DE102009042309A1

DE102009042309A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Motorsteuerung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102009042309A1
Application number: DE102009042309A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kircher; Otmar Dr. Schreiner
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2009-09-19
Publication date: 2010-04-29
Anticipated expiration: 2029-09-20
Also published as: DE102009042309B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Motorsteuerung eines Fahrzeugs mit den folgenden Schritten: - Ermitteln des Fahrzustands eines vorausfahrenden Fahrzeugs basierend auf Daten einer Umfeldsensorik (10, 12, 14; S10, S12) und - Erzeugen eines Steuersignals (16) für eine Motorsteuerung (18) abhängig vom ermittelten Fahrzustand (S14, S16, S18, S20, S22).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Motorsteuerung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1 bzw. 7.
Im Stand der Technik sind sogenannte Start-Stopp-Systeme zur automatischen Motorsteuerung bekannt. Derartige Systeme erhalten als Eingangsgrößen die Fahrgeschwindigkeit und ein Betätigungssignal des Kupplungs- oder Gaspedals. Bei einer Fahrgeschwindigkeit von nahezu Null schalten diese Systeme automatisch den Motor ab. Wird bei abgeschaltetem Motor die Betätigung des Kupplungs- oder Gaspedals signalisiert, wird automatisch der gestoppte Motor gestartet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, diese Start-Stopp-Systeme weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur automatischen Motorsteuerung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und eine entsprechende Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 7 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht nun darin, Daten einer Umfeld- bzw. Umgebungssensorik wie beispielsweise eines ACC (Adaptive Cruise Control)-Systems für eine automatische Motorsteuerung zu verwenden. Unter Umfeld- bzw. Umgebungssensorik wird im Sinne der Erfindung jede Technologie verstanden, mit der Informationen über das Umfeld bzw. die Umgebung eines Fahrzeugs erhalten werden können, also nicht nur ACC-Systeme, sondern auch Car2X- und Car2Car-Systeme. Durch die Umfeldsensorikdaten kann der Fahrzustand eines vorausfahrenden Fahrzeugs relativ genau ermittelt und für die Erzeugung eines Steuersignals für eine automatische Motorsteuerung verwendet werden. Wird durch die Umfeldsensorik ein Anfahren des vorausfahrenden Fahrzeugs signalisiert, kann ein Start-Signal für den Motor erzeugt werden. Signalisiert dagegen die Umfeldsensorik eine Verzögerung des vorausfahrenden Fahrzeugs bei relativ geringer Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs, kann auch ein Stopp-Signal für den Motor erzeugt werden, da davon ausgegangen werden kann, dass das vorausfahrende Fahrzeug stoppen wird. Ein Beispiel für eine derartige Situation ist eine Zielbremsung auf ein Kolonnenfahrzeug. Da in diesem Fall auf absehbare Zeit kein Motormoment benötigt wird, kann ein Signal generiert werden, das eine Motorabschaltung vorschlägt. Die Erfindung eignet sich vor allem zur Benutzung mit einem ACC-System, kann aber auch unabhängig von einem derartigen System benutzt werden, beispielsweise mit einer anderen Umgebungssensoriken, insbesondere für den Nahbereich, wie beispielsweise Ultraschall-, Infrarot-, Lidar- oder Kamerasensoren.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun gemäß einer Ausführungsform ein Verfahren zur automatischen Motorsteuerung eines Fahrzeugs mit den folgenden Schritten:

– Ermitteln des Fahrzustands eines vorausfahrenden Fahrzeugs basierend auf Daten einer Umfeldsensorik und
– Erzeugen eines Steuersignals für eine Motorsteuerung abhängig vom ermittelten Fahrzustand des vorausfahrenden Fahrzeugs.

Typischerweise ist ein solches Verfahren in Form eines Algorithmus ausgebildet, der beispielsweise in eine Motorsteuerung integriert werden kann. Die Daten der Umfeldsensorik können ACC-Daten, Bilder der Kamera eines Fahrerassistenzsystems, die hinsichtlich der Bremslichter des vorausfahrenden Fahrzeugs ausgewertet werden, oder auch Daten von Umfeldsensoriksystemen sein, die aktiv Daten generieren und an ein Umfeldsensoriksystem im eigenen Fahrzeug senden wie Car2X- oder Car2Car-Systeme.
Das Ermitteln des Fahrzustands kann das Ermitteln eines Anfahrvorgangs des vorausfahrenden Fahrzeugs umfassen, und das Erzeugen eines Steuersignals kann das Erzeugen eines Start-Signals für die Motorsteuerung umfassen. Dadurch kann im Unterschied zu herkömmlichen Start-Stopp-Systemen, bei welchen ein Fahrereingriff erforderlich ist, ein Motor ohne Fahreraktion automatisch gestartet werden.
Weiterhin kann das Ermitteln des Fahrzustands das Ermitteln eines Stoppvorgangs des vorausfahrenden Fahrzeugs umfassen, und das Erzeugen eines Steuersignals kann das Erzeugen eines Stopp-Signals für die Motorsteuerung umfassen. Hierdurch kann der Motor bereits gestoppt werden, wenn das vorausfahrende Fahrzeug stoppt, das eigene Fahrzeug aber noch fährt. Dies ist beispielsweise beim Fahren in einer Kolonne oder im Stau hilfreich, da der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden kann, da der Motor nicht erst beim Stillstand des Fahrzeugs gestoppt wird.
Insbesondere kann das Ermitteln des Fahrzustands eine oder mehrere der folgenden Methoden umfassen:
Auswerten der Bremslichter des vorausfahrenden Fahrzeugs;
Auswerten einer Ampelschaltung;
Auswerten eines Car2X-Information von einer Ampelsteuerung;
Auswerten von Car2Car-Informationen vom vorausfahrenden Fahrzeug.
Diese Methoden können alle für eine effiziente automatische Motorsteuerung eingesetzt und zum Teil mit existierenden Systemen umgesetzt werden. Beispielsweise kann das Auswerten der Bremslichter mit einem kamerabasierten Umgebungsüberwachungssystem erfolgen, ebenso wie das Auswerten der Ampelschaltung. Car2X- und Car2Car-Systeme können sich ebenfalls dafür eignen, den Fahrzustand des vorausfahrenden Fahrzeugs auszuwerten.
Das Ermitteln des Fahrzustands kann insbesondere das Erzeugen einer Nachricht umfassen, die eine Wahrscheinlichkeit beinhaltet, dass ein Motormoment innerhalb eines bestimmten Zeitabschnitts benötigt wird, und das Erzeugen eines Steuersignals kann das Auswerten der Wahrscheinlichkeit und abhängig von der Auswertung das Erzeugen eines Start-Signals für die Motorsteuerung umfassen.
Das Erzeugen des Steuersignals kann unterbunden werden, wenn das Einlegen eines Rückwärtsgangs des Fahrzeugs signalisiert wird. Durch diese Art der Übersteuerung der automatischen Motorsteuerung kann vermieden werden, dass bei Parkmanövern der Motor plötzlich automatisch gestoppt oder gar nach dem Einparken, also wenn das Fahrzeug steht und der Motor gestoppt ist, aber ein davor geparktes Fahrzeug ausparkt, der Motor wieder gestartet wird.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Motorsteuerung eines Fahrzeugs, die ausgebildet ist:

– zum Ermitteln des Fahrzustands eines vorausfahrenden Fahrzeugs basierend auf Daten einer Umfeldsensorik und
– Erzeugen eines Steuersignals für eine Motorsteuerung abhängig vom ermittelten Fahrzustand. Diese Vorrichtung kann beispielsweise als eigenständiges Modul zum Einbau in ein Fahrzeug oder als Softwarekomponente zur Integration in ein bestehendes Motorsteuerungssystem ausgebildet sein.

Die Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach der Erfindung und wie oben beschrieben ausgebildet. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines Algorithmus implementiert sein, der in Form eines Programms ausgebildet ist, das von einem Prozessor ausgeführt werden kann.
Die Vorrichtung kann vor allem als Steuergerät ausgebildet sein, das einen Mikrokontroller und einen Speicher umfasst, in dem ein Programm abgelegt ist, das den Mikrokontroller zur Durchführung eines Verfahrens nach der Erfindung konfiguriert, insbesondere einen das Verfahren implementierenden Algorithmus ausführt.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem/den in der/den Zeichnung(en) dargestellten Ausführungsbeispiel(en).
In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
Die Zeichnungen zeigen in
1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur automatischen Motorsteuerung nach der Erfindung; und
2 ein Ablaufdiagramm eines Algorithmus zur automatischen Motorsteuerung gemäß der Erfindung.
Im Folgenden können gleiche und/oder funktional gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die im Folgenden angegebenen absoluten Werte und Maßangaben sind nur beispielhafte Werte und stellen keine Einschränkung der Erfindung auf derartige Dimensionen dar.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer automatischen Motorsteuerung gemäß der Erfindung mit einem Motormanagement 18 (eines Motorsteuergeräts), das ein Start-/Stopp-Signal zum Starten bzw. Stoppen eines Motors 22 erzeugt. Das Motormanagement 18 weist eine Elektronik auf, die von Nebenaggregaten 24 wie dem Batteriemanagement des Fahrzeugs mit Strom versorgt wird. Das Motormanagement 18 ist zum Starten bzw. Stoppen des Motors 22 in verschiedenen und im Folgenden erläuterten Situationen vorgesehen.
Zunächst implementiert das Motormanagement die bekannte Funktion, dass der gestoppte Motor 22 automatisch gestartet wird, wenn von einem Gaspedalsensor 26 ein Betätigungssignal übermittel wird (gestrichelte Linie in 1).
Dem Motormanagement 18 wird ferner ein Prädiktionssignal 16 über Start/Stopp insbesondere über einen Fahrzeugbus zugeführt, das von einer Fahrzustandsprädiktionseinheit 20 auf Basis von verschiedenen Daten erzeugt wird. Der Einheit 20 werden hierzu verschiedene Signale eingangsseitig zur Verarbeitung zugeführt: das Signal eines Bremslichtschalters 28 des eigenen Fahrzeugs; das Signal eines Car2X-Systems 14; das Signal einer Kamera 12 zur Umgebungserfassung; das Signal eines Radar-/Lidar-/Ultraschallsystems 10 zur Umgebungserfassung.
Anhand der zugeführten Signale wird in der Fahrzustandsprädiktionseinheit 20 das Prädiktionssignal 16 erzeugt. Das Prädiktionssignal 16 enthält einen Wahrscheinlichkeitswert für einen Start-/Stopp-Vorgang eines vorausfahrenden Fahrzeugs, der aus den Daten einer Umfeld- bzw. Umgebungssensorik des eigenen Fahrzeugs ermittelt wird, also auf Basis der mit den Signalen des Radar/Lidar/Ultrachall-Systems 10 und/oder der Kamera 12 zur Umgebungserfassung. Diese Signale werden von der Einheit gemäß des in 2 dargestellten Algorithmus verarbeitet.
Nach dem Empfangen der Daten im Schritt S10 wird im Schritt S12 der Fahrzustand eines insbesondere unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeugs auf Basis der empfangenen Daten ermittelt. Beispielsweise können die Bremslichter des vorausfahrenden Fahrzeugs anhand von Kameradaten oder die Relativgeschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug anhand der Radar/Lidar/Ultraschall-Daten ausgewertet werden. Anhand dieser Auswertung kann eine Wahrscheinlichkeit ermittelt werden, dass das vorausfahrende Fahrzeug stoppt oder anfährt. Besonders eignet sich ein FSR ACC (Full Speed Range Adaptive Cruise Control) System (Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit bis zum Fahrzeugstillstand) für die Zwecke der Erfindung, da dieses System bereits nach dem Stand der Technik sicher erkennen kann, wenn sich ein vorausfahrendes Fahrzeug aus Stillstand in Bewegung setzt.
In einem folgenden Schritt S14 wird nun anhand der ermittelten Wahrscheinlichkeit festgestellt, ob das vorausfahrende Fahrzeug stoppt. Zeigt die ermittelte Wahrscheinlichkeit an, dass das vorausfahrende Fahrzeug stoppt, wird in einem Schritt S18 ein Wahrscheinlichkeitssignal für einen Motor-Stopp ausgegeben, das dann vom Motormanagement 18 weiter verarbeitet werden kann, insbesondere ein Stoppen des laufenden Motors 22 bewirken kann.
Wird im Schritt S14 nicht festgestellt, dass das vorausfahrende Fahrzeug stoppt, fährt der Algorithmus mit dem Schritt S16 fort, in dem festgestellt wird, ob das vorausfahrende Fahrzeug anfährt bzw. sich in Bewegung setzt. Ist dies der Fall, fährt der Algorithmus mit Schritt S20 fort und gibt ein Wahrscheinlichkeitssignal für einen Motor-Start aus, das dann vom Motormanagement 18 wieder verarbeitet werden kann, insbesondere ein Starten des gestoppten Motors 22 bewirken kann. Wird dagegen im Schritt S16 festgestellt, dass das vorausfahrende Fahrzeug nicht anfährt oder sich in Bewegung setzt, verzeigt der Algorithmus in Schritt S10, in dem wieder Umgebungssensorik-Daten empfangen und verarbeitet werden.
Aus den in den Schritten S18 und S20 ausgegebenen Wahrscheinlichkeitssignalen wird im Schritt S22 schließlich ein Start-/Stopp-Signal für den Motor 22 vom Motormanagement 18 generiert. Die Generierung des Signals erfolgt hierbei auf Basis der übermittelten Wahrscheinlichkeit, d. h. auch andere Signale können in die Generierung mit eingehen, beispielsweise ein Signal eines eingelegten Rückwärtsganges des eigenen Fahrzeugs, das einen automatischen Motor-Start bzw. -Stopp unterbinden soll, da dies bei einem Einparkvorgang unerwünscht ist.
Zusätzlich zu den Umgebungssensorik-Daten von Radar/Lidar/Ultraschall/Kamera kann die Einheit 20 auch Car2X- oder Car2Car-Signale verarbeiten. Diese Signale können direkt anzeigen, ob ein vorausfahrendes Fahrzeug stoppt oder anfährt, oder wann eine Ampelanlage schaltet. Daher eignen sich diese Signale ebenfalls für eine automatische Motorsteuerung im Sinne der Erfindung.
Weiterhin kann das Signal eines Bremslichtschalters 28 des eigenen Fahrzeugs von der Einheit 20 ausgewertet werden, beispielsweise um einen auf Basis von Umgebungssensorik-Daten ermittelten Fahrzustand eines vorausfahrenden Fahrzeugs durch den Fahrzustand des eigenen Fahrzeugs zu plausibilisieren. Wenn beispielsweise als Fahrzustand des vorausfahrenden Fahrzeugs ein Bremsvorgang festgestellt wird, und der Bremslichtschalter des eigenen Fahrzeugs betätigt wird, kann mit einer hohen Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass das eigenen Fahrzeug bald gestoppt wird und der Motor daher abgeschaltet werden kann, da kein Motormoment benötigt wird.
Mit der Erfindung können Systeme zur automatischen Motorsteuerung, insbesondere sogenannte Motor-Start-Stopp-Systeme verbessert werden, da auch auf die Umgebungssituation eingegangen wird, insbesondere auf den Fahrzustand eines vorausfahrenden Fahrzeugs.

10: Radar-/Lidar-/Ultraschall-Umgebungssensorik
12: Kamera
14: Car2X-System
16: Prädiktionsssignal
18: Motormanagement
20: Fahrzustandsprädiktionseinheit
22: Motor
24: Nebenaggregate/Batteriemanagement
26: Gaspedalsensor
28: Bremslichtschalter
S10–S22: Verfahrensschritte

Claims

Verfahren zur automatischen Motorsteuerung eines Fahrzeugs mit den folgenden Schritten: – Ermitteln des Fahrzustands eines vorausfahrenden Fahrzeugs basierend auf Daten einer Umfeldsensorik (10, 12, 14; S10, S12) und – Erzeugen eines Steuersignals (16) für eine Motorsteuerung (18) abhängig vom ermittelten Fahrzustand (S14, S16, S18, S20, S22).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Ermitteln des Fahrzustands das Ermitteln eines Anfahrvorgangs des vorausfahrenden Fahrzeugs umfasst, und – das Erzeugen eines Steuersignals das Erzeugen eines Start-Signals für die Motorsteuerung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das Ermitteln des Fahrzustands das Ermitteln eines Stoppvorgangs des vorausfahrenden Fahrzeugs umfasst, und – das Erzeugen eines Steuersignals das Erzeugen eines Stopp-Signals für die Motorsteuerung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Fahrzustands eine oder mehrere der folgenden Methoden umfasst: Auswerten der Bremslichter des vorausfahrenden Fahrzeugs; Auswerten einer Ampelschaltung; Auswerten eines Car2X-Information von einer Ampelsteuerung; Auswerten von Car2Car-Informationen vom vorausfahrenden Fahrzeug.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Ermitteln des Fahrzustands das Erzeugen einer Nachricht umfasst, die eine Wahrscheinlichkeit beinhaltet, dass ein Motormoment innerhalb eines bestimmten Zeitabschnitts benötigt wird, und – das Erzeugen eines Steuersignals das Auswerten der Wahrscheinlichkeit und abhängig von der Auswertung das Erzeugen eines Start-Signals für die Motorsteuerung umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen des Steuersignals unterbunden wird, wenn das Einlegen eines Rückwärtsgangs des Fahrzeugs signalisiert wird.
Vorrichtung zur automatischen Motorsteuerung eines Fahrzeugs, die ausgebildet ist: – zum Ermitteln des Fahrzustands eines vorausfahrenden Fahrzeugs basierend auf Daten einer Umfeldsensorik (10, 12, 14) und – Erzeugen eines Steuersignals (16) für eine Motorsteuerung (18) abhängig vom ermittelten Fahrzustand.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Steuergerät (20) ausgebildet ist, das einen Mikrokontroller und einen Speicher umfasst, in dem ein Programm abgelegt ist, das den Mikrokontroller zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 konfiguriert.