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Dokumentenidentifikation DE19925249A1 07.12.2000
Titel Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage zur Unterstützung eines Anfahrvorganges bei einem Kraftfahrzeug
Anmelder Continental Teves AG & Co. oHG, 60488 Frankfurt, DE
Erfinder Drumm, Stefan A., 55291 Saulheim, DE;
Diebold, Jürgen, 65760 Eschborn, DE
DE-Anmeldedatum 01.06.1999
DE-Aktenzeichen 19925249
Offenlegungstag 07.12.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.12.2000
IPC-Hauptklasse B60T 7/12
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für eine Bremsanlage zur Unterstützung eines Anfahrvorganges bei einem Kraftfahrzeug. Zur Vermeidung eines unnötig hohen Regelungs- sowie Steuerungsaufwandes während des Anfahrens ist vorgesehen, erst nach eindeutiger Erfassung von vom Fahrer eingesteuerten Vorgaben bezüglich des Anfahrwunsches während einer Zeitspanne dt die zunächst anliegende Bremskraft FBrems über der Zeit t des Anfahrvorganges nach einem stetigen funktionalen Zusammenhang FBrems(t/dt) dosiert abzubauen. Vorteilhaft ist bei einem derartigen Steuerungsverfahren keine ergänzende Regelung erforderlich. Weiterhin läßt sich das genannte Verfahren bevorzugt beim Anfahren auf Steigungs- und Gefällstrecken anwenden.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungsverfahren für eine Bremsanlage zur Unterstützung des Anfahrvorganges bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere bei geneigter Fahrbahn.

Es ist bekannt, daß speziell beim Anfahren auf geneigtem Untergrund Probleme auftreten können. Beispielsweise muß der Fahrzeugbediener die Betriebsbremse üblicherweise über ein Fußpedal lösen, um das Fahrpedal betätigen und so ein für den Anfahrvorgang notwendiges Motormoment zur Verfügung stellen zu können. Der ergänzende Einsatz einer mechanischen Feststellbremseinrichtung ermöglicht nur geübten und geschickten Fahrzeugbedienern ein problemloses Anfahren. Dabei wird der Anfahrvorgang um so schwieriger, je steiler die Fahrbahn ist.

Aus der EP 0 822 129 A1 ist in diesem Zusammenhang ein Verfahren zur Unterstützung des Anfahrvorganges bekannt, wonach der Ruhezustand des Fahrzeuges durch Bremseneingriff über Fremdkraft oder Fremdkraftmittel für den Fall sichergestellt wird, daß die vom Fahrzeugbediener ausgeübte Bremskraft nicht zum sicheren Halten des Fahrzeuges ausreicht. Weiterhin ist es erforderlich das vom Antriebsmotor des Fahrzeuges gelieferte Motormoment zu erfassen und den Bremseneingriff ab einem bestimmten, vorliegenden Motormoment zu beenden. Insgesamt ist zur koordinierten Unterstützung des Anfahrvorganges eine kombinierte Steuer- bzw. Regeleinrichtung notwendig, die ausgehend von Eingangsdaten zum Bewegungs- und Motorzustand des Fahrzeuges die Steuerung bzw. Regelung des Anfahrvorganges übernimmt. Durch die Vielzahl von Daten, die innerhalb der Steuer- /Regeleinrichtung verarbeitet werden müssen, ist diese sehr komplex aufgebaut. Trotz eines solchen, hohen Systemaufwandes ist ein komfortabler Ablauf des Anfahrvorganges, insbesondere hinsichtlich einer ruckarmen Fahrzeugbewegung während des Anfahrens, nicht notwendigerweise sichergestellt.

Ausgehend davon besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage zur Unterstützung eines Anfahrvorganges anzugeben, das bei reduziertem Steuerungs- bzw. Regelungsaufwand ein komfortables Anfahren insbesondere bei geneigter Fahrbahn erleichtert.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Steuerungsverfahren für eine Bremsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Danach wird die zunächst im Eingriff befindliche Bremse bzw. die an der Bremse anliegende Bremskraft FBrems während des Anfahrvorganges über eine Zeitspanne dt hinweg gemäß einer vorgegebenen, stetigen Zeitfunktion FBrems(t/dt) gelöst. Das Lösen der Bremse setzt jedoch erst ein, wenn eindeutig festgestellt worden ist, daß der Fahrzeugbediener tatsächlich anfahren möchte. Dazu werden entsprechende Bedienaktionen des Fahrzeugbedieners, wie z. B. Deaktivierung der Feststellbremse, Einlegen eines Getriebeganges bzw. einer Automatikgetriebestufe, Betätigung des Fahrpedals etc. Sowie die Zeitspannen zwischen diesen genannten Bedienvorgängen, erfaßt und entsprechende Daten einer Steuereinrichtung zugeleitet. Aus diesen Daten läßt sich durch die Steuereinrichtung der Wunsch des Fahrzeugbedieners bezüglich des Anfahrvorganges eindeutig erkennen. Weiterhin wird aus den vom Fahrzeugbediener eingesteuerten Daten zum Anfahrvorgang, insbesondere aus den Daten über die Betätigungsamplitude sowie die Betätigungsgeschwindigkeit des Fahrpedales, die Zeitspanne dt ermittelt bzw. korrigiert, die den Zeitabschnitt bestimmt in dem ein vollständiges Lösen der Bremsen während des Anfahrvorganges erfolgt. Für die Praxis soll die Länge der Zeitspanne dt typischerweise maximal 1-3 Sekunden betragen. In Abhängigkeit der Vorgaben des Fahrzeugbedieners soll diese Zeitspanne dt z. B. bei Erkennen eines Fahrerwunsches zum schnellen Anfahren - d. h. bei schneller und/oder intensiver Betätigung des Fahrpedales (hohe Betätigungsgeschwindigkeit oder große Betätigungsamplitude) - entsprechend verkürzt werden. Dazu kann entweder die Fahrpedalstellung direkt sensiert werden oder ein Motormanagementsystem stellt ein entsprechendes Signal, wie z. B. das angeforderte oder das tatsächlich vorliegende Motormoment, bereit. Durch ein derartiges dosiertes Lösen der Bremskraft gemäß einer den Fahrerwunsch berücksichtigenden Zeitfunktion FBrems(t/dt) kann gegenüber bekannten Verfahren zur Unterstützung eines Anfahrvorganges ein erheblicher Regelungs- sowie Steuerungsaufwand eingespart werden.

Gemäß vorteilhafter Ausführungen folgt das dosierte Lösen der Bremskraft FBrems beispielsweise dem trigonometrischen Funktionszusammenhang:



FBrems(t/dt)=S.(1+cos(π.t/dt))



bzw. dem Verlauf der Splinefunktion:



FBrems(t/dt)=1-3.(t/dt)2+2.(t/dt)3

Beide stetigen Funktionszusammenhänge gestatten die Umsetzung eines besonders komfortablen Anfahrvorganges, der insbesondere eine ruckarme Bewegung des Kraftfahrzeuges ermöglicht. Selbstverständlich sind auch andere, geeignete Funktionszusammenhänge anwendbar, die das gewünschte Ziel eines komfortablen Anfahrvorganges sicherstellen.

Bevorzugte Weiterentwicklungen des neuen Steuerungsverfahrens schlagen zwei alternative Strategien zur Umsetzung eines komfortablen Anfahrvorganges vor.

In einer ersten Variante wird eine vor Beginn des Anfahrvorganges im Eingriff befindliche Feststellbremseinrichtung unmittelbar während des Anfahrens dosiert gelöst. Dies setzt innerhalb der Bremsanlage eine fremdansteuerbare, aktive Feststellbremseinrichtung voraus, die zudem fein dosierbar ausgeführt sein muß. Beispielsweise läßt sich eine elektrisch betätigbare Feststellbremse auf diese Art und Weise ansteuern.

Als zweite Alternative wird ein Steuerungsverfahren vorgeschlagen, bei dem ein dosiertes Lösen einer Betriebsbremseinrichtung während des Anfahrvorganges erfolgt. In diesem Fall umfaßt die Bremsanlage sowohl eine Festellbremseinrichtung wie auch eine aktive Betriebsbremseinrichtung, die beide fremdansteuerbar ausgeführt sind. Vor Beginn des Anfahrvorganges wird das Kraftfahrzeug mittels der aktivierten Feststellbremseinrichtung in Ruhezustand gehalten. Nach Vorlage entsprechender Vorgaben des Fahrzeugbedieners, die den Anfahrvorgang signalisieren, wird die Betriebsbremseinrichtung mit einer Intensität betätigt, die zum Halten des Kraftfahrzeuges im Ruhezustand ausreicht. Danach erfolgt ein beliebig schnelles sowie möglicherweise undosiertes Lösen der Feststellbremseinrichtung, wodurch hinsichtlich der Bremskraft gewissermaßen eine Übergabe von der Feststellbremseinrichtung auf die Betriebsbremseinrichtung stattfindet. In diesem Zustand wird das Kraftfahrzeug also nicht mehr von der Feststellbremseinrichtung sondern vielmehr von der aktiven Betriebsbremseinrichtung gehalten. Anschließend wird die Betriebsbremseinrichtung während des Anfahrvorganges entsprechend obigem Funktionszusammenhang innerhalb der Zeitspanne dt dosiert gelöst. Ein solches Verfahren läßt sich auch bei Feststellbremseinrichtungen anwenden, die lediglich ein schlagartiges Lösen bei Fremdansteuerung gestatten.

Besonders vorteilhaft läßt sich das beschriebene Steuerungsverfahren zur Unterstützung eines Anfahrvorganges bei geneigter Fahrbahn, mithin auf Steigungs- und Gefällstrecken anwenden. Insbesondere könnte nämlich eine unzureichende Steuerung des Bremseneingriffs zur Folge haben, daß sich das Fahrzeug beim bergauf Anfahren zunächst entgegen der Absicht des Fahrzeugbedieners rückwärts bewegt und beim bergab Anfahren kann sich das Fahrzeug schneller in Bewegung setzen, als der Fahrzeugbediener es wünscht. Um dies zu vermeiden werden die den Anfahrvorgang signalisierenden Vorgaben des Fahrzeugbedieners zunächst eindeutig erfasst bevor die Bremse über die Zeitspanne dt hinweg mit einer speziell gewählten Zeitfunktion gelöst wird. Diese Zeitfunktion gewährleistet einen sanften, ruckarmen Übergang vom Fahrzeugbetriebszustand "Stehen" zum Zustand "Fahren". Der Fahrzeugbediener kann, wie beschrieben, insbesondere über die Zeitspanne von der Deaktivierung der Feststellbremse bis zur Betätigung des Fahrpedals, sowie die Betätigungsgeschwindigkeit des Fahrpedals Einfluß auf die Länge der Zeitspanne dt nehmen und so je nach Wunsch zügig oder geruhsam anfahren. Im letzteren Fall kann sich der Fahrzeugbediener zwischen den einzelnen Bedienvorgängen komfortable Zeiten erlauben, ohne daß die Gefahr eines spontanen Wegrollens des Kraftfahrzeuges besteht.

Beim Anfahren auf ebener Fahrbahn kann eine schnelles Lösen der Bremse kein unerwünschtes Wegrollen des Fahrzeuges bewirken. Dennoch ergibt sich auch in diesem Fall aus dem erfindungsgemäßen Lösen der Bremse mit der speziell gewählten Zeitfunktion ein Vorteil für den Fall, daß die Feststellbremse nicht vor, sondern während des Anfahrvorganges deaktiviert wird, dadurch daß der Anfahrvorgang ruckarm erfolgt.

Innerhalb der einzigen Zeichnung wird der funktionale Zusammenhang des dosierten Lösevorganges der Bremse während des Anfahrvorganges dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm, in dem die Bremskraft FBrems als Funktion einer bezogenen Zeitgröße t/dt aufgetragen ist. Dabei bestimmt t die Zeit während des Anfahrvorganges und die Zeitspanne dt gibt den Zeitabschnitt bis zum vollständigen Lösen (FBrems(t/dt)=0) der Bremse an.

In Fig. 1 ist die Bremskraft FBrems in Prozent [%] aufgetragen, wobei eine Bremsung von 100%, d. h. FBrems=100%, innerhalb des Diagramms einer Bremskraft entspricht, die zum Halten des Kraftfahrzeuges ausreicht. Innerhalb der Figur sind mehrere Funktionsgraphen abgebildet, die den Abbau der Bremskraft während des Anfahrens für verschieden Anfahrvorgänge darstellen. Hierbei bedeutet der steile Verlauf des Funktionsgraphen ein "schnelles Anfahren" und entsprechend der flache Verlauf des Funktionsgraphen ein "langsames Anfahren". Wie bereits beschrieben wird im einzelnen der genaue Ablauf des Anfahrvorganges neben dem vorgegebenen Funktionszusammenhang durch Vorgaben des Fahrzeugbedieners bestimmt. Anhand dieser Fahrervorgaben wird letztlich die Länge der Zeitspanne dt festgelegt und damit die Dynamik des Anfahrvorganges bestimmt.

Insgesamt läßt sich dem stetigen Verlauf der unterschiedlichen Funktionsgraphen entnehmen, daß der Bremskraftabbau während des Anfahrvorganges gleichmäßig sanft erfolgt und somit ein im wesentlichen ruckfreies Anfahren gewährleistet ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage zur Unterstützung eines Anfahrvorganges bei einem Kraftfahrzeug, das vor dem Anfahrvorgang durch den Eingriff zumindest einer Bremse im Ruhezustand gehalten wird, mit den Schritten:
    1. - Erfassung von vom Fahrzeugbediener eingesteuerten Daten, die eindeutig den Anfahrvorgang signalisieren,
    2. - Ermittlung einer Zeitspanne dt innerhalb einer Steuereinrichtung ausgehend von den vom Fahrzeugbediener eingesteuerten Daten zum Anfahrvorgang,
    3. - Dosiertes Lösen der Bremskraft FBrems über der Zeit t des Anfahrvorganges nach einem stetigen, funktionalen Zusammenhang FBrems (t/dt), wobei der Bremseneingriff nach der Zeitspanne dt vollständig beendet ist.
  2. 2. Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne dt in Abhängigkeit von der Betätigungsamplitude und der Betätigungsgeschwindigkeit eines Fahrpedales bestimmt wird.
  3. 3. Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dosierte Lösen der Bremskraft FBrems dem funktionalen Zusammenhang



    FBrems(t/dt)=S.(1+cos(π.t/dt))



    folgt.
  4. 4. Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dosierte Lösen der Bremskraft FBrems dem funktionalen Zusammenhang



    FBrems(t/dt)=1-3.(t/dt)2+2.(t/dt)3



    folgt.
  5. 5. Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer fremdansteuerbaren, dosierbaren Feststellbremseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß während des Anfahrvorganges ein dosiertes Lösen der zunächst im Bremseneingriff befindlichen Feststellbremseinrichtung innerhalb der Zeitspanne dt erfolgt.
  6. 6. Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1-4 mit einer fremdansteuerbaren, dosierbaren Feststellbremseinrichtung sowie eine fremdansteuerbaren Betriebsbremseinrichtung, wobei das Kraftfahrzeug vor Beginn des Anfahrvorganges mittels der Feststellbremseinrichtung im Ruhezustand gehalten wird, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
    1. - Betätigen der Betriebsbremseinrichtung mit einer Intensität, die zum Halten des Kraftfahrzeuges im Ruhezustand ausreicht,
    2. - Beliebig schnelles Lösen der Feststellbremseinrichtung,
    3. - Dosiertes Lösen der Betriebsbremseinrichtung während des Anfahrvorganges, innerhalb der Zeitspanne dt.
  7. 7. Verwendung eines Verfahrens zur Steuerung einer Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Unterstützung eines Anfahrvorganges auf Steigungs- und/oder Gefällstrecken.






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