DE102006030686B4

DE102006030686B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Bremskraftunterstützung für eine Not- oder Zielbremsung

Info

Publication number: DE102006030686B4
Application number: DE102006030686.4A
Authority: DE
Inventors: Dr. Busch Sebastian; Gordon SEITZ; Thomas Eigel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2020-08-20
Anticipated expiration: 2026-07-05
Also published as: DE102006030686A1

Abstract

Verfahren zur Bremskraftunterstützung für eine Not- oder Zielbremsung in einem von einem Fahrer durchgeführten Bremsvorgang mittels eines geregelten fremdbetätigbaren Bremskraftverstärkers (2) mit einem variablen Verstärkungsfaktor, wobei die Bremskraftunterstützung durch mindestens einen Parameter ausgelöst wird und in einer Auswerteeinheit (3) ein Verstärkungsfaktor derart bestimmt wird, dass sich eine Soll-Verzögerung (a) des Fahrzeugs einstellt, wobei der Auswerteeinheit (3) der Abstand (d) zu einem erfassten Hindernis, die Relativgeschwindigkeit (V) zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis und die Verzögerung des Hindernisses (a) übermittelt wird und/oder die Auswerteeinheit (3) diese aus anderen Eingangsgrößen berechnet, wobei die Soll-Verzögerung (a) sich aus mindestens zwei Verzögerungsanteilen zusammensetzt, wobei der erste Verzögerungsanteil (a) vom Abstand (d) und der Relativgeschwindigkeit (V) abhängig ist und der zweite Verzögerungsanteil von der Verzögerung des Hindernisses (a) abhängig ist, wobei die Verzögerung des Hindernisses (a) mit einem vom Abstand (d) abhängigen Faktor (k) gewichtet wird, wobei der Faktor (k) bei Abständen kleiner als ein Mindestabstand (dmin) 1 ist und bei Abständen größer als ein Maximalabstand (dmax) 0 ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bremskraftunterstützung für eine Not- oder Zielbremsung in einem von einem Fahrer durchgeführten Bremsvorgang.
Es ist bekannt, Fahrzeuge mit einem geregelten fremdbetätigbaren Bremskraftverstärker auszubilden. Für eine Bremskraftunterstützung ist zu unterscheiden zwischen Bremsvorgängen, welche unabhängig von einer Betätigung des Bremspedals erfolgen, beispielsweise als Teil eines Fahrassistenzsystems, und Bremsvorgänge, bei welche die Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer für eine Not- oder Zielbremsung verstärkt wird.
Ein bekanntes Fahrassistenzsystem ist beispielsweise der „intelligente Tempomat“ („adaptive cruise control“ ACC) zur Regelung der Fahrzeuglängsdynamik. Beim ACC wird der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug durch Abstandssensorik erkannt. Das ACC kann auf die Bremsanlage des Fahrzeugs einwirken und das Fahrzeug entsprechend dem Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug und der eigenen Fahrzeuggeschwindigkeit abbremsen. Für ein ACC ist beispielsweise aus der DE 199 37 818 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, durch welche der Übergang zwischen der Fremdbremsung und einer davon abweichenden vom Fahrer eingeleiteten Fahrzeugverzögerung optimiert werden soll.
Eine Bremskraftverstärkung für eine Not- oder Zielbremsung ist beispielsweise aus der DE 195 15 848 A1 bekannt. Dabei wird der Verstärkungsfaktor eines geregelten fremdbetätigbaren Bremskraftverstärker variabel eingestellt wird. Durch den variablen Verstärkungsfaktor können Einflüsse unbekannter oder veränderlicher Parameter - wie Fahrzeugmasse, Belagreibwerte etc.- während des Betriebs ausgeglichen werden. Hierfür wird aus einer vom Fahrer auf das Bremspedal aufgebrachten Fußkraft ein Solldruck ermittelt und mit dem tatsächlich aufgebrachten Druck verglichen. Für die Auslösung eines Bremskraftverstärkers für eine Not- oder Zielbremsung sind verschiedene Kriterien bekannt. So ist es beispielsweise bekannt, die Betätigungsgeschwindigkeit des Bremspedals als Auslösekriterium zu nutzen.
Aus der DE 103 54 983 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Verzögerungsbetrags für ein einem vorausfahrenden Fahrzeug folgendes Wirtsfahrzeug mit einem adaptiven Geschwindigkeitsregelungsterm bekannt, wobei die Geschwindigkeit des Wirtsfahrzeuges und des vorausfahrenden Fahrzeugs ermittelt werden. Weiter wird die Relativgeschwindigkeit zwischen den Fahrzeugen ermittelt sowie die Verzögerung des vorausfahrenden und des Wirtsfahrzeugs. Dabei erfolgt eine Berechnung eines zur Anpassung der Geschwindigkeit des Wirtsfahrzeugs an die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs bei einem zukünftigen Sollabstand zwischen dem Wirtsfahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug momentan erforderlichen Verzögerungsbetrages und eine relative Änderung der Wirtsfahrzeugverzögerung in Reaktion auf den berechneten momentanen Optimalverzögerungsbetrag, wobei eine konstante Verzögerung des vorausfahrenden Fahrzeugs angenommen wird.
Die DE 699 14 815 T2 betrifft ein automatisches Bremsensteuerungssystem für ein Fahrzeug, wobei die Bremsen automatisch betätigt werden, wenn sich das Fahrzueg einem Hindernis oder einem vorausfahrenden Fahrzeug nähert.
In der DE 100 11 777 A1 wird ein Verfahren zur Fahrzeugsteuerung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem Bewegungs-/Positionsdaten eines vor oder hinter dem Fahrzeug befindlichen Objekts oder Zielpunkts und Eigenbewegungsdaten des Fahrzeugs erfaßt und ausgewertet werden und in Abhängigkeit von diesen Daten das Fahrzeug abgebremst wird, wobei die Daten während des Bremsvorgangs fortlaufend erfaßt und ausgewertet werden, dass in Abhängigkeit von diesen Daten während des Bremsvorgangs fortlaufend eine aktuelle Soll-Fahrzeugverzögerung oder davon abgeleitete Größen ermittelt werden, und dass das Abbremsen des Fahrzeugs nach Maßgabe der aktuellen Soll-Fahrzeugverzögerung oder der davon abgeleiteten Größen erfolgt.
Aus DE 198 17 326 A1 ist ein Verfahren zum Verkürzen des Bremsweges eines Fahrzeugs bekannt, das einen Bremskraftverstärker, der während eines Standardbremsvorganges lediglich durch einen vom Fahrer ausgeübten Bremspedaldruck angesteuert wird und beim Vorliegen einer kritischen Fahrsituation von einer Steuereinrichtung derart angesteuert wird, dass ein gegenüber dem Standardbremsvorgang erhöhter Verstärkungsfaktor am Bremskraftverstärker eingestellt wird, wobei ein Gefahrenpotential ermittelt wird, dass die Wahrscheinlichkeit angibt, dass das zu bremsende Fahrzeug in einen Unfall verwickelt wird, und die Erhöhung des Verstärkungsfaktors nach Maßgabe des Gefahrenpotentials gesteuert wird. Zur Ermittlung des Gefahrenpotentials von der Fahrsituation werden beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Fahrzeugbeschleunigung, der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, die Relativgeschwindigkeit und/oder die Relativbeschleunigung eines vorausfahrenden Fahrzeugs berücksichtigt.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bremskraftunterstützung für eine Not- oder Zielbremsung in einem von einem Fahrer durchgeführten Bremsvorgang zu verbessern.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 4. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu umfasst die Vorrichtung zur Bremskraftunterstützung für eine Not- oder Zielbremsung in einem von einem Fahrer durchgeführten Bremsvorgang einen geregelten fremdbetätigbaren Bremskraftverstärker mit einem variablen Verstärkungsfaktor, wobei die Bremskraftunterstützung durch mindestens einen Parameter ausgelöst wird, eine Auswerteeinheit, in der der Verstärkungsfaktor des Bremskraftverstärkers derart bestimmt wird, dass sich eine Soll-Verzögerung des Fahrzeugs einstellt, wobei der Auswerteeinheit der Abstand zu einem erfassten Hindernis, die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis und die Verzögerung des Hindernisses übermittelt wird und/oder die Auswerteeinheit diese aus anderen Eingangsgrößen berechnet, wobei die Soll-Verzögerung sich aus mindestens zwei Verzögerungsanteilen zusammensetzt, wobei der erste Verzögerungsanteil vom Abstand und der Relativgeschwindigkeit abhängig ist und der zweite Verzögerungsanteil von der Verzögerung des Hindernisses abhängig ist, der mit einem vom Abstand abhängigen Faktor gewichtet wird, wobei der Faktor bei Abständen kleiner als ein Mindestabstand 1 und bei Abständen größer als ein Mindestabstand 0 ist. Hierdurch wird erreicht, dass die Verzögerung des Hindernisses nur dann einfließt, wenn die Situation dies erfordert, wohingegen bei größeren Abständen unnötige starke Bremseingriffe unterdrückt werden. Dies soll am folgenden Beispiel erläutert werden:

Bei der Annäherung an stehende oder mit konstanter Geschwindigkeit bewegte Hindernisse lässt sich zu jedem Zeitpunkt eine konstante Verzögerung a_Zielbremsung für das eigene Fahrzeug ausrechnen, mit der man eine Kollision mit diesem Hindernis vermeiden kann. Bei der Annäherung an verzögerte oder beschleunigte Hindernisse hat man einen Konflikt zu lösen:
- - Berücksichtigt man die Verzögerung/Beschleunigung des Hindernisses zu 100 %, kann das zu einer ungerechtfertigten Auslösung der Zielbremsung führen. Ein fiktives Beispiel: Das eigene Fahrzeug befindet sich einen Kilometer hinter einem Hindernis, das eine Vollbremsung ausführt. Setzt man für dieses Beispiel eine entsprechend weit reichende Sensorik voraus, so würde das Ego-Fahrzeug ebenfalls eine Vollbremsung auslösen und ca. einen Kilometer hinter dem Hindernis zum Stehen kommen. Das ist sicher nicht gewünscht.
  - - Berücksichtigt man dagegen die Verzögerung/Beschleunigung des Hindernisses zu 0 %, kann das zu Situationen führen, in denen die Kollision nicht mehr vermieden wird. Auch hier ein fiktives Beispiel: Das eigene Fahrzeug befindet sich wenige Meter hinter einem Hindernis und hat eine gewisse Überschuss-Geschwindigkeit, so dass der Zielbremsungs-Algorithmus eine Verzögerung von 7m/s² bestimmt hat, um die Kollision gerade zu vermeiden. In diesem Moment beginnt das Vorderfahzeug mit 3m/s² zu verzögern. Bleibt der Algorithmus bei 7 m/s², kommt es unweigerlich zur Kollision - dabei hätte eine Vollbremsung mit 10 m/s² den Unfall vermeiden können.

Aus diesen Beispielen lässt sich die Erfindung verkürzt auf den Punkt bringen. Bei großen Abständen zum Hindernis sollte dessen Verzögerung/Beschleunigung überhaupt nicht berücksichtigt werden - bei kleinen Abständen dagegen bis zu 100 %. Als Formel ausgedrückt: $a_{s o l l} = a_{Z i e l b r e m s u n g} + k \cdot a_{i s t_H i n d e r n i s}$
Dabei ist a_Zielbremsung die Verzögerung, die sich allein aus Abstand und Relativgeschwindigkeit zwischen eigenem Fahrzeug und Hindernis bestimmt und k = f (Abstand) ein Faktor zwischen 0 % und 100 % als Funktion vom Abstand zwischen eigenem Fahrzeug und Hindernis. Das Hindernis ist beispielsweise ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug.
Die Funktion kann dabei beispielsweise eine Gerade oder eine Treppenfunktion sein, wobei die einzelnen Treppenstufen nicht gleich sein müssen. Ebenso ist eine S-förmige Funktion vorteilhaft. Hinsichtlich des Bremskraftverstärkers kommt vorzugsweise ein elektromechanischer Bremskraftverstärker zur Anwendung. Hinsichtlich der Sensorik zur Erfassung des Abstandes, der Relativgeschwindigkeit und der Verzögerung bzw. Beschleunigung des Hindernisses können Radar, Lidar, Ultraschall-Sensoren und ähnliches alleine und in Kombination zur Anwendung kommen, aus denen Abstand und Relativgeschwindigkeit über den Doppler-Effekt bestimmt werden kann, wobei die Verzögerung des Hindernisses durch die zeitliche Ableitung der Geschwindigkeit des Hindernisses ermittelt werden kann, die wiederum aus der Eigengeschwindigkeit und der Relativgeschwindigkeit ermittelt werden kann.
Vorzugsweise ist der auslösende Parameter für die Bremskraftunterstützung der Abstand zu dem Hindernis alleine, so dass Pedalkraft und/oder Pedalbetätigungsgeschwindigkeit nicht weiter berücksichtigt werden. Somit werden häufig unerwünschte Bremsunterstützungen vermieden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine hohe Bremskraftverstärkung eingestellt, wenn zu Beginn der Bremsung eine Kollision bei einer vom Fahrer vorgegebenen Verzögerung wahrscheinlich ist. Dabei kann der Fahrer mit geringer Kraft das Bremspedal so weit durchtreten, bis eine notwendige Verzögerung zur Vermeidung einer Kollision erreicht wird. Ist das Ziel, eine Kollision zu vermeiden, erreicht, so wird die überhöhte Bremskraftverstärkung zurückgenommen und ein „normaler Wert“ der Bremskraftverstärkung eingestellt. Als „normaler Wert“ ist dabei ein fester Verstärkungsfaktor oder ein in Abhängigkeit der aufgebrachten Pedalkraft variabler Verstärkungsfaktor denkbar. Der Fahrer bestimmt dabei die tatsächliche Verzögerung des Fahrzeugs weitgehend selbst. Er kann den Bremsvorgang auch abbrechen, indem er das Bremspedal freigibt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Bremskraftunterstützung und
2 Verläufe eines Wichtungsfaktors k über einen Abstand d.

Die Vorrichtung 1 zur Bremskraftunterstützung für eine Not- oder Zielbremsung umfasst einen Bremskraftverstärker 2 und eine Auswerteeinheit 3. Über den Bremskraftverstärker 2 kann ein zusätzliches Bremsmoment an einem Hauptbremszylinder 4 erzeugt werden, das dem vom Fahrer über das Bremspedal 5 vorgegebene Bremsmoment überlagert wird. Die Auswerteeinheit 3 steuert hierzu den Bremskraftverstärker 2 an, der dann das von der Auswerteeinheit 3 berechnete Zusatzbremsmoment erzeugt. Das resultierende Bremsmoment am Hauptbremszylinder 4 kann dann zurückgeführt werden, um das gewünschte resultierende Bremsmoment zu regeln. Der Auswerteeinheit 3 werden der Abstand d zu einem vorausbefindlichen Hindernis, die Relativgeschwindigkeit V_rel zwischen dem Fahrer und dem Hindernis sowie die Eigengeschwindigkeit V des Fahrzeugs zugeführt. Erfasst nun die Auswerteeinheit 3 eine Betätigung des Bremspedals 5, so wird zunächst der Abstand d zu einem vorausbefindlichen Hindernis bestimmt. Vorliegend kann die Betätigung des Bremspedals 5 anhand eines vorhandenen Bremsmoments am Hauptbremszylinder 4 detektiert werden. Es ist aber ergänzend oder alternativ möglich, ein die Bremspedalaktivität darstellendes Signal direkt der Auswerteeinheit zuzuführen. Wird kein Hindernis in einem bestimmten Abstand erfasst, so erfolgt keine Bremskraftunterstützung durch den Bremskraftverstärker 2. Befindet sich hingegen ein Hindernis innerhalb des vorgegebenen Bereichs, so wird die Bremskraftunterstützung aktiviert. Hierzu berechnet die Auswerteeinheit 3 eine Soll-Beschleunigung a_soll, die notwendig ist, um eine Kollision mit dem Hindernis zu vermeiden. Dabei gilt: $a_{s o l l} = a_{Z i e l b r e m s u n g} + k \cdot a_{i s t_H i n d e r n i s}$
Dabei ist a_Zielbremsung die Verzögerung, die sich allein aus Abstand und Relativgeschwindigkeit zwischen eigenem Fahrzeug und Hindernis bestimmt und k = f (Abstand) ein Faktor zwischen 0 % und 100 % als Funktion vom Abstand zwischen eigenem Fahrzeug und Hindernis.
Zwei mögliche Verläufe von k (d) sind in 2 dargestellt, wobei neben dem linearen Verlauf eine S-förmige Kurve dargestellt ist. Die Beschleunigung a_{ist_Hindemis} kann dabei beispielsweise als zeitliche Ableitung der Geschwindigkeit des Hindernisses ermittelt werden, die sich aus der Eigengeschwindigkeit V und der Relativgeschwindigkeit V_rel ermitteln lässt.
Entsprechend der Soll-Verzögerung a_soll wird ein Verstärkungsfaktor für den Bremskraftverstärker 2 erzeugt, so dass sich insgesamt über das resultierende Bremsmoment am Hauptbremszylinder 4 die gewünschte Verzögerung einstellt.

Claims

Verfahren zur Bremskraftunterstützung für eine Not- oder Zielbremsung in einem von einem Fahrer durchgeführten Bremsvorgang mittels eines geregelten fremdbetätigbaren Bremskraftverstärkers (2) mit einem variablen Verstärkungsfaktor, wobei die Bremskraftunterstützung durch mindestens einen Parameter ausgelöst wird und in einer Auswerteeinheit (3) ein Verstärkungsfaktor derart bestimmt wird, dass sich eine Soll-Verzögerung (a_soll) des Fahrzeugs einstellt, wobei der Auswerteeinheit (3) der Abstand (d) zu einem erfassten Hindernis, die Relativgeschwindigkeit (V_rel) zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis und die Verzögerung des Hindernisses (a_{ist_Hindernis}) übermittelt wird und/oder die Auswerteeinheit (3) diese aus anderen Eingangsgrößen berechnet, wobei die Soll-Verzögerung (a_soll) sich aus mindestens zwei Verzögerungsanteilen zusammensetzt, wobei der erste Verzögerungsanteil (a_Zielbremsung) vom Abstand (d) und der Relativgeschwindigkeit (V_rel) abhängig ist und der zweite Verzögerungsanteil von der Verzögerung des Hindernisses (a_{ist_Hindernis}) abhängig ist, wobei die Verzögerung des Hindernisses (a_{ist_Hindernis}) mit einem vom Abstand (d) abhängigen Faktor (k) gewichtet wird, wobei der Faktor (k) bei Abständen kleiner als ein Mindestabstand (dmin) 1 ist und bei Abständen größer als ein Maximalabstand (dmax) 0 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der auslösende Parameter für die Bremskraftunterstützung der Abstand (d) zu dem Hindernis ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erhöhter Verstärkungsfaktor bzw. eine erhöhte Soll-Verzögerung (a_soll) eingestellt wird, wenn zu Beginn der Bremsung eine Kollision bei einer vom Fahrer vorgegebenen Verzögerung wahrscheinlich ist, und ein normaler Wert des Verstärkungsfaktors bzw. der Soll-Verzögerung (a_soll) eingestellt wird, wenn das Ziel, eine Kollision zu vermeiden, erreicht ist.
Vorrichtung zur Bremskraftunterstützung für eine Not- oder Zielbremsung in einem von einem Fahrer durchgeführten Bremsvorgang, umfassend einen geregelten fremdbetätigbaren Bremskraftverstärker (2) mit einem variablen Verstärkungsfaktor, wobei die Bremskraftunterstützung durch mindestens einen Parameter ausgelöst wird, einer Auswerteeinheit (3), in der der Verstärkungsfaktor des Bremskraftverstärkers (2) derart bestimmt wird, dass sich eine Soll-Verzögerung (a_soll) des Fahrzeugs einstellt, wobei der Auswerteeinheit (3) der Abstand (d) zu einem erfassten Hindernis, die Relativgeschwindigkeit (V_rel) zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis und die Verzögerung des Hindernisses (a_{ist_Hindernis}) übermittelt wird und/oder die Auswerteeinheit (3) diese aus anderen Eingangsgrößen berechnet, wobei die Soll-Verzögerung (a_soll) sich aus mindestens zwei Verzögerungsanteilen zusammensetzt, wobei der erste Verzögerungsanteil (a_Zielbremsung) vom Abstand (d) und der Relativgeschwindigkeit (V_rel) abhängig ist und der zweite Verzögerungsanteil von der Verzögerung des Hindernisses (a_{ist_Hindernis}) abhängig ist, der mit einem vom Abstand (d) abhängigen Faktor (k) gewichtet wird, wobei der Faktor (k) bei Abständen kleiner als ein Mindestabstand (d_min) 1 ist und bei Abständen größer als ein Maximalabstand (dmax) 0 ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der auslösende Parameter für die Bremskraftunterstützung der Abstand (d) zu dem Hindernis ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erhöhter Verstärkungsfaktor bzw. eine erhöhte Soll-Verzögerung (a_soll) eingestellt wird, wenn zu Beginn der Bremsung eine Kollision bei einer vom Fahrer vorgegebenen Verzögerung wahrscheinlich ist, und ein normaler Wert des Verstärkungsfaktors bzw. der Soll-Verzögerung (a_soll) eingestellt wird, wenn das Ziel, eine Kollision zu vermeiden, erreicht ist.