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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Überführen eines
Fahrzeugs von einem Fahrzustand in einen Stillstandszustand nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
Anzahl an Assistenzfunktionen im Fahrzeug nimmt ständig zu.
So ist es beispielsweise aus der
DE
3728709 bekannt, bei Fahrzeugen durch selbsttätige Betätigung der
Betriebsbremse ein Fahrzeug nach Abschluss eines zum Stillstand
führenden Bremsvorganges
gegen Wegrollen zu sichern.
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Daneben
ist es auch beispielsweise aus der
DE 19838885 A1 bekannt ein Fahrzeug dadurch
im Stillstand zu halten, indem eine ggf. auch selbsttätige Betätigung der
Feststellbremse vorgenommen wird. Darüber hinaus gibt es Geschwindigkeitsregelanlagen,
die einen automatischen Eingriff ins Motormanagement und durch die
Bremsen vorsehen, wenn ein vorgewählter Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug
erreicht wird. WO 02/06074 A1 beschreibt ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, die
bei Bergabfahrt die Geschwindigkeit auf sehr kleine Werte reduzieren
bzw. begrenzen will. Hierzu ist vorgesehen, dass eine niedrige konstante
Maximalgeschwindigkeit vorgegeben werden kann.
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EP 0679974 B1 beschreibt
ein integriertes Fahrzeugpositionier- und Navigationssystem zur
Bestimmung der terrestrischen Position eines autonomen Fahrzeugs
auf oder nahe der Erdoberfläche.
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Eine
sich noch in der Entwicklung befindliche Funktion ist „Active
Vehicle Stop" (AVS).
Diese Funktion soll dem Fahrer das Bremsen erleichtern, insbesondere
bei Automatikgetrieben oder automatisierten Schaltgetrieben. Bei
normaler Handschaltung der Getriebe kann die Funktion auch betrieben
werden. Die Funktion wird vom Fahrer aktiviert, beispielsweise über die
Betätigung
eines Tasters. Der Fahrer kann normal beschleunigen und bremsen,
sobald das Fahrpedal jedoch gelöst
wird, rollt der Wagen nicht mehr aus, sondern wird selbsttätig von
dem Fahrzustand in den Stillstandszustand überführt. Das Anhalten wird durch
Vorgabe eines Bremsmoments oder einer Verzögerung erreicht. Dabei wird
mit festen, vorgegebenen Werten gebremst. Nach Erreichen des Fahrzeugstillstands
wird das Fahrzeug automatisch von der Betriebsbremse der Anfahrhilfefunktion
gehalten.
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Durch
die Vorgabe einer festen Größe für die Verzögerung oder
das Bremsmoment ist der Anhalteweg vom Fahrzeug für den Fahrer
nicht genau vorhersehbar. Die Funktion garantiert lediglich, dass
das Fahrzeug automatisch und komfortabel zum Stehen gebracht wird
so dass es zu erheblichen Abweichungen in der alltäglichen
Verwendung dieser Funktion kommt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Anhalteverfahren
des Wagens derart zu verändern,
dass eine definierte Fahrzeugzielposition beim Überführen in den Stillstandszustand
erreicht wird.
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Regelungen
wie ACC Stop- and Go können theoretisch
hinter stehenden Fahrzeugen mit vorgegebenem Abstand in den Stillstandszustand überführt werden,
erfordern aber teure zusätzliche
Umfelderkennungssysteme. AVS-Steuerungen sind im Gegensatz zu den
aufwändigen
ACC-Systemen kostengünstig
für niedrige
Geschwindigkeiten (Stadtverkehr) zu realisieren. Beide Funktionen
werden über separate
Aktivierungsbedingungen aktiviert, können jedoch gemeinsam auf Sensoren
zugreifen.
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Die
erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird das
Fahrzeug von einem Fahrzustand in einen Betriebszustand des Stillstands überführt indem
folgende Schritte ausgeführt werden:
- a) Aktivieren des Verfahrens nach einer erstens vorgegebenen
Aktivierungsbedingung. Bevorzugt handelt es sich bei der ersten
vorgegebenen Aktivierungsbedingung um einen Taster den der Fahrer
bedienen muss um die Funktion einzuschalten. Alternativ kann als
erste Aktivierungsbedingung auch die Betätigung eines Pedals im Leerlauf
vorgesehen werden.
- b) Aktivieren des Verfahrens nach einer zweiten vorgegebenen
Aktivierungsbedingung. Vorzugsweise handelt es sich bei der zweiten
Aktivierungsbedingung um das Lösen
des Fahrpedals. Erst wenn das Fahrpedal in seiner Ausgangsstellung
ist, wird das Fahrzeug in den Stillstandszustand überführt.
- c) Auswerten von Daten eines Navigationssystems bezüglich einer
Fahrzeug-IST-Position und einer Fahrzeug-ZIEL-Position. Verfahren
und Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines Fahrzeuges sind
aus der DE 19915212
A1 oder der bereits erwähnten DE 69033964 T2 bekannt.
Diese Verfahren und Vorrichtungen greifen auf Navigationssysteme
zurück
mittels denen die Fahrzeug-IST-Position bestimmt werden kann. Anhand
der in den Navigationssystemen hinterlegten Straßenkarten können auch Fahrzeugzielpositionen
wie zum Beispiel Straßenkreuzungen oder
dergleichen bestimmt werden. Eine Berücksichtigung ergänzender
Verkehrsinformationen für
die Funktion der eine interne digitale Straßenkarte enthaltenden fahrzeugfesten
Routenplanung des Navigationssystems ermöglicht darüber hinaus das Erkennen von Fahrzeugstaus.
Ebenfalls können
Objekte, die sich auf oder an der Straße befinden und die mit Sendern
geringer Reichweite versehen sind beim Auswerten der Daten des Navigationssystems
berücksichtigt werden.
Solche Verkehrszeichenerkennungen ermöglichen ebenso wie die Verkehrsinformationen der
Rundfunkanstalten oder der Informationen einer Fahrzeug- zu Fahrzeug
Information eine genauere Bestimmung der Fahrzeug-ZIEL-Position. Aus
der Fahrzeug-IST-Position und der Fahrzeug-ZIEL-Position lässt sich
die Entfernung bis zur Fahrzeug-ZIEL-Postition berechnen.
- d) Ermitteln eines Bremsmoments oder einer Verzögerung in
Abhängigkeit
von einer von den Fahrzeugpositionen abhängigen Größe zum Erreichen des Stillstandszustands
des Fahrzeugs an der Fahrzeug-ZIEL-Position.
Aus der Position des Fahrzeugs und der Entfernung zur Fahrzeug-ZIEL-Position
beziehungsweise zum Anhaltepunkt des Fahrzeugs lässt sich die resultierende Verzögerung oder
das erforderliche Bremsmoment berechnen. Über Fahrzeuginterne Sensoren oder
Modelle lassen sich ergänzende
Fahrzustandsinformationen bestimmen, die bei der Ermittlung des
Bremsmoments oder der Verzögerung
berücksichtigt
werden. In Abhängigkeit
von diesen Fahrzustandsinformationen kann die Verzögerung beziehungsweise
das Bremsmoment modifiziert werden, so dass das Fahrzeug an der Fahrzeug-ZIEL-Position
sicher in den Stillstandszustand überführt werden kann.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden
näher beschrieben.
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Es
zeigen 1 eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach der
Erfindung. Eine Steuer- und Auswerteeinheit 10 ist mit
einer ersten Aktivierungseinheit 11 und einer zweiten Aktivierungseinheit 12 verbunden.
Die erste Aktivierungseinheit ist bevorzugt als Taster ausgebildet,
der vom Fahrer bedient wird und damit die Vorrichtung 10 aktiviert.
Die zweite Aktivierungseinheit 12 ist das Fahrpedal des
Fahrzeugs. Das Fahrpedal kann mit einem End-Schalter versehen sein,
der das Lösen
des Fahrpedals detektiert und der Steuer- und Auswerteeinheit 10 diese
Information mittels eines Signals zur Verfügung stellt. Alternativ kann
das Lösen
des Fahrpedals auch über
Motormomentgrößen oder
Antriebsmomentgrößen detektiert
werden. Die Steuer- und Auswerteeinheit 10 ist weiterhin
mit Fahrdynamikregelungen wie ABS, ASR, ESB oder Fahrzeugassistenzsystemen
verbunden oder Teil von diesen. Über
die Fahrdynamikregelungen 13 und über mit diesen Fahrdynamikregelungen 13 verbundenen Sensoren 14, 15 erhält die Steuer-
und Auswerteeinheit 10 Fahrzustandsinformationen des Fahrzeugs. Diese
Fahrzustandsinformationen können
Informationen über
die unterschiedlichen Kombinationen Reifen/Fahrbahn enthalten, das
heißt,
ob sich das Fahrzeug auf Hoch- oder Niedrigreibwert befindet. Über die
der Fahrdynamikregelung und der Bremse 21 zugeordneten
Raddrehzahlsensoren 20 sollten sich darüber hinaus so genannte μ-split-Fahrsituationen ermitteln
und der Steuer- und Auswerteeinheit 10 übermitteln lassen. Ist in dem
Fahrzeug ein Temperatursensor vorgesehen, lässt sich anhand der Außentemperatur
in Verbindung mit dem Schlupfverhalten des Fahrzeugs ebenfalls eine
Niedrigreibwertsituation detektieren. Gemäß einer alternativen Ausbildung sind
keine Fahrdynamikregelungen 13 vorgesehen und die Sensoren
sind direkt mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden. Die Steuer-
und Auswerteeinheit 10 ermittelt in diesem Fall die Hoch-
oder Niedrigreibwertsituation des Fahrzeugs selbst und übernimmt
sie nicht von der Fahrdynamikregelung 13. Die Steuer- und
Auswerteeinheit 10 ist weiterhin mit einem Navigationssystem 16 verbunden.
Das Navigationssystem kann als NAVSTAR-GPS ausgebildet sein, bei
dem vier umlaufende GPS-Satelliten in jeder von sechs getrennten
Umlaufbahnen existieren. Mittels des Navigationssystems und der
hinterlegten internen digitalen Straßenkarte der Zielführungseinrichtung
des Fahrzeugs kann die absolute terrestrische Position von dem Fahrzeug
ermittelt werden. Die Berücksichtigung
ergänzender
Verkehrsinformationen für
die Funktion der die interne digitale Straßenkarte enthaltenen fahrzeugfesten
Zielführungseinrichtung
erfolgt über
ein Radio 17, das mit der Auswerte- und Steuereinheit 10 verbunden ist.
Es ist bekannt, dass Verkehrsinformationen in einem standardisierten
Protokoll übertragen
werden. Dabei wird eine Ortskodierung verwendet, mit der alle verkehrsrelevanten
Knoten eines Landes abgebbar sind, die in einer Locationtabelle
aufgeführt
sind. Neben der Kodierung des Ortes enthält das Protokoll eine Kodierung
der Richtung und der Ausdehnung um so das durch die Verkehrsstörung beschriebene Gebiet
zu definieren. Die Verkehrsinformationen werden im RDS-System neben
einer Rundfunksendung übertragen
und können
im Empfangsgerät
als TMC-Signal (Traffic Message Channel) abgespeichert, dekodiert
und in geeigneter Form ausgegeben werden. Für eine etwaige Berücksichtigung
der Verkehrsinformationen durch die Zielführungseinrichtung werden die
in der Zielführungseinrichtung
verwendeten digitalen Karten mit den Angaben der Locationtabelle
versehen, um feststellen zu können,
ob die im Einzelfall vorberechnete Route von einer aktuellen Verkehrsinformation
betroffen ist. Die Auswerte- und Steuereinheit 10 ist weiterhin
mit einer Verkehrszeichenerkennung 18 über Datenaustauschleitungen verbunden.
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Eine
im Fahrzeug angeordnete Freisprechanlage 19 kann als Voice-Control-System
eingesetzt werden und ist ebenfalls mit der Auswerte- und Steuereinheit 10 verbunden.
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Zusätzlich kann
die AVS-Funktion einem kostengünstigen
Nahbereichs-Umfeldsensor aufweisen, der Abstände zu Objekten detektieren
kann. Mit dem Sensor kann einfach die AVS gesteuerte Bremsung beeinflusst
werden, wenn das Fahrzeug nicht mit einem ACC System ausgestattet
ist oder das ACC System deaktiviert ist.
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Die
Auswerte- und Steuereinheit 10 arbeitet wie folgt:
Die
Auswerte- und Steuereinheit 10 erhält über das Navigationssystem 16 Informationen,
um die jeweilige momentane Position des Fahrzeugs feststellen zu können. Hierzu
ist eine Satelliten-Navigation mit der Auswertung von den Fahrzeugsensoren 20, 14, 15 kombiniert.
Als Fahrzeugsensoren kommen Temperatursensoren, Raddrehzahlsensoren,
Lenkwinkelsensoren, Gierratensensoren und Beschleunigungssensoren
sowie ggf. Nahbereich-Umfeldsensoren
in Betracht. Weiterhin enthält
das Navigationssystem wenigstens eine digitale Straßenkarte,
die beispielsweise als CD-Rom Bestandteil des Navigationssystems 16 ist.
Die interne digitale Straßenkarte
des Navigationssystems ist dabei mit Angaben für eine Ortskodierung versehen,
wobei die Übertragung
der Routenplanung durch die Angabe durch die Ortskodierung in definierten
Routenabschnitten erfolgt, die zwischen Ausgangspunkt und Fahrziel
liegen. Somit kann die Routenplanung in kleinsten Routenabschnitten,
zum Beispiel von Straßenkreuzung
zu Straßenkreuzung
kodiert werden und in der Auswerte- und Steuereinheit neben der
Position des Fahrzeugs auch die Fahrzeug-ZIEL-Position, nämlich der Einmündungsbereich
der die befahrene Straße
kreuzende Straße
berechnet werden. Schaltet der Fahrer den Taster 11 gibt
die Auswerte- und Steuereinheit 10 die Funktion AVS frei.
Das System ist aktiv. Das Fahrzeug wird auf der Route mittels der
Lenkbewegungen und der Steuerung des Antriebsmoments über das Gaspedal
von dem Fahrer geführt.
Die Auswerte- und Steuereinheit 10 berechnet wie vorstehend
beschrieben in vorgegebenen Intervallen die Entfernung zum jeweiligen „Ende" der Straße, das
heißt
bis zu dem Punkt an dem eine andere Straße in die Fahrstraße der Route
einmündet.
Nimmt der Fahrer als zweite Aktivierungsbedingung vor einer Kreuzung oder
einem ähnlichen
Ende einer Straße
den Fuß vom
Gas, erhält
die Auswerte- und Steuereinheit 10 ein zweites Aktivierungssignal,
das die Lage des Fahrpedals oder eine Größe des Motormoments, zum Beispiel
die Leerlaufdrehzahl beschreibt. Die Auswerte- und Steuereinheit 10 bewertet
die zweite Aktivierungsbedingung 12 als Wunsch des Fahrers an
dem Kreuzungsbereich anzuhalten. Anhand des Navigationsinstruments
ist die momentane Fahrzeugposition und die Fahrzeug-ZIEL-Position
bekannt. Das Navigationssystem sendet über den BUS eine Botschaft
an die Auswerte- und Steuereinheit 10, die die Entfernung
zu einer Zielposition (Stillstand) beinhaltet. In der Praxis hat
sich eine Verzögerung
von 0.3g als komfortabel bewert. Diese Information ist dem Steuergerät für die Bremsen
bekannt. Auf Grund der Geschwindigkeit, der gewünschten Verzögerung und
der verbleibenden Strecke kann berechnet werden, wann die Bremsung
eingeleitet werden muss. Beispiel: Das Fahrzeug fährt auf
eine in 100m entfernte Kreuzung mit 50km/h zu. Dies entspricht einer
Geschwindigkeit von 13,5m/s Eine Verzögerung von 0.3g ist etwa 3m/s/s.
Dies bedeutet, dass das Fahrzeug 4.5s benötigt um bei dieser Verzögerung zum
Stillstand zu kommen. In dieser Zeit wird eine Strecke von 30m zurückgelegt.
Das heißt, dass
in 70m von der momentanen Position die Bremsung mit 0.3g eingeleitet
werden muss. Da das Navigationssystem auch während der Bremsung weiterhin
die Entfernung zur Kreuzung liefert, kann das Steuergerät überprüfen, ob
die geforderte Verzögerung
mit der benötigten
Verzögerung übereinstimmt. Falls
es Abweichung geben sollte, so kann der Verzögerungswert korrigiert werden.
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Die
Einstellung der gewünschten
Verzögerung
erfolgt durch das vom Bremssteuergerät. Als Eingangsinformation
liegt der gewünschte
Verzögerungswert
und die Radgeschwindigkeiten der Räder vor. Aus den Radgeschwindigkeiten
der Räder
lässt sich
die tatsächliche
Verzögerung
berechnen. Während
ABS Eingriffe muss die Verzögerung
vorteilhaft extrapoliert werden. Über einen Feedback-PI-Regler lässt sich
nun ein Bremsdruck zum Einstellen der gewünschten Verzögerung einrichten.
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An
der Fahrzeug-ZIEL-Position beziehungsweise im Anhaltepunkt wird
das Fahrzeug von der AVS-Funktion im Stillstand gehalten, in dem
entsprechend einer Anfahrhilfefunktion der Bremsdruck selbsttätig aufrechterhalten
wird. Wird von der Auswerte- und Steuereinheit 10 ein Anfahrwunsch
des Fahrers ermittelt, indem der Fahrer das Fahrpedal bedient, werden
die Bremsen frei gegeben und auf den aktiven Funktionsstatus zurück geschaltet.
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Die
Auswerte- und Steuereinheit bindet vorzugsweise Verkehrsinformationen über das
Radio 17 in die Auswertung der Verzögerung oder des Bremsmomentes
ein. Somit können
Staus erkannt werden mittels einer Car to Car Kommunikation können die betroffenen
Fahrzeuge entsprechende Informationen über ihre Position an die Auswerte-
und Steuereinheit 10 senden so dass diese bei der Berechnung der Verzögerung bzw.
des Bremsmoments berücksichtigt werden
können
und ein verkürzter
Anhalteweg vorgegeben werden kann. Weiterhin können als Informationen auch
Verkehrszeichenerkennung berücksichtigt
werden so dass Vorfahrtsstraßen
oder nicht vorfahrtsberechtigte Straße erkannt und bei der Beurteilung
des Fahrerwunsches nach der Überführung des
Fahrzeugs von einem Fahrzustand in einen Stillstandszustand berücksichtigt
werden können. Über Fahrdynamikregelsysteme
und oder Sensoren werden der Auswerte- und Steuereinheit 10 Informationen
zur Verfügung
gestellt, mittels denen das berechnete Bremsmoment bzw. die Verzögerungen
modifiziert werden.
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So
können
entsprechende Fahrzeug-ZIEL-Positionen eingehalten werden trotz
unterschiedlicher Schlupfbedingungen auf Hoch- bzw. Niedrigreibwerten.
Eine Modifikation des Bremsmoments bzw. der Verzögerung kann auch über die
Betätigung
von Tastern und Pedalen weiter erfolgen. Beispielsweise kann der
Tempomatwählhebel
dazu verwendet werden das Bremsverhalten des Fahrzeugs zu beeinflussen.
Der Fahrer hat so eine individuelle Einflussmöglichkeit über die Stärke der Bremskraft. Eine alternative
Möglichkeit
ist die Einflussnahme über
das Profil der Fahrpedalbetätigung. Wurde
das Fahrpedal schnell gelöst
so muss der Wagen auch schnell anhalten, bei langsamem Lösen des
Fahrpedals wird auch der Bremsdruck entsprechend modifiziert. Als
weitere Möglichkeit
der Einflussnahme können
so genannte Voice-Control-Systeme verwendet werden da in den meisten
Fahrzeugen heutzutage Freisprechanlagen eingebaut sind, die Mikrofone
aufweisen. So können
Kommandos vom Fahrer bei eingeschalteter Funktion aufgenommen und
anschließend
mit intelligenter Software in der Auswerte- und Steuereinheit 10 ausgewertet werden.
Damit kann der Fahrer den Anhalteweg beeinflussen, Kommandos „scharfes
Bremsen", „langsames
Bremsen", „in 100
Metern Stehen" etc.