DE102013207853A1

DE102013207853A1 - Kraftfahrzeug mit einem Geschwindigkeitsregler und einer Abstandssensorik

Info

Publication number: DE102013207853A1
Application number: DE102013207853.6A
Authority: DE
Inventors: Walter Kagerer; Matthias Fischer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-04-29
Filing date: 2013-04-29
Publication date: 2014-10-30
Also published as: WO2014177467A1

Abstract

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist mit einem Stop-and-Go-ACC-System ausgestatten, das mittels eines fremdkraftbetätigten Bremssystems das Kraftfahrzeug bis zum Stillstand abbremsen kann und anschließend eine Haltefunktion auf folgende Weise aktiviert: Zunächst wird abhängig von definierten Parametern ein aktuelles Soll-Bremsmoment bestimmt. Das bis zum Stillstand eingesteuerte Ist-Bremsmoment wird ermittelt und mit dem Soll-Bremsmoment sowie vorzugsweise auch mit einem definierten Maximal-Soll-Bremsmoment, das seinerseits unterhalb des Soll-Bremsmoments liegt, verglichen. Daraus ergeben sich insbesondere drei Fälle bei betragsmäßiger Betrachtung des Bremsmoments: 4. Das Ist-Bremsmoment ist betragsmäßig kleiner als das Soll-Bremsmoment. Daraufhin wird der Betrag des Ist-Bremsmoments auf das Soll-Bremsmoment erhöht. 5. Das Ist-Bremsmoment liegt zwischen dem Soll-Bremsmoment und dem Maximal-Soll-Bremsmoment. Daraufhin wird der Betrag des Ist-Bremsmoments beibehalten. 6. Das Ist-Bremsmoment ist betragsmäßig größer als das Maximal-Soll-Bremsmoments. Daraufhin wird der Betrag des Ist-Bremsmoments auf das Soll-Bremsmoment reduziert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Geschwindigkeitsregler und einer Abstandssensorik, welche insbesondere auch im „Stop and Go”-Betrieb automatisch einen Mindestabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug einhält, sowie mit einem hilfskraftbetätigten Bremssystem, das das Kraftfahrzeug im Stillstand insbesondere bei eingeschalteter Zündung selbsttätig halten kann (im Folgenden auch als Haltefunktion bezeichnet).
Zum technischen Umfeld hierzu wird beispielshalber auf die DE 101 52 632 A1 verwiesen.
Es befinden sich bereits Fahrzeuge auf dem Markt, die einen Geschwindigkeitsregler mit Abstandssensorik aufweisen. Ein solches Fahrzeug versucht insbesondere bei Fahrt auf einer Autobahn oder einer Schnellstraße eine vorgebbare Fahr-Geschwindigkeit einzuhalten, nimmt diese jedoch zurück, wenn sich dieses Fahrzeug einem vorausfahrenden Fahrzeug deutlich nähert. Hierdurch wird für den Fahrer des Kraftfahrzeugs auch ein äußerst komfortables Fahren im Kolonnen-Verkehr ermöglicht, da der Geschwindigkeitsregler mit Abstandssensorik (z. B. ACC = ”Aktive Cruise Control”) stets einen ausreichenden Sicherheitsabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einhält. Im Weiteren wird für den Geschwindigkeitsregler mit Abstandssensorik auch der Begriff ”ACC-System” verwendet.
Als Ergänzung zu den bereits auf dem Markt befindlichen ACC-Systemen, die im höheren Geschwindigkeitsbereich überwiegend auf gut strukturierten Straßen betrieben werden, sind derzeit auch sogenannte „Stop and Go”-ACC-Systeme im Einsatz, die eine vergleichbare Fahrerunterstützung insbesondere im niedrigen Geschwindigkeitsbereich bis hin zum Anhalten des Fahrzeugs ermöglichen.
Diese Systeme benötigen neben einer leistungsfähigen Nahbereichssensorik ein elektronisch ansteuerbares Bremssystem, das in der Lage ist, das Fahrzeug im Stillstand zuverlässig zu halten und ein Wegrollen zu verhindern (Haltefunktion), bis der Fahrer des Kraftfahrzeugs oder das Stop-and-Go-ACC-System ein entsprechendes Kommando zum Anfahren gegeben haben. Weiterhin ist es bekannt, bei automatischem Abbremsen bis zum Stillstand des Fahrzeugs eine vorzugsweise hydraulische Haltefunktion zu aktivieren, bei der so viel Bremskraft eingesteuert wird, dass das Fahrzeug auch auf einer geneigten Fahrbahn zuverlässig gehalten wird. Derartige Haltefunktionen werden unmittelbar vor Beginn der folgenden Anfahrphase wieder automatisch deaktiviert.
Heutige Kraftfahrzeuge sind mit hilfskraftbetätigten Bremssystemen ausgerüstet, die einerseits als normale Betriebsbremse fungieren und andererseits auch eine Haltefunktion ausführen können.
Die Haltefunktion wird von einem Stop and Go-ACC-System am Ende einer vom ACC-System initiierten Anhalte-Phase automatisch aktiviert und unmittelbar vor Beginn der darauf folgenden Anfahrphase wieder deaktiviert.
Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem Kraftfahrzeug mit Stop-and-Go-ACC-System die Haltefunktion im Hinblick auf eine Reduzierung der Bauteilbelastung und der akustischen Störgeräusche zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 bis 3 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen, Erkenntnisse und Ideen zugrunde:
In der sogenannten Stop-Phase wird zunächst die Betriebsbremse automatisch so angesteuert, dass die vom Stop-and-Go-ACC-System vorgegebene Verzögerung bis zum Fahrzeug-Stillstand erreicht wird. Hat dann das ACC-System mit Stop-and-Go-Funktion einen Fahrzeug-Stillstand erfasst, wird die Haltefunktion aktiviert. Diese steuert unmittelbar so viel Bremskraft ein, dass das Fahrzeug auch an steilen Steigungsstrecken zuverlässig gehalten wird. Beim Stand der Technik wird dabei die Ist-Bremskraft, mit der das Fahrzeug zum Stillstand gebracht wurde, stets mit einer vergleichsweise hohen Reserve-Bremskraft (Offset) beaufschlagt. Jede Bremskrafterhöhung führt aber zu einer Bauteilbelastung und zu akustischen Störgeräuschen.
Daher ist erfindungsgemäß nach dem automatischen Abbremsen bis zum Stillstand des Kraftfahrzeugs die Haltefunktion in folgender Weise aktivierbar:
Zunächst wird zu dem Zeitpunkt, an dem das Kraftfahrzeug in den Stillstand gebracht ist, abhängig von definierten Parametern, insbesondere der Straßensteigung, der Fahrzeugmasse und dem Ist-Antriebsmoment, ein aktuelles (für den Stillstand gerade ausreichendes) Soll-Bremsmoment bestimmt. Das aktuelle Soll-Bremsmoment kann abhängig von sich ändernden Parametern variieren. Es wird also nicht wie beim Stand der Technik stets ein konstanter Sicherheits-Offset eingesteuert.
Erfindungsgemäß wird das bis zum Stillstand eingesteuerte Ist-Bremsmoment ermittelt und mit dem Soll-Bremsmoment sowie vorzugsweise auch mit einem definierten Maximal-Soll-Bremsmoment, das seinerseits unterhalb des Soll-Bremsmoments liegt, verglichen.
Daraus ergeben sich insbesondere drei Fälle, wobei die Bremsmoment-Betrachtung hier nicht betragsmäßig, sondern antriebsmomentbezogen im negativen Zahlenbereich liegt:

1) Liegt das Ist-Bremsmoment (= negatives Ist-Antriebsmoment) oberhalb des Soll-Bremsmoments (= negatives Soll-Antriebsmoment) wird das (negative) Ist-Bremsmoment bis zum (negativen) Soll-Bremsmoment reduziert; es wird also noch stärker festgebremst.
2) Liegt das Ist-Bremsmoment (= negatives Ist-Antriebsmoment) unterhalb des Soll-Bremsmoments (= negatives Soll-Antriebsmoment) aber oberhalb des Maximal-Soll-Bremsmoments wird keine Änderung des Bremsmoments vorgenommen.
3) Liegt das Ist-Bremsmoment (= negatives Ist-Antriebsmoment) unterhalb des (negativen) Maximal-Soll-Bremsmoments, wird das (negative) Ist-Bremsmoment bis zum (negativen) Soll-Bremsmoment erhöht; es wird also die Bremse so weit gelöst, bis das Soll-Bremsmoment erreicht ist.

Durch diese Fallunterscheidung wird ein optimaler Kompromiss zwischen dem Sicherstellen des Stillstandes einerseits und dem Reduzieren von Geräuschen sowie unnötigen Bauteilbelastungen andererseits erreicht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt mögliche Bremsmoment-Verläufe, die mit der Erfindung einstellbar sind.
Ein hier nicht dargestelltes Kraftfahrzeug soll ein Stop-and-Go-ACC-System mit einem elektronischen Steuergerät enthalten, in dem ein Funktionsmodul zur Realisierung der Erfindung integriert sein kann.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug soll bei den dargestellten Ausführungsbeispielen mittels des Stop-and-Go-ACC-Systems und mittels eines hilfskraftbetätigten Bremssystems automatisch bis zum Stillstand v = 0 des Kraftfahrzeugs abgebremst werden. Mit durchgezogenen Linien sind drei mögliche Ist-Bremsmoment-Verläufe 1 (mit zwei Möglichkeiten 1a, 1b für die Übergänge in die Feststellbremsfunktion), 2 und 3 zunächst bis zum Stillstand v = 0 dargestellt.
Nach dem automatischen Abbremsen bis zum Stillstand v = 0 ist die Haltefunktion in folgender Weise aktivierbar:
Zunächst wird abhängig von definierten Parametern, insbesondere der Straßensteigung N, der Fahrzeugmasse m und dem Ist-Antriebsmoment M_mot, ein aktuelles Soll-Bremsmoment M_B_soll bestimmt. Das aktuelle Soll-Bremsmoment M_B_soll kann also abhängig von sich ändernden Parametern variieren.
Das bis zum Stillstand v = 0 eingesteuerte Ist-Bremsmoment M_B_ist wird ermittelt und mit dem Soll-Bremsmoment M_B_soll sowie mit einem definierten Maximal-Soll-Bremsmoment, das seinerseits unterhalb des Soll-Bremsmoments M_B_soll liegt, verglichen.
Anschließend ergeben sich im Wesentlichen drei Fälle:
Liegt das Ist-Bremsmoment M_B_ist über dem Soll-Bremsmoment M_B_soll, wird das Ist-Bremsmoment M_B_ist an das Soll-Bremsmoment M_B_soll herangeführt. Hierdurch wird vorrangig der Stillstand sichergestellt, ohne eine unnötig hohe Bremsmomentreserve aufzubauen. Dieser erste Fall wird mit dem durchgezogenen M_B Verlauf 1a und dem punktierten M_B Verlauf 1b dargestellt. Der Verlauf 1a zeigt eine einfache lineare Rampe. Mit dem Verlauf 1b wird vorzugsweise berücksichtigt, dass das hilfskraftbetätigte Bremssystem, insbesondere dessen Hydraulikpumpe, beim Anlauf lautere Störgeräusche produziert. Somit wird also gemäß dem Verlauf 1b ein zu Beginn der Übergangsphase vom Ist-Bremsmoment zum Soll-Bremsmoment flacherer Gradient eingesteuert.
Liegt das Ist-Bremsmoment M_B_ist zwischen dem Soll-Bremsmoment M_B_soll und dem definierten Maximal-Soll-Bremsmoment M_B_soll_max, wird das Ist-Bremsmoment M_B_ist gehalten. Dieser zweite Fall wird mit dem strichpunktierten M_B Verlauf 2 dargestellt. Hierdurch werden zum einen der Stillstand sichergestellt und Störgeräusche ganz verhindert. Eine Geräuschverhinderung kann also im schraffierten Bereich erreicht werden, auch wenn gegebenenfalls ausnahmsweise das Soll-Bremsmoment auch das Maximal-Soll-Bremsmoment sein kann.
Liegt das Ist-Bremsmoment M_B_ist unterhalb des vorgegebenen Maximal-Soll-Bremsmoments M_B_soll_max, wird das Ist-Bremsmoment an das Maximal-Soll-Bremsmoment M_B_soll_max herangeführt. Dieser dritte Fall wird mit dem gestrichelten M_B Verlauf 3 dargestellt.
Hierdurch werden Störgeräusche nur bis zu einem bestimmten Grad erzeugt. Dabei ist das Maximal-Soll-Bremsmoment M_B_soll_max derart bestimmt, dass beim erneuten Anfahren und Lösen der Bremse keine zu lange Wartezeit entsteht. Die maximale Wartezeit wird vorzugsweise so abgestimmt, dass erstens eine maximal zulässige Reaktionszeit dt_max und zweitens eine maximal zulässige Gradientensteilheit dM/dt_max nicht überschritten werden.
Die steigenden Rampen aus dem negativen Momentenbereich M_B zurück zum Null-Wert des Bremsmoments M_B kennzeichnen jeweils grundsätzlich die Einleitung eines neuen Anfahrvorgangs.
Zusammengefasst ergeben sich bei betragsmäßiger Betrachtung des Bremsmoments also insbesondere drei Fälle:

1. Das Ist-Bremsmoment M_B_ist ist betragsmäßig kleiner als das Soll-Bremsmoment M_B_soll. Daraufhin wird der Betrag des Ist-Bremsmoments M_B_ist auf das Soll-Bremsmoment M_B_soll erhöht.
2. Das Ist-Bremsmoment M_B_ist liegt zwischen dem Soll-Bremsmoment M_B_soll und dem Maximal-Soll-Bremsmoment M_B_soll_max. Daraufhin wird der Betrag des Ist-Bremsmoments M_B_ist beibehalten.
3. Das Ist-Bremsmoment M_B_ist ist betragsmäßig größer als das Maximal-Soll-Bremsmoments M_B_soll_max. Daraufhin wird der Betrag des Ist-Bremsmoments M_B_ist auf das Soll-Bremsmoment M_B_soll reduziert.

Anstelle des Bremsmomentbetrages kann analog beispielsweise auch der Bremsdruckbetrag oder der Bremskraftbetrag betrachtet werden.
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 10152632 A1 [0002]

Claims

Kraftfahrzeug mit einem Geschwindigkeitsregler und einer Abstandssensorik, durch die auch im Stop-and-Go-Betrieb automatisch ein Mindestabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einhaltbar und ein automatischen Abbremsen bis zum Stillstand (v = 0) des Kraftfahrzeugs ausführbar ist, sowie mit einem hilfskraftbetätigten Bremssystem, durch das eine Haltefunktion ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem automatischen Abbremsen bis zum Stillstand (v = 0) die Haltefunktion in folgender Weise aktivierbar ist: – abhängig von definierten Parametern (N, m, M_mot) wird ein aktuelles Soll-Bremsmoment (M_B_soll) für die Haltefunktion bestimmt, – das bis zum Stillstand (v = 0) eingesteuerte Ist-Bremsmoment (M_B_ist) wird ermittelt und mit dem Soll-Bremsmoment (M_B_soll) verglichen, – ...liegt das Ist-Bremsmoment (M_B_ist) über dem Soll-Bremsmoment (M_B_soll), wird das Ist-Bremsmoment (M_B_ist) an das Soll-Bremsmoment (M_B_soll) herangeführt (M_B Verläufe 1a; 1b).
Kraftfahrzeug mit einem Geschwindigkeitsregler und einer Abstandssensorik, durch die auch im Stop-and-Go-Betrieb automatisch ein Mindestabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einhaltbar und ein automatischen Abbremsen bis zum Stillstand (v = 0) des Kraftfahrzeugs ausführbar ist, sowie mit einem hilfskraftbetätigten Bremssystem, durch das eine Haltefunktion ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem automatischen Abbremsen bis zum Stillstand (v = 0) die Haltefunktion in folgender Weise aktivierbar ist: – abhängig von definierten Parametern (N, m, M_mot) wird ein aktuelles Soll-Bremsmoment (M_B_soll) für die Haltefunktion bestimmt, – das bis zum Stillstand eingesteuerte Ist-Bremsmoment (M_B_ist) wird ermittelt, – ...liegt das Ist-Bremsmoment (M_B_ist) zwischen dem Soll-Bremsmoment (M_B_soll) und einem definierten Maximal-Soll-Bremsmoment (M_B_soll_max), das seinerseits unterhalb des Soll-Bremsmoments (M_B_soll) liegt, wird das Ist-Bremsmoment (M_B_ist) gehalten (M_B Verlauf 2).
Kraftfahrzeug mit einem Geschwindigkeitsregler und einer Abstandssensorik, durch die auch im Stop-and-Go-Betrieb automatisch ein Mindestabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einhaltbar und ein automatischen Abbremsen bis zum Stillstand (v = 0) des Kraftfahrzeugs ausführbar ist, sowie mit einem hilfskraftbetätigten Bremssystem, durch das eine Haltefunktion ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem automatischen Abbremsen bis zum Stillstand (v = 0) die Haltefunktion in folgender Weise aktivierbar ist: – abhängig von definierten Parametern (N, m, M_mot) wird ein aktuelles Soll-Bremsmoment (M_B_soll) für die Haltefunktion bestimmt, – das bis zum Stillstand eingesteuerte Ist-Bremsmoment (M_B_ist) wird ermittelt, – ...liegt das Ist-Bremsmoment (M_B_ist) unterhalb eines vorgegebenen Maximal-Soll-Bremsmoments (M_B_soll_max), das seinerseits unterhalb des Soll-Bremsmoments (M_B_soll) liegt, wird das Ist-Bremsmoment an das Maximal-Soll-Bremsmoment (M_B_soll_max) herangeführt (M_B Verlauf 3).
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorangegangenen Patentansprüche beliebig miteinander kombinierbar sind.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aktuelle Soll-Bremsmoment (M_B_soll) abhängig von den definierten Parametern (N, m, M_mot) zum Zeitpunkt (v = 0) des In-den-Stillstand-Kommens bestimmt wird.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Maximal-Soll-Bremsmoment (M_B_soll_max) derart bestimmt ist, dass eine maximal zulässige Reaktionszeit (dt_max) und/oder eine maximal zulässige Gradientensteilheit (dM/dt_max) nicht überschritten werden.