DE102004060806A1

DE102004060806A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der Bremsverzögerung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102004060806A1
Application number: DE200410060806
Authority: DE
Inventors: Ali Dipl.-Ing. Aminpour (FH); Peter Dipl.-Ing. Baumann; Markus Dipl.-Ing. Mai (BA); Karl-Heinz Dipl.-Ing. Metz
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-06-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung der Bremsverzögerung eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte: DOLLAR A - Erfassen eines von einem Fahrer vorgegebenen Bremswunsches; DOLLAR A - Bestimmen der Gierrate des Fahrzeugs; DOLLAR A - Ermitteln eines gierratenabhängigen Faktors; DOLLAR A - Bestimmen einer Bremsverzögerung aus dem vom Fahrer vorgegebenen Bremswunsch und dem gierratenabhängigen Faktor; DOLLAR A - Einstellen der Bremsverzögerung durch Betätigen von Radbremsen (20, ..., 23) des Fahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung der Bremsverzögerung eines Fahrzeugs.

Durch den zunehmenden Verkehr auf den Straßen kommt der Sicherheit von Kraftfahrzeugen eine immer größere Bedeutung zu. Der Fahrer ist mehr und mehr gefordert, die Verkehrssituation zu überwachen und auf Störungen zu reagieren. Hierzu werden zunehmend Assistenzsysteme eingesetzt, um den Fahrer zu entlasten. Diese Systeme greifen teilweise automatisch auf das fahrzeugeigene Bremssystem zurück, ohne über die umfangreichen Informationen, die ein Fahrer über die Randbedingungen, wie zum Beispiel den Straßenzustand, die Verkehrsdichte oder den Straßenverlauf, hat, zu verfügen. Allerdings ist der Fahrer nicht in der Lage, bei Kurvenfahrten im Grenzbereich abzuschätzen, wie viel Längsschlupf an den Rädern des Fahrzeugs noch zulässig ist, damit das Fahrzeug nicht durch den Verlust der Seitenführungskräfte die Fahrbahn verlässt.

Insbesondere bei Bremsungen während Kurvenfahrten im Grenzbereich sind sowohl der Fahrer als auch übliche Assistenzsysteme nicht in der Lage, abzuschätzen, wie viele Reserven noch im Zusammenspiel zwischen den benötigten Längskräften zum Bremsen und den benötigten Seitenführungskräften, um die Fahrbahn nicht zu verlassen, bestehen. Derzeit übernimmt ein Antiblockiersystem (ABS) die Aufgabe, maximale Seitenführungskraft bei optimalem Bremsweg darzustellen. Aber gerade im Kurvengrenzbereich werden durch zu hohen Längsschlupf an den Rädern Seitenführungskräfte abgebaut, was dazu führt, dass das Fahrzeug ausbricht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren bzw, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit dem bzw. mit der die Grenze, bei der das Fahrzeug seitlich ausbricht, erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß unter anderem durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das folgende Verfahrensschritte aufweist:

– Erfassen eines von einem Fahrer vorgegebenen Bremswunsches Zsoll;
– Bestimmen der Gierrate des Fahrzeugs;
– Ermitteln eines gierratenabhängigen Faktors rf;
– Bestimmen einer Bremsverzögerung Zist aus dem vom Fahrer vorgegebenen Bremswunsch Zsoll und dem gierratenabhängigen Faktor rf;
– Einstellen der Bremsverzögerung Zist durch Betätigung von Radbremsen des Fahrzeugs.

Dies bedeutet, dass der vom Fahrer vorgegebene Bremswunsch Zsoll mit einem von der Gierrate abhängigen Faktor rf gewichtet wird und der sich dabei ergebende Wert für die Bremsverzögerung des Fahrzeugs durch Betätigung der Radbremsen des Fahrzeugs eingestellt wird. Die vom Fahrer vorgegebene Bremsverzögerung wird hierbei reduziert. Auf diese Weise wird eine Verringerung des Längsschlupfes erreicht, die dazu führt, dass die Grenze, bei der das Fahrzeug aus der Kurve ausbricht, angehoben wird. Dabei ist zu beachten, dass die Betätigung der Radbremsen, beispielsweise durch Aufbau eines entsprechenden Radbremsdrucks, nicht zwangsläufig zur erwarteten Bremsverzögerung des Fahrzeugs führt, da diese beispielsweise durch den Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn die Fahrzeugverzögerung beeinflusst, insbesondere verringert wird. Es ist daher von Vorteil, wenn beim Einstellen der Bremsverzögerung Zist des Fahrzeugs der erfasste bzw. ermittelte Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn berücksichtigt wird.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Bremsverzögerung Zist auf Basis einer Gleichung der Gestalt Zist = rf·Zsoll ermittelt wird. Dies bedeutet, dass die tatsächliche Bremsverzögerung Zist des Fahrzeugs ermittelt wird, indem der vom Fahrer vorgegebene Bremswunsch Zsoll gierratenabhängig reduziert wird.

Auf besonders einfache Art und Weise kann die Gierrate des Fahrzeugs mittels eines Gierratensensors ermittelt werden. Eine aufwendige Berechnung der Gierrate kann in diesem Fall entfallen.

Bei einer alternativen Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass der von dem Fahrzeug gefahrene Kurvenradius und die Raddrehzahlen von mindestens zwei Rädern des Fahrzeugs ermittelt werden, wobei aus dem ermittelten Kurvenradius und einer zwischen den ermittelten Raddrehzahlen auftretenden Raddrehzahldifferenz die Gierrate des Fahrzeugs ermittelt wird.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Raddrehzahlen an nicht angetriebenen Rädern des Fahrzeugs, insbesondere an den Vorderrädern des Fahrzeugs, erfasst werden, wobei aus einer zwischen diesen Raddrehzahlen auftretenden Raddrehzahldifferenz die Gierrate des Fahrzeugs ermittelt wird. Durch diese Maßnahme kann ein Gierratensensor eingespart werden. Raddrehzahlsensoren sind in der Regel ohnehin im Fahrzeug vorhanden. Auch der Lenkwinkel, über den der vom Fahrzeug gefahrene Kurvenradius bestimmt werden kann, wird häufig ohnehin ermittelt oder über einen Sensor erfasst. Dies bedeutet, dass unter Umständen ohne weitere Hardware bzw. Sensorik die Gierrate des Fahrzeugs ermittelt werden kann.

Eine besonders präzise Einstellung der tatsächlichen Bremsverzögerung Zist des Fahrzeugs kann erfolgen, wenn als gierratenabhängiger Faktor rf eine Funktion n-ter Ordnung verwendet wird, mit n ≥ 0, wobei n eine natürliche Zahl darstellt. Die Funktion n-ter Ordnung wird dabei so gewählt, dass eine optimale Verringerung des Längsschlupfes erreicht wird und somit eine sichere Bremsung ohne ein Ausbrechen des Fahrzeugs während der Kurvenfahrt realisiert werden kann. Für eine Funktion 0-ter Ordnung ergibt sich ein linearer Zusammenhang zwischen der Gierrate und dem Faktor rf. Dabei kann vorgesehen sein, dass 0 ≤ rf ≤ 1 ist und für Gierraten mit Beträgen unterhalb eines ersten Schwellenwerts rf = 1 zugeordnet wird. Mit betragsmäßig zunehmender Gierrate wird bis zu einem zweiten Schwellenwert ein immer kleiner werdender Wert für rf zugeordnet. Die Zuordnung zwischen rf und Gierrate kann im Bereich des ersten und des zweiten Schwellenwerts linear sein. Funktionen n-ter Ordnung für n ≥ 1 können empirisch ermittelt werden, um eine besonders genaue und praxisnahe Anpassung an das jeweilige Fahrzeug zu erreichen.

Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Vorrichtung, umfassend mindestens eine Bremsbedieneinrichtung und eine damit in Verbindung stehende Bremswunscherfassungseinrichtung, eine Gierratenermittlungseinrichtung und Mittel zum Ermitteln eines gierratenabhängigen Faktors rf, sowie eine Ansteuereinrichtung zur Ermittlung einer Bremsverzögerung Zist und zum Ansteuern von Radbremsen des Fahrzeugs gemäß der ermittelten Bremsverzögerung Zist. Mit einer derartigen Vorrichtung kann die Verkehrssicherheit erhöht werden, da der Fahrer beim Bremsen, insbesondere in Kurven, aktiv unterstützt wird. Insbesondere wird durch die Verringerung des vom Fahrer eingebrachten Bremswunsches sichergestellt, dass das Fahrzeug bei einer Kurvenfahrt, während der gebremst wird, nicht seitlich ausbricht.

Besonders bevorzugt ist es, wenn eine Speichereinheit vorgesehen ist, in der eine Vorschrift zum Ermitteln des gierra tenabhängigen Faktors rf abgelegt ist. Die Vorschrift kann dabei beinhalten, dass ein gierratenabhängiger Faktor 0 ≤ rf ≤ 1 ermittelt wird, wobei ab einem bestimmten Betrag der Gierrate (zweiter Schwellenwert) der Wert rf = 0 zugeordnet wird und unterhalb eines gewissen Betrags der Gierrate (erster Schwellenwert) der Wert rf = 1 zugeordnet wird. Bei einer geringen Bewegung des Fahrzeugs um seine Hochachse, beispielsweise bei ungestörter Geradeausfahrt und demzufolge betragsmäßig geringer Gierrate, wird der Faktor rf = 1 verwendet. Wenn die Vorschrift in einer Speichereinheit abgelegt ist, kann diese Vorschrift auch ausgetauscht werden, für den Fall, dass eine bessere Zuordnungsvorschrift gefunden wird bzw. eine andere Zuordnungsvorschrift verwendet werden soll.

Ohne rechnerischen Aufwand kann die Gierrate des Fahrzeugs ermittelt werden, wenn als Gierratenermittlungseinrichtung ein Gierratensensor vorgesehen ist.

Ohne zusätzliche Bauteile kann die Gierrate des Fahrzeugs ermittelt werden, wenn die Gierratenermittlungseinrichtung mindestens zwei Raddrehzahlsensoren und Mittel zum Ermitteln eines von dem Fahrzeug gefahrenen Kurvenradius umfasst. Der Kurvenradius kann insbesondere durch Erfassen eines Lenkwinkels ermittelt werden. Hierfür kann ein Lenkwinkelsensor im Lenkstrang vorgesehen sein.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand den Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination verwirklicht sein.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der schematischen Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematisierte Darstellung einer Vorrichtung zur Einstellung der Bremsverzögerung eines Fahrzeugs,
2 eine Darstellung bezüglich der Zuordnung zwischen dem gierratenabhängigen Faktor und der Gierrate des Fahrzeugs.
In der 1 ist eine Vorrichtung dargestellt, die eine Bremsbedieneinrichtung 10, die als Bremspedal ausgebildet ist, aufweist. Die Bremsbedieneinrichtung 10 steht mit einer Bremswunscherfassungseinrichtung 11 in Verbindung, die aufgrund der Betätigung der Bremsbedieneinrichtung 10 durch den Fahrer den Bremswunsch Zsoll des Fahrers bzw. eine damit zusammenhängende Wunschbremsverzögerung ermittelt. Dieser Bremswunsch Zsoll wird an eine Ansteuereinrichtung 12 weitergeleitet. Mit der Ansteuereinrichtung 12 steht eine Gierratenermittlungseinrichtung 13 in Verbindung. Die Gierratenermittlungseinrichtung 13 ermittelt aus von Raddrehzahlsensoren 14 ermittelten Raddrehzahlen eine Raddrehzahldifferenz und daraus wiederum in Verbindung mit einem von dem Fahrzeug gefahrenen Kurvenradius die aktuelle Gierrate des Fahrzeugs. Dabei sind mindestens zwei Raddrehzahlsensoren 14 vorgesehen. Der gefahrene Kurvenradius wird aufgrund eines von einem Lenkwinkelsensor 15 erfassten Lenkwinkels bestimmt. Weiterhin sind Mittel 16 zur Ermittlung eines gierratenabhängigen Faktors rf vorgesehen, die mit der Gierratenermittlungseinrichtung 13 und der Ansteuereinrichtung 12 in Verbindung stehen. Aus der erfassten Gierrate wird in den Mitteln 16 der gierratenabhängige Faktor rf anhand einer Zuordnungsvorschrift, also einer Funktion, die in einer Speichereinheit 17 abgelegt ist, ermittelt. In der Ansteuereinrichtung 12 wird aus dem Bremswunsch Zsoll und dem gierratenabhängigen Faktor rf eine Bremsverzögerung Zist ermittelt. Gemäß dieser ermittelten Bremsverzögerung Zist werden die Radbremsen 20 bis 23 betätigt, so dass sich die Bremsverzögerung Zist einstellt. Unter Umständen können die Radbremsen 20 bis 23 radindividuell unterschiedlich angesteuert werden, um ein optimales Fahrverhalten bzw. Bremsverhalten zu erreichen, insbesondere um ein Ausbrechen des Fahrzeugs bei einer Bremsung während einer Kurvenfahrt zu verhindern.
In der 2 ist ein Diagramm gezeigt, bei dem auf der Ordinate die Gierrate Ψ ∙ und auf der Abszisse der gierratenabhängige Faktor rf aufgetragen ist. Unterhalb eines vorgegebenen Betrags der Gierrate Ψ ∙₁ ist der gierratenabhängige Faktor rf = 1. Mit betragsmäßig steigender Gierrate Ψ ∙ fällt der gierratenabhängige Faktor rf linear. Die Funktion 24 ist nicht durchgehend bis zur Ordinatenachse gezeichnet, da ein Faktor rf = 0 nicht eingestellt werden sollte. In diesem Fall würde überhaupt keine Bremsverzögerung Zist eingestellt.

Claims

Verfahren zur Einstellung der Bremsverzögerung eines Fahrzeugs mit den Verfahrensschritten: – Erfassen eines von einem Fahrer vorgegebenen Bremswunsches Zsoll; – Bestimmen der Gierrate (Ψ ∙) des Fahrzeugs; – Ermitteln eines gierratenabhängigen Faktors rf; – Bestimmen einer Bremsverzögerung Zist aus dem vom Fahrer vorgegebenen Bremswunsch Zsoll und dem gierratenabhängigen Faktor rf; – Einstellen der Bremsverzögerung Zist durch Betätigen von Radbremsen (20, ..., 23) des Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsverzögerung Zist auf Basis einer Gleichung der Gestalt Zist = rf·Zsoll ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gierrate (Ψ ∙) des Fahrzeugs mittels eines Gierratensensors ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Fahrzeug gefahrene Kurvenradius und die Raddrehzahlen von mindestens zwei Rädern des Fahrzeugs ermittelt werden, wobei aus dem ermittelten Kurvenradius und einer zwischen den ermittelten Raddrehzahlen auftretenden Raddrehzahldifferenz die Gierrate (Ψ ∙) des Fahrzeugs ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Raddrehzahlen an nicht angetriebenen Rädern des Fahrzeugs, insbesondere an den Vorderrädern des Fahrzeugs, ermittelt werden, wobei aus einer zwischen diesen Raddrehzahlen auftretenden Raddrehzahldifferenz die Gierrate (Ψ ∙) des Fahrzeugs ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gierratenabhängige Faktor rf auf Basis einer Funktion n-ter Ordnung ermittelt wird.
Vorrichtung zur Einstellung der Bremsverzögerung eines Fahrzeugs, umfassend mindestens eine Bremsbedieneinrichtung (10) und eine damit in Verbindung stehende Bremswunscherfassungseinrichtung (11), eine Gierratenermittlungseinrichtung (13) und Mittel (16) zum Ermitteln eines gierratenabhängigen Faktors rf, sowie eine Ansteuereinrichtung (12) zur Ermittlung einer Bremsverzögerung Zist und zum Ansteuern von Radbremsen (20, ..., 23) des Fahrzeugs gemäß der ermittelten Bremsverzögerung Zist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speichereinheit (17) vorgesehen ist, in der eine Vorschrift zum Ermitteln des gierratenabhängigen Faktors rf abgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gierratenermittlungseinrichtung (13) als Gierratensensor ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gierratenermittlungseinrichtung (13) mindestens zwei Raddrehzahlsensoren (14) und Mittel (15) zum Ermitteln eines von dem Fahrzeug gefahrenen Kurvenradius umfasst.