DE102009014748A1

DE102009014748A1 - Verfahren zur Steuerung eines die Fahrdynamik eines Fahrzeugs beeinflussenden Fahrerassistenzsystems

Info

Publication number: DE102009014748A1
Application number: DE102009014748A
Authority: DE
Inventors: Markus Becker
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: DE102009014748B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines die Fahrdynamik eines Fahrzeugs beeinflussenden Fahrerassistenzsystems, bei dem zur Optimierung der Bremskraft an den Fahrzeugrädern eine Schlupfregelung durchgeführt wird und das folgende Verfahrensschritte aufweist: a) Erfassen von in Fahrzeugsystemen vorliegenden aktuellen Daten zur indirekten Zustandsbestimmung der Fahrbahn, b) indirektes Bestimmen des aktuellen Fahrbahnzustands anhand der erfassten Daten, und c) Einstellen des Regelbereiches für die Schlupfregelung in Abhängigkeit des bestimmten aktuellen Fahrbahnzustands. Ferner betriffft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines die Fahrdynamik eines Fahrzeugs beeinflussenden Fahrerassistenzsystems, bei dem zur Optimierung der Bremskraft an den Fahrzeugrädern eine Schlupfregelung durchgeführt wird und ein Fahrerassistenzsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Es ist bekannt, dass der wichtigste Faktor beim Bremsen eines Fahrzeugs der maximale Haftreibungskoeffizient bzw. der Bremskraftbeiwert ist. Das Bremsen wird umso effektiver, je mehr es gelingt, einen Schlupf des abzubremsenden Rades einzuhalten, der dem maximalen Bremskraftbeiwert entspricht. Der an einem Rad auftretende Radschlupf hängt im wesentlichen u. a. vom Zustand der Fahrbahn ab und beeinflusst somit den Bremskraftbeiwert.
Wie das Schlupf-Bremskraftbeiwert-Diagramm nach 1 zeigt, hängt das Bremspotential wesentlich davon ab, ob die Fahrbahn trocken, nass, vereist oder verschneit ist. Daher ist es erforderlich, den Fahrbahnzustand zu kennen und die die Fahrdynamik beeinflussenden Fahrerassistenzsysteme, wie Antiblockiersysteme (ABS), Antriebsschlupfregelungen (ASR) oder elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) an diese Fahrbahnsituationen anzupassen. Bei heutigen ABS-Systemen wird ein konstanter Regelbereich von ca. 15% bis 40% Schlupf gefahren, in dem der Bremskraftbeiwert in erster Näherung bei allen Fahrbahnzuständen am höchsten ist, wie aus 1 zu ersehen ist. Dieser Regelbereich ist jedoch nicht derjenige Bereich, bei dem der maximale Bremskraftbeiwert erreichbar ist, weshalb sich der Bremsweg unnötig verlängern kann, wie dies bspw. bei nassem Beton und 40% Schlupf eintreten kann. Ferner wird durch die hohe Obergrenze (bei ca. 40% Schlupf) die maximal übertragbare Seitenführungskraft verringert, wie dies aus 2 ersichtlich ist, und gleichzeitig auch der Reifenverschleiß erhöht.
Um den Fahrbahnzustand festzustellen, gibt es verschiedene Methoden, so zum Beispiel durch die Verarbeitung von Reifendeformationen mittels Sensoren im Reifen, durch die Verarbeitung mehrerer dynamischer Fahrzeugparameter mittels eines Fahrzeugmodells oder mittels der Fusion von Daten aus einem Sensorsystem mit unterschiedlichen Sensorprinzipien.
Zur letztgenannten Methode ist bspw. aus der DE 10 2004 047 914 A1 eine Methode zur Bestimmung des Fahrbahnzustandes beschrieben, bei der durch Fusion der Daten von einer Vielzahl von Sensorsystemen der Fahrbahnzustand auf der Basis eines Fuzzy-Netzwerkes geschätzt wird. Als Sensorsysteme werden ein Temperatursensor, ein Regensensor, eine Kamerasystem, ein IR-Sensor und ein Mikrophon vorgeschlagen.
Die Realisierung dieser bekannten Methode führt aufgrund der großen Anzahl von Sensoren zu hohen Herstellkosten und ist daher nicht für eine breite Anwendung in Fahrzeugen geeignet.
Ferner ist aus der DE 10 2005 044 486 A1 ebenfalls ein Verfahren zur Detektion des Oberflächenzustands einer Fahrbahn bekannt, das hierzu eine Kamera einsetzt und deren Kamerabilder einer Bildauswertung unterzieht. Um eine Grobunterscheidung zwischen den Oberflächenzuständen der Fahrbahn durchzuführen, können alternativ auch die Signale eines Radars ausgewertet werden. Ferner wird in dieser Druckschrift darauf hingewiesen, dass Witterungsbedingungen durch weitere Sensoren ermittelt werden können, so zum Beispiel durch Außenthermometer, Regensensor etc. Dieses bekannte Verfahren wird zur Steuerung eines ASR-Fahrerassistenzsystems in Abhängigkeit des detektierten Oberflächenzustands der Fahrbahn eingesetzt.
Auch dieses bekannte Verfahren erfordert den Einsatz eines die Herstellkosten erhöhende Kamera.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein einfaches und damit kostengünstig zu realisierendes Verfahren zur Steuerung eines die Fahrdynamik eines Fahrzeugs beeinflussenden Fahrerassistenzsystems anzugeben, bei dem zur Optimierung der Bremskraft an den Fahrzeugrädern eine Schlupfregelung in Abhängigkeit des Fahrbahnzustandes durchgeführt wird. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Fahrerassistenzsystem anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Fahrerassistenzsystem mit den Merkmalen des Patenanspruchs 6.
Bei einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst in Fahrzeugsystemen vorliegende aktuelle Daten zur indirekten Zustandsbestimmung der Fahrbahn erfasst, wo bei es sich hierbei um Daten handelt, die in Systemen, die bereits in dem Fahrzeug verbaut sind, vorhanden sind und deren primäre Funktion nicht im Zusammenhang mit der direkten oder indirekten Erfassung des Fahrbahnzustandes steht. Anschließend wird anhand der erfassten Daten der aktuelle Fahrbahnzustand indirekt bestimmt und der Regelbereich für die Schlupfregelung in Abhängigkeit des bestimmten aktuellen Fahrbahnzustands eingestellt.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich durch Nutzung von bestimmten im Fahrzeug bereits vorhandener Daten ohne zusätzliche Sensoren oder Sensorsysteme auf die aktuelle Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche schließen, um damit für die Schlupfregelung eines die Fahrdynamik beeinflussenden Fahrerassistenzsystems einen an die durch die ausgewerteten Daten bestimmte Fahrbahnoberfläche angepassten Regel-bereich einzustellen. Hierfür ist keine zusätzliche Kosten erzeugende Hardware erforderlich, sondern kann mittels Software in der Steuereinheit des Fahrerassistenzsystems realisiert werden.
Somit kann bspw. bei erkannter trockener Fahrbahn der Regelbereich eines ABS-Fahrerassistenzsystems gegenüber üblichen 15% bis 40% Schlupf auf 10% bis 20% Schlupf reduziert werden, wodurch die Bremskraft maximiert und dadurch einen kürzest möglicher Bremsweg erreicht wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden zur Durchführung des Schrittes „Erfassen von in Fahrzeugsystemen vorliegenden aktuellen Daten zur indirekten Zustandsbestimmung der Fahrbahn”, die in solchen Steuergeräten der Fahrzeugsysteme abgelegten Daten erfasst, die eine indirekte Zustandsbestimmung der Fahrbahn ermöglichen. Das sind bspw. Daten aus einem Steuergerät, in der Regel das Steuergerät der Zentralelektrik, das die Steuerung des Scheibenwischers übernimmt. Über den Zustand des Scheibenwischers kann bspw. auf eine nasse Fahrbahn geschlossen werden.
Vorzugsweise können auch Daten aus einem Steuergerät erfasst werden, das zur Messung der Außentemperatur dient. Schließlich können auch Daten aus einem Steuergerät eines Fahrerassistenzsystems, bspw. ein Spurhalteassistent oder eine Rückfahrhilfe, erfasst werden, das eine die Fahrbahn aufnehmende Kamera umfasst, deren Bilder bspw. hinsichtlich einer schneebedeckten Fahrbahn ausgewertet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem mit einer Schlupfregelung wird der Regelbereich der Schlupfregelung in Abhängigkeit eines Fahrbahnzustandes, auf den auf der Basis der dafür geeigneten und in Steuergeräten vorliegenden Daten geschlossen wird, eingestellt. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem handelt es sich vorzugsweise um ein Antiblockiersystem (ABS), eine Antriebsschlupfregelung (ASR) oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
1 ein Schlupf-Bremskraftbeiwert-Diagramm für unterschiedliche Fahrbahnoberflächen,
2 ein Schlupf-Brems- und Seitenführungskraft-Diagramm, und
3 ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems.
3 zeigt ein ABS/ESP-Steuergerät 1 eines Fahrzeugs für eine Fahrdynamikregelung mit einer Schlupfregelung, bei der in der Regel der an einem Rad wirkenden Schlupf die Regelgröße darstellt. Dieser Schlupf wird dabei so geregelt, dass das Fahrzeug ein optimal an den Fahrerwunsch bzgl. Bremsen, Beschleunigen, Kurvenfahrt etc. angepasstes Fahrverhalten zeigt, ohne aus der Kontrolle zur geraten. Bei einem ABS-Bremsen wird ein bestimmter Regelbereich für den Schlupf, in 1 als ABS-Regelbereich bezeichnet, gefahren, so dass in Abhängigkeit des Fahrbahnzustandes der maximale Bremskraftbeiwert erzielt wird, wie dies im Zusammenhang mit den 1 und 3 im Folgenden erläutert wird.
Das ABS/ESP-Steuergerät 1 ist nach 3 über einen Fahrzeugdatenbus 6 (bspw. CAN-Bus, FlexRay-Bus oder Byteflight-Bus) mit weiteren Steuergeräten 2, 3 und 4 verbunden.
Das Steuergerät 2 stellt ein Klimasteuergerät für eine Klimaanlage dar, das neben der Motortemperatur und der Innenraumtemperatur auch die Außentemperatur erfasst. Der Wert der Außentemperatur wird über den Datenbus 6 dem ABS/ESP-Steuergerät gesendet.
Das Steuergerät 3 ist das Wischer-Steuergerät, das bspw. den Wischvorgang automatisch startet, wenn sich genügend Wasser auf der Frontscheibe befindet. Der entsprechenden Schaltzustand des Wischers wird ebenfalls über den Datenbus 6 dem ABS/ESP-Steuergerät 1 mitgeteilt.
Schließlich kann das mit einer über eine Steuer- und Datenleitung 7 mit einer Kamera 5 verbundene Steuergerät 4 bspw. die Funktion eines Spurhalteassistenten, einer Einparkautomatik oder einer Einparkhilfe ausführen oder die Kamera 5 als Rückfahrhilfe ansteuern. Dieses Steuergerät 4 kann dann die Bilder der Kamera 5 hinsichtlich der Helligkeit oder Farbe der Fahrbahn auswerten und das Ergebnis auch über den Datenbus 6 an das ABS/ESP-Steuergerät 1 senden.
Aufgrund dieser von den Steuergeräten 2, 3 und 4 an das ABS/ESP-Steuergerät 1 gesendeten Daten wird mittels eines in diesem Steuergerät implementierten Algorithmus auf den aktuellen Fahrbahnzustand geschlossen.
Wird auf eine trockene Fahrbahn aufgrund der von den Steuergeräten 2, 3 und 4 gemeldeten Daten geschlossen, wird der zugehörige ABS-Regelbereich A nach 1 auf 10% bis 20% Schlupf eingestellt. Hierdurch erhöhen sich bei einer ABS-Bremsung die maximal übertragbaren Seitenführungskräfte, wie aus 2 ersichtlich ist, und der Reifenverschleiß sinkt infolge weniger Schlupf.
Wird bspw. ein aktivierter Scheibenwischer an das ABS/ESP-Steuergerät 1 und gleichzeitig eine Außentemperatur von größer 0°C gemeldet, wird auf eine nasse Fahrbahn geschlossen. Dies führt dazu, dass das ABS/ESP-Steuergerät 1 den Regelbereich in Richtung größeren Schlupf im Vergleich zu einer trockenen Fahrbahn verschiebt, wie dies in 1 mit dem ABS-Regelbereich B dargestellt ist. Damit wird auch für diesen Fahrbahnzustand ein optimaler Bremskraftbeiwert erzielt, der zu einem kürzest möglichen Bremsweg führt.
Zeigen die Daten, insbesondere die von dem Steuergerät 4 gemeldeten Daten eine verschneite Fahrbahn an, wird der Regelbereich noch weitere in Richtung größeren Schlupf verschoben, wie dies mit dem Regelbereich C in 1 gezeigt ist. Entsprechend führt die Erkennung einer vereisten Fahrbahn zur Einstellung eines ABS-Regelbereichs D. Damit wird auch für diese beiden Fahrbahnzustände hinsichtlich des Bremsens und des Reifenverschleißes ein optimaler Schlupfregelbereich eingestellt.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren zur Einstellung eines Regelbereichs für den Schlupf eignet sich natürlich nicht nur für eine ABS-Bremsung, sondern ebenso zur Einstellung eines Giermoments in einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs oder für eine ESP-Regelung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004047914 A1 [0005]
- DE 102005044486 A1 [0007]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines die Fahrdynamik eines Fahrzeugs beeinflussenden Fahrerassistenzsystems, bei dem zur Optimierung der Bremskraft an den Fahrzeugrädern eine Schlupfregelung durchgeführt wird und das folgende Verfahrensschritte aufweist: a) Erfassen von in Fahrzeugsystemen vorliegenden aktuellen Daten zur indirekten Zustandsbestimmung der Fahrbahn, b) Indirektes Bestimmen des aktuellen Fahrbahnzustands anhand der erfassten Daten, und c) Einstellen des Regelbereiches für die Schlupfregelung in Abhängigkeit des bestimmten aktuellen Fahrbahnzustands.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrensschrittes a) solche in Steuergeräten der Fahrzeugsysteme abgelegten Daten erfasst werden, die eine indirekte Zustandsbestimmung der Fahrbahn ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Daten aus einem Steuergerät zur Steuerung des Scheibenwischers erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Daten aus einem Steuergerät zur Messung der Außentemperatur erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Daten aus einem Steuergerät eines Fahrerassistenzsystems erfasst werden, wobei das Fahrerassistenzsystem eine die Fahrbahn aufnehmende Kamera umfasst.
Fahrerassistenzsystem mit einer Schlupfregelung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Regelbereich der Schlupfregelung in Abhängigkeit des bestimmten aktuellen Fahrbahnzustandes eingestellt wird.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Antiblockiersystem (ABS).
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Antriebsschlupfregelung (ASR).
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP).