DE102004062487A1 - Präventiv wirkendes Schutzsystem in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein präventiv wirkendes Schutzsystem in einem Kraftfahrzeug mit Sicherheitseinrichtungen (1) zur Minderung von Unfallfolgen bei dem in einer Fahrzustandssensorik (2) Fahrzustandsdaten erfasst und zumindest hinsichtlich einer Bremsmomentanforderung (B) durch den Fahrer überwacht werden. In einer Bremswunschbewertung (3) wird zumindest die Bremsmomentanforderung ausgewertet und zur Erkennung eines Zustandes Notbremsung herangezogen. Bei Vorliegen eines Zustandes Notbremsung (NB) wird mindestens eine der Sicherheitseinrichtungen (1) ausgelöst. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden die Bremsmomentanformderung mittels zumindest zweier unabhängiger Sensoren (2a, 2b) erfasst und in der Bremswunschbewertung (3) die Signale dieser beiden Sensoren (2a, 2b) parallel ausgewertet und zur Erkennung eines Zustands Notbremsung herangezogen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein präventiv wirkendes Schutzsystem in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Schutzsysteme, die bereits vor einer möglichen Kollision präventiv wirksam sind und eine so genannte Pre-Crash-Phase, d. h. einen Zeitraum ab Erkennen einer hohen Kollisionswahrscheinlichkeit durch entsprechende Detektionssysteme in dem Fahrzeug bis zum eigentlichen Aufprall dazu nutzen, den Insassenschutz durch zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen zu erweitern und so die Unfallschwere zu mindern, werden als präventiv wirkende Schutzsysteme oder so genannte PRE-SAFE^TM-Systeme bezeichnet. Präventiv wirkende Schutzsysteme nutzen zur Erkennung möglicher Unfallsituationen Informationen, die von verschiedenen Sensoreinrichtungen des Kraftfahrzeuges bereitgestellt werden. Die Sensoreinrichtungen können dabei auch Bestandteil eines elektronischen Fahrstabilisierungsprogramms und/oder Bestandteil eines Abstandssensorsystems sein. In Abhängigkeit von der erkannten Situation werden dann Rückschlüsse auf eine mögliche Verunfallung gezogen und entsprechende Maßnahmen zur Konditionierung des Fahrzeugs, von Rückhaltesystemen für Insassen und gegebenenfalls von Schutzeinrichtungen für Unfallpartner wie Fußgänger auf die bevorstehende Verunfallung hin eingeleitet.
• In der DE 101 21 386 C1 ist beispielhaft ein solches Verfahren zum Ansteuern eines reversiblen Insassenschutzmittels in einem Kraftfahrzeug beschrieben. Das Kraftfahrzeug weist hier ein reversibles Insassenschutzsystem auf, das vor einem Kollisionszeitpunkt aktiviert und dadurch in Wirkstellung gebracht werden kann. Hierfür werden mittels einer Sensorik Fahrzustandsdaten erfasst, die hinsichtlich einer etwaigen Notbremsung, eines etwaigen Übersteuerns und eines etwaigen Untersteuerns überwacht werden. Wenn eine Notbremsung, ein Übersteuern und/oder ein Untersteuern erkannt wird, erfolgt eine Aktivierung des Insassenschutzsystems, wobei noch weitere Bedingungen für die Auslösungen vorgesehen sein können. Die Sensorik zur Erfassung der Fahrzustandsdaten kann einen Lenkwinkelsensor, einen Pedalwegsensor, einen Bremsdrucksensor, einen Raddrehzahlsensor, einen Beschleunigungssensor und einen Gierratensensor umfassen.
• Eine Notbremsung liegt vor, falls ein Bremsvorgang mit mindestens einem Merkmal erfolgt, das auf eine Gefahren- oder Notsituation hindeutet. Der Zustand Notbremsung wird ermittelt, indem mindestens einer der Parameter Bremsdruck, Geschwindigkeit der Bremspedalbetätigung und Geschwindigkeit der Rücknahme des Gaspedals zur Bewertung des Bremsvorgangs herangezogen wird. Alternativ zu einer Notbremsung, welche vom Fahrer bewirkt wird (Fahrerreaktion), kann eine Notbremsung basierend auf einer Umgebungserfassung herbeigeführt werden.
• Gemäß der eingangs genannten Schrift kann der Zustand Notbremsung anhand eines Eingriffs eines Bremsassistenzsystems in die Fahrdynamik erkannt werden, indem z.B. ein Informationssignal, welches vom Bremsassistenzsystem auf einen Datenbus gesandt wird, zur Erkennung des Zustands Notbremsung herangezogen wird. Eine Auslösung der Sicherheitseinrichtungen des Schutzsystems ist dann an den Algorithmus des Bremsassistenzsystems gekoppelt. Auch kann das ebenfalls auf dem Datenbus des Fahrzeugs bereitgestellte Signal des Bremslichtschalters zur Bestätigung (Plausibilisierung) der Erkennung des Zustandes Notbremsung herangezogen werden. Mit dieser Redun danz bei der Erkennung einer Notbremsung wird die Entscheidungssicherheit bei einer Auslösung des Schutzsystems erhöht.
• Ein weiteres präventiv wirkendes Schutzsystem ist in der DE 100 29 061 A1 offenbart. Zur Erkennung eines Zustandes Notbremsung wird der zeitliche Gradient, welcher der zeitlichen Ableitung entspricht, des vom Bremspedal erzeugten Bremsdruckes ausgewertet, wobei eine Schwellenüberschreitung durch den Bremsdruckgradienten für einen Notbremszustand indikativ ist. Stellvertretend für den gemessenen Bremsdruck kann auch der Pedalweg oder die Pedalkraft gemessen werden. Zur Plausibilisierung der Entscheidung wird parallel zum Bremsdruckgradienten auch der Bremsdruck einer Bewertung unterzogen, indem der Bremsdruck mit einem Bremsdruckschwellwert verglichen wird und die Zeitdauer der Schwellenüberschreitung des gemessenen Bremsdruckes mit einer vorgegebenen Zeitdauer verglichen wird. Damit sollen Kurzbremssituationen ausgesondert werden, bei denen der Bremsdruckgradient zwar über der Bremsdruckgradientenschwelle liegt, der Bremswunsch aber nicht lange genug mit einer oberschwelligen Intensität ansteht.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes präventiv wirkendes Schutzsystem der einleitend genannten Art anzugeben.
• Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
• Mit dem erfindungsgemäßen Schutzsystem wird eine höhere Zuverlässigkeit beim Erkennen einer vom Fahrer angeforderten Notbremsung erreicht, indem sich die Auswertung auf mindestens zwei unabhängige Sensoren zur Erfassung der Bremsmomentanforderung des Fahrers stützen kann. Insbesondere kann mit einem ersten Sensor der Druck im Bremssystem oder Hauptbremszylinder erfasst und mit einem zweiten Sensor, insbesondere einem Pedalweg-, Pedalkraft- oder Membranwegsensor der Pedalweg gemessen werden.
• Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren stützen die Erkennung eines Zustandes Notbremsung allein auf die Auswertung entweder der Bremspedalbetätigung oder des im Bremssystem oder Hauptbremszylinder aufgebauten Bremsdruckes.
• Grundsätzlich kann zur Erfassung der Bremsmomentanforderung der Bremsdruck im Hauptbremszylinder als Messgröße herangezogen werden, um eine Notbremsanforderung durch den Fahrer zu erkennen. Der Bremsdruck im Hauptbremszylinder reagiert jedoch recht träge auf eine plötzliche Bremsmomentanforderung durch den Fahrer, ist daher weniger geeignet schnelle Änderungen des Fahrerwunsches zu erfassen.
• Bei einem konventionellen hydraulischen Bremssystem erfasst ein Membranwegsensor sowohl die Pedalbewegung als auch die Membranbewegung des Bremskraftverstärkers. Der Membranwegsensor reagiert damit viel direkter auf den Pedalweg als der Bremsdruck im Hauptbremszylinder. Bei einem elektrohydraulischen Bremssystem (Brake-By-Wire-System) nimmt ein Pedalwegsensor direkt die Betätigung des Bremspedals auf. Soweit vorhanden, können daher alternativ oder ergänzend auch ein Membranwegsensor oder Pedalwegsensor zu Erfassung der Bremsmomentanforderung herangezogen werden.
• In einer Ausgestaltung der Erfindung werden das Signal des ersten Sensors (Bremsdruck) und das Signal des zweiten Sensors (Pedalweg) durch Differenziation nach der Zeit jeweils zu einem Signal für die Bremsmomentanforderungsgeschwindigkeit aufbereitet und beide Signale jeweils einer Schwellenabfragen zugeführt. Die Ergebnisse dieser Schwellenabfragen werden in einer logischen Verknüpfung zur Erkennung des Zustands Notbremsung herangezogen, indem mindestens eine Bremsmomentanforderungsgeschwindigkeit eine Schwelle überschreiten muss, damit einen Notbremsung erkannt wird. Je nachdem ob eine schnelle oder lieber eine abgesicherte Auslösung gewünscht ist, kann die logische Verknüpfung als ODER- oder als eine UND-Verknüpfung ausgestaltet sein. Die parallele Abfrage der auf unterschiedliche Sensoren gestützte Abfrage der Bremsmomentanforderungsgeschwindigkeit ermöglicht auch auf differenzierte Weise die Bedingungen für die Erkennung einer Notbremsung vorzugeben, weil die Sensoren 2a, 2b auf unterschiedliche Weise die Pedalbetätigung aufnehmen.
• Sofern im Stand der Technik eine kombinierten Auswertung einer Bremsmomentanforderung und einer Bremsmomentanforderungsgeschwindigkeit vorgesehen ist, wird das Signal für die Bremsmomentanforderungsgeschwindigkeit immer durch zeitlich Ableitung des Signals für die Bremsmomentanforderung gebildet, so dass sich beide auf dasselbe Sensorsignal stützen.
• In einer zweiten, im Ausführungsbeispiel näher dargestellten Ausgestaltung werden das Signal des ersten Sensors (Bremsdruck) zu einem Signal für die Bremsmomentanforderung und das Signal des zweiten Sensors (Pedalweg) zu einem Signal für die Bremsmomentanforderungsgeschwindigkeit aufbereitet und beide Signale jeweils einer Schwellenabfragen zugeführt, deren Ergebnisse in einer logischen Verknüpfung zur Erkennung des Zustands Notbremsung herangezogen werden.
• In dieser Ausgestaltung hat die Heranziehung des Signals eines Pedalwegsensors oder Membranwegsensors den Vorteil, dass der Pedalweg im Antritt störungsfrei und direkt den Fahrerwunsch wiedergibt, weil aufgrund einer verzögerten Rückwirkung des Staudruckes im Bremssystem auf die Bremsbetätigung noch nicht gegen einen hohen Widerstand angetreten werden muss. Erst im späteren Verlauf der Betätigung setzt eine Rückwirkung des Bremssystems auf die Pedalkraft ein. Auch ist das Signal eines Pedalwegsensors oder Membranwegsensors während eines ABS-Regeleingriffs aufgrund der pulsierenden Rück wirkung auf das Bremspedal möglicherweise unbrauchbar. Eine Pedalwegmessung oder Membranwegmessung ist also vor allem zu einer frühzeitigen Erfassung einer schnellen Bremsmomentanforderung durch den Fahrer geeignet.
• Für die Erfassung einer langsamen und nachhaltigen Bremsmomentanforderung ist jedoch der Druck im Hauptbremszylinder eine sehr geeignete Größe, weil dieser mit einer gewissen Trägheit der Bremspedalbetätigung folgt und somit manche Kurzbremssituationen bereits ausgesondert werden, weil kein ausreichender Bremsdruck erzeugt wird.
• Demnach ist die gewählte Kombination von Vorteil, bei der sich die Bewertung von langsamen und nachhaltigen Bremsmomentanforderungen auf den Bremsdruck im Hauptbremsdruckzylinder stützt, während die Bremsmomentanforderungsgeschwindigkeit aus der zeitlichen Ableitung eines Signals des Pedalweg- oder Membranwegsensors gewonnen wird.
• Sofern ein reproduzierbarer Zusammenhang zwischen dem Pedalweg und einer Pedal-Rückstellkraft besteht, kann ein Pedalkraftsensor anstelle eines Pedalwegsensors eingesetzt werden. Kommt jedoch die Rückstellkraft des Bremspedals aufgrund einer Rückwirkung des Staudrucks im Bremssystems zustande, so ist der Zusammenhang nicht mehr eindeutig. In diesem Fall entspricht die Pedalkraft mehr dem Bremsdruck im Hauptbremszylinder.
• Neben den bekannten, vorbeugend auslösbaren Sicherheitseinrichtungen wie der reversible Gurtstraffer eines Sicherheitsgurtes gibt es eine Reihe weiterer ansteuerbarer Insassenschutzmittel, welche eine Rückhaltewirkung oder eine Energie absorbierende Wirkung zum Schutze eines Insassen bei einer Kollision entfalten. Beispiele für solche Insassenschutzmittel sind verfahrbare Prallkörper, Kissen und Kopfstützen, welche mittels einer Ansteuerung in Größe, Härte, Form und Lage verändert werden können. Neben diesen Insassenschutzmit teln können zur Verminderung der Unfallschwere weitere ansteuerbare Sicherheitseinrichtungen vorgesehen werden, welche die Unfallfolgen für einen Fahrzeuginsassen vermindern, indem ursprünglich zu Komfortzwecken vorgesehene, elektrisch verstellbare Aggregate angesteuert werden, z.B. elektrische Sitzverstellvorrichtung oder eine elektrische Verstellvorrichtung von Fahrzeugöffnungen (Fensterheber, Schiebedachschließung) oder Türverriegelungen.
• In Kraftfahrzeugen können zur Milderung von Unfallfolgen auch ansteuerbare Sicherheitseinrichtungen vorgesehen werden, welche auch dem Schutz von Kollisionspartnern, insbesondere dem Schutz von Fußgängern und Radfahrern dienen. Beispiele hierfür sind verstellbare Motorhauben, verfahrbare Stoßfänger und härteverstellbare Prallelemente an der Fahrzeugaußenhaut. Weitere ansteuerbare Schutzmittel sind die Niveauregulierung und das Brems- und Lenksystem mittels derer ein Aufprall in Richtung geringerer Verletzungsschwere der Insassen und/oder der Kollisionspartner optimiert werden kann. Auch diese Schutzmittel sind im Folgenden als Sicherheitseinrichtungen im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen.
• Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen präventiv wirkenden Schutzsystems in einem Kraftfahrzeug.
• Zur Ansteuerung der vorzugsweise reversiblen Sicherheitseinrichtungen 1 werden in der Fahrzustandssensorik 2 Fahrzustandsdaten erfasst und zumindest hinsichtlich einer Bremsmomentanforderung B durch den Fahrer überwacht. Die Fahrzustandssensorik 2 umfasst einen ersten Sensor 2a zur Messung des Drucks im Hauptbremszylinder und einen zweiten Sensor 2b zur Messung des Pedalweges. Daneben kann die Fahrzustandssensorik mittels weiterer Sensoren 2c weitere Daten erfassen, z.B. Längs- oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs, Betätigungen des Gaspedals oder Müdigkeit des Fahrers, welche die fol gende Verarbeitung und logische Verknüpfung der Signale beeinflussen können.
• In der Bremswunschbewertung 3 wird zumindest die Bremsmomentanforderung B ausgewertet und zur Erkennung eines Zustandes Notbremsung herangezogen. Bei Vorliegen eines Zustandes Notbremsung NB wird mindestens eine der Sicherheitseinrichtungen 1 ausgelöst.
• In der Bremswunschbewertung 3 werden die Signale des ersten Sensors 2a und des zweiten Sensors 2b parallel in jeweils zugeordneten Aufbereitungsstufen 31a, 31b aufbereitet, wobei das Signal des zweiten Sensors 2b zeitlich differenziert wird. Die in dieser Weise aufbereiteten Signale für die Bremsmomentanforderung B_a und die Bremsmomentanforderungsgeschwindigkeit BG_b werden jeweils einer Schwellenabfrage 32a, 32b zugeführt. Die Ergebnisse der Schwellenabfragen 32a, 32b werden einer logischen Verknüpfung 33 zugeführt, in welcher möglicherweise unter Einbeziehung weiterer Parameter auf das Vorliegen eines Zustandes Notbremsung NB geschlossen wird.
• Auf diese Weise kann z.B. das Signal für die Bremsmomentanforderungsgeschwindigkeit BG_b, welches bekanntermaßen Grundlage für die Erkennung einer Notbremssituation ist, mittels einer UND-Verknüpfung innerhalb eines kurzen Zeitfensters oder nach Verstreichen einer kurzen Anstehzeit des Signals logisch verknüpft werden mit dem Ergebnis einer Schwellenabfrage für das Signal B_a einer Bremsmomentanforderung. Damit kann sichergestellt werden, dass nicht nur eine schnelle Bremsmomentanforderung vorgelegen hat, sondern diese auch zu einem nachwirkenden Bremsdruck führt, womit Kurzbremssituationen ausgesondert werden. Diese Ausgestaltung ist in der die Priorität begründenden Anmeldung PCT/EP2004/012685 ausgeführt, welche hiermit durch Verweis aufgenommen wird.
• In einer anderen Anwendung kann das Signal für die Bremsmomentanforderungsgeschwindigkeit BG_b, welches bekanntermaßen Grundlage für die Erkennung einer Notbremssituation ist, mittels einer ODER-Verknüpfung und unter Einbeziehung der Längsverzögerung des Fahrzeugs logisch verknüpft werden mit dem Ergebnis einer Schwellenabfrage für das Signal B_a einer Bremsmomentanforderung. Damit kann sichergestellt werden, dass nicht nur eine schnelle Bremsmomentanforderung zur Erkennung einer Notbremsung führt, sondern auch das Vorliegen eines starken Bremsdruckes, wenn dieser zu keiner oder zu geringen Längsverzögerung des Fahrzeugs führt. In diesem Fall liegt ein zu geringer Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn vor, z.B. durch Glätte, was insgesamt auch zur Erkennung einer Notbremsung NB führt, wenn der vom Fahrer angeforderte Bremsdruck ein Schwelle überschreitet (Panikbremsung). Diese Ausgestaltung ist in einer am gleichen Tag eingereichten Anmeldung der Anmelderin ausgeführt, welche hiermit durch Verweis aufgenommen wird.
• Die Schwellen in den Schwellenabfragen 32a, 32b für die Bremsmomentanforderung oder die Bremsmomentanforderungsgeschwindigkeit können von Fahrzustandsdaten beeinflusst werden. Insbesondere können die Schwellen abhängig von einem Signal für die Bremsmomentanforderung oder deren Geschwindigkeit sein. Oder es können die Schwellen bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten unterhalb von ca. 30 km/h angehoben werden, um in diesem Geschwindigkeitsbereich Fehlauslösungen oder unerwünschte Auslösung wirksam zu unterdrücken. Bei Geschwindigkeiten oberhalb von ca. 80 km/h können die Schwellen abgesenkt werden, weil bei höheren Geschwindigkeiten erfahrungsgemäß der Fahrer sensibler auf die Bremse tritt. Eine Schwellenbeeinflussung in Abhängigkeit von der Querbeschleunigung ist auch denkbar. Insbesondere könnten die Schwellen in einem mittleren Querbeschleunigungsbereich abgesenkt sein.
• Anstelle von logischen Verknüpfungen (UND, ODER) der Ergebnisse der verschiedenen Bewertungen oder Abfragen kann ein vergleichbares Verhalten des Schutzsystems erreicht werden, indem in an sich bekannter Weise die binäre Logik durch eine Fuzzy-Logik ersetzt wird. Beispielsweise kann eine von den Fahrzeugdaten multifaktoriell abhängige Gesamtkritikalität für die Längsdynamik gebildet werden, welche einen Wert zwischen 0 ... 1 annimmt und eine feste Schwelle bei z.B. 0,8 zu überwinden hat, damit eine Sicherheitseinrichtung ausgelöst wird.

Claims (7)

1. Präventiv wirkendes Schutzsystem in einem Kraftfahrzeug mit Sicherheitseinrichtungen (1) zur Minderung von Unfallfolgen bei dem – in einer Fahrzustandssensorik (2) Fahrzustandsdaten erfasst und zumindest hinsichtlich einer Bremsmomentanforderung (B) durch den Fahrer überwacht werden, – in einer Bremswunschbewertung (3) zumindest die Bremsmomentanforderung ausgewertet und zur Erkennung eines Zustandes Notbremsung herangezogen wird und – bei Vorliegen eines Zustandes Notbremsung (NB) mindestens eine der Sicherheitseinrichtungen (1) ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsmomentanforderung (B) mittels zumindest zweier unabhängiger Sensoren (2a, 2b) erfasst und in der Bremswunschbewertung (3) die Signale dieser beiden Sensoren (2a, 2b) parallel ausgewertet und zur Erkennung eines Zustands Notbremsung (NB) herangezogen werden.
2. Schutzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten Sensor (2a) der Druck im Bremssystem oder Hauptbremszylinder erfasst und mit dem zweiten Sensor (2b) der Pedalweg gemessen wird.
3. Schutzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (2b) ein Pedalwegsensor, Pedalkraftsensor oder Membranwegsensor ist.
4. Schutzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bremswunschbewertung (3) die Signale der beiden Sensoren (2a, 2b) zu Signalen für die Bremsmomentanforderung (B_a) oder Bremsmomentanforderungsgeschwindigkeit (BG_b) aufbereitet werden.
5. Schutzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des ersten Sensors (2a) zu einem ersten Signal für die Bremsanforderungsgeschwindigkeit und das Signal des zweiten Sensors (2b) zu einem zweiten Signal für die Bremsmomentanforderungsgeschwindigkeit aufbereitet wird und beide Signale jeweils einer Schwellenabfragen zugeführt werden, deren Ergebnisse in einer logischen Verknüpfung zur Erkennung des Zustands Notbremsung herangezogen werden.
6. Schutzsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des ersten Sensors (2a) zu einem Signal für die Bremsmomentanforderung (B_a) und das Signal des zweiten Sensors (2b) zu einem Signal für die Bremsmomentanforderungsgeschwindigkeit (BG_b) aufbereitet wird und beide Signale jeweils einer Schwellenabfragen (32a, 32b) zugeführt werden, deren Ergebnisse in einer logischen Verknüpfung (33) zur Erkennung des Zustands Notbremsung herangezogen werden.
7. Schutzsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellen in den Schwellenabfragen (32a, 32b) von weiteren Fahrzustandsdaten abhängig sind.