Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug, das einen Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, eine Reibbremse und ein Fahrassistenzsystem hat. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Steuereinheit.

Steuereinheiten für Kraftfahrzeuge mit einem Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs sind bekannt.

Diese Steuereinheiten steuern verschiedene Funktionen des Kraftfahrzeugs, insbesondere Fahrfunktionen, d.h. Funktionen, die die Fahrt bzw. Fahrweise des Kraftfahrzeugs betreffen.

Ferner ist es bekannt, dass die Steuereinheit hierzu mit einem Fahrassistenzsystem des Kraftfahrzeugs zusammenarbeitet, um die Fahrt für die Fahrzeuginsassen komfortabel und sicher zu gestalten. Ein weiterer Aspekt ist die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit.

Ein Fahrassistenzsystem bildet eine elektronische Zusatzeinrichtung im Kraftfahrzeug zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen und weist insbesondere einen Abstandsregeltempomat auf. Ein Abstandsregeltempomat ist dabei eine Geschwindigkeitsregelanlage im Kraftfahrzeug, die bei der Regelung den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug als zusätzliche Rückführ- und Regelgröße einbeziehen kann. In der internationalen Automobilindustrie hat sich der englische Ausdruck Adaptive Cruise Control (ACC) etabliert. Im Deutschen ist der Abstandsregeltempomat auch unter der Bezeichnung Adaptive Geschwindigkeitsregelung oder Automatische Distanzregelung (ADR) bekannt. Das System ist oft Bestandteil eines radargestützten Notbremsassistenten und bei einigen Autos mit einer Stop-and- Go-Funktion ausgestattet. Bei einem Abstandsregeltempomat werden Position und Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs mit einem Sensor ermittelt und die Geschwindigkeit sowie der Abstand des mit diesem System ausgerüsteten nachfolgenden Fahrzeugs entsprechend adaptiv mit Motor- und Bremseingriff geregelt. In der Automobilbranche ist man stets bestrebt, die zur Verfügung stehende Energie besonders effizient zu nutzen, um die Reichweite der Kraftfahrzeuge zu maximieren und die Umwelt zu schonen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die eine besonders energieeffiziente und komfortable Fahrweise gewährleistet. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Steuereinheit bereitzustellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug, das einen Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, eine Reibbremse und ein Fahrassistenzsystem hat. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, das Kraftfahrzeug in einem ersten Haltemodus, in dem die Reibbremse nicht eingelegt ist, und einem zweiten Haltemodus, in dem die Reibbremse eingelegt ist, zu betreiben, um das Kraftfahrzeug im Stillstand zu halten. Ferner erfolgt ein Wechsel zwischen dem ersten Haltemodus und dem zweiten Haltemodus sowie dem zweiten Haltemodus und dem ersten Haltemodus unter Berücksichtigung zumindest eines Parameters, der vom Fahrassistenzsystem bereitgestellt wird. Unter Stillstand wird hierbei ein Zustand verstanden, in dem die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs relativ zur Fahrbahn null ist.

Der erste und zweite Haltemodus ist dabei Teil des Fährbetriebs und betrifft einen Zustand, in dem das Kraftfahrzeug die Fortbewegung kurzzeitig unterbricht, beispielsweise an einer roten Ampel oder hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug im Stau. Die Haltemodi unterscheiden sich somit von einem Zustand, in dem das Kraftfahrzeug geparkt bzw. langfristig abgestellt wird und die Fahrzeuginsassen das Kraftfahrzeug normalerweise verlassen.

Im Stand der Technik sind die Steuereinheiten für Kraftfahrzeuge mit einem Elektromotor als Antrieb dazu eingerichtet, dass Kraftfahrzeug mittels des Elektromotors in den Stillstand zu verzögern und im Stillstand zu halten, wenn das Kraftfahrzeug die Fortbewegung kurzzeitig unterbricht. Erst nach einer bestimmten Dauer, in der das Kraftfahrzeug stillsteht, wird das Kraftfahrzeug über eine Reibbremse gesichert und der Elektromotor entlastet bzw. rausgefahren. In der Zeit, in der der Elektromotor das Kraftfahrzeug mittels eines Antriebsmoments im Stillstand hält, verbraucht er Energie. Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass die Zeit, in der der Elektromotor das Kraftfahrzeug im Stillstand hält, verkürzt werden kann, indem zumindest ein Parameter des Fahrzeugassistenzsystems berücksichtigt wird, um zu ermitteln, wann zwischen den Haltemodi gewechselt wird und somit wann das Kraftfahrzeug mittels der Reibbremse im Stillstand gehalten werden wird und wann nicht. Hierdurch kann das Kraftfahrzeug besonders energieeffizient betrieben werden.

Ferner wurde erfindungsgemäß erkannt, dass auf diese Weise die Reibbremse rechtzeitig, bevor das Kraftfahrzeug weiterfährt bzw. weiterfahren soll, herausgefahren werden kann, wodurch sich der Fahrkomfort erhöht, da das Fahrzeug unmittelbar beschleunigt, wenn der Fahrer „Gas gibt“ bzw. das Fahrpedal betätigt, und es nicht zu den unerwünschten Effekten kommt, die als Bremskleben und Bremsknarzen bezeichnet werden.

Insbesondere erfolgt der Wechsel vom ersten Haltemodus in den zweiten Haltemodus dabei nicht nach einer festgelegten Dauer nach dem Stillstand, wie bis zu zwei Minuten im Stand der Technik.

In einer Ausführungsform stellt der Elektromotor im zweiten Haltemodus kein Antriebsmoment bereit, wodurch den Energieverbrauch des Elektromotors reduziert ist und die Energieeffizienz des Kraftfahrzeugs entsprechend verbessert wird.

Ferner kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, eine Steigung einer vom Kraftfahrzeug befahrenen Fahrbahn zu ermitteln. Hierbei stellt der Elektromotor im ersten Haltemodus ein Antriebsmoment bereit, um eine auf das Kraftfahrzeug wirkende Hangabtriebskraft zu kompensieren, wenn die Steigung der Fahrbahn weniger als 20% beträgt, insbesondere weniger als 10%. Somit kann bei entsprechend kleinen Steigungen der Fahrbahn das Kraftfahrzeug mittels des Elektromotors und ohne eingelegte Reibbremse im Stillstand gehalten werden, so dass der Fahrkomfort beim Anfahren erhöht ist.

Des Weiteren kann die Steuereinheit hierbei dazu eingerichtet sein, das Kraftfahrzeug im zweiten Haltemodus anstelle des ersten Haltemodus zu betreiben, um das Kraftfahrzeug im Stillstand zu halten, wenn die Steigung der Fahrbahn mindestens 20% beträgt, insbesondere mindestens 10%. Somit ist gewährleistet, dass das Kraftfahrzeug bei entsprechend großen Steigungen sicher im Stillstand gehalten wird.

Es kann vorgesehen sein, dass der Parameter in einem Zusammenhang mit der Wahrscheinlichkeit steht, dass das Kraftfahrzeug innerhalb von weniger als einer Sekunde mittels des Elektromotors angetrieben wird. Auf diese Weise kann der Wechsel zwischen den Haltemodi besonders kurz nach dem Anhalten sowie unmittelbar vor dem Weiterfahren erfolgen, wodurch das Kraftfahrzeug besonders energieeffizient und komfortabel betrieben wird.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Parameter ein konkretes Schaltsignal für den Wechsel zwischen dem ersten und zweiten Haltemodus, und umgekehrt. Hierdurch kann die Steuereinheit besonders einfach gestaltet sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Parameter eine Sollbeschleunigung des Kraftfahrzeugs.

Hierbei kann ein Wechsel vom ersten Haltemodus in den zweiten Haltemodus erfolgen, wenn die Sollbeschleunigung einen definierten Schwellenwert unterschreitet, und ein Wechsel vom zweiten Haltemodus in den ersten Haltemodus erfolgen, wenn die Sollbeschleunigung einen definierten Schwellenwert überschreitet.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Parameter anhand von Daten einer Kamera, eines Radarsystems, eines Ultraschallsystems, einer Car2Car Schnittstelle, eines Lidarsystems und/oder eines Umfeldmodells des Fahrassistenzsystems ermittelt wird.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, einer Reibbremse, einem Fahrassistenzsystem und einer erfindungsgemäßen Steuereinheit mit den zuvor genannten Vorteilen vorgesehen.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:

- Figur 1 in einer schematischen Darstellung ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Steuereinheit, - Figur 2 in einem Diagramm eine Fahrweise des Kraftfahrzeugs aus Figur 1 gemäße einer Ausführungsform,

- Figur 3 in einem Diagramm eine Fahrweise des Kraftfahrzeugs aus Figur 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform, und

- Figur 4 in einem Diagramm eine Fahrweise eines Kraftfahrzeugs aus dem Stand der Technik.

In Figur 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 mit einen Elektromotor 12, einer Traktionsbatterie 14 und einer Bremseinrichtung 16 gezeigt.

Das Kraftfahrzeug 10 ist ein BEV (battery electric vehicle) bzw. Batterie- Elektrofahrzeug, d.h., der Elektromotor 12 ist zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 10 eingerichtet.

Selbstverständlich kann das Kraftfahrzeug 10 in einer alternativen Ausführungsform mehr als einen Elektromotor 12 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 10 aufweisen, beispielsweise zwei Elektromotoren 12 oder für jedes Rad des Kraftfahrzeugs 10 einen Elektromotor 12, d.h. vier Elektromotoren 12.

In der vorliegenden Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug 10 dazu eingerichtet, mittels eines Fahrpedals in der Fahrstufe “B“ angetrieben zu werden. Dieser Fahrmodus ist auch unter dem Begriff „OnePedalFeeling“ bekannt.

In einer alternativen Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug 10 dazu eingerichtet mittels eines Fahrpedals und eines Bremspedals in den Fahrstufen „D“ und „R“ angetrieben zu werden.

Zusätzlich oder alternativ kann das Kraftfahrzeug 10 für automatisiertes Fahren eingerichtet sein und entsprechend einen automatisierten Fahrmodus aufweisen.

Die Bremseinrichtung 16 hat für jedes Vorderrad 18 und für jedes Hinterrad 20 des Kraftfahrzeugs 10 eine Reibbremse 22.

Ferner hat das Kraftfahrzeug 10 eine Steuereinheit 30 und ein Fahrassistenzsystem 24. Das Fahrassistenzsystem 24 umfasst eine aktive Geschwindigkeitsregelung bzw. einen Abstandsregeltempomat und ist mit der Steuereinheit 30 sowie mit einer Sensoreinrichtung 26 des Kraftfahrzeugs 10 signalübertragend verbunden.

Die aktive Geschwindigkeitsregelung bzw. der Abstandsregeltempomat oder das Fahrassistenzsystem 24 insgesamt können Teil eines vollautonomen Systems des Kraftfahrzeugs 10 sein.

Die Sensoreinrichtung 26 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Radarsystem.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Sensoreinrichtung 26 zusätzlich oder alternativ ein oder mehrere Kameras, ein Ultraschallsystem, eine Car2Car Schnittstelle und/oder ein Lidarsystem aufweisen.

In diesem Zusammenhang ist das Fahrassistenzsystem 24 dazu eingerichtet, anhand der Daten der Sensoreinrichtung 26 auf bekannte Weise ein Umfeldmodell für das Kraftfahrzeug 10 zu erstellen.

Das Fahrassistenzsystem 24 und die Steuereinheit 30 können Teil eines Bordcomputers des Kraftfahrzeugs 10 sein.

Die Steuereinheit 30 ist dazu eingerichtet, die Steigung der Fahrbahn 28 zu ermitteln, die vom Kraftfahrzeug 10 befahren wird.

Hierzu ist die Steuereinheit 30 mit einem entsprechenden Sensor gekoppelt, beispielsweise einem Neigungssensor.

Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinheit 30 dazu eingerichtet sein, den Rollwiderstand der Räder 18, 20 auf der Fahrbahn 28 und/oder allgemein einen Fahrwiderstand zu ermitteln, der beispielsweise durch einen Bordstein erhöht sein kann.

Ferner ist die Steuereinheit 30 dazu eingerichtet, eine Fahrweise für das Kraftfahrzeug 10 bereitzustellen, in der das Kraftfahrzeug 10 in einem ersten Haltemodus und einem zweiten Haltemodus betrieben wird, um das Kraftfahrzeug 10 im Stillstand zu halten. Im ersten Haltemodus sind dabei die Reibbremsen 22 nicht eingelegt, während im zweiten Haltemodus die Reibbremsen 22 eingelegt sind und der Elektromotor 12 kein Antriebsmoment bereitstellt.

Wenn das Kraftfahrzeug 10 auf einer Fahrbahn 28 mit einer Steigung von weniger als 10% steht, wird im ersten Haltemodus der Elektromotor 12 angetrieben, um ein Antriebsmoment bereitzustellen, dass die auf das Kraftfahrzeug 10 wirkende Hangabtriebskraft kompensiert.

Bei einer größeren Steigung der Fahrbahn 28, das heißt von 10% oder mehr, wird das Kraftfahrzeug 10 im zweiten Haltemodus, in dem die Reibbremsen 22 eingelegt sind, anstelle des ersten Haltemodus betrieben.

In einer alternativen Ausführungsform kann im ersten Haltemodus die auf das Kraftfahrzeug 10 wirkende Hangabtriebskraft mittels des Elektromotors 12 kompensiert werden, wenn das Kraftfahrzeug 10 auf einer Fahrbahn 28 mit einer Steigung von weniger als 20% steht.

Entsprechend wird in diesem Fall das Kraftfahrzeug 10 im zweiten Haltemodus anstelle des ersten Haltemodus betrieben, wenn die Steigung der Fahrbahn 28 20% oder mehr beträgt.

Die oben beschriebene Fahrweise ist vorzugsweise für alle Fahrstufen, d.h. D/R mit Fahr-/Bremspedal bzw. B mit „OnePedalFeeling“, und automatisiertes Fahren vorgesehen.

Für den Wechsel zwischen den beiden Haltemodi wird hierbei zumindest ein Parameter berücksichtigt, der vom Fahrassistenzsystem 24 bereitgestellt wird.

Der zumindest eine Parameter wird vom Fahrassistenzsystem 24 anhand von Daten der Sensoreinrichtung 26 und/oder des Umfeldmodells ermittelt.

Beispielsweise umfasst der zumindest eine Parameter den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug bzw. die Änderung des Abstands zu diesem. Unter dem Begriff „vorausfahrend“ wird dabei die Position des vorausfahrenden Fahrzeugs relativ zum Kraftfahrzeug 10 verstanden und nicht zwangsläufig dessen Geschwindigkeit. Das bedeutet, das vorausfahrende Fahrzeug bleibt auch im Stillstand das „vorausfahrende“ Fahrzeug, wenn es vor dem Kraftfahrzeug 10 steht. Insbesondere steht der zumindest eine Parameter im Zusammenhang mit der Wahrscheinlichkeit, dass das Kraftfahrzeug 10 in naher Zukunft, beispielsweise in weniger als einer Sekunde, mittels des Elektromotors 12 angetrieben wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das vorausfahrende Fahrzeug anfährt oder eine Ampel auf „Grün“ schaltet und somit das Kraftfahrzeug 10 seine Fahrt fortsetzen kann.

Anhand der Figuren 2 und 3 wird nun die oben beschriebene Fahrweise anhand einer Fahrsituation erläutert, in der sich das Kraftfahrzeug 10 in einem Stau befindet.

Die Figur 2 zeigt ein Diagramm, in dem eine Stellung des Fahrpedals 32, ein Antriebsmoment 34 des Elektromotors 12, ein Bremsmoment 36 der Reibbremsen 22 sowie die Geschwindigkeit 38 des Kraftfahrzeugs 10 über die Zeit t dargestellt sind.

Der Parameter für den Wechsel zwischen den beiden Haltemodi ist hier ein binäres Schaltsignal 40 mit den Werten 0 und 1.

Das im Stau stehende Kraftfahrzeug 10 fährt kurz vorwärts und kommt zum Zeitpunkt ti hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug auf einer Fahrbahn 28 mit einer Steigung von 5% zum Stehen.

Hierbei wird das Kraftfahrzeug 10 im ersten Zeitabschnitt 42 durch den Elektromotor 12 mittels eines negativen Antriebsmoments 34 zum Stillstand gebracht.

Im zweiten Zeitabschnitt 44 wird das Kraftfahrzeug 10 im ersten Haltemodus betrieben, d.h., die Reibbremsen 22 sind nicht eingelegt und das Bremsmoment 36 ist somit null. Hierbei wird ein positives Antriebsmoment 34 mittels des Elektromotors 12 bereitgestellt, um die Hangabtriebskraft aufgrund der Steigung der Fahrbahn 28 zu kompensieren und das Kraftfahrzeug 10 im Stillstand zu halten.

Zum Zeitpunkt t2 wechselt das Schaltsignal 40 von „0“ auf „1“, wodurch die Steuereinheit 30 vom ersten Haltemodus in den zweiten Haltemodus wechselt, in dem die Reibbremsen 22 eingelegt sind und entsprechend ein Bremsmoment 36 erzeugen, während der Elektromotor 12 kein Antriebsmoment 34 erzeugt. Das Kraftfahrzeug 10 wird auf diese Weise im dritten Zeitabschnitt 46 im zweiten Haltemodus betrieben, bis im Zeitpunkt t ₃ das Schaltsignal 40 von „1“ auf „0“ wechselt und somit anzeigt, dass dem Fahrassistenzsystem 24 anhand der ermittelten Daten die Information vorliegt, dass eine Weiterfahrt kurz bevorsteht, beispielsweise weil das vorausfahrende Fahrzeug anfährt oder die Bremslichter des vorausfahrenden Fahrzeugs gerade erloschen sind.

Hierdurch wechselt die Steuereinheit 30 im Zeitpunkt t ₃ vom zweiten Haltemodus in den ersten Haltemodus, in dem die Reibbremsen 22 gelöst bzw. nicht eingelegt sind und das Kraftfahrzeug 10 mittels des Elektromotors 12 im Stillstand gehalten wird.

Somit wird das Kraftfahrzeug 10 im vierten Zeitabschnitt 48 nicht durch die Reibbremsen 22 blockiert und kann direkt beschleunigen, wenn im Zeitpunkt t4 das Fahrpedal betätigt wird, um im fünften Zeitabschnitt 50 das Kraftfahrzeug 10 zu beschleunigen und zum vorausfahrenden Fahrzeug aufzuschließen.

Die Figur 3 zeigt ein Diagramm einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zur in der Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist der Parameter hier eine Sollbeschleunigung 52 des Kraftfahrzeugs 10, die zur besseren Darstellung in Figur 3 in einem separaten Schaubild dargestellt ist.

Im ersten und zweiten Zeitabschnitt 42, 44, in dem das Kraftfahrzeug 10 mittels des Elektromotors 12 abgebremst und im Stillstand gehalten wird, hat die Sollbeschleunigung 52 einen negativen Wert, der über einem Schwellenwert S liegt.

Zum Zeitpunkt t2 unterschreitet die Sollbeschleunigung 52 den Schwellenwert S, wodurch die Steuereinheit 30 vom ersten Haltemodus in den zweiten Haltemodus wechselt und das Kraftfahrzeug 10 im dritten Zeitabschnitt 46 mittels eines Bremsmoments 36 der Reibbremsen 22 im Stillstand gehalten wird.

Zum Zeitpunkt t ₃ überschreitet die Sollbeschleunigung 52 den Schwellenwert S, wodurch die Steuereinheit 30 vom zweiten Haltemodus in den ersten Haltemodus wechselt, so dass das Kraftfahrzeug 10 im vierten Zeitabschnitt 48 mittels des Elektromotors 12 im Stillstand gehalten wird und somit zum Zeitpunkt t4 beschleunigen kann, ohne zuvor die Reibbremsen 22 lösen zu müssen. Um die Vorteile der oben beschriebenen Fahrweise hervorzuheben, ist in Figur 4 ein Diagramm für dieselbe Fahrsituation wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt, jedoch für eine Steuereinheit aus dem Stand der T echnik mit einer entsprechenden Fahrweise. Wie in den oben genannten Ausführungsformen (siehe Figuren 2 und 3) wird das Kraftfahrzeug im ersten Zeitabschnitt 42 zunächst mittels des Elektromotors 12 abgebremst und anschließend im zweiten Zeitabschnitt 44 mittels des Elektromotors 12 im Stillstand gehalten. Zum Zeitpunkt t2 werden dann die Reibbremsen 22 eingelegt und das Antriebsmoment 34 des Elektromotors 12 auf null reduziert. Im Unterschied zu den oben genannten Ausführungsformen werden die Reibbremsen 22 jedoch nach einer festen Dauer, die hier dem zweiten Zeitabschnitt 44 entspricht, von beispielsweise 100 Sekunden eingelegt und nicht aufgrund eines Parameters, der vom Fahrassistenzsystem 24 bereitgestellt wird. Nun wird das Kraftfahrzeug im dritten Zeitabschnitt 46 mittels der Reibbremsen 22 im Stillstand gehalten, bis im Zeitpunkt t4 das Fahrpedal 32 betätigt wird, wodurch die Reibbremsen 22 gelöst werden und das Kraftfahrzeug mittels des Elektromotors 12 beschleunigt.

Die oben genannten Ausführungsformen haben somit gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Zeit, in der das Kraftfahrzeug 10 mittels des Elektromotors 12 im Stillstand gehalten wird, deutlich kürzer ist, wodurch der Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs 10 reduziert ist.

Ferner sind bei den oben genannten Ausführungsformen im Unterschied zum Stand der T echnik die Reibbremsen 22 zum Zeitpunkt t4 bereits gelöst, sodass das Kraftfahrzeug 10 ohne Bremsknarzen bzw. Bremskleben direkt beschleunigt werden kann.

Auf diese Weise ist eine Steuereinheit 30 bereitgestellt, mittels dem das Kraftfahrzeug 10 besonders komfortabel und energieeffizient betrieben werden kann.

Ferner ist ein Kraftfahrzeug 10 mit einer komfortablen Fahrweise und einer großen Reichweite bereitgestellt.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, insbesondere unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsformen.