmen.
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Ein
fahrergesteuertes Anfahren des Kraftfahrzeugs kann ein Verringern
der fahrerunabhängig aufrecht erhaltenen Bremskraft bewirken
und das Verfahren beenden. In einer Ausgestaltung wird ein fahrergesteuertes
Anfahren des Kraftfahrzeugs dann erkannt, wenn eine durch das Antriebssystems
des Kraftfahrzeugs erzeugte Vortriebskraft größer
als eine zum Halten des Kraftfahrzeugs auf der geneigten Fahrstrecke
erforderlichen Bremskraft ist. Auf diese Weise wird vermieden, dass
das Kraftfahrzeug talwärts zu rollen beginnt, noch bevor
die Bewegung des Kraftfahrzeugs durch den Antriebsmotor ausreichend
kontrolliert werden kann. Insbesondere wird auf diese Weise selbst
bei "Abwürgen" des Antriebsmotors beim Anfahren ein unkontrollierter
Fahrzustand vermieden.
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Ein
Computerprogrammprodukt kann Programmcodemittel zur Durchführung
des angegebenen Verfahrens beinhalten, wenn das Computerprogrammprodukt
auf einer Verarbeitungseinheit läuft. Eine solche Verarbeitungseinheit
kann beispielsweise ein Steuergerät in dem Kraftfahrzeug
sein. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren
Datenträger gespeichert sein. Ein solcher Speicher kann
beispielsweise ein magnetisierbares Medium wie beispielsweise eine
Festplatte oder eine Floppydisk umfassen, oder ein flüchtiger oder
nicht flüchtiger Speicherbaustein, wie beispielsweise ein
PROM oder ein Flash-Speicher, sein.
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Eine
Vorrichtung zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs, das durch eine fahrerunabhängig
aufrecht erhaltene Bremskraft auf einer geneigten Fahrstrecke im
Stillstand gehalten wird, umfasst eine Einrichtung zum fahrerunabhängigen
Halten des Kraftfahrzeugs im Stillstand für eine vorbestimmte
Haltezeit, eine Einrichtung zur allmählichen Verringerung
der fahrerunabhängig aufrecht erhaltenen Bremskraft, um
das Kraftfahrzeug in Bewegung zu versetzen, und eine Einrichtung
zum fahrerunabhängigen Steuern der Bewegung des Kraftfahrzeugs
entsprechend einem vorgegebenen Verlauf. Eine solche Vorrichtung
kann beispielsweise in Form eines Steuer- oder Regelungssystems
an Bord eines Kraftfahrzeugs ausgeführt sein. Es ist möglich,
die Vorrichtung unter Mitbenutzung von Elementen auszuführen,
die von einem anderen im Kraftfahrzeug installierten System, beispielsweise
einem ABS- oder ESP-System, verwendet werden. Solche Komponenten
können Ventile, Pumpen, Sensoren, Verarbeitungseinrichtungen, Übertragungseinrichtungen,
Motoren, Druckspeicher, Bedienelemente und Schnittstellen umfassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Anfahren
eines Kraftfahrzeugs auf einer geneigten Fahrstrecke gemäß der
vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs
auf einer geneigten Fahrstrecke gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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3 zeigt
beispielhafte zeitliche Verläufe von Fahrzeuggeschwindigkeiten
und Bremsdrücken in Kraftfahrzeugen mit und ohne Einsatz
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 110 zum
Anfahren eines Kraftfahrzeugs auf einer geneigten Fahrstrecke. Die
Vorrichtung 110 umfasst eine Einrich tung 120 zum
fahrerunabhängigen Halten des Kraftfahrzeugs im Stillstand
für eine vorbestimmte Haltezeit.
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Die
Einrichtung 120 kann mit einer Einrichtung 130 verbunden
sein, die bestimmt, ob sich das Kraftfahrzeug im Stillstand befindet.
Die Einrichtung 130 kann beispielsweise die Signale von
einem oder mehreren Raddrehzahlsensoren verarbeiten. Es können
zu diesem Zweck auch andere oder zusätzliche Signale verarbeitet
werden. Weiterhin kann die Einrichtung 130 vorverarbeitete
Signale eines weiteren, im Kraftfahrzeug installierten Systems verarbeiten.
Beispielsweise kann ein ABS- oder ESP-System ein Geschwindigkeitssignal
bereitstellen, aus dessen Absinken auf Null oder einen Wert nahe
Null die Einrichtung 130 den Stillstand des Kraftfahrzeugs
ableitet.
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Weiterhin
kann die Einrichtung 120 mit einer Einrichtung 140 verbunden
sein, die bestimmt, ob eine vorgegebene Haltezeit erreicht ist.
Die Einrichtung 140 kann zu diesem Zweck über
einen Zeitgeber verfügen, der ein Zeitsignal zur Verfügung
stellt. Ein solcher Zeitgeber kann in Form eines von der Einrichtung 140 umfassten
Taktgenerators implementiert sein; alternativ hierzu kann der Einrichtung 140 auch
ein externes Taktsignal zugeführt werden. Die vorbestimmte
Haltezeit kann in der Einrichtung 140 abgelegt sein. Hierfür
kann die Einrichtung 140 beispielsweise einen Haltezeit-Speicher
umfassen. Die Haltezeit kann fest oder veränderbar in dem Speicher
abgelegt sein. Alternativ kann die vorbestimmte Haltezeit auch in
der Einrichtung 120 abgelegt sein, und die Einrichtung 120 kann
einen Speicher für die Haltezeit aufweisen.
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In
einer Ausführungsform kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs
frei oder innerhalb vorgegebener Grenzen eine Auswahl für
die vorbestimmte Haltezeit treffen. In einer weiteren Ausführungsform
ist das Verändern der in dem Speicher abgelegten vorbestimmten
Haltezeit nur durch einen Service-Dienst des Kraftfahrzeugs vorgesehen.
In diesem Fall kann eine externe Vorrichtung zur Eingabe und/oder
Veränderung der vorbestimmten Haltezeit erforderlich sein.
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Die
Einrichtung 140 kann mit der Einrichtung 130 verbunden
sein (nicht eingezeichnet), um den Beginn einer Zeitmessung vom
Bewegungszustand des Kraftfahrzeugs abhängig zu machen.
Eine Weitergabe einer entsprechender Information kann auch über
die Einrichtung 120 erfolgen. Eine von der Einrichtung 130 bereitgestelltes
Bewegungs-Signal des Kraftfahrzeugs kann von der Einrichtung 140 verwendet
werden, um eine laufende Messung abzubrechen. Auf diese Weise wird
von der Einrichtung 140 nur eine zusammenhängende
Haltezeit des Kraftfahrzeugs bestimmt.
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Alle
Einrichtungen der Vorrichtung 110 können miteinander
kommunizieren, wie durch die Verbindungen zwischen den Einrichtungen 120, 160 und 180 angedeutet.
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Die
Einrichtung 120 kann weiter mit einer Einrichtung 150 zum
Halten des Kraftfahrzeugs im Stillstand verbunden sein. Die Einrichtung 150 kann auf
eine Bremsanlage des Kraftfahrzeugs Einfluss nehmen. Bei Verwendung
einer hydraulisch oder pneumatisch betätigten Bremsanlage
kann beispielsweise das fahrerunabhängige Aufrecht erhalten
der Bremskraft, die das Kraftfahrzeug auf der geneigten Fahrstrecke
im Stillstand hält, dadurch implementiert werden, dass
ein gesteuertes Ventil einen in den Radbremsen aufgebauten Bremsdruck „einsperrt". Dies
kann einen gegenüber einem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs
erhöhten Druck (z. B. bei einer hydraulischen Bremsanlage)
betreffen, oder auch einen verringerten Druck (z. B. bei einer pneumatischen Bremsanlage).
In einer weiteren Ausführungsform kann die Einrichtung 150 eine
Bremskraft selbständig erhöhen, indem sie auf
weitere Elemente der Bremsanlage des Kraftfahrzeugs Einfluss nimmt.
Solche Elemente können Ventile, Druckspeicher, Pumpen, Kessel
und andere Elemente umfassen.
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Weiter
umfasst die Vorrichtung 110 eine Einrichtung 160 zur
allmählichen (z. B. rampenförmigen) Verringerung
der fahrerunabhängig aufrecht erhaltenen Bremskraft, um
das Kraftfahrzeug in Bewegung zu versetzen. Hierzu ist die Einrichtung 160 mit
der Einrichtung 170 verbunden, welche auf eine Bremsanlage
des Kraftfahrzeugs Einfluss nimmt. Die Einrichtung 160 ist
bevorzugterweise dazu ausgelegt, eine Bremskraft-Verringerung in
analoger Weise vorzunehmen, d. h. stufenlos. Zusätzlich
kann die Einrichtung 160 ein Stillstandssignal von der
Einrichtung 130 verarbeiten (Verbindung nicht gezeigt).
Auf diese Weise kann die Einrichtung 160 einen Zusammenhang
zwischen einer veranlassten Bremskraft-Verringerung und einem Bewegungsbeginn
des Kraftfahrzeugs bestimmen.
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Zusätzlich
kann die Einrichtung 160 mit Einrichtungen verbunden sein,
die Informationen über einen Bewegungsverlauf des Kraftfahrzeugs
bereitstellen (nicht gezeigt). Beispielsweise kann die Einrichtung 160 ein
Geschwindigkeitssignal verarbeiten, um eine fahrerunabhängig
aufrecht erhaltene Bremskraft derart zurückzunehmen, dass
der Beginn des Bewegungsverlaufs des Kraftfahrzeugs sanft und gleichmäßig
ist. Ein solches Geschwindigkeitssignal kann von der Einrichtung 130 bereitgestellt
werden.
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Weiterhin
kann die Einrichtung 160 auch mit einer Einrichtung verbunden
sein, die eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs bestimmt. Eine
solche Einrichtung kann beispielsweise eine Bestimmung auf Basis
eines Bewegungs- oder Geschwindigkeitssignals des Kraftfahrzeugs
durchführen. Unter Berücksichtigung des Beschleunigungssignals
kann die Einrichtung 160 die Bremskraftverringerung derart steuern,
dass vorgegebene Randbedingungen, wie beispielsweise eine vorgegebene
maximale Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, eingehalten werden.
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Wird
das fahrerunabhängige Halten des Kraftfahrzeugs im Stillstand
dadurch bewirkt, dass ein Druck in einem Aktuator "eingesperrt"
wird, so kann die Einrichtung 170 zur Verringerung der
fahrerunabhängig aufrecht erhaltenen Bremskraft ein Öffnen
dieses Ventils derart bewirken, dass der in den Radbremsen oder
Bremsaktuatoren eingesperrte Druck allmählich abgebaut
wird. Die Einrichtung 160 und die Einrichtung 170 sind
derart aneinander angepasst, dass es möglich ist, durch
die Einrichtung 160 ein dosiertes Verringern der Bremskraft
mittels der Einrichtung 170 zu steuern. Um die Genauigkeit
einer solchen Dosierung zu steigern, kann die Einrichtung 160 zusätzlich
mit einer Einrichtung verbunden sein, die einen eine Bremswirkung
erzeugenden Bremsdruck der Bremsanlage des Kraftfahrzeugs bestimmt.
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Schließlich
umfasst die Vorrichtung 110 eine Einrichtung 180 zum
fahrerunabhängigen Steuern der Bewegung des Kraftfahrzeugs
entsprechend einem vorgegebenen Verlauf. Dazu ist die Einrichtung 180 mit
einer Einrichtung 190 verbunden, die Einfluss auf ein Bremssystem
des Kraftfahrzeugs nimmt. In einer weiteren Ausführungsform
kann die Einrichtung 190 auch Mittel zur Fahrsteckenneigungs-unabhängigen
Beschleunigung des Kraftfahrzeugs in Fahrtrichtung umfassen. Ein
solches Mittel kann einen Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs und/oder
wenigstens eines seiner Kraftübertragungssysteme umfassen.
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Die
Einrichtung 180 kann die Bewegung des Kraftfahrzeugs steuern
oder regeln. Die Einrichtung 180 kann zusätzlich
mit Einrichtungen verbunden sein, welche die Geschwindigkeit und/oder
die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs bestimmen. In einer weiteren
Ausführungsform kann die Einrichtung 180 Werte,
die eine Bewegung des Kraftfahrzeugs beschreiben, von einer der
Einheiten 120, 130, 140 und 160 erlangen.
Auf diese Weise wird ein Regeln der Bewegung des Kraftfahrzeugs
ermöglicht. Die Einrichtung 180 kann auch mit
einer Einrichtung zur Bestimmung der Neigung der Fahrstrecke verbunden sein
(nicht gezeigt).
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Der
vorgegebene Bewegungsverlauf kann in der Einrichtung 190 abgelegt
sein. Dieser Bewegungsverlauf kann konstant oder von Parametern
abhängig sein. Solche Parameter können die Neigung der
Fahrstrecke, die Geschwindigkeit und/oder Be schleunigung des Kraftfahrzeugs
und den Zustand von Bedienelementen des Fahrers umfassen. Alternativ
hierzu kann der vorgegebene Bewegungsverlauf anhand von Parametern
zur Ausführungszeit des Verfahrens bestimmt bzw. geändert
werden. Eine Einrichtung zur Bestimmung bzw. Anpassung des vorgegebenen
Bewegungsverlaufs ist in 1 nicht gezeigt.
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Wie
durch eine gestrichelte Linie angedeutet, können sich die
Einrichtungen 150, 170 und 190 einander
jeweils ganz oder teilweise umfassen. In einer Ausführungsform
wird nur eine kombinierte Einrichtung verwendet, die sämtliche
Einflussnahme der Einrichtung 110 auf die Bremsanlage des
Kraftfahrzeugs durchführt.
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2 zeigt
ein beispielhaftes Ablaufdiagramm 200 eines Verfahrens
zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs auf einer geneigten Fahrstrecke.
Dieses Verfahren kann mittels der Vorrichtung gemäß 1 oder
einer anderweitig konfigurierten Vorrichtung durchgeführt
werden.
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Im
Ausgangszustand 210 wird das Kraftfahrzeug auf geneigter
Fahrstrecke durch eine fahrerunabhängig aufrecht erhaltene
Bremskraft im Stillstand gehalten. Die Bremskraft, die das Kraftfahrzeug
im Stillstand hält, kann vom Fahrer oder fahrerunabhängig
erzeugt worden sein.
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Im
folgenden Schritt 220 wird das Kraftfahrzeug fahrerunabhängig
z. B. durch ein HillAssist-System für eine vorbestimmte
Haltezeit im Stillstand gehalten. Dabei wird keine kumulative, sondern
eine zusammenhängende Haltezeit erzielt, während
derer sich das Kraftfahrzeug im Stillstand befindet.
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In
Schritt 230 wird die fahrerunabhängig aufrecht
erhaltene Bremskraft allmählich verringert, um das Kraftfahrzeug
in Bewegung zu versetzen. Die Bremskraft wird gleichmäßig
und langsam genug verringert, dass ein unvorbereiteter Fahrer des
Kraftfahrzeugs nicht von einer sich einstellenden Bewegung des Kraftfahrzeugs überrascht
wird, gleichzeitig jedoch schnell genug, um ein eventuell beabsichtigtes
Bergabrollen des Kraftfahrzeugs nicht unnötig zu verzögern.
Der Verlauf der Bewegung des Kraftfahrzeugs erfolgt vorzugsweise
so, dass der Übergang zu dem im folgenden Schritt 240 durchgeführten Steuern
der Bewegung des Kraftfahrzeugs entsprechend einem vorgegebenen
Verlauf nahtlos bzw. für den Fahrer des Kraftfahrzeugs
unmerklich erfolgt.
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Geschwindigkeitsregelungen,
welche in Schritt
240 beispielsweise die Einhaltung einer
vorbestimmten Geschwindigkeit während einer Bergabfahrt
eines Kraftfahrzeugs ermöglichen, sind im Stand der Technik
bekannt. Eine derartige Geschwindigkeitsregelung ist beispielsweise
in der
DE 10 2005 041 071 offenbart.
In Abhängigkeit einer aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs
wird eine Bremsanlage des Kraftfahrzeugs derart fahrerunabhängig
betätigt, dass sich die Fahrzeuggeschwindigkeit an eine
vorbestimmte Geschwindigkeit annähert. Derartige Systeme
sind unter der Bezeichnung Hill Descent Control (HDC) bekannt. Das
Steuern der Bewegung des Kraftfahrzeugs entsprechend einem vorgegebenen
Verlauf kann beispielsweise durch Zwangsaktivieren einer HDC-Funktion
mit geeigneter Sollgeschwindigkeit implementiert sein. In einer
weiteren Ausführungsform kann jede bekannte Art von Bewegungsregelung
für Kraftfahrzeuge verwendet werden, beispielsweise auch
solche, die einen Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs beeinflussen ("CruiseControl").
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In
einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der vorgegebene
Bewegungsverlauf des Kraftfahrzeugs eine Beschleunigungsphase und
eine Phase konstanter Geschwindigkeit. Sowohl in der Beschleunigungsphase
als auch in der Phase konstanter Geschwindigkeit kann die vorgegebene
Bewegung von einer Steigung der Fahrstrecke abhängig sein.
Der Übergang zwischen den Schritten 230 und 240 ist
so ausgelegt, dass ein möglichst sanfter und gleichmäßiger Übergang
zwischen der Beschleunigungsphase und der Phase konstanter Geschwindigkeit
erzielt wird. Insbesondere wird bevorzugterweise die Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs derart beeinflusst, dass ein „Überschießen" über
die zu erreichende Geschwindigkeit vermieden wird. Ein solches,
eventuell mehrfaches, Überschießen wird auch "aperiodische
Regelung" genannt.
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Die
gestrichelte Linie 250 von den Schritten 210 und 220 nach
Schritt 230 zeigt an, dass bei Vorliegen einer Abbruchbedingung
auch dann mit Schritt 230 fortgefahren werden kann, wenn
die vorbestimmte Haltezeit nicht erreicht ist. Eine solche Abbruchbedingung
kann einen Systemfehler oder einen Versuch des Fahrers, auszusteigen,
umfassen. Der Systemfehler kann beliebige Teile des Kraftfahrzeugs betreffen.
Anzeichen für einen Fahreraussteigeversuch können
Signale umfassen, die beispielsweise das Abstellen des Antriebsmotors,
das Entfernen des Zündschlüssels aus dem Zündschloss
des Kraftfahrzeugs, das öffnen der Fahrertür des
Kraftfahrzeugs, das Lösen eines Sicherheitsgurtes an einem
Fahrersitz des Kraftfahrzeugs, das Abschalten mehrerer elektrischer
Verbraucher des Kraftfahrzeugs und weitere Ereignisse bzw. Zustände
des Kraftfahrzeugs signalisieren. Idealerweise kann das Signal eines
Sitzkontaktes oder eines anderen dedizierten Anwesenheitsdetektors
verarbei tet werden, welches anzeigt, ob sich eine Person auf dem
Fahrersitz befindet. In weiteren Ausführungsformen kann
jede Art von Vorrichtung oder Heuristik des Standes der Technik
verwendet werden, um einen Fahreraussteigeversuch zu bestimmen.
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3 zeigt
ein Diagramm 300 von zeitlichen Verläufen von
Fahrzeuggeschwindigkeiten und Bremsdrücken. In horizontaler
Richtung ist im oberen wie im unteren Teil des Diagramms 300 nach
rechts ein Zeitverlauf angezeigt. Die vertikale Achse für
den oberen Teil des Diagramms bezeichnet eine Fahrzeuggeschwindigkeit.
Im unteren Teil des Diagramms 300 bezeichnet die vertikale
Achse einen Bremsdruck einer Bremsanlage des Kraftfahrzeugs. In
der hier dargestellten Ausführungsform wird der Bremsdruck
einer Bremsanlage des Kraftfahrzeugs manipuliert, um die Bewegung
des Kraftfahrzeugs entsprechend einem vorgegebenen Verlauf zu steuern.
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Die
Kurve 310 im unteren Teil des Diagramms bezeichnet einen
vom Fahrer (z. B. mittels Fußkraft) verursachten bzw. angeforderten
Bremsdruckverlauf. Links vom Zeitpunkt t1 fällt der Fahrerbremsdruck 310 mit
der dickeren Linie eines Gesamt-Bremsdrucks 320 zusammen.
Die horizontale gestrichelte Linie im unteren Teil des Diagramms
bezeichnet den Haltedruck, der ausreichend ist, um das sich im Stillstand
befindliche Kraftfahrzeug auf der geneigten Fahrstrecke im Stillstand
zu halten. Der Fahrerbremsdruck 310 verläuft bis
zum Zeitpunkt t1 oberhalb dieses ausreichenden Haltedrucks. Zum Zeitpunkt
t1 sinkt der Fahrerbremsdruck unter den ausreichenden Haltedruck.
Der durch eine dicke durchgezogene Linie im unteren Teil des Diagramms dargestellte
Bremsdruck 320 ist der insgesamt auf das Kraftfahrzeug
wirkende Bremsdruck. Bis zum Zeitpunkt t1 folgt dieser Bremsdruck 320 dem
Fahrerbremsdruck 310. Allerdings fällt der Bremsdruck 320 zum
Zeitpunkt t1 nicht unter den zum Halten des Kraftfahrzeugs im Stillstand
ausreichenden Haltedruck ab, sondern bleibt (bereits ab kurz vor
dem Zeitpunkt t1) bis zum Zeitpunkt t2 über dem ausreichenden
Haltedruck, da zum Zeitpunkt t1 geeignete Ventile der Bremsanlage
geschlossen und der Bremsdruck somit "eingesperrt" wird.
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Der
Abstand zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 entspricht einer vorbestimmten
Haltezeit des Kraftfahrzeugs. Eine solche Haltezeit kann typischerweise
ca. 0,6 bis 2 Sek. betragen. Gemäß einer Ausführungsform
kann der Zeitpunkt t2 auch das Eintreten einer Abbruchbedingung
kennzeichnen. Eine solche Abbruchbedingung kann einen Systemfehler oder
einen Fahreraussteigeversuch beinhalten.
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Ab
dem Zeitpunkt t2 wird der Bremsdruck 320 bis zum Zeitpunkt
t3 fahrerunabhängig allmählich nach Art einer
Rampe verringert.
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Der
durch eine punktierte Linie dargestellte Bremsdruckverlauf 330 entspricht
einem bekannten Hill Assist-System des Standes der Technik. Bis
zum Zeitpunkt t3 verläuft der Bremsdruckverlauf 330 entsprechend
dem Bremsdruckverlauf 320. Allerdings wird das lineare
Verringern des Bremsdrucks 330 auch nach dem Zeitpunkt
t3 fortgeführt, bis der Bremsdruck 330 auf Null
abgesunken ist. In einer anderen bekannten Ausführungsform
des Standes der Technik wird der Bremsdruck zum Zeitpunkt t2 sehr schnell
(schlagartig) bis auf Null verringert (nicht gezeigt).
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Im
Ausführungsbeispiel wird der Bremsdruck 320 zum
Zeitpunkt t3 zunächst konstant gehalten, um dann in mehreren
Schritten abnehmender Größe durch einen Steuer-
oder Regelalgorithmus wieder angehoben zu werden. Die Auswirkungen
der Bremsdrücke 320 und 330 auf korrespondierende Geschwindigkeitsverläufe
des Kraftfahrzeugs werden nun unter Bezugnahme auf den oberen Teil
des Diagramms 300 beschrieben.
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Im
oberen Teil des Diagramms 300 bezeichnet die Kurve 340 den
zum Bremsdruck 320 korrespondierenden Verlauf der Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs. Bis zum Zeitpunkt t2, zu dem der Bremsdruck 320 den
ausreichenden Haltedruck zum Halten des Kraftfahrzeugs auf der geneigten
Fahrstrecke unterschreitet, ist die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs
Null. Während zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 der Bremsdruck 320 linear
verringert wird, steigt die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs an. Nach
dem Zeitpunkt t3 schmiegt sich der Geschwindigkeitsverlauf 340 bedingt
durch die Steuer- bzw. Regeleingriffe asymptotisch an eine durch
eine horizontale gestrichelte Linie dargestellte vorgegebene Sollgeschwindigkeit
an. Es ist gut zu erkennen, wie der Geschwindigkeitsverlauf 340 einige
Zeit nach dem Zeitpunkt t3 die Sollgeschwindigkeit erreicht.
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Der
durch die punktierte Linie 350 dargestellte Geschwindigkeitsverlauf
eines Kraftfahrzeugs des Standes der Technik korrespondiert mit
dem Bremsdruck 330 im unteren Teil des Diagramms 300.
Bis zum Zeitpunkt t2 entspricht der Geschwindigkeitsverlauf 350 dem
Geschwindigkeitsverlauf 340. Die Zunahme im Geschwindigkeitsverlauf 350 dauert
im Gegensatz zu dem im Geschwindigkeitsverlauf 340 nach
dem Zeitpunkt t3 an. Es ist zu erkennen, wie das Kraftfahrzeug in
einen unkontrollierten Fahrzustand unbegrenzter Geschwindigkeit überführt
worden ist.
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Der
Verlauf des Bremsdrucks 330 eines bekannten Hill Assist-Systems
entspricht bis zum Zeitpunkt t3 dem Bremsdruck 320 des
vorliegenden Verfahrens. Nach dem Zeitpunkt t3 ist der Verlauf des Bremsdrucks 320 mit
dem eines bekannten Hill Descent Control-Systems vergleichbar. Durch Übergabe des
Bremsdrucks von einem Hill Assist-System an ein Hill Descent Control-System
wird damit die Fahrsicherheit erhöht.
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Das
Wachstum des Geschwindigkeitsverlaufs des Kraftfahrzeugs ist abhängig
von der Neigung der Fahrstrecke, auf der sich das Kraftfahrzeug befindet,
und der Geschwindigkeit, mit welcher der Bremsdruck verringert wird.
Insbesondere eine schnelle Zurücknahme des Bremsdrucks
kann zu einem unkontrollierten Fahrzustand des Kraftfahrzeugs führen.
Im Gegensatz dazu wird unter Verwendung der vorgestellten Technik
nach Ablauf einer vorbestimmten Haltezeit zügig, aber nicht überraschend,
eine fahrerunabhängige Bewegung des Kraftfahrzeugs hervorgerufen,
die schnell und sanft von einer Steuer- oder Regeleinrichtung weiter
geführt wird. Optional kann das Verringern des fahrerunabhängig
aufrecht erhaltenen Bremsdrucks und das Übergeben des Bremsdrucks
an eine Geschwindigkeitsregeleinrichtung auch durch Eintreten einer Abbruchbedingung
ausgelöst werden.
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Das
vorliegende Verfahren erhöht den Komfort des Fahrers, der
bei einem Anfahren auf einer geneigten Fahrstrecke unterstützt
wird. Gleichzeitig wird ein Fahrzeugverhalten hervorgerufen, welches für
den Fahrer jederzeit antizipierbar bzw. nachvollziehbar ist. Situationen,
in denen der Fahrer nicht auf eine erwartete Wirkung seiner Aktionen
vertrauen kann, oder in denen eine nicht sofort nachvollziehbare
Reaktion des Fahrzeugs stattfindet, werden vermieden. Zu solchen
Fahreraktionen zählen auch "passive Aktionen", wie das
beabsichtigte Unterlassen einer Bremsbetätigung durch den
Fahrer während einer Haltezeit. Zusätzlich kann
eine Abbruchbedingung des Verfahrens dazu führen, dass
sich das Fahrzeug unmittelbar in Bewegung versetzt. Ist die Abbruchbedingung
beispielsweise an Anzeichen gekoppelt, nach denen der Fahrer das
Kraftfahrzeug verlässt, so kann der Fahrer noch während
eines Aussteigevorgangs sanft, aber unmittelbar über die Konsequenz
seiner Handlung informiert werden. Diese sehr direkte Art der Fahrerwarnung
hilft, die Sicherheit beim Betrieb des Kraftfahrzeugs zu erhöhen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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