DE102012213815A1

DE102012213815A1 - Verfahren und System zum Anhalten eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102012213815A1
Application number: DE102012213815A
Authority: DE
Inventors: Nathan Zambou
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2011-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2013-02-07
Also published as: EP2739499A1; US9358962B2; US20140277990A1; CN103857550B; WO2013017688A1; CN103857550A; KR20140051996A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anhalten eines Kraftfahrzeugs, welches ein elektronisches Umfeldsteuergerät zur Auswertung der Daten eines oder mehrerer Umfeldsensoren und ein elektronisches Bremsensteuergerät zur Ansteuerung eines Bremssystems aufweist, die über eine Datenverbindung, insbesondere einen Fahrzeugdatenbus, Informationen und/oder Anweisungen austauschen. Das Verfahren umfasst die Schritte Erfassen eines Abstands zu einem Hindernis, insbesondere einem vorausfahrenden Fahrzeug, Ermitteln der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, Regeln des Abstands zu dem Hindernis durch das Umfeldsteuergerät, wenn die Fahrgeschwindigkeit einen Übergabeschwellenwert übersteigt, und Anhalten des Kraftfahrzeugs durch das Bremsensteuergerät, wenn die Fahrgeschwindigkeit kleiner als der oder gleich dem Übergabeschwellenwert ist, wobei das Umfeldsteuergerät nach Maßgabe des erfassten Abstands eine Sollstrecke an das Bremsensteuergerät vorgibt, nach der das Kraftfahrzeug stehen soll. Weiterhin betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät für ein Bremssystem und ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anhalten eines Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 und ein elektronisches Steuergerät gemäß Oberbegriff von Anspruch 10 sowie ein mit einem entsprechenden Steuergerät ausgestattetes Kraftfahrzeug.
Moderne Kraftfahrzeuge weisen in zunehmendem Maße Funktionen wie Adaptive Cruise Control (nachfolgend ACC) auf, welche es ermöglichen, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf eine vom Fahrzeugführer vorgegebene Sollgeschwindigkeit zu regeln und/oder an die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs anzupassen. Entsprechende Regelungssysteme sind beispielsweise aus der EP 1245428 A2 bekannt. Diese Funktionen oder Regelungssysteme werden realisiert, indem Fahrzeuge mit mindestens einem Sensor mit langer Reichweite, wie einem Radar- oder Lidar-Sensor, ausgestattet werden, um den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder ein nahstehendes Hindernis zu messen und diesen Abstand automatisch auf einen vorgegebenen, vorzugsweise geschwindigkeitsabhängigen, Sollabstand zu regeln. Aufgrund der Auslegung der Regelungssysteme kann die automatische Abstandsregelung zumeist nur oberhalb einer bestimmten Fahrzeugmindestgeschwindigkeit aktiviert werden.
Eine erweiterte Funktionalität bieten ACC-Systeme mit Stop & Go Funktion, welche bei Bedarf das Fahrzeug innerhalb einer vorgegeben Zeit automatisch bis zum Stillstand abbremsen bzw. anhalten, um z. B. eine Kollision mit dem vorausfahrenden Fahrzeug beim Zufahren auf ein Stauende zu vermeiden. Auch ein automatisches Wiederanfahren ist möglich, wenn ein hinreichender Abstand zum vorrausfahrenden Fahrzeug herrscht und zweckmäßigerweise weitere Voraussetzungen erfüllt sind, wie das Überschreiten einer Mindeststillstandzeit oder die Bestätigung der Anfahranfrage durch den Fahrzeugführer. Eine Bestätigung durch Betätigen des Fahrpedals ist beispielsweise in der EP 1442917 A2 offenbart. Bei der Stop & Go Funktion werden der oder die Fernbereichssensoren mit einem oder mehreren Nahbereichssensoren kombiniert, vorzugsweise mit mehreren Ultraschallsensoren, um den Fern- und Nahbereich vor dem Fahrzeug zu erfassen.
So sind beispielsweise aus der EP 2152538 B1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zu Steuerung des Folgeabstandes bekannt. Die Fahrzeuggeschwindigkeit und ein Folgeabstand zwischen einem vorausfahrenden Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug werden erfasst. Daraufhin wird eine angeforderte Beschleunigung berechnet und an eine Steuereinrichtung weitergegeben, die den Folgeabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug basierend auf der angeforderten Beschleunigung steuert. Wenn das vorausfahrende Fahrzeug anhält, wird eine Anhaltesteuerung aktiviert. Hierbei wird ein Stillstand des eigenen Fahrzeugs basierend auf der angeforderten Beschleunigung und einer realen Fahrzeuggeschwindigkeit erkannt, die mit üblichen Sensoren nicht mehr von Null unterschieden werden kann; dies gewährleistet ein sanftes Anhalten.
Bei den bekannten ACC-Systemen mit Stop & Go Funktion erfolgt das automatische Bremsen des Fahrzeugs in den Stillstand innerhalb einer festgelegten Zeitlücke, wobei der Anhaltevorgang aus Sicherheitsgründen mit einem vorbestimmten sicheren Abstand von typisch 5m zum vorderen Fahrzeug abgeschlossen wird. Dies hat den Vorteil, dass das Wiederanfahren nur eine verhältnismäßig geringe Dynamik erfordert. Diese Systeme eignen sich insbesondere für Fahrten auf einer Autobahn oder Schnellstraße, weil dort das Einhalten eines großen Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug Vorschrift ist. Bei Fahrten im innerstädtischen Bereich oder beispielsweise in Stausituationen auf Autobahnen stellt dagegen der eingehaltene sichere Abstand zum vorderen Fahrzeug ein Gefahrenpotential dar, weil andere Fahrzeuge aus den benachbarten Fahrstreifen in die Lücke einscheren können.
Die EP 2176109 B1 offenbart ein Abstandsregelsystem mit automatischer Anhalte- und/oder Anfahrfunktion für Kraftfahrzeuge, mit einem abstandsmessenden Fernbereichssensor, einem abstandsmessenden Ultraschallsensor und einer Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem vom Fernbereichssensor gemessenen Abstand eines vorausfahrenden Fahrzeugs in die Längsführung des eigenen Fahrzeugs einzugreifen. Wenn der gemessene Abstand kleiner ist als die Reichweite des Ultraschallsensors wird die Funktionsfähigkeit des Ultraschallsensors verifiziert, woraufhin im Rahmen der Anhalte- und/oder Anfahrfunktion eine Abstandsregelung anhand des Signals des Ultraschallsensors erfolgt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein sicheres und komfortables Anhalten eines Fahrzeugs mit einem vorgegebenen geringen Abstand zu einem davor befindlichen Hindernis zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Es wird also ein Verfahren zum Anhalten eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, welches ein elektronisches Umfeldsteuergerät zur Auswertung der Daten eines oder mehrerer Umfeldsensoren und ein elektronisches Bremsensteuergerät zur Ansteuerung eines Bremssystems aufweist, die über eine Datenverbindung, insbesondere einen Fahrzeugdatenbus, Informationen und/oder Anweisungen austauschen. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Abstand zu einem Hindernis, insbesondere einem vorausfahrenden Fahrzeug, erfasst und die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ermittelt. Hierbei erfolgt ein Regeln des Abstands zu dem Hindernis durch das Umfeldsteuergerät, wenn die Fahrgeschwindigkeit einen Übergabeschwellenwert übersteigt, und ein Anhalten des Kraftfahrzeugs durch das Bremsensteuergerät, wenn die Fahrgeschwindigkeit kleiner als der oder gleich dem Übergabeschwellenwert ist. Das Umfeldsteuergerät gibt nach Maßgabe des erfassten Abstands eine Sollstrecke an das Bremsensteuergerät vor, nach welcher das Kraftfahrzeug stehen soll.
Somit wird das Anhalten eines mit einem ACC-System ausgestatteten Fahrzeugs in einer vorgegebenen Sollstrecke oder auf einer vorgegebenen Solltrajektorie bzw. bis auf einen vorgegebenen Wegpunkt im niedrigen Geschwindigkeitsbereich, d.h. aus einer niedrigeren Anfangsgeschwindigkeit und bis zum Stillstand, zielgenau und komfortabel realisiert. Aufgrund der vorgegebenen Sollstrecke ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, den begrenzten Raum in einer Stausituation gut auszunutzen und den durch die Länge der Grünphasen von Ampeln beeinflusste Verkehrsfluss im Stadtverkehr zu verbessern, indem der Halteabstand zum unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeug im Standverkehr verkürzt wird. Indem bei der Anhaltewegregelung der Weg des Kraftfahrzeugs bis zum Stillstand und nicht der Abstand zum benachbarten Fahrzeug bzw. Hindernis geregelt wird sowie auf das Anhalten innerhalb einer Sollzeitlücke verzichtet wird, kann eine besonders komfortable Regelung bereitgestellt werden. Hierbei wird die für ein ACC-System mit Stop & Go Funktion ohnehin erforderliche Sensorik und Aktorik eingesetzt.
Zweckmäßigerweise regelt das Bremsensteuergerät beim Anhalten die Verzögerung und/oder die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der zurückgelegten Wegstrecke. Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Bremsensteuergerät mit mindestens einem Raddrehzahlsensor verbunden ist und impulsförmige Signale des mindestens einen Raddrehzahlsensors als Maß für die zurückgelegte Wegstrecke gezählt werden. Da vorteilhafterweise die Regelung nur über Bremseingriffe erfolgt und das Antriebsmoment auf einem konstanten Wert von Null gehalten wird, resultiert dies in einer konzeptionell einfachen Regelung mit einer hohen Regelgüte.
Bevorzugt wird der Zusammenhang zwischen Verzögerung und/oder Fahrgeschwindigkeit und der zurückgelegten Wegstrecke anhand einer vorgegebenen mathematischen Funktion geregelt, insbesondere einem Polynom dritter bis achter Ordnung. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht also darin, das Anhalten bzw. den Anhaltevorgang auf der Basis des Sollwegs zu realisieren und den Komfort – auch schon beim Übergang von der Abstandsregelung des Umfeldsteuergeräts auf die Anhaltewegregelung des Bremsensteuergeräts – mit Hilfe einer wegabhängigen mathematischen Funktion zu gewährleisten.
Besonders bevorzugt wird die vorgegebene mathematische Funktion in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Übergabe und einer vorgegebenen Sollstrecke zum Zeitpunkt der Übergabe von dem ersten Steuergerät an das zweite Steuergerät gewählt. Anhand dieser Randbedingungen kann eine geeignete Anhaltetrajektorie bzw. ein oder mehrere Parameter des Anhaltewegreglers und/oder der Vorsteuerung ermittelt bzw. angepasst werden.
Ganz besonders bevorzugt wird die vorgegebene mathematische Funktion derart gewählt, dass der Zusammenhang 2v² + 3xa ≥ 0 zwischen Fahrgeschwindigkeit v und zurückgelegter Wegstrecke x erfüllt ist, wobei a die Verzögerung angibt, also die zeitliche Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Es ist vorteilhaft, wenn während des Anhaltens des Kraftfahrzeugs durch das Bremsensteuergerät eine Messung des Abstands zum Hindernis durch das Umfeldsteuergerät erfolgt, insbesondere in vorgegebenen Zeitintervallen, wobei die vorgegebene Sollstrecke nach Maßgabe des gemessenen Abstands angepasst wird. Indem das Umfeldsteuergerät während des Anhaltevorgangs ständig bzw. periodisch aktualisierte Werte für die Sollstrecke an das Bremsensteuergerät sendet, kann die Anhaltetrajektorie an das Verhalten des vorausfahrenden Fahrzeugs angepasst werden. Somit kann zum vorderen Fahrzeug aufgeschlossen werden, wenn dieses beispielsweise an der Ampel ein Stück nach vorne rollt. Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Sollstrecke in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrsituation (wie z.B. dichter Verkehr in der Innenstadt zur Hauptverkehrszeit) und herrschenden Umweltbedingungen (wie z.B. Regen) festgelegt und/oder angepasst wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Anhalten abgebrochen wird, sobald ein Wiederanfahren des vorausfahrenden Fahrzeugs erkannt wird, insbesondere wenn der Abstand in einem Zeitintervall um mehr als einen vorgegebenen Mindestabstand zugenommen hat, und dass in diesem Fall eine Abstandsregelung durch das Umfeldsteuergerät erfolgt. Falls die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs einen Weiterfahrschwellenwert überschreitet und/oder aus anderen Informationen z.B. auf eine grüne Ampel geschlossen werden kann, ist somit ein komfortabler Wiedereinstieg in eine Abstands- und/oder Geschwindigkeitsregelung möglich.
Wenn das Kraftfahrzeug ein hydraulisches Betriebsbremssystem und ein elektrisch betätigbares Feststellbremssystem aufweist, so erfolgt zweckmäßigerweise bei Erfüllung vorgegebener Bedingungen, insbesondere Überschreiten einer vorgegebenen Haltedauer, eine Übergabe von dem Betriebsbremssystem an das Feststellbremssystem. Dies schont das Betriebsbremssystem und sichert das Fahrzeug weiterhin vor ungewolltem Wegrollen.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug, welches eine Schnittstelle zu einem Fahrzeugdatenbus, eine Schnittstelle zu mindestens einem Raddrehzahlsensor und Mittel zur fahrerunabhängigen Ansteuerung mindestens eines Bremsaktuators umfasst. Erfindungsgemäß beinhaltet das Bremsensteuergerät einen Anhaltewegregler, welcher die Verzögerung und/oder die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der zurückgelegten Wegstrecke einstellt, um das Kraftfahrzeug in einer vorgegebenen Sollstrecke anzuhalten.
Vorzugsweise umfasst der Anhaltewegregler eine Vorsteuerung, einen Grundregler und insbesondere einen erweiterten Regler, wobei mindestens ein Parameter des Anhaltewegreglers in Abhängigkeit von der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der vorgegebenen Sollstrecke vorgegeben wird. Somit kann die Vorsteuerung und/oder der Grundregler adaptiert werden, um in der herrschenden Fahrsituation einen besonders hohen Komfort zu ermöglichen.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Vorgabe des mindestens einen Parameters anhand einer vorgegebenen mathematischen Funktion, welche den Sollzusammenhang zwischen Verzögerung und/oder Fahrgeschwindigkeit und der zurückgelegten Wegstrecke beschreibt.
Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes elektronisches Bremsensteuergerät, ein mit dem Bremsensteuergerät verbundenes hydraulisches und/oder elektromechanisches Bremssystem, welches einen fahrerunabhängigen Aufbau von Bremskraft ermöglicht, und ein elektronisches Umfeldsteuergerät umfasst, welches mit mindestens einem nach vorne blickenden Umfeldsensor ausgestattet ist. Indem das das Bremsensteuergerät und das Umfeldsteuergerät über einen Fahrzeugdatenbus miteinander verbunden sind, kann durch diese das Fahrzeug nach dem erfindungsgemäßen Verfahren abgebremst werden.
Es ist vorteilhaft, wenn das Bremsensteuergerät mit mindestens einem drehrichtungserkennenden Raddrehzahlsensor verbunden ist, der insbesondere einem nicht angetriebenen Rad zugeordnet ist. Übliche Verfahren zur Fahrtrichtungserkennung sind bei niedrigen Geschwindigkeiten möglicherweise nicht zuverlässig genug.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Kraftfahrzeug auch ein elektronisches Parksteuergerät aufweist, welches je mit mindestens einem nach vorne und nach hinten blickenden Umfeldsensor ausgestattet ist, wobei das Parksteuergerät mit dem Bremsensteuergerät und vorzugsweise dem Umfeldsteuergerät über einen Fahrzeugdatenbus verbunden ist, und wobei das Parksteuergerät und/oder das Umfeldsteuergerät dem Bremssteuergerät eine Sollstrecke zum Anhalten des Fahrzeugs vorgeben können. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Anhaltewegregelung ein komfortables Anhalten auch beim Parken des Kraftfahrzeugs.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
Es zeigen
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs in einer entsprechenden Fahrsituation,
2 ein Beispiel eines Steuergeräteschemas,
3 ein Ausführungsbeispiel der Reglerstruktur,
4 ein Diagramm zum Ruck,
5 ein Diagramm des Komfortbereichs, und
6 einen zeitlichen Verlauf eines beispielgemäßen Anhaltevorgangs.
Das erfindungsgemäße Verfahren realisiert eine komfortable und zielgenaue Regelung des Anhaltevorgangs eines Fahrzeugs auf einen vorgegeben Sollweg oder bis auf einen vorgegeben Wegpunkt im Bereich niedriger Geschwindigkeiten. Neben einer Ergänzung der Abstandsregelung wird das Verfahren vorzugsweise auch als Erweiterung des oder als Unterstützung des Parklenkassistenten (nachfolgend PLA genannt) eingesetzt.
Hierbei wird ein ACC-System mit Stop & go-Funktion bzw. Anhalte-Option so erweitert bzw. konzipiert, dass die ACC-Funktion im unteren Geschwindigkeitsbereich, d.h. unterhalb eines Übergabeschwellenwerts von beispielsweise 30 km/h der nicht ein Anhalten innerhalb einer festgelegten Zeitlücke initiiert, sondern eine Sollstrecke für das Anhalten vorgibt, welche einen kürzeren Anhalteabstand zum unmittelbar benachbarten Fahrzeug oder Hindernis ermöglicht.
Das automatische Anhalten unter Einhaltung des von der ACC-Funktion vorgegebenen Sollstrecke wird von einer Anhaltewegregelung bzw. Stopping Distance Control umgesetzt (nachfolgend SDC-Funktion genannt). Der Anwendungsbereich dieser SDC-Funktion wird auf Geschwindigkeiten unterhalb einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit begrenzt, wobei sich die Geschwindigkeitsbereiche, in denen die ACC-Funktion bzw. die SDC-Funktion prinzipiell funktionieren, überlappen und die Wahl der jeweils aktiven Funktion anhand eines Übergabeschwellenwerts der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt.
Weiterhin ist es zweckmäßig, den Geschwindigkeitsbereich der SDC-Funktion so zu definieren, dass sie auch die Funktionalität eines Parklenkassistent-Systems (im folgenden PLA genannt) erweitert, welcher das Fahrzeug entlang eines vorgegebenen Weges in den Stillstand bremst und beispielsweise aus der EP 1908656 A1 bekannt ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein komfortableres Parken ohne Ruck ermöglicht.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1, welches die für das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Realisierung der SDC-Funktion erforderlichen Sensoren aufweist. Hierbei beinhaltet die Umfeldsensorik einen Fernbereichssensor 3, welcher den vor dem Fahrzeug befindlichen Fernbereich 6 erfasst und z.B. für eine ACC-Funktion eingesetzt wird. Weiterhin besitzt das Fahrzeug 1 mehrere Nahbereichsensoren 2, welche sowohl im Nahbereich 8 vor dem Fahrzeug befindliche Hindernisse 7 also auch im hinteren Nahbereich 8‘ befindliche andere Fahrzeuge oder Hindernisse 7‘ erfassen und den jeweilige Abstand zum Fahrzeug bestimmen. Ferner weist das Kraftfahrzeug 1 drehrichtungserkennende (Raddrehzahl-)Sensoren 4 auf, welche vorzugsweise in den Rädern der freirollenden Achse oder an allen Rädern eingebaut sind. Mit den drehrichtungserkennenden Sensoren 4 wird die Richtung der Fahrzeugbewegung eindeutig erkannt, wodurch die Regelungsgesetze der SDC-Funktion – vor allem im Hinblick auf Komfort und Sicherheit – adaptiert werden können und sowohl im ACC- als auch im PLA-Modus eine optimale Regelung erfolgt.
Gemäß dem Stand der Technik nutzen ACC-Systeme sowohl den Antrieb, typischerweise einen Verbrennungsmotor, als auch das Bremssystem als Aktorik, um den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug zu regeln. Hierbei sendet das Steuergerät, welches die ACC-Funktion bereitstellt, eine Stellanforderung über einen Datenbus. Da die beiden Aktoren Motor bzw. Bremse von zwei verschiedenen Steuergeräten betrieben werden, werden hierbei also zwei getrennte Anforderungen ausgegeben. Da eine (prinzipiell mögliche) ständig wechselnde Ansteuerung der beiden Aktoren sich ungünstig auf den Komfort auswirkt, wird zur Realisierung der SDC-Funktion vorzugsweise nur ein Aktor verwendet. Hierbei erfolgt nur eine Ansteuerung des Bremssystems, um das Kraftfahrzeug aus der Bewegung (Anfangsgeschwindigkeit ungleich Null) bis zum Stillstand anzuhalten.
2 zeigt ein Beispiel eines Steuergeräteschemas, d.h. eine schematische Darstellung der Architektur zwischen den Steuergeräten (im Folgenden ECUs genannt) für die Realisierung der SDC-Funktion.
Die Abstandsregelung bzw. ACC-Funktion wird durch das Umfeldsteuergerät ACC-ECU bereitgestellt, welches über einen Fahrzeugdatenbus Informationen und/oder Anweisungen, insbesondere eine Verzögerungs- oder Bremsmomentanforderung, an das Bremsensteuergerät SDC-ECU sendet. Die ACC-ECU ist mit mindestens einem Umfeldsensor für den Fernbereich verbunden.
Das Bremsensteuergerät umfasst vorzugsweise ein spezielles ACC-Modul, welches die Kommunikation mit der ACC-ECU und dem Motorsteuergerät realisiert. Die Anhaltewegregelung ist im SDC-Modul des Bremsensteuergeräts SDC-ECU implementiert. Dieses gibt eine Bremsanforderung aus, welche im Fall eines hydraulischen Bremssystems durch einen fahrerunabhängigen Druckaufbau z.B. mittels einer Hydraulikpumpe und somit einen erhöhten Bremsdruck in den Radbremsen umgesetzt wird. Entsprechend kann die Umsetzung der Bremsanforderung auch durch elektromechanische Reibbremsen erfolgen. Vorteilhafterweise wird auch bei einem Fahrzeug mit einem zumindest zeitweise elektrischen Antrieb eine Bremsanforderung des SDC-Moduls immer durch Reibbremsen umgesetzt. Dies vermeidet ein ungewolltes Rollen des Fahrzeugs aufgrund bei niedriger Geschwindigkeit zurückgehender Bremswirkung eines Generators. Es ist vorteilhaft, wenn im Bremsensteuergerät ein Stillstandsmanager SSM als Modul implementiert ist, welcher zum einen die Bremsanforderung geeignet umsetzt und zum anderen das Fahrzeug nach dem Anhalten vom Wegrollen sichert. Hierbei kann auch eine Übergabe an eine elektrische Feststellbremse erfolgen.
Das PLA-System ist zweckmäßigerweise in einer separaten PLA-ECU implementiert, welche mit mehreren Umfeldsensoren zur Erfassung des Nahbereichs vor und hinter dem Kraftfahrzeug verbunden ist. Die PLA-ECU kann über einen Fahrzeugdatenbus Informationen und/oder Anweisungen an die SDC-ECU und vorzugsweise auch die ACC-ECU weitergeben. Prinzipiell ist es auch denkbar, ein Steuergerät sowohl für die ACC-Funktion als die PLA-Funktion einzusetzen.
Die SDC-Funktion regelt die Anhaltetrajektorie so, dass das Fahrzeug genau am Ende der Sollstrecke zum Stillstand kommt (also eine Geschwindigkeit von 0km/h erreicht), und der Anhaltevorgang für den Fahrzeugführer und die -Insassen komfortabel ist, d.h. plötzliche Bremsdruckänderungen in den Radbremsen, welche einen Ruck hervorrufen, vermieden werden. Um dies zu gewährleisten, wird eine Regelungsstruktur definiert, die die gleichzeitige Verfolgung zweier Ziele ermöglicht, nämlich sowohl die Führungsgrößenregelung bzw. Sollwegregelung als auch die Einstellung des Komforts.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Reglerstruktur, welche drei Reglerkomponenten umfasst, die zur Führungsgrößenregelung eingesetzt werden. Die Vorsteuerung realisiert überwiegend die Übergabe von der bisher aktiven Regelfunktion ACC auf die Anhaltewegregelung SDC. Danach übernimmt der Grundregler die eigentliche Aufgabe der Führungsgrößenregelung und Störgrößenunterdrückung. Ein erweiterter Regler ist auch vorgesehen, um die Robustheit gegenüber Parametervariation wie beispielweise Fahrzeugmasseänderungen, Betrieb mit Anhänger, Straßenneigungen sicherzustellen. Die Einstellung des Komforts erfolgt mit Hilfe einer „Comfort Envelop“, die im Folgenden näher beschrieben wird. Zweckmäßigerweise sind alle drei Reglerkomponenten mit Ausgängen der „Comfort Envelop“ verbunden, bzw. mindestens ein Parameter der jeweiligen Reglerkomponente wird in Abhängigkeit von Informationen aus der „Comfort Envelop“ angepasst. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird also dem Regler der SDC-Funktion eine „Comfort Envelop“ vorausgeschaltet, welche in Abhängig der Fahrgeschwindigkeit und des Sollwegs für das Anhalten Informationen darüber weitergibt, wie eine komfortable Anhaltewegregelung realisiert werden kann.
Für das subjektive Empfinden von Fahrer und ggfs. weiteren Fahrzeuginsassen bemisst sich der Komfort eines Anhaltevorgangs daran, ob sie Rückwirkungen der Umsetzung spüren. Es ist also wünschenswert, dass Änderungen möglichst langsam, gleichmäßig und kontinuierlich erfolgen. Eine Abbremsung impliziert eine beträchtliche Änderung der kinetischen Energie des Fahrzeugs, welche in Wärme umgesetzt oder vorzugsweise rekuperiert wird. Hierbei ist also sicherzustellen, dass beim Anhaltevorgang die Änderung der kinetischen Energie ein für den Fahrer angenehmes Maß nicht überschreitet. Deswegen wird der Komfort während eines Anhaltevorgangs nach Maßgabe des Rucks eingestellt, welcher als zeitliche Änderung der Fahrzeugbeschleunigung die maßgebliche physikalische Größe ist. Das Komfortmaß kann also aus dem Verlauf der Beschleunigung abgeleitet werden.
4. zeigt ein Diagramm zum Ruck mit einigen Beispielen zeitabhängiger Beschleunigungsverläufe, bei denen also die Bremsbeschleunigung bzw. -verzögerung a(t) gegenüber der Zeit t aufgetragen ist. Eine konstante Beschleunigung a_0 stellt den aus Komfortgesichtspunkten günstigsten Verlauf 401 dar, weil hier ein Ruck von Null bzw. gar kein Ruck auftritt. Alle anderen Beschleunigungsverläufe haben einen Ruck ungleich Null. Dieser ist umso größer je weiter der entsprechende Verlauf von der Linie konstanter Beschleunigung liegt bzw. entfernt ist. So ist der Ruck bei Verlauf 403 deutlich größer als bei Verlauf 402.
Da das Fahrzeug bei der Anhaltewegregelung bzw. der SDC-Funktion aus einer Anfangsgeschwindigkeit ungleich Null gebremst wird, ist eine Bremsverzögerung ungleich Null erforderlich, welche während des Anhaltens zu Null abgebaut werden muss. Für die Anhaltewegregelung ist also ein optimaler Beschleunigungsverlauf erforderlich, der einen endlichen Anfangswert besitzt, welcher gegen Ende der Regelung auf null geht. Im Hinblick auf den Komfort bedeutet diese Lösung einen Beschleunigungsverlauf mit einem Ruck ungleich Null, der entweder am Komfortlimit oder darunter bleibt und während der Regelung komforterhaltend kontinuierlich abgebaut wird.
Gibt man eine feste Zeitlücke T_End vor, wie bei einer Stop & Go Funktion nach dem Stand der Technik, so kann ein konstanter Ruck exakt mit einem Beschleunigungsverlauf 406 von a_0 bis Null realisiert werden. Allerdings können mit diesem Beschleunigungsverlauf nicht alle realen Anhaltevorgänge abgedeckt werden, so dass es in den meisten Fällen zu einem deutlichen Sprung in der Beschleunigung am Ende des Anhaltevorgangs kommt. Derartige sprunghafte Änderungen der Beschleunigung, wie sie z.B. in den Verläufen 404 und 405 auftreten, sind sehr unkomfortabel.
Entsprechend den obigen Erläuterungen können in dem Bereich unterhalb der Linie 401 mit konstanter Verzögerung a_0 unendlich viele Beschleunigungsverläufe mit dem Anfangswert a_0 und konstantem Ruck gefunden werden. Diese verschiedenen Verläufe, von den zwei Beispiele als Linie 407 (geringer Ruck) und Linie 408 (hoher Ruck) dargestellt sind, unterscheiden sich im wesentlich durch den Zeitpunkt, an dem die Beschleunigung Null erreicht wird. Dies bedeutet, dass zur Erzielung eines komfortablen Anhaltevorgangs, der einen vorgegebenen Ruck nicht überschreitet, keine feste Zeitlücke vorgegeben werden kann. Dieser Bereich kann deshalb für die Realisierung der SDC-Funktion herangezogen weden, weil keine festgelegte Zeitlücke für die Beendigung des Anhaltevorgangs sondern vielmehr eine Sollstrecke vorgegeben wird. Indem die komfortbezogene Forderung nach einem möglichst geringen Ruck mit den Forderungen an die Fahrzeuggeschwindigkeit und den Anhalteweg bzw. die Sollstrecke zusammengeführt wird, können aus der Vielzahl möglicher Beschleunigungsverläufe geeignete ausgewählt werden.
5 zeigt ein Diagramm des Komfortbereichs, welcher auch als „Comfort Envelop“ bezeichnet wird. In diesem normierten Geschwindigkeits-Weg-Diagramm ist auf der Abszisse der Anhalteweg x bezogen auf die vorgegebenen Sollstrecke ^CM_X und auf der Ordinate die Fahrgeschwindigkeit v bezogen auf die zum Zeitpunkt der Übergabe bzw. dem Beginn des Anhaltevorgangs herrschende Fahrgeschwindigkeit ^CM_V dargestellt. Das normierte Diagramm weist also zwei hervorgehobene Punkte als Zentren der Vielfältigkeit auf, da für alle möglichen Anhaltevorgänge die Geschwindigkeit ^CM_V am Anfang und der Anhalteweg ^CM_X am Ende des Anhaltevorgangs gleich sind. Der oben beschriebene Bereich für einen komfortablen Anhaltevorgang entspricht dem mit A gekennzeichneten Bereich der „Comfort Envelop“, welcher durch die folgende mathematische Ungleichung begrenzt ist: 2v² + 3xa ≥ 0
In diesem Komfortbereich A sollte sich die Anhaltetrajektorie der SDC-Regelung befinden; die Ungleichung gibt also den Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit v, Anhalteweg x und zeitlicher Änderung der Geschwindigkeit bzw. (Brems-)Beschleunigung a an.
In der als quasikomfortabler Bereich B gekennzeichneten Region liegen Anhaltetrajektorien, welche auch bei einer vorgegebenen Anhaltezeit ein gewisses Maß an Komfort ermöglichen. Die zusammengelegten Bereiche A und B lassen sich durch die folgende mathematische Ungleichung beschreiben: v² + 2xa ≥ 0
Der Übergang zum Bereich A liegt in Richtung großer fester Sollzeitlücke.
Wenn bei hoher Fahrgeschwindigkeit ein kurzer Anhalteweg erzielt werden muss, so ist eine deutliche Abbremssung und als Konsequenz auch ein hoher Ruck in Kauf zu nehmen. Ein derartiger Bremsvorgang liegt im Bereich C, in dem der vorgegebene Komfort nicht zu erreichen ist.
Der definierten Regelungsstruktur folgend wird zu jedem Zeitpunkt – während der Anhaltewegregelung – der Bereich der „Comfort Envelop“ ermittelt, in dem sich das Fahrzeug befindet. Das Ergebnis wird bewertet und eine geeignete Anhaltetrajektorie bzw. die notwendigen Maßnahmen bestimmt, so dass die Anhaltewegregelung stets innerhalb des komfortablen Bereichs A stattfindet. Die Bewertung bzw. die bestimmte Anhaltetrajektorie wird den Komponenten der Regelungsstruktur zugeführt, woraufhin diese z.B. Parameter anpassen.
6 zeigt beispielgemäße zeitliche Verläufe der kinematischen Kenngrößen Anhalteweg x, Geschwindigkeit v und Fahrzeuglängsbeschleunigung a_x während eines komfortablen Anhaltevorgangs. Unter Zuhilfenahme der „Comfort Envelop“ wird eine geeignete Anhaltetrajektorie ermittelt bzw. die Nähe zum Bereich B oder C bewertet und ggfs. Parameter der Reglerkomponenten zwecks Beibehaltung des Komforts eingestellt. Vorsteuerung, Grundregler und erweiterter Regler stellen sicher, dass der Stillstand nach Durchfahren der Sollstrecke erreicht wird.
Durch die Erfindung können deutlich kürzere Abstände zum unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeug oder zu einem stehenden Objekt (inklusive stehende Fahrzeuge) im Anhaltevorgang und auch beim Parken vorgegeben und bis zum Stillstand realisiert werden. Die Umsetzung erfolgt automatisch und ist komfortabel für alle Fahrzeuginsassen. Dies reduziert zum Einen das durch die große Lücke zum unmittelbar benachbarten Fahrzeug gegebene Gefahrenpotential. Zum Anderen wird der städtische Verkehrsfluss positiv beeinflusst und das Parken einfacher, präziser und vor allem komfortabler.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1245428 A2 [0002]
EP 1442917 A2 [0003]
EP 2152538 B1 [0004]
EP 2176109 B1 [0006]
EP 1908656 A1 [0035]

Claims

Verfahren zum Anhalten eines Kraftfahrzeugs, welches ein elektronisches Umfeldsteuergerät zur Auswertung der Daten eines oder mehrerer Umfeldsensoren und ein elektronisches Bremsensteuergerät zur Ansteuerung eines Bremssystems aufweist, die über eine Datenverbindung, insbesondere einen Fahrzeugdatenbus, Informationen und/oder Anweisungen austauschen, gekennzeichnet durch die Schritte Erfassen eines Abstands zu einem Hindernis, insbesondere einem vorausfahrenden Fahrzeug, Ermitteln der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, Regeln des Abstands zu dem Hindernis durch das Umfeldsteuergerät, wenn die Fahrgeschwindigkeit einen Übergabeschwellenwert übersteigt, und Anhalten des Kraftfahrzeugs durch das Bremsensteuergerät, wenn die Fahrgeschwindigkeit kleiner als der oder gleich dem Übergabeschwellenwert ist, wobei das Umfeldsteuergerät nach Maßgabe des erfassten Abstands eine Sollstrecke an das Bremsensteuergerät vorgibt, nach der das Kraftfahrzeug stehen soll.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsensteuergerät beim Anhalten die Verzögerung und/oder die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der zurückgelegten Wegstrecke regelt.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsensteuergerät mit mindestens einem Raddrehzahlsensor verbunden ist, und dass impulsförmige Signale des mindestens einen Raddrehzahlsensors als Maß für die zurückgelegte Wegstrecke gezählt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusammenhang zwischen Verzögerung und/oder Fahrgeschwindigkeit und der zurückgelegten Wegstrecke anhand einer vorgegebenen mathematischen Funktion geregelt wird, insbesondere einem Polynom dritter bis achter Ordnung.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene mathematische Funktion in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und einer vorgegebenen Sollstrecke zum Zeitpunkt der Übergabe von dem ersten Steuergerät an das zweite Steuergerät gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene mathematische Funktion derart gewählt wird, dass der Zusammenhang 2v² + 3xa ≥ 0 zwischen Fahrgeschwindigkeit v und zurückgelegter Wegstrecke x erfüllt ist, wobei a die Verzögerung angibt, also die zeitliche Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Anhaltens des Kraftfahrzeugs durch das Bremsensteuergerät eine Messung des Abstands zum Hindernis durch das Umfeldsteuergerät erfolgt, insbesondere in vorgegebenen Zeitintervallen, wobei die vorgegebene Sollstrecke nach Maßgabe des gemessenen Abstands angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anhalten abgebrochen wird, wenn ein Wiederanfahren des vorausfahrenden Fahrzeugs erkannt wird, insbesondere wenn der Abstand in einem Zeitintervall um mehr als einen vorgegebenen Mindestabstand zugenommen hat, und dass in diesem Fall eine Abstandsregelung durch das Umfeldsteuergerät erfolgt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug ein hydraulisches Betriebsbremssystem und ein elektrisch betätigbares Feststellbremssystem aufweist, und das bei Erfüllung vorgegebener Bedingungen, insbesondere Überschreiten einer vorgegebenen Haltedauer, eine Übergabe von dem Betriebsbremssystem an das Feststellbremssystem erfolgt.
Elektronisches Steuergerät eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Schnittstelle zu einem Fahrzeugdatenbus, eine Schnittstelle zu mindestens einem Raddrehzahlsensor und Mittel zur fahrerunabhängigen Ansteuerung mindestens eines Bremsaktuators, gekennzeichnet durch einen Anhaltewegregler, welcher die Verzögerung und/oder die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der zurückgelegten Wegstrecke einstellt, um das Kraftfahrzeug in einer vorgegebenen Sollstrecke anzuhalten.
Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhaltewegregler eine Vorsteuerung und einen Grundregler umfasst, wobei mindestens ein Parameter des Anhaltewegreglers in Abhängigkeit von der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der vorgegebenen Sollstrecke vorgegeben wird.
Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe des mindestens einen Parameters anhand einer vorgegebenen mathematischen Funktion erfolgt, welche den Sollzusammenhang zwischen Verzögerung und/oder Fahrgeschwindigkeit und der zurückgelegten Wegstrecke beschreibt.
Kraftfahrzeug, umfassend ein elektronisches Bremsensteuergerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ein mit dem Bremsensteuergerät verbundenes hydraulisches und/oder elektromechanisches Bremssystem, welches einen fahrerunabhängigen Aufbau von Bremskraft ermöglicht, und ein elektronisches Umfeldsteuergerät, welches mit mindestens einem nach vorne blickenden Umfeldsensor ausgestattet ist, wobei das Bremsensteuergerät und das Umfeldsteuergerät über einen Fahrzeugdatenbus miteinander verbunden sind und insbesondere ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchführen.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsensteuergerät mit mindestens einem drehrichtungserkennenden Raddrehzahlsensor verbunden ist, der insbesondere einem nicht angetriebenen Rad zugeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein elektronisches Parksteuergerät, welches je mit mindestens einem nach vorne und nach hinten blickenden Umfeldsensor ausgestattet ist, wobei das Parksteuergerät mit dem Bremsensteuergerät und vorzugsweise dem Umfeldsteuergerät über einen Fahrzeugdatenbus verbunden ist, und wobei das Parksteuergerät und/oder das Umfeldsteuergerät dem Bremssteuergerät eine Sollstrecke zum Anhalten des Fahrzeugs vorgeben können.