DE102017200910A1

DE102017200910A1 - Verfahren zur Ermittlung einer Fahrbahnsteigung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102017200910A1
Application number: DE102017200910.1A
Authority: DE
Inventors: Edith Mannherz; Tobias Putzer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2018-07-26

Abstract

Verfahren zur Ermittlung einer Fahrbahnsteigung eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Fahrbahnsteigung ein erster minimaler Bremsdruck berücksichtigt wird, welcher an einer ersten Achse des Fahrzeugs anliegt und welcher ausreichend ist, das Fahrzeug an der Fahrbahnsteigung zu halten, sowie ein zweiter minimaler Bremsdruck berücksichtigt wird, welcher an einer zweiten Achse des Fahrzeugs anliegt und welcher ausreichend ist, das Fahrzeug an der Fahrbahnsteigung zu halten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Fahrbahnsteigung eines Fahrzeugs, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass bei der Ermittlung der Fahrbahnsteigung ein erster minimaler Bremsdruck berücksichtigt wird, welcher an einer ersten Achse des Fahrzeugs anliegt und welcher ausreichend ist, das Fahrzeug an der Fahrbahnsteigung zu halten, sowie ein zweiter minimaler Bremsdruck berücksichtigt wird, welcher an einer zweiten Achse des Fahrzeugs anliegt und welcher ausreichend ist, das Fahrzeug an der Fahrbahnsteigung zu halten.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Patentanmeldung DE 19 914 727 A1 bekannt. Diese Schrift betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Fahrbahnneigungsgröße, die die Neigung einer Fahrbahn beschreibt, auf der sich ein Fahrzeug befindet. Hierzu enthält die Vorrichtung einen im Bereich des Fahrzeugs angeordneten Flüssigkeitsbehälter, der eine Flüssigkeit enthält, mindestens einen Drucksensor der im Bereich des Bodens des Flüssigkeitsbehälters angeordnet ist und mit dem eine Druckgröße, die den Flüssigkeitsdruck in dem Flüssigkeitsbehälter beschreibt, ermittelt wird, und eine Auswerteeinheit, mit der der Drucksensor in Verbindung steht.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Patentanmeldung DE 19 728 867 A1 bekannt. Diese Schrift betrifft ein die Ermittlung eines die Fahrzeugmasse repräsentierenden Massenwertes eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzkraftfahrzeugs, mit einer Antriebseinheit Hierzu ist eine Erfassung wenigstens eines ersten und eines zweiten Beschleunigungswertes vorgesehen. Diese Beschleunigungswerte repräsentieren die Fahrzeugbeschleunigung zu einem ersten und einem zweiten Zeitpunkt. Weiterhin werden wenigstens ein erster und ein zweiter Antriebswert erfasst. Diese Antriebswerte repräsentieren dabei die Antriebskraft oder das Antriebsmoment der Antriebseinheit zu dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt. Wenigstens abhängig von den erfassten Beschleunigungswerten und den erfassten Antriebswerten werden dann wenigstens ein erster und ein zweiter Fahrwiderstandswert bestimmt. Der Ansatz besteht darin, dass die Ermittlung des Massenwertes wenigstens abhängig von einem Vergleich wenigstens des bestimmten ersten Fahrwiderstands- oder Massenschätzwerts mit dem bestimmten zweiten Fahrwiderstands- oder Massenschätzwert geschieht. Durch den Vergleich wird eine Fahrbahnneigung erfasst, wodurch eine durch die Fahrbahnneigung bedingte fehlerhafte Massenbestimmung vermieden wird.
Weiterhin bestehen eine Vielzahl von Fahrzeugfunktionen, wie bspw. das hochautomatisierte Parken, die nur bei einem Vorliegen von spezifischen Umgebungsparameter, wie Fahrbahnsteigung und Straßenreibwert freigegeben werden dürfen. Problematisch ist, wenn diese Parameter nicht oder nicht in ausreichender Güte zur Verfügung stehen.
Offenbarung der Erfindung
Vorteilhaft ermöglicht hingegen das erfindungsgemäße Verfahren eine genaue Abschätzung der Fahrbahnsteigung. Ermöglicht wird dies gemäß der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung einer Fahrbahnsteigung eines Fahrzeugs, ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Fahrbahnsteigung ein erster minimaler Bremsdruck berücksichtigt wird, welcher an einer ersten Achse des Fahrzeugs anliegt und welcher ausreichend ist, das Fahrzeug an der Fahrbahnsteigung zu halten, sowie ein zweiter minimaler Bremsdruck berücksichtigt wird, welcher an einer zweiten Achse des Fahrzeugs anliegt und welcher ausreichend ist, das Fahrzeug an der Fahrbahnsteigung zu halten.
Hierunter wird verstanden, dass die Fahrbahnsteigung ermittelt wird, an welcher sich das Fahrzeug aktuell befindet. Als analog zu Fahrbahnsteigung können auch die Begriffe Steigung, Gefälle, Hangsteigung, Hangneigung verstanden werden. Als Fahrbahnsteigung wird eine Fahrbahnsteigungskenngröße verstanden, die die Fahrbahn insbesondere längs zur Fahrzeugfahrtrichtung beschreibt. Die Fahrbahnsteigung ist im Wesentlichen gleichzusetzen mit der momentanen Neigung des Fahrzeugs. Als Ermittlung der Fahrbahnsteigung kann damit eine Ermittlung des Winkels der Fahrbahn verstanden werden, an welcher sich das Fahrzeug aktuell befindet.
Die Ermittlung der Fahrbahnsteigung erfolgt dabei auf Grundlage zweier Bremsdrücke, die an einer ersten Achse (bspw. Vorderachse) sowie einer zweiten Achse (bspw. Hinterachse) ermittelt wurden. Hierfür wird ein sogenannter minimaler Bremsdruck ermittelt, welcher gerade noch ausreichend ist, das Fahrzeug an der Fahrbahnsteigung zu halten. D.h. es wird ein unterer minimaler Haltebremsdruck oder Grenzbremsdruck ermittelt. Hierunter wird verstanden, dass der erste minimale Bremsdruck an einer ersten Achse ausreichend ist, alleine das Fahrzeug an der Fahrbahnsteigung zu halten (ohne einen weiteren Bremsdruck an der zweiten Achse). In analoger Weise wird verstanden, dass der zweite minimale Bremsdruck an einer zweiten Achse ausreichend ist, alleine das Fahrzeug an der Fahrbahnsteigung zu halten (ohne einen weiteren Bremsdruck an der ersten Achse). Die Ermittlung der Fahrbahnsteigung kann ausschließlich auf Basis der beschriebenen minimalen Bremsdrücke - sowie weiterer Fahrzeugparameter ermittelt- ermittelt werden. Die Ermittlung der Fahrbahnsteigung erfolgt als ohne eine Notwendigkeit für die Kenntnis des und ohne Verwendung, bzw. Berücksichtigung des aktuellen Straßenreibwerts.
Die Fahrbahnsteigung ist für eine Vielzahl von Funktionen im Fahrzeug relevant. Durch das Verfahren wird eine vereinfachte Ermittlung der Steigung ermöglicht. Die Ermittlung der Steigung erfolgt -wie bereits erwähnt- ohne Kenntnis und ohne Vorabermittlung des Straßenreibwerts. Eine Ermittlung der Steigung erfolgt dabei durch üblicherweise verbaute Komponenten. Es kann auf die Integration separater zusätzliche Komponenten, wie bspw. spezifischer Sensoren, verzichtet werden. Weiterhin kann die auf diese Weise erfolgte Ermittlung des Steigungswertes bei Redundanz einen Sicherheitsgewinn bringen. Bspw. kann der so ermittelte Wert auch für eine Plausibilisierung eines Steigungswertes eingesetzt werden, welcher bspw. mittels anderen Mitteln ermittelt wurde, bspw. aus dem Beschleunigungssensor abgeleitet wurde.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrzeugfunktion auf Basis der ermittelten Fahrbahnsteigung gesteuert wird.
Hierunter wird verstanden, dass die ermittelte Größe der Fahrbahnsteigung bei der Steuerung einer Fahrzeugfunktion berücksichtigt wird. Bspw. wird eine Fahrzeugfunktion auf Basis der ermittelten Größe freigegeben oder blockiert. Hierbei kann bspw. eine Freigabe erfolgen, wenn die ermittelte Größe geringer als ein definierter Grenzwert ist. Als Fahrzeugfunktion kann bspw. ein (teil-) automatisiertes Fahren oder ein automatisiertes Parken (Einparken und/oder Ausparken) gesteuert werden. Unter dem Begriff automatisiertes Parken soll auch ein hochautomatisiertes Parken verstanden werden. Eine solche Funktion kann auch bspw. ohne eine Anwesenheit des Fahrers im Fahrzeug ausgeführt werden.
In vorteilhafter Weise kann hierdurch die Sicherheit erhöht, bzw. Sicherheitsanforderungen erfüllt werden. Bspw. soll eine Freigabe von bestimmten Fahrzeugfunktionen (bspw. automatisiertes Einparken) nur bei spezifischen Umgebungsbedingungen erfolgen (bspw. bis zu einer bestimmten Steigung). Ansonsten kann bei besagtem Beispiel eine erforderliche Redundanz im Bremssystem mehr sichergestellt werden, weil bei höheren Steigungen eine Verzögerung mittels einer automatisierten Parkbremse (APB) nicht ausreichend ist, das Fahrzeug in den Stillstand zu bringen.
In einer möglichen Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Verfahrensabschnitte enthält

- Ermitteln des erste minimalen Bremsdrucks an der ersten Achse; und
- Ermitteln des zweiten minimalen Bremsdrucks an der zweiten Achse,

Hierunter wird verstanden, dass an wenigstens zwei Achsen der minimale Bremsdruck ermittelt wird. Die Ermittlung der beiden Bremsdrücke erfolgt dabei zeitlich nacheinander folgend. Das heißt, die Bremsdrücke werden nicht gleichzeitig ermittelt. Vielmehr wird zuerst der erste minimale Bremsdruck ermittelt und im Anschluss wird der zweite minimale Bremsdruck ermittelt.
In vorteilhafter Weise erfolgt hierdurch eine separate Bestimmung des jeweiligen Bremsmoments, welches an der Vorderachse, bzw. Hinterachse notwendig ist, um das Fahrzeug zu halten. Die ermittelten Daten werden im Anschluss zur Bestimmung der Fahrbahnsteigung verwendet.
In einer alternativen Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln des minimalen Bremsdrucks an einer Achse folgende Schritte ausgeführt werden

- Halten des Fahrzeugs an dieser Achse durch hydraulischen Bremsdruck
- Reduzieren des hydraulischen Bremsdrucks
- Detektieren eines Anrollens des Fahrzeugs
- Definieren des zuletzt gemessenen Bremsdrucks, bei dem noch kein Anrollen des Fahrzeugs erfolgt ist, als minimaler Bremsdruck
- Speichern des minimalen Bremsdrucks
- Einleitung von Maßnahmen um ein Rollen des Fahrzeugs zu vermeiden.

Hierunter wird verstanden, dass das Vorgehen bei der Ermittlung des minimalen Bremsdrucks an der ersten Achse (bspw. der Vorderachse) und an der zweiten Achse (bspw. der Hinterachse) im Wesentlichen die gleichen Schritte aufweist. Hierbei erfolgt ein Halten des Fahrzeugs durch hydraulischen Bremsdruck alleine an der jeweiligen Achse, an welcher der minimale Bremsdruck ermittelt werden soll. Die Detektion des Anrollens kann mittels einer Raddrehzahlsensorik erfolgen. Weiterhin sind unterschiedliche Maßnahmen denkbar, um ein Rollen zu vermeiden, d.h. das Anrollen zu stoppen und das Fahrzeug festzusetzen. Bei einer Detektion eines Anrollens werden umgehend entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen, wie bspw. erneuter Druckaufbau oder Druckeinleitung oder sonstige Erzeugung einer Bremskraft. Bspw. kann an besagter Achse (an welcher der Bremsdruck reduziert wurde) entsprechend wieder Bremsdruck aufgebaut werden. Alternativ kann ein Bremsdruckaufbau auch an der anderen Achse, oder an beiden, bzw. allen Achsen erfolgen. Ggf. ist auch die Einleitung alternativer Sicherungsmaßnahmen möglich, wie bspw. ein Haltekraftaufbau mittels der APB. Die Maßnahmen können bedarfsweise bereits während der Reduktion des hydraulischen Bremsdrucks vorbereitet werden. Weiterhin ist zu beachten, dass eine Reduzierung des hydraulischen Bremsdrucks nur solange erfolgt, bis ein Anrollen des Fahrzeugs erkannt wird, um eine tatsächliche Bewegung des Fahrzeugs im Wesentlichen zu vermeiden.
In vorteilhafter Weise kann hierdurch der Bremsdruckwert an der Hinterachse, bzw. Vorderachse ermittelt werden, welcher gerade noch ein Halten des Fahrzeugs ermöglicht. Die ermittelten Daten werden im Anschluss zur Bestimmung der Fahrbahnsteigung verwendet.
In einer möglichen Ausgestaltung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Verfahrensabschnitts „Ermitteln des erste minimalen Bremsdrucks an der ersten Achse“ das Fahrzeug an der ersten Achse hydraulisch gehalten wird, und zu Beginn des Verfahrensabschnitts „Ermitteln des zweiten minimalen Bremsdrucks an der zweiten Achse“ das Fahrzeug an der zweiten Achse hydraulisch gehalten wird, wobei zwischen den beiden Verfahrensabschnitten eine Übergabe von einem Halten an der ersten Achse auf ein Halten an der zweiten Achse erfolgt, wobei die Übergabe insbesondere derart erfolgt, dass ein Rollen des Fahrzeugs vermieden wird
Hierunter wird verstanden, dass zwischen dem Ermitteln des ersten und zweiten minimalen Bremsdrucks eine Übergabe der Haltekraft des Fahrzeugs von der ersten Achse auf die zweite Achse erfolgt, wobei die Übergabe derart erfolgt, dass ein Rollen des Fahrzeugs vermieden wird.
In vorteilhafter Weise kann hierdurch die Sicherheit erhöht werden, indem ein unkontrolliertes Rollen vermieden wird. Weiterhin wird hierdurch der Komfort für mögliche Insassen gesteigert. Auch erhöhen sich die Benutzerfreundlichkeit und das Vertrauens des Nutzers in das System, weil nicht-zuordenbare Bewegungen des Fahrzeugs auf ein Minimum reduziert werden.
In einer alternativen Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob sich das Fahrzeug in einem Stillstand befindet, wobei insbesondere das weitere Verfahren nur im Stillstand des Fahrzeugs ausgeführt wird.
Hierunter wird verstanden, dass das Fahrzeug stehen muss, damit das Verfahren ausgeführt werden kann. Steht das Fahrzeug noch nicht, kann ggf. zunächst das Fahrzeug bei einer gewünschten Aktivierung des Verfahrens (automatisiert) in den Stillstand verzögert werden.
Wird das Verfahren erst im Stillstand des Fahrzeugs ausgeführt, entsteht ein für den Nutzer harmonischer Bewegungsablauf. Ebenfalls erfolgt eine Ausführung des Verfahrens dann mit einer reduzierten Geschwindigkeit (nahe Stillstand). Dies erhöht weiterhin die Sicherheit.
In einer beispielhaften Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Fahrbahnsteigung weiterhin wenigstens ein definierter Fahrzeugparameter berücksichtigt wird, insbesondere

- eine Masse des Fahrzeugs und/oder
- ein Radstand des Fahrzeugs und/oder
- eine Schwerpunkthöhe und/oder
- ein Abstand des Schwerpunkts zur ersten Achse und/oder
- ein Abstand des Schwerpunkts zur zweiten Achse

Hierunter wird verstanden, dass zusätzlich zu dem ermittelten minimalen Bremsdruck der ersten und zweiten Fahrzeugachse weitere Größen berücksichtigt werden können. Bspw. kann die Fahrzeugmasse als bekannte Größe in das Verfahren integriert werden. In vorteilhafter Weise erfolgt damit die Ausführung des Verfahrens unter Berücksichtigung baulicher Merkmale des Fahrzeugs. Hierdurch ergibt sich eine einfache Implementierung, bzw. Applikation. Die definierten Parameter besitzen auch keine Variation während der Benutzung des Fahrzeugs.
In einer alternativen Ausführung kann die aktuelle Fahrzeugmasse auch bspw. mittels einer Massenschätzung ermittelt werden. Hierdurch kann eine mögliche Beladung des Fahrzeugs berücksichtigt werden. In vorteilhafter Weise wird die Ergebnisgüte des Verfahrens hierdurch verbessert.
In einer weiteren Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten minimalen Bremsdruckwerte, bzw. die abgeleitete Fahrbahnsteigung bei der Ermittlung weiterer Parameter, insbesondere Umgebungsparameter, eingesetzt wird. Bspw. kann hierdurch die Ermittlung eines Straßenreibwertes erfolgen. In vorteilhafter Weise kann dieser im weiteren Verlauf zur Erstellung einer Reibwertkarte zur Verfügung gestellt werden.
In einer möglichen Variante ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass wenn die ermittelte Fahrbahnsteigung größer ist als eine definierte kritische Fahrbahnsteigung in einem weiteren Schritt

- eine Fahrzeugfunktion nicht freigegeben wird oder
- eine Fahrzeugfunktion nur eingeschränkt ausführbar freigegeben wird und/oder
- eine spezifische Fahrzeugfunktionen freigegeben wird und/oder
- eine Information erzeugt und weiterverarbeitet wird, insbesondere gespeichert wird, und/oder
- eine Information an den Fahrer ausgegeben wird.

Hierdurch wird verdeutlicht, wie beispielhafte Fahrzeugfunktionen mittels der ermittelten Fahrbahnsteigung gesteuert werden können. In analogem Umkehrschluss bedeutet dies bspw.: Eine Funktion wird dann freigegeben, wenn die tatsächlich vorliegende Umgebungsbedingung (hier: ermittelte Fahrbahnsteigung) unterhalb einer kritischen Größe liegt (hier: kritische Fahrbahnsteigung).
In vorteilhafter Weise, wird hierdurch die Verfügbarkeit einer Funktion nicht weiter als notwendig eingeschränkt. Weiterhin ermöglicht der Ansatz damit die Berücksichtigung und Umsetzung von relevanten Sicherheitsaspekten.
In einer Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass bei der Definition der kritischen Fahrbahnsteigung weiterhin wenigstens ein Sicherheitsfaktor berücksichtigt wird, insbesondere ein Sicherheitsfaktor der Toleranzen der Fahrzeugparameter und/oder eine mögliche Beladung des Fahrzeugs berücksichtigt.
In vorteilhafter Weise erfolgt hierdurch eine Berücksichtigung von variablen Faktoren zur Anpassung der Berechnung an mögliche Abweichungen. Hierdurch wird die Sicherheit weiter erhöht, indem potentielle Einflussfaktoren integriert und bei der Steuerung der Fahrzeugfunktion entsprechend berücksichtigt werden. Die Beladung des Fahrzeugs kann aber auch über eine Massenschätzung erfolgen und als direkter Parameter berücksichtigt werden. Der Sicherheitsfaktor könnte in diesem Fall entsprechend angepasst werden.
In einer Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass eine Freigabe und/oder Ausführung einer automatisierten Parkfunktion, insbesondere einer automatisierten Einparkfunktion. auf Basis der ermittelten Fahrbahnsteigung erfolgt, insbesondere dass eine Aktivierung nur dann erfolgt, wenn die ermittelte Fahrbahnsteigung kleiner ist als eine definierte kritische Fahrbahnsteigung.
Hierunter wird verstanden, dass eine automatisiert Fahrfunktion unter Berücksichtigung der ermittelten Fahrbahnsteigung gesteuert wird. Als automatisierte Fahrfunktion kann bspw. eine automatisierte oder hochautomatisierte (autonome) Einparkfunktion oder Ausparkfunktion verstanden werden. Damit kann die Verfügbarkeit der Parkfunktion erweitert werden, ohne Gefahr zu laufen, an Steigungen zu parken an welchen das Bremssystem mit der geringeren Performance das Fahrzeug nicht mehr in den Stillstand bringen kann.
In vorteilhafter Weise wird hierdurch bspw. eine weiten Verfügbarkeit der automatisierten Einparkfunktion ermöglicht, wobei jedoch sichergestellt ist, dass die geforderte Redundanz im Bremssystem bei einer Ausführung der Einparkfunktion sichergestellt ist und das redundante Bremssystem (APB) im Fehlerfall tatsächlich das Fahrzeug sicher innerhalb des spezifizierten Anhaltewegs, bzw. Anhaltezeit in den Stillstand bringen kann.
Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Vorrichtung vorgesehen, die eingerichtet ist, das beschriebene Verfahren auszuführen.
Hierunter wird verstanden, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch das beschriebene Verfahren durchzuführen. Als Vorrichtung kann bspw. ein Steuergerät zum Betreiben einer automatisierten Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug und/oder eine automatisierte Feststellbremse und/oder Aktuatoren und/oder Sensoren und/oder ein hydraulisches Bremssystem angesehen werden. Eine solche Vorrichtung kann bspw. das ESP-Steuergerät sein. In der Steuereinheit, bzw. einer Auswerteeinheit, wird in Abhängigkeit der ermittelten Bremsdrücke sowie der hinterlegten Fahrzeugparameter die Fahrbahnsteigung ermittelt.
Bspw. ist eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Fahrbahnsteigung eines Fahrzeugs vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass bei der Ermittlung der Fahrbahnsteigung ein erster minimaler Bremsdruck berücksichtigt wird, welcher an einer ersten Achse des Fahrzeugs anliegt und welcher ausreichend ist, das Fahrzeug an der Fahrbahnsteigung zu halten, sowie ein zweiter minimaler Bremsdruck berücksichtigt wird, welcher an einer zweiten Achse des Fahrzeugs anliegt und welcher ausreichend ist, das Fahrzeug an der Fahrbahnsteigung zu halten.
Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Computerprogramm vorgesehen, das dazu eingerichtet ist, das beschriebene Verfahren auszuführen sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
Figurenliste
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeit der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren.
Von den Figuren zeigt:

1 ein Fahrzeug an einer Fahrbahnsteigung stehend; und
2 eine schematische Darstellung des Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.

In 1 ist ein Fahrzeug an einer Fahrbahnsteigung stehend gezeigt, bei welchem das Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform implementiert ist und welches sich in einem hochautomatisierten Einparkvorgang befindet.
Ein Anwendungsfall ist die Funktion hochautomatisiertes Einparken. Dabei fährt ein Fahrzeug selbstständig seine Parkposition an. Da sich hierfür der Fahrer nicht im Fahrzeug befinden muss, muss für eine solche Funktion das Bremssystem redundant ausgelegt werden. In der einfachsten Version werden die beiden unabhängigen und in den meisten heutigen Fahrzeugen vorhandenen Bremssysteme ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) und APB (automatische Parkbremse), zur Darstellung der Redundanz verwendet. Problematisch hierbei ist, dass die APB das Fahrzeug nach dem Stand der Technik nur an einer Achse verzögern kann und damit bei hohen Steigungs- und schlechten Reibwertverhältnissen ein Fahrzeug nicht mehr in den Stillstand bringen kann. Das heißt in Konsequenz darf eine solche Funktion nur bei Umgebungsbedingungen (Steigung/Straßenreibwert) freigegeben werden, in denen das Bremssystem mit der schlechteren Leistungsfähigkeit das Fahrzeug noch sicher -mit den spezifizierten Anhaltewegen bzw. Anhaltezeiten- in den Stillstand bringen kann.
Mit einer herkömmlichen APB kann ein Fahrzeug in der Regel bis 15 % - Steigung bei high-µ (trockene Straße) sicher in den Stillstand verzögert werden. Wenn alle Toleranzen (inkl. Beladung des Fahrzeuges) des Steigungssensors aufaddiert werden, macht das beispielsweise ±7 % aus. Das hieße man müsste die Funktion hochautomatisiertes Parken auf 15 % - 7 % = 8 % - Steigung (Basis der Berechnung wäre hier der Steigungssensor) einschränken um im Worst-Case nicht an Steigungen > 15 % die Funktion noch zu erlauben.
Das Verfahren ist auf einen Einparkvorgang ausgelegt. Das heißt das Fahrzeug ist davor gefahren und Einflüsse wie Beladung können in der Masseschätzung berücksichtigt werden. Die Idee des Verfahrens ist, die unbekannten Parameter durch das experimentelle Ermitteln der momentan notwendigen Bremsmomente jeweils an Hinter- und Vorderachse zu berechnen. Die Berechnung wird im Folgenden beispielhaft für die Vorderachse durchgeführt. Für die Hinterachse ist eine analoge Berechnung möglich. Gesucht ist genau das Bremsmoment bei dem das Fahrzeug mit der Vorderachse (bei druckfreier Hinterachse) gerade noch gehalten wird. Da man ein Bremsmoment M_Brems, im Fahrzeug nicht direkt messen kann, wird dieses über den benötigten Bremsdruck p_Brems,orne und den sogenannten cp-Wert (cp ist ein für jede Fahrzeugachse eindeutig bestimmbarer Wert, der das Verhältnis von Bremsdruck zu Bremsmoment angibt) errechnet (siehe Formel 1): $M_{B r e m s, V o r n e} = p_{B r e m s, V o r n e} * c p_{V o r n e}$
Der Bremsdruck kann mit hoher Güte über den im Fahrzeug verbauten Drucksensor gemessen werden. Das Bremsmoment kann über den dynamischen Radhalbmesser r_dyn berechnet werden (siehe Formel 2): $F_{B r e m s, V o r n e} = M_{B r e m s, V o r n e} / r_{d y n}$
Aus der Bremskraft kann mithilfe des Straßenreibwertes µ die aktuelle Radaufstandskraft G_Vorne berechnet werden. $G_{V o r n e} = F_{B r e m s} * μ$
Mit Umformung ergibt sich folgende Formel: $μ = F_{B r e m s V o r n e} / G_{V o r n e}$
Die momentane Radaufstandskraft G_Vorne , bzw. G_Hinten kann anhand bekannter Fahrzeugparameter (Masse m, Radstand I, Schwerpunkthöhe h, Position/Abstand Schwerpunkt zur Vorderachse l_v und Hinterachse l_H, für eine Veranschaulichung siehe 1) sowie dem Winkel α- (in Grad oder Radian) der Fahrbahnsteigung a berechnet werden. Dies ist in Formel 5 für die Vorderachse und in Formel 6 für die Hinterachse gezeigt: $G_{V o r n e} = m * g * (cos (α) * l_{V} / l + sin (α) * h / l)$
$G_{H i n t e n} = m * g * (cos (α) * l_{H} / l + sin (α) * h / l)$
Der Straßenreibwert µ ist sowohl für die Vorderachse als auch für die Hinterachse gleich. Damit gilt: $F_{B r e m s, V o r n e} / G_{V o r n e} = F_{B r e m s, H i n t e n} / G_{H i n t e n}$
Wenn nun die Beziehungen aus Formel 5 und 6 für die aktuellen Radaufstandskräfte an Hinter- und Vorderachse, sowie Formel 2 mit Berücksichtigung von Formel 1 in Formel 7 eingesetzt wird, ergibt sich eine direkte Beziehung von den Bremsdrücken an beiden Achsen und dem aktuellen Steigungswinkel. Diese Beziehung wird im folgenden Verfahren zur Anwendung kommen.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
Das Verfahren sieht dabei vor im Fahrzeugstillstand, beispielsweise vor Start eines hochautomatisierten Einparkvorgangs, experimentell den Bremsdruck zu ermitteln, der ein Fahrzeug an der entsprechenden Hangneigung gerade noch halten kann. Hierfür wird nach einem Start des Verfahrens zunächst mittels einer Bedingung B1 überprüft, ob das Fahrzeug im Stillstand ist. Falls die Bedingung B1 nicht erfüllt ist (B1=N), kann bspw. eine Bremsung in den Stillstand erfolgen oder ein Aufforderung an den Fahrer ergehen, das Fahrzeug in den Stillstand zu überführen. Auch wird das Erfüllen der Bedingung B1 weiterhin überprüft. Falls die Bedingung B1 erfüllt ist (B1=Y), wird in einem Schritt S1 das Fahrzeug hydraulisch lediglich an einer Achse gehalten (bspw. an der Vorderachse). Dabei wird an dieser Achse ein hydraulischer Druck beaufschlagt, der das Fahrzeug im Stillstand halten kann. Alternativ und/oder zusätzlich wird an der anderen Achse (bspw. an der Hinterachse) ein bestehender hydraulischer Druck abgelassen, so dass diese Achse haltekraftfrei ist.
Anschließend wird in einem Schritt S2 der Bremsdruck an der bremsdruckbeaufschlagten Achse reduziert. Der Druck wird solange abgebaut, bis der Druck nicht mehr ausreicht das Fahrzeug zu halten. In Konsequenz beginnt das Fahrzeug loszurollen, was über die Raddrehzahlsensorik festgestellt werden kann. Hierzu wird in einer Bedingung B2 überprüft, ob das Fahrzeug bereits zu rollen beginnt. Ist dies nicht der Fall (B2=N) wird weiterhin der Bremsdruck der bremsdruckbeaufschlagten Achse reduziert. Falls die Bedingung B2 erfüllt ist (B2=Y), wird in einem Schritt S3 der letzte Druckwert bevor das Fahrzeug zu rollen begann gespeichert. Weiterhin werden in einem Schritt S4 umgehend Maßnahmen vorgenommen, um ein weiteres Anrollen zu verhindern. Bspw. wird ein Bremsdruck an einer der beiden Achsen oder beiden Achse erhöht, bzw. aufgebaut.
Sobald das Fahrzeug wieder festgesetzt ist, kann in einem Schritt S5 eine Übergabe der Haltefunktion von der während der vorherigen Messung bremsdruckbeaufschlagten Achse (bspw. Vorderachse) an die während der vorherigen Messung nicht bremsdruckbeaufschlagten Achse (bspw. Hinterachse) aktiviert werden. Hierfür wird bspw. an der bisher bremsdrucklosen Achse (bspw. Hinterachse) ein Bremsdruck aufgebaut und an der bisher mit Bremsdruck beaufschlagten Achse wird der Bremsdruck abgebaut. Dies wird so ausgeführt, dass eine weitere Fahrzeugbewegung vermieden wird. Anschließend werden die oben genannten Schritte an der zweiten Achse wiederholt, so dass auch ein Bremsdruckwert für die zweite Achse zur Verfügung steht. Hierfür wird zunächst in einem Schritt S6 das Fahrzeug alleinig an der zweiten Achse mit Bremsdruck beaufschlagt gehalten. In einem Schritt S7 wird der Bremsdruck an der nun beaufschlagten Achse abgebaut. In einer Bedingung B3 wird überprüft ob das Fahrzeug zu rollen beginnt. Ist dies der Fall (B3=Y) wird der letzte Druckwert bevor das Fahrzeug zu rollen begann in Schritt S8 gespeichert. Weiterhin werden in einem Schritt S9 umgehend Maßnahmen vorgenommen, um ein weiteres Anrollen zu verhindern und das Fahrzeug wieder festzusetzen.
Mit den beiden ermittelten Bremsdruckwerten kann im Anschluss in Schritt S10 auf Basis der oben aufgezeigten Formel die reale (d.h. die aktuell vorliegende) Fahrbahnsteigung berechnet werden. Wenn gewünscht, kann zusätzlich auch der Straßenreibwert berechnet werden. Auf Basis der Steigungsinformation kann anschließend in Schritt S11 bspw. eine Funktion wie das hochautomatisierte Einparken freigegeben werden. Im Anschluss wird das Verfahren beendet.
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 19914727 A1 [0002]
DE 19728867 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer Fahrbahnsteigung (a) eines Fahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung (S9) der Fahrbahnsteigung (a) ein erster minimaler Bremsdruck berücksichtigt wird, welcher an einer ersten Achse des Fahrzeugs (1) anliegt und welcher ausreichend ist, das Fahrzeug (1) an der Fahrbahnsteigung (a) zu halten, sowie ein zweiter minimaler Bremsdruck berücksichtigt wird, welcher an einer zweiten Achse des Fahrzeugs (1) anliegt und welcher ausreichend ist, das Fahrzeug (1) an der Fahrbahnsteigung (a) zu halten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrzeugfunktion auf Basis der ermittelten Fahrbahnsteigung (a) gesteuert (S11) wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Verfahrensabschnitte enthält - Ermitteln (S1, S2, B2, S3, S4) des ersten minimalen Bremsdrucks an der ersten Achse; und - Ermitteln (S6, S7, B3, S8, S9) des zweiten minimalen Bremsdrucks an der zweiten Achse, wobei das Ermitteln (S6, S7, B3, S8, S9) des zweiten minimalen Bremsdruck sequentiell nach dem Ermitteln (S1, S2, B2, S3, S4) des ersten minimalen Bremsdrucks erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln des minimalen Bremsdrucks an einer Achse folgende Schritte ausgeführt werden - Halten (S1, S6) des Fahrzeugs (1) an dieser Achse durch hydraulischen Bremsdruck; - Reduzieren (S2, S7) des hydraulischen Bremsdrucks; - Detektieren (B2, B3) eines Anrollens des Fahrzeugs (1); - Definieren (S3, S8) des zuletzt gemessenen Bremsdrucks, bei dem noch kein Anrollen des Fahrzeugs (1) erfolgt ist, als minimaler Bremsdruck; - Speichern (S3, S8) des minimalen Bremsdrucks; - Einleitung (S4, S9) von Maßnahmen, um ein Rollen des Fahrzeugs (1) zu vermeiden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Verfahrensabschnitts „Ermitteln des erste minimalen Bremsdrucks an der ersten Achse“ (S1, S2, B2, S3, S4) das Fahrzeug (1) an der ersten Achse hydraulisch gehalten wird, und zu Beginn des Verfahrensabschnitts „Ermitteln des zweiten minimalen Bremsdrucks an der zweiten Achse“ (S6, S7, B3, S8, S9) das Fahrzeug (1) an der zweiten Achse hydraulisch gehalten wird, wobei zwischen den beiden Verfahrensabschnitten eine Übergabe (S5) von einem Halten an der ersten Achse auf ein Halten an der zweiten Achse erfolgt, wobei die Übergabe (S5) insbesondere derart erfolgt, dass ein Rollen des Fahrzeugs (1) vermieden wird
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird (B1), ob sich das Fahrzeug (1) in einem Stillstand befindet, wobei insbesondere das weitere Verfahren nur im Stillstand des Fahrzeugs (1) ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung (S10) der Fahrbahnsteigung (a) weiterhin wenigstens ein definierter Fahrzeugparameter berücksichtigt wird, insbesondere - eine Masse des Fahrzeugs und/oder - ein Radstand (I) des Fahrzeugs und/oder - eine Schwerpunkthöhe (h) und/oder - ein Abstand (I_v)des Schwerpunkts zur ersten Achse und/oder - ein Abstand (I_h) des Schwerpunkts zur zweiten Achse.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die ermittelte Fahrbahnsteigung (a) größer ist als eine definierte kritische Fahrbahnsteigung in einem weiteren Schritt (S11) - eine Fahrzeugfunktion nicht freigegeben wird; und/oder - eine Fahrzeugfunktion nur eingeschränkt ausführbar freigegeben wird; und/oder - eine spezifische Fahrzeugfunktionen freigegeben wird; und/oder - eine Information erzeugt und weiterverarbeitet wird, insbesondere gespeichert wird; und/oder - eine Information an den Fahrer ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Definition der kritischen Fahrbahnsteigung weiterhin wenigstens ein Sicherheitsfaktor berücksichtigt wird, insbesondere ein Sicherheitsfaktor der Toleranzen der Fahrzeugparameter und/oder eine mögliche Beladung des Fahrzeugs (1) berücksichtigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Freigabe und/oder Ausführung (S11) einer automatisierten Parkfunktion, insbesondere einer automatisierten Einparkfunktion, auf Basis der ermittelten Fahrbahnsteigung (a) erfolgt, insbesondere dass eine Aktivierung nur dann erfolgt, wenn die ermittelte Fahrbahnsteigung (a) kleiner ist als eine definierte kritische Fahrbahnsteigung.
Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.
Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.