DE102005011552A1

DE102005011552A1 - Verfahren zur Aktivierung eines Anfahrassistenten eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102005011552A1
Application number: DE102005011552A
Authority: DE
Inventors: Ralph Zachmann; Michael Gille; Holger Schmidt
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2005-12-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktivierung eines Anfahrassistenten eines Fahrzeugs. DOLLAR A Um eine Anfahrunterstützung eines Fahrzeugs an einem Berg zu verbessern und kostengünstig auszugestalten, sieht das Verfahren vor, dass die Aktivierung des Anfahrassistenten in Abhängigkeit von einer Pedalbewegung eines Fahrzeugpedals ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktivierung eines Anfahrassistenten eines Fahrzeugs.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung des Aktivierungszeitpunktes eines Anfahrassistenten in einem Fahrzeug ohne Neigungssensor.

Aus der DE 36 18 532 A1 ist ein Anfahrassistent für ein Kraftfahrzeug an einer Steigung bekannt. Dieser sogenannte Anfahrassistent soll beim Anfahren am Berg das komplizierte Handhaben von Bremse, Feststellbremse, Kupplung und Motor vereinfachen. Gleichzeitig soll aber sichergestellt werden, dass das Fahrzeug nicht rückwärts rollt, um beispielsweise Kollisionen mit bergab stehenden Fahrzeugen zu vermeiden. Wenn ein Fahrzeug am Berg anfahren will, gelten in erster Näherung die in 1 schematisch dargestellten Gesetzmäßigkeiten. Die Gewichtskraft F_G des Fahrzeugs kann in eine Normalkomponente F_N und eine Tangentialkomponente F_T am Reifen eines Einradmodells zerlegt werden. F_T führt zusammen mit dem Reifenradius r_R zu einem Hangabtriebsmoment M_H gemäß der Formel MH = FG × sin α × rR

Hierbei ist α der Steigungswinkel. Das Hangabtriebsmoment M_H würde ohne weitere Einflussmaßnahmen dazu führen, dass das Fahrzeug bergab rollt. Ihm entgegen wirken das haltende Bremsmoment M_B und das beim Anfahren zusätzlich eingebrachte Motormoment M_M. Ein Anfahrassistent am Berg kann beispielsweise das Bremsmoment M_B beeinflussen. Die Beeinflussung muss aber so erfolgen, dass zu jedem Zeitpunkt sichergestellt ist, dass die Ungleichung MH < MB + MM erfüllt ist. Nur dann wird ein Rückwärtsrollen des Fahrzeugs sicher vermieden. Um die obige Gleichung erfüllen zu können, ist die Kenntnis des Hangabtriebsmoments erforderlich. Gemäß den Ausführungen in der DE 36 18 532 A1 , weist die Bremsanlage ein zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremszylindern angeordnetes Ventil auf, welches im Stillstand zur Aufrechterhaltung eines Bremsbetätigungsdruckes geschlossen ist und zur Aufhebung des Bremsbetätigungsdruckes geöffnet wird. Wenn das Fahrzeug von einem Stillstand in einen Fahrzustand gebracht werden soll, wird überprüft, ob das vom Fahrzeugführer vorgegebene Motordrehmoment einem für das Anfahren benötigtem Anfahrdrehmoment entspricht. Dabei wird das benötigte Anfahrdrehmoment in Abhängigkeit eines sensorisch erfassten aktuellen Neigungswinkels des Fahrzeugs an einer Steigung und des Fahrzeuggewichts ermittelt.

Darüber hinaus ist es bekannt, eine extern verursachte, das Fahrzeug antreibende oder bremsende Größe in einem Beobachter zu ermitteln. Der Beobachter empfängt intern verursachte, das Fahrzeug antreibende oder bremsende Größen, ermittelt daraus, wie sich die Längsdynamik des Fahrzeugs entwickeln müsste, vergleicht dieses Ergebnis mit tatsächlich gemessenen Werten der Längsdynamik und schließt aus eventuellen Abweichungen auf extern verursachte, ein Fahrzeug antreibende oder bremsende Größen, insbesondere Momente ( EP 1 023 547 B1 ).

Weiterhin ist aus der EP 1 023 546 B1 ein Verfahren zum Unterstützen des Anfahrens eines Fahrzeugs an einem Berg bekannt, bei dem das Fahrzeugantriebsmoment während des Anfahrens und extern verursachte Momente ermittelt werden, und in Abhängigkeit von den ermittelten Momenten die Betriebsbremse, die Feststellbremse und/oder das Motormoment beeinflusst werden.

Löst der Fahrer bei den vorstehend beschrieben Verfahren zum Anfahren die Bremse, wird der Bremsdruck zunächst gehalten und beim Einkuppeln über die Momentenbilanz reduziert. Diese lautet: MB = MH – MA

M_B: = erforderliches Bremsmoment
M_H: = Hangabtriebsmoment
M_A: = Antriebsmoment des Motors

Die Funktion wird nur beim Anhalten an Steigungen aktiviert. Um die zuvor beschriebene Funktionalität zu erhalten, werden Sensoren verwendet, welche

a) zum Aktivieren der Funktion und
b) zur Berechnung des Hangabtriebsmoments

erforderlich sind.

Zur Berechnung des Hangabtriebsmoments werden Neigungssensoren oder Fahrzeuggeschwindigkeits- und Beschleunigungssensoren eingesetzt, mittels deren Ausgangssignale eine Steigung ermittelt werden kann. Dabei enthält das Beschleunigungssignal nicht nur die Beschleunigung in Längsrichtung des Fahrzeugs sondern auch die Schwerkraftkomponente g*sin α. Andererseits kann über die Raddrehzahlsensoren die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt werden. Somit entspricht der differenzierte Wert der Fahrgeschwindigkeit genau der tatsächlichen Beschleunigung des Beschleunigungssignals, so dass die Steigung nach der Beziehung

bestimmt werden kann.

Weiterhin sind Anfahrassistenten für Kraftfahrzeuge an einer Steigung ohne Sensor bekannt. Dabei sieht die DE 199 50 162 A1 vor, dass zum Auslösen des Anfahrassistenten der Bremsdruck durch den Fahrer erhöht werden muss, damit ein zeitverzögertes Deaktivieren des Betriebsbremssteuerdrucks erfolgt. Systeme ohne Steigungssensor haben folgende Nachteile:

– Aus Komfortgründen muss auf die automatische Aktivierung verzichtet werden, um ein unerwünschtes Anfahren gegen einen Bremsdruck in der Ebene zu vermeiden. Das System muss bei Bedarf manuell aktiviert werden.
– Das Hangabtriebsmoment kann nicht bestimmt werden, wodurch je nach Steigung entweder ein Zurückrollen des Fahrzeugs oder ein Anfahren gegen Bremsdruck unausweichlich ist.

Es ist in der älteren DE 10 2004 012 689.5 daher bei der Realisierung eines Anfahrassistenten ohne Neigungssensor bereits vorgeschlagen worden, ein unkomfortables Anfahren in der Ebene gegen einen Bremsdruck zu vermeiden, indem bis zur ersten Fahrzeugbewegung der Bremsdruck in den Radbremsen abgelassen wird, was in der Ebene einem vollständigen Druckabbau gleichkommt. Die Ermittlung der Fahrzeugbewegung dabei soll anhand von drehrichtungserkennenden Radrehzahlsensoren des Fahrzeugs festgestellt werden.

Ein Nachteil dieser Realisierung besteht darin, dass bei einer Aktivierung am Hang zwar die Steigung anhand des zum Halten des Fahrzeugs erforderlichen Drucks bestimmt werden kann, allerdings fehlt eine Information über die Fahrbahnneigung (Steigung oder Gefälle), wenn keine drehrichtungserkennenden Raddrehzahlsensoren vorhanden sind. Somit kann nicht detektiert werden, wenn der Fahrer das Gefälle zum Anrollen nutzen möchte.

Ein weiteres Problem besteht darin, den Auslösezeitpunkt zur Aktivierung des Anfahrassistenten zu erkennen. Mit dem Lösen des Bremspedals muss der Bremsdruck eingesperrt und damit die Fahrzeugbremse vom Bremspedal entkoppelt werden. Das Einsperren geschieht in der Regel durch Schließen der Einlassventile der Bremsanlage. Normalerweise wird mit dem Einsperren des Bremsdrucks begonnen, sobald der Fahrer den von ihm in die Bremsanlage eingesteuerten Bremsdruck reduziert. Löst der Fahrer das Bremspedal jedoch nicht vollständig, sondern beginnt lediglich das Pedal zu modulieren, hat er ab dem Auslösezeitpunkt des Anfahrassistenten ein völlig ungewohntes Pedalgefühl.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren zur Aktivierung eines Anfahrassistenten bereitzustellen, das einen verbesserten Auslösezeitpunkt des Anfahrassistenten erkennt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zur Aktivierung eines Anfahrassistenten eines Fahrzeugs gelöst, in dem die Aktivierung des Anfahrassistenten in Abhängigkeit von einer Pedalbewegung eines Fahrzeugpedals ermittelt wird.

Der Fahrer erhält hierdurch eine verbesserte Unterstützung beim Anfahren an einem Berg. Ein völlig ungewohntes Pedalgefühl ab dem Auslösezeitpunkt des Anfahrassistenten wird vermieden.

Der Auslösezeitpunkt des Anfahrassistenten wird vorteilhaft in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugpedals, vorzugsweise der des Bremspedals ermittelt. Zweckmäßig wird die Lösegeschwindigkeit des Bremspedals ausgewertet. Die Lösegeschwindigkeit des Bremspedals kann anhand von Druckwerten der Bremsanlage bestimmt werden, so dass keine zusätzlichen Sensoren erforderlich sind.

Das Verfahren ist gekennzeichnet durch die Schritte Messen des Drucks in der Bremsleitung der Bremsanlage, Filtern des gemessenen Drucks mit einem Filter der ersten Ordnung,
Ermitteln der Differenz zwischen dem gefilterten und dem gemessenen Bremsdruck,
Aktivieren des Anfahrassistenten, wenn der Schwellenwert erreicht oder überschritten wird.

Wird der Schwellenwert nicht erreicht oder überschritten, erfolgt der Abbau des Bremsdrucks bis zur vollständigen Entbremsung ohne dass der Anfahrassistent aktiviert wird. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass beim Anrollen auf einem Gefälle keine Veranlassung besteht, das Bremspedal schlagartig zu lösen, sondern es kann durch langsames Lösen ein dosiertes An rollen erreicht werden

Zur Überführung des Fahrzeugs in den Stillstand ist vorgesehen, dass der Bremsdruck in der Bremsanlage eingesperrt wird, wenn der Schwellenwert erreicht oder überschritten wird. Bei einem Anfahrvorgang am Hang wird davon ausgegangen, dass der Fahrer das Bremspedal zügig löst, um frühzeitig Gas geben zu können.

Bei der Ermittlung des Aktivierungszeitpunktes des Anfahrassistenten über die Lösegeschwindigkeit des Bremspedals, wird das unterschiedliche Anfahrverhalten des Fahrers am Berg zugrunde gelegt. Aus diesem, anhand der Lösegeschwindigkeit des Bremspedals bestimmten Anfahrverhaltens kann vorteilhaft ohne spezielle Raddrehzahlsensoren ermittelt werden, ob das Fahrzeug bergauf oder bergab anfährt. Das Verfahren enthält somit eine Fahrtrichtungserkennung, bei der vorzugsweise eine Ermittlungseinheit so ausgebildet ist, dass sie die Lösegeschwindigkeit des Bremspedals bestimmt. Mit dem Einsatz von der Ermittlungseinheit zur Erkennung der Lösegeschwindigkeit des Bremspedals lässt sich eine Fahrtrichtungserkennung realisieren, die eine Richtung der Hangneigung (Gefälle oder Steigung) des aus dem Stillstand bewegten Fahrzeugs abschätzt. Das Fahrzeug steht bergaufwärts, wenn der Schwellenwert überschritten und bergabwärts, wenn der Schwellenwert nicht erreicht wird.

Unterschreitet der Bremsdruck einen Schwellenwert und es wird keine Bewegung des Fahrzeugs ermittelt, kann auf einen Stillstand in der Ebene geschlossen werden. Der Anfahrassistent kann dann deaktiviert werden.

Vorteilhaft kann bei einer Realisierung eines Anfahrassistenten ohne Neigungssensor das Löseverhaltens der Bremse zur Aktivierung des Anfahrassistenten herangezogen werden. Gegenüber anderen Lösungen, die einen separaten Taster benötigen oder eine bestimmte Bremspedalmodulation als Auslösekriterium verwenden, wird mit dieser Realisierung das intuitive Verhalten des Fahrers ausgenutzt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Bremsdruck erst dann eingesperrt werden muss, sobald der Fahrer beginnt, das Pedal schnell zu lösen. Andernfalls müsste der maximale Bremsdruck schon ab Fahrzeugstillstand eingesperrt werden, was ein ungewohntes Pedalgefühl bei einer Pedalmodulation zur Folge hätte.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Berücksichtigung der Zeichnung und vorteilhafter weiterer Merkmale im Folgenden beschrieben.
Es zeigen
1 ein Schema der Gesetzmäßigkeiten eines Fahrzeugs am Hang
2 ein Ablaufschema zum Aktivieren eines Anfahrassistenten
3 das Löseverhalten des Bremspedals beim Anfahren
4 ein Schema einer Aktivierungseinrichtung für den Anfahrassistenten
3 zeigt das Löseverhalten des Bremspedals anhand des Bremsdruckes einer in 4 nur schematisch dargestellten Aktivierungseinrichtung 10. 4 weist im wesentlichen ein Bremspedal 11 und eine Bremsanlage mit Drucksensor 12 auf, die z.B. als bekannte hydraulische Bremsanlage ausgebildet sind. Derartige Bremsanlagen weisen in der Regel einem pneumatischen Bremskraftverstärker, einen Druckmittelvorratsbehälter aufweisenden Hauptbremszylinder, dessen Druckkammern über Bremsleitungen mit Radbremsen verbunden sind, auf, wobei die Radbremsen paarweise in sogenannten Bremskreisen I, II zusammengefasst sind. Bei den Bremskreisen I, II hat sich die sogenannte Diagonalaufteilung unter Zusammenfassung von diagonal gegenüberliegenden Radbremsen der Vorderachse und Hinterachse eines Fahrzeugs durchgesetzt, wobei prinzipiell auch andere Aufteilung wie beispielsweise die sogenannte Schwarz/Weiß Aufteilung unter paarweiser Kombination der Radbremsen einer Achse möglich ist.
Der zur Erfassung des fahrerseitig eingesteuerten Drucks dienende Drucksensor 12 stellt das gemessene Drucksignal 14 einer Auswerteeinheit 13 zur Verfügung. Die Auswerteeinheit 13 erhält auch ein gefiltertes Drucksignal 15 von dem zwischen 12 und 13 angeordneten Filter 16.
In der Auswerteeinheit 13 wird die Differenz zwischen gefiltertem p_filt und gemessenem Bremsdruck p_mess ermittelt. Die Differenz Δp_filt-mess = p_filt-p_mess wird im Vergleicher 17 mit einem Schwellenwert k = 0,3·p_mess verglichen. Überschreitet die Differenz Δp_filt-mess 30 % des gemessenen Bremsdrucks p_mess, so dass p_filt – p_mass > 0,3·p_messbei einer Filterzeitkonstanten von 40ms für den gefilterten Druck,
dann wird ein Aktivierungssignal für die Absperrvorrichtung 18 erzeugt. Als Absperrvorrichtung 18 sind die Einlassventile der Bremsanlage vorgesehen, die geschlossen werden.
Filter 16 und Vergleicher 17 können in der Auswerteeinheit 13 integriert sein. Auswerteeinheit 13 selbst kann Bestandteil einer an sich bekannten ESP-Fahrdynamikregelung sein, wie sie beispielsweise in der DE 195 15 051 A1 beschrieben ist.
2 hat das Ablaufschema des Anfahrassistenten zum Gegenstand. Mit dem gezeigten Ablauf kann der Anfahrassistent aktiviert werden.
Ausgehend von einer gegebenen, bestimmten Situation 20, in der der Fahrer im Stillstand für eine Mindestzeitdauer mit einem Mindestdruck p_mind auf das Bremspedal tritt bzw. die Bremsanlage betätigt, wird zunächst in Raute 21 festgestellt ob die Differenz Δp_filt-mess > k ist, nach der Beziehung p_filt – p_mess > 0,3·p_mess,bei einer Filterzeitkonstanten von 40ms für den gefilterten Druck und mit k = 0,3·p_mess

p_filt: = gefilterter Bremsdruckwert
p_mess: = gemessener Bremsdruckwert.

Die genannten Druckdifferenzen hängen unmittelbar mit der gewählten Filterzeitkonstante der Druckfilterung in Filter 16 zusammen. Bei stärkerer Filterung ist eine höhere Druckdifferenz erforderlich, um die gleiche Auslöseempfindlichkeit zu erhalten.
Bevorzugt sind als Grenzwerte für die Filterzeitkonstante Wertebereich von ca. 30–100ms vorgesehen, der Wertebereich für die Druckdifferenz hängt, wie bereits erwähnt, von der Filterzeitkonstante ab und beträgt bei 30ms zwischen 15 und 40%, bei 100ms zwischen 40 bis 75%.
Wird der Schwellenwert k nicht erreicht oder überschritten, erfolgt der Abbau des Bremsdrucks in 24 bis zur vollständigen Entbremsung. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass beim Anrollen auf einem Gefälle keine Veranlassung besteht, das Bremspedal schlagartig zu lösen, sondern es kann durch langsames Lösen ein dosiertes Anrollen erreicht werden Wird der Schwellenwert k erreicht oder überschritten ist eine Aktivierung 23 des Anfahrassistenten vorgesehen. Die Aktivierung 23 wird jedoch erst ausgelöst, wenn der gemessene Bremsdruck p_mess einen Wert p_hold_max unterschreitet, der zum Halten an einer maximalen Steigung erforderlich ist (z.B.35bar), nach der Beziehung P_mess < p_hold_max.
Wird der Wert des Bremsdrucks p_hold_max nicht unterschritten, erfolgt in 29 ein Bremsdruckabbau.
Die Absperreinheit wird aktiviert und der Bremsdruck eingesperrt.
Falls der Fahrer das Bremspedal 11 nach der Beziehung p_mess < p_mind,mit p_mind = 1,5 bis 3 bar
vollständig löst, geht der Anfahrassistent in den Zustand über, in dem der Haltedruck ermittelt wird. Dieser Vorgang erfolgt nach dem in der älteren DE 10 2004 012 689.5 beschriebenen Verfahren, indem der Bremsdruck solange verringert wird, bis in 25 eine Fahrzeugbewegung v ermittelt wird oder der Fah rer losfahren möchte. Wird keine Fahrzeugbewegung v erkannt, erfolgt in 28 der vollständige Bremsdruckabbau. In 19 erfolgt ein Bremsdruckaufbau bis in 26 nach der Beziehung p_stat + p_messs > p_holdfestgestellt wird, dass der bei einer Fahrzeugbewegung v ermittelte Bremsdruck p_mess um den Bremsdruck p_stat erhöht ist, damit das Fahrzeug sicher in den Stillstand 27 überführt werden kann.
Falls der Fahrer nur mit dem Pedal moduliert ohne die Bremse wirklich zu lösen, kann eine fälschlich erkannte Aktivierung unter folgenden Bedingungen auch wieder zurückgenommen werden:

– Bremse wird nicht vollständig gelöst (p_mess > Mindestdruck (2bar)) UND
– Die Differenz zwischen gefiltertem und gemessenem Druck unterschreitet 15% des gemessenen Drucks (p_filt – p_mess < 0,15·p_mess), d.h. der Gradient des Druckabbaus wird sehr flach (Fahrer hält Pedal) oder geht in einen Druckaufbau über (Fahrer tritt wieder fester auf die Bremse). Anschließend ist eine erneute Auslösung über die unter 1. aufgeführten Bedingungen möglich.

In der 3 ist der Bremsdruckverlauf über der Zeit in mindestens einem Radzylinder der Bremsanlage 11,12 bei einem Anfahrassistenten dargestellt. Mit 30 ist der Bremsdruckverlauf bezeichnet, bei dem der Fahrer das Bremspedal 11 moduliert, d.h. bei dem der Fahrer über die Bremspedalbetätigung den Druck verändert. Zu den Zeitpunkten 35, 36 löst der Fahrer die Bremse.
Das im Filter 16 gefilterte Bremsdruck-Signal 32 oder 33 folgt dem gemessenen Bremsdruck aufgrund der Filterung etwas verzö gert, womit sich eine Differenz Δp_filt-mess zwischen beiden Signalen ergibt, die um so größer wird, je schneller der gemessene Bremsdruck abfällt. Dabei ist ein schnelles Lösen des Bremspedals 11, mithin ein Abfall des gemessenen Bremsdrucks über eine kürzere Zeitspanne mit 34 bezeichnet, während ein langsames Lösen des Bremspedals 11, mithin ein Abfall des Bremsdruckes über eine längere Zeitspanne mit 31 gekennzeichnet ist. Die dazugehörigen gefilterten Bremsdruckwerte sind mit 32 für das schnelle Lösen und 33 für das langsame Lösen des Bremspedals bezeichnet. Überschreitet die Differenz Δp_filt-mess zwischen dem gemessenen Bremsdruckwert und dem gefilterten Bremsdruckwert den Schwellenwert k, wird der Anfahrassistent aktiviert Schnelles Lösen des Bremspedals 11 führt dabei zu einem Bremsdrucksignal 34 mit nacheilendem gefilterten Signal 32 deren Differenz den Schwellenwert k überschreitet und den Anfahrassistenten aktiviert.
Der Bremsdruck wird zu einem Zeitpunkt eingeschlossen, wenn die weitere Bedingung P_mess < p_hold_max. erfüllt ist

Claims

Verfahren zur Aktivierung eines Anfahrassistenten eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet dass die Aktivierung des Anfahrassistenten in Abhängigkeit von einer Pedalbewegung eines Fahrzeugpedals ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugpedals ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Bremspedals ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösegeschwindigkeit des Bremspedals ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösegeschwindigkeit anhand von Druckwerten der Bremsanlage ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Schritte Messen des Drucks in der Bremsleitung der Bremsanlage, Filtern des gemessenen Drucks mit einem Filter der ersten Ordnung, Ermitteln der Differenz zwischen dem gefilterten und dem gemessenen Bremsdruck, Vergleichen des Differenzwerts mit einem Schwellenwert und Aktivieren des Anfahrassistenten wenn der Schwellenwert erreicht oder überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsdruck bis zur vollständigen Entbremsung abgebaut wird, wenn der Schwellenwert nicht erreicht oder überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsdruck in der Bremsanlage eingesperrt wird, wenn der Schwellenwert erreicht oder überschritten wird.