DE102017218669A1

DE102017218669A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines teil- oder vollautonom fahrbaren Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102017218669A1
Application number: DE102017218669.0A
Authority: DE
Inventors: Bettina Crepin; Toni Frenzel; Thomas Brettschneider; Leo Michels
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2019-04-25
Also published as: CN109677376B; US20190118817A1; CN109677376A; US11247678B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines teil- oder vollautonom fahrbaren Kraftfahrzeugs (1), das mehrere Räder (8,12), ein Antriebssystem (2) zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments an zumindest einem der Räder (8,12) und ein Bremssystem (3) zum Erzeugen zumindest einer Stillhaltekraft zum Festhalten zumindest eines der Räder (8,12) aufweist, wobei zumindest einem der Räder (8,12) des Kraftfahrzeugs (1) ein Drehzahlsensor (13) zugeordnet ist, der für mehrere Drehwinkelstellungen des zugeordneten Rads jeweils einen Signalimpuls erzeugt, wobei ein vorgebbares Fahrmanöver in Abhängigkeit der erzeugten Signalimpulse durchgeführt wird. Es ist vorgesehen, dass bei einem Kurzstrecken-Fahrvorgang aus dem Stillstand die Bremskraft (F_B) zunächst so lange reduziert wird, bis der Drehzahlsensor (13) einen ersten Signalimpuls (T₁) erzeugt, und dann zumindest zeitweise konstant gehalten wird, bis eine vorbestimmte Anzahl von Signalimpulsen (T₁-T₄) erzeugt wurde, und anschließend bis zu der Stillhaltekraft erhöht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines teil- oder vollautonom fahrbaren Kraftfahrzeugs, das mehrere Räder, ein Antriebssystem zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments an zumindest einem der Räder und ein Bremssystem zum Erzeugen zumindest einer Stillhaltekraft zum Festhalten zumindest eines der Räder aufweist, wobei zumindest einem der Räder des Kraftfahrzeugs ein Drehzahlsensor zugeordnet ist, der für mehrere Drehwinkelstellungen des Rads jeweils einen Signalimpuls erzeugt, wobei ein vorgebbares Fahrmanöver in Abhängigkeit der erzeugten Signalimpulse durchgeführt wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, das wie vorstehend ausgebildet ist.
Stand der Technik
In heutigen Kraftfahrzeugen werden vermehrt Fahrfunktionen eingesetzt, die einen teil- oder vollautonomen Fahrbetrieb ermöglichen, durch welchen der Fahrer des Kraftfahrzeugs entlastet werden soll. So sind beispielsweise Parkassistenten bekannt, welche einen Einparkvorgang teil- oder vollautonom durchführen. Auch Spurhalterassistenten und Stau-Folge-Assistenten erleichtern dem Fahrer das Führen des Kraftfahrzeugs.
Diese Funktionen nutzen häufig Planungs- und Reglerkonzepte, welche in erster Linie Geschwindigkeits- und Beschleunigungssignale als Grundlage verwenden, die beispielsweise mithilfe von den Rädern zugeordneten Drehzahlsensoren ermittelt werden. Derartige Drehzahlsensoren liefern in der Regel für jede Umdrehung eines Rads eine vorgegebene Anzahl von Signalimpulsen („Ticks“), wobei die Signalimpulse über den Umfang des Rads beziehungsweise über eine Vollumdrehung des Rads gleichmäßig verteilt sind. So beträgt der Abstand zwischen zwei benachbarten Signalimpulsen auf dem Radumfang beispielsweise 1 bis 2 cm.
Für Fahrfunktionen im Bereich niedriger Geschwindigkeiten, vor allem für vollautomatisierte Park- und Manövrierfunktionen, ist es schwierig, die Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungssignale in der notwendigen Qualität aus den Drehzahlsensoren abzuleiten, weil die Anzahl der erfassbaren Signalimpulse gering ist. Wenn beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit aus den Signalimpulsen der Drehzahlsensoren bestimmt werden soll, ist erst dann ein verlässlicher Geschwindigkeitswert erhaltbar, wenn die zurückgelegte Strecke bereits so groß ist, dass beispielsweise bei einem Parkvorgang ein Bremsvorgang bereits eingeleitet werden müsste. Dadurch könnte es zum Überfahren des eigentlichen Zielpunktes kommen. Bisher wird daher auch auf andere Sensorkonzepte ausgewichen, um die Bewegung des Kraftfahrzeugs sicher nachvollziehen zu können.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass auf die Signalimpulse des einen oder bevorzugt der mehreren Drehzahlsensoren zurückgegriffen wird, um einen Kurzstrecken-Fahrvorgang durchzuführen. Dabei erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren, dass trotz einer kurzen Fahrstrecke und der damit einhergehend geringen Fahrgeschwindigkeit die Bewegung des Kraftfahrzeugs sicher nachvollzogen werden kann und damit das Kurzstrecken-Fahrmanöver sicher und verlässlich durchführbar ist. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass bei einem Kurzstrecken-Fahrvorgang als vorgebbares Fahrmanöver aus dem Stillstand die Bremskraft zunächst so lange reduziert wird, bis der Drehzahlsensor einen ersten Signalimpuls erzeugt, dann zumindest zeitweise konstant gehalten wird, bis eine vorbestimmte Anzahl von Signalimpulsen erzeugt wurde, und anschließend bis zu der Haltekraft erhöht wird. Die Erfindung sieht also vor, dass zum Durchführen eines Kurzstrecken-Fahrvorgangs die Anzahl der Signalimpulse für die Betätigung des Bremssystems und damit für das Begrenzen und Einstellen der gefahrenen Wegstrecke genutzt werden. Unter einem Kurzstrecken-Fahrvorgang wird insofern insbesondere ein Parkmanöver beziehungsweise Einpark- oder Auspark-Manöver verstanden, bei welchem insbesondere Geschwindigkeiten nur unterhalb von 20 km/h, insbesondere unterhalb von 10 km/h auftreten. Für die Durchführung des Fahrvorgangs wird zunächst die Bremskraft reduziert. Sobald ein erster Signalimpuls von einem Drehzahlsensor oder dem Drehzahlsensor erzeugt wird, wird die aktuelle Bremskraft konstant gehalten. Es wird dabei davon ausgegangen, dass bei dieser Bremskraft eine niedrige Fahrgeschwindigkeit erreicht ist, die das Rollen der Räder bewirkt, eine weitere Beschleunigung jedoch durch die konstant gehaltene Bremskraft zumindest weitestgehend verhindert wird. Anschließend werden die weiteren von dem Drehzahlsensor erzeugten Signalimpulse gezählt und in Abhängigkeit der gezählten Signalimpulse der Fahrvorgang beendet, indem die Haltekraft erhöht wird, sobald eine vorbestimmte Anzahl von Signalimpulsen erzeugt wurde. Weil die Anzahl der Signalimpulse pro Umdrehung eines Rads bekannt ist und auch der Abstand der Signalimpulse zueinander, ist in Abhängigkeit der erfassten Anzahl von Signalimpulsen die gefahrene Wegstrecke einfach und genau bestimmbar beziehungsweise berechenbar. Es wird somit die gefahrene Fahrstrecke zunächst in die Anzahl zu erzeugender Signalimpulse in Abhängigkeit der Signalimpulse pro Umdrehung eines Rads und des Radaußendurchmessers berechnet, und anschließend bei Erreichen der vorgegebenen beziehungsweise berechneten Anzahl von Signalimpulsen die Bremskraft wieder auf die Stillhaltekraft, welche ein Drehen zumindest eines der Räder sicher verhindert, erhöht, um die Räder des Kraftfahrzeugs wieder zum Stillstand zu bringen und das Fahrmanöver zu beenden. Damit wird der Zielpunkt des Fahrmanövers sicher erreicht.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Anzahl von Signalimpulsen in Abhängigkeit von einer zu fahrenden Wegstrecke vorbestimmt, wie zuvor bereits erwähnt. Dabei werden insbesondere der Außendurchmesser des Rads sowie die Anzahl von Signalpulse pro Umdrehung dieses Rads berücksichtigt. Hierdurch ist eine eindeutige Nachverfolgung der Bewegung des Kraftfahrzeugs gewährleistet und das Fahrmanöver präzise durchführbar.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Zeitdauer ab dem Erzeugen des ersten Signalimpulses erfasst und mit einer vorgebbaren Zeitspanne verglichen wird, und dass bei Überschreiten der Zeitspanne durch die Zeitdauer die Bremskraft weiter reduziert wird. Gemäß dieser Ausführungsform wird also die Bremskraft nur so lange nach dem Erzeugen oder Erfassen des ersten Signalimpulses konstant gehalten, bis die gemessene Zeitdauer ab dem Erzeugen des ersten Signalimpulses die vorgegebene Zeitspanne überschreitet. Es wird dann davon ausgegangen, dass die Bremskraft noch zu groß ist, um ein Weiterbewegen des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen. Dabei wird die Bremskraft insbesondere so lange weiter reduziert, bis ein weiterer Signalimpuls erzeugt beziehungsweise erfasst wird. Dann wird analog zu der vorhergehend beschriebenen Ausführungsform vorgegangen und die Bremskraft konstant gehalten, bis insgesamt eine vorbestimmte Anzahl von Signalimpulsen erzeugt wurde.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass für den Kurzstrecken-Fahrvorgang das Antriebssystem dazu angesteuert wird, ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Dadurch wird gewährleistet, dass sich das Kraftfahrzeug in Bewegung setzt, auch wenn sich auf einer horizontalen Ebene befindet. Während grundsätzlich der Fahrvorgang auch durch das Eigengewicht des Kraftfahrzeugs realisierbar ist, wenn sich das Kraftfahrzeug auf einer entsprechenden Steigung befindet, wird durch das Erzeugen des Antriebsdrehmoments gewährleistet, dass unabhängig von dem Vorhandensein oder der Ausrichtung und/oder Stärke einer Steigung der Kurzstrecken-Fahrvorgang durchführbar ist.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Antriebsdrehmoment in Abhängigkeit von einer Steigung in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs erzeugt wird. Durch einen oder mehrere Neigungssensoren oder dergleichen wird beispielsweise die aktuelle Steigung der Fahrbahn, auf welcher sich das Kraftfahrzeug befindet, ermittelt. In Abhängigkeit der erfassten Steigung wird dann das Antriebsdrehmoment derart erzeugt, dass das Kraftfahrzeug sich in die gewünschte Richtung bewegt, sobald die Bremskraft entsprechend weit reduziert wurde. Insbesondere wird das Erzeugen des Antriebsdrehmoments und das Reduzieren der Bremskraft derart koordiniert beziehungsweise abgestimmt, dass sich zumindest ein Drehmomentgleichgewicht an den Rädern ergibt, durch welches ein Zurückrollen des Kraftfahrzeugs in die der Wunschrichtung entgegengesetzten Richtung vermieden wird. Bevorzugt werden die Drehmomente beziehungsweise die Bremskraft und das Antriebsdrehmoment derart miteinander abgestimmt, dass das Antriebsdrehmoment höher ist als das durch die Steigung und das Gewicht des Kraftfahrzeugs bewirkte Losrollmoment, sodass sich das Kraftfahrzeug beim Reduzieren der Bremskraft nur in die gewünschte Fahrtrichtung bewegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Antriebsdrehmoment erzeugt wird, bevor die Bremskraft reduziert wird. Dies hat den Vorteil, dass das Kraftfahrzeug im Stillstand verspannt beziehungsweise vorgespannt wird und ein Zurückrollen des Kraftfahrzeugs beim Reduzieren der Bremskraft sicher verhindert wird. Hierdurch wird die Robustheit der Fahrfunktion beziehungsweise des Kurzstrecken-Fahrmanövers erhöht. Wie zuvor bereits erwähnt, wird auch hier das Antriebsdrehmoment bevorzugt in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrbahnsteigung eingestellt, um das Zurückrollen sicher zu verhindern. Insbesondere wird das Antriebsdrehmoment erst bei Erreichen des letzten Signalimpulses der vorbestimmten Anzahl von Signalimpulsen zurückgenommen beziehungsweise reduziert, sodass eine gleichmäßige Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs bis zum Erreichen der Zielposition gewährleistet ist und insbesondere ein vorzeitiges zum Stillstandkommen des Kraftfahrzeugs vor Erreichen der Zielposition verhindert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehreren, insbesondere allen Rädern des Kraftfahrzeugs jeweils ein Drehzahlsensor zugeordnet wird, und dass die Bremskraft erst dann konstant gehalten und/oder erhöht wird, wenn ein Signalimpuls von zumindest zwei der Drehzahlsensoren erzeugt wurde. Hierdurch wird die Robustheit des Verfahrens weiter erhöht, weil beispielsweise im Falle eines Prellens eines Signalimpulses, wenn sich zum Beispiel das Kraftfahrzeug sehr langsam bewegt und der Drehzahlsensor lange Zeit an der Schwelle zu einem Signalimpuls steht, eine beginnende Bewegung des Kraftfahrzeugs dennoch robust ermittelt wird. Insbesondere wird die Bremskraft erst dann konstant gehalten oder erhöht, wenn von jedem der Drehzahlsensoren ein erster Signalimpuls erzeugt wurde.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass mehreren, insbesondere allen Rädern jeweils ein Drehzahlsensor zugeordnet wird, und dass das Antriebsdrehmoment erst dann reduziert wird, wenn ein erster Signalimpuls von zumindest zwei, insbesondere von allen Drehzahlsensoren erzeugt wurde. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Kraftfahrzeug bei Beginn des Fahrmanövers insgesamt in Bewegung versetzt wurde und das Zählen der Signalimpulse sicher zu dem vorbestimmten Zielort führt. Für den Fall, dass die zu fahrende Wegstrecke nicht ohne Rest durch die Signalimpulse teilbar ist, wird in einer weiteren Ausführungsform bevorzugt eine ganzzahlige Rundung vorgenommen. Insbesondere wird die Anzahl der Signalimpulse abgerundet, da damit die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass die gefahrene Strecke niemals über der angeforderten Strecke liegt. Hierdurch wird die Sicherheit der Fahrfunktion erhöht, weil die Wahrscheinlichkeit einer Kollision und insbesondere das Überfahren des Zielorts sinkt. Bevorzugt wird das Erhöhen der Bremskraft mit dem vorletzten Signalimpuls der zu erfassenden Anzahl von Signalimpulsen eingeleitet, um die beim Bremsvorgang zusätzlich gefahrene Fahrstrecke zumindest näherungsweise durch die Blindfahrt vor dem ersten Signalimpuls beim Anfahren zu kompensieren. Hierdurch wird das Erreichen beziehungsweise Fahren der angeforderten Weglänge weiter verbessert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich dadurch aus, dass sie speziell dazu hergerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen

1 ein Kraftfahrzeug in einer vereinfachten Draufsicht,
2 ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs anhand eines vereinfachten Flussdiagramms,
3 ein Diagramm zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens,
4 ein Diagramm zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens,
5 ein Diagramm zur Erläuterung eines dritten Ausführungsbeispiels des Verfahrens, und
6 ein Diagramm zur Erläuterung eines vierten Ausführungsbeispiels des Verfahrens.

1 zeigt in einer vereinfachten Draufsicht ein Kraftfahrzeug 1, das ein Antriebssystem 2, ein Bremssystem 3, und ein Lenksystem 4 aufweist, die durch ein Steuergerät 5 ansteuerbar sind, um einen voll- oder teilautonomen Fahrvorgang des Kraftfahrzeugs 1 durchzuführen.
Das Antriebssystem 2 weist dazu eine Antriebseinrichtung 6, beispielsweise in Form einer Brennkraftmaschine oder Elektromaschine, auf, die durch ein optionales Getriebe 7 mit zwei Rädern 8 einer Hinterradachse des Kraftfahrzeugs 1 mechanisch wirkverbunden beziehungsweise wirkverbindbar ist.
Das Bremssystem 3 weist eine Bremseinheit 9 auf, die mit mehreren Radbremsen 10, insbesondere hydraulisch verbunden ist, wobei die Radbremsen 10 durch die Bremseinheit 9 individuell ansteuerbar sind. So ist die Bremseinheit 9 beispielsweise als ABS- oder ESP-Einheit des Bremssystems 3 ausgebildet.
Das Lenksystem 4 weist einen Lenkaktuator 11 auf, der durch ein Lenkgestänge mit den Rädern 12 einer Vorderradachse des Kraftfahrzeugs 1 verbunden ist, um deren Lenkwinkel einzustellen. Der Aktuator 11 kann beispielsweise Bestandteil einer Servolenkeinrichtung sein, welche im Normalfall den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 bei der Durchführung eines Lenkvorgangs unterstützt. Der Aktuator 11 ist jedoch vorliegend durch das Steuergerät 5 auch unabhängig von einer Betätigung eines Fahrers ansteuerbar, um einen Lenkvorgang automatisiert beziehungsweise vollautonom durchzuführen.
Zur Durchführung eines Kurzstrecken-Fahrmanövers, wie beispielsweise für einen Einparkvorgang oder Ausparkvorgang, werden das Antriebssystem 2, das Bremssystem 3 und das Lenksystem 4 durch das Steuergerät 5 angesteuert, um diesen Kurzstrecken-Fahrvorgang (voll)autonom durchzuführen. Um den Fahrvorgang zu überwachen, sind den Rädern 8 und 12 jeweils Drehzahlsensoren 13 zugeordnet, die mit dem Steuergerät 5 verbunden sind. Die Drehzahlsensoren 13 erzeugen in Abhängigkeit von einer Drehwinkelstellung der Räder 8, 12 Signalimpulse, die von dem Steuergerät 5 erfasst beziehungsweise empfangen werden.
Die Sensoren 13 weisen dazu einen karosseriefesten Signalempfänger und einen mit dem jeweiligen Rad 8, 12 mitdrehenden Signalgeber auf, wobei der Signalgeber derart ausgebildet ist, dass für eine Umdrehung jedes Rads 8, 12 mehrere Signalimpulse erzeugt werden. Die sogenannten „Ticks“, des Signalgebers, welche den Signalimpuls erzeugen, sind dabei gleichmäßig über den Umfang des jeweiligen Rads 8, 12 verteilt angeordnet. Durch das Zählen und Erfassen der Ticks beziehungsweise der Signalimpulse ist somit eine von dem jeweiligen Rad 8, 12 zurückgelegte Wegstrecke ermittelbar. Dabei werden der Außenumfang des jeweiligen Rads 8, 12 sowie die Anzahl der erfassten Signalimpulse sowie die Anzahl der für eine Umdrehung vorgesehenen Signalimpulse des jeweiligen Rads 8, 12 berücksichtigt. Durch eine einfache Berechnung ist somit in Abhängigkeit der Anzahl der erzeugten und erfassten Signalimpulse die gefahrene Wegstrecke des Kraftfahrzeugs 1 ermittelbar.
Anhand von 2 soll das vorteilhafte Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs mittels eines Flussdiagramms näher erläutert werden.
Das Verfahren beginnt damit, dass in einem Schritt S1 eine Wegstrecke angefordert wird, entlang welcher das Kraftfahrzeug 1 bewegt werden soll. Diese Anforderung kommt beispielsweise von einer Parkassistenzeinrichtung oder - Funktion, welche in Abhängigkeit des aktuellen Umfelds des Kraftfahrzeugs, das durch eine dafür vorgesehene Sensorik erfasst wird, eine Wegstrecke (Trajektorie) bestimmt, die zum Ein- oder Ausparken (beispielsweise) notwendig ist. Die Ermittlung der Anforderung an das Lenksystem 4 soll an dieser Stelle nicht näher erörtert werden, da sie unabhängig von den im Folgenden beschriebenen Verfahren zur Bewegungsanforderung sind. Hierzu können aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren genutzt werden. In Abhängigkeit von der angeforderten Wegstrecke werden die zu erfassenden Signalimpulse ermittelt, die der angeforderten Wegstrecke entsprechen, wenn sich das jeweilige Rad 8, 12 entsprechend dreht.
Es wird dabei davon ausgegangen, dass in der Ausgangssituation das Kraftfahrzeug 1 sich im Stillstand befindet und das Bremssystem 9 aktiviert ist, um mit einer durch die Radbremsen 10 erzeugten Stillhaltekraft das Kraftfahrzeug 1 im Stillstand zu halten.
3 zeigt passend zu diesem Ausführungsbeispiel ein Diagramm, anhand dessen das erste Ausführungsbeispiel des vorteilhaften Verfahrens erläutert werden soll. In dem Diagramm sind über die Zeit t dargestellt, die durch die Radbremsen 10 eingestellte Bremskraft F_B , der von dem Kraftfahrzeug zurückgelegte Weg x sowie erzeugte und durch das Steuergerät 5 erfasste Signalimpulse T.
In dem Schritt S2 wird die wirkende Bremskraft F_B zunächst reduziert. Dabei wird vorliegend die Bremskraft F_B entlang einer vorgegebenen Rampe G1 reduziert, wie in 3 dargestellt. Durch die Rampe G1 ist lediglich die Steigung der Bremskraftreduktion über die Zeit vorgegeben. Die vorliegende Rampe G1 ist als lineare Rampe ausgeführt. Dies ist jedoch nur ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Bremskraft über die Zeit durch die Rampe G1 auch mit einem anderen Verlauf reduziert werden, beispielsweise exponentiell. Auch andere Rampenformen sind denkbar.
In einem darauffolgenden Schritt S3 werden die Drehzahlsensoren 13 darauf überwacht, ob sie einen ersten Signalimpuls T₁ erzeugen. Im vorliegenden Fall wird zunächst davon ausgegangen, dass lediglich ein Drehzahlsensor 13 vorhanden ist oder durch das Steuergerät 5 überwacht wird. Wird kein Signalimpuls erfasst (n), so wird auf Schritt S2 zurück verwiesen. Erst dann, wenn ein erster Signalimpuls T₁ erfasst wurde, wird auf den darauffolgenden Schritt (j) S4 verwiesen. In Schritt S4 wird die Bremskraft F_B mit Erfassen des ersten Signalimpulses T₁ konstant gehalten, wie in 3 gezeigt. Außerdem werden die nunmehr erzeugten Signalimpulse T₂ bis T₄ gezählt, die von dem Drehzahlsensor 13 erzeugt werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden vier Signalimpulse insgesamt erwartet, die beim Fahren der angeforderten Wegstrecke erzeugt werden sollten. Durch eine einfache Abfrage im Schritt S5 wird geprüft, ob die angeforderte Anzahl von Signalimpulsen erreicht wurde. Ist dies nicht der Fall (n), so wird auf den Schritt S4 zurück verwiesen. Wird jedoch die angeforderte Anzahl von Signalimpulsen erreicht (j), so wird auf den darauffolgenden Schritt S6 verwiesen, in welchem die Bremskraft erhöht wird, bis sie die Stillhaltekraft erreicht, wie in 3 gezeigt. In dem Schritt S6 wird die Bremskraft mit dem Gradienten beziehungsweise der Rampe G2, die steiler ist als die Rampe G1, wieder erhöht, um ein schnelles Abbremsen des Kraftfahrzeugs 1 zu gewährleisten. Weitere Signalimpulse können dann nicht mehr erfasst oder gezählt werden. Bevorzugt wird dies durch eine weitere Überwachung des Drehzahlsensors 13 verifiziert. Sollte trotz dem Erzeugen der Stillhaltekraft ein weiterer Signalimpuls erfasst werden, wird bevorzugt eine Warnmeldung ausgegeben. Im folgenden Schritt S7 wird das Kraftfahrzeug im Stillstand gehalten, bis eine weitere Anforderung zum Fahren einer Wegstrecke erfolgt.
Anhand von dem im 4 gezeigten Diagramm soll ein zweites Ausführungsbeispiel des vorteilhaften Verfahrens erläutert werden. Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird zusätzlich nach dem Erfassen des ersten Signalimpulses T₁ eine Zeitspanne Δt erfasst und mit einer vorgegebenen Zeitdauer Δt_max verglichen. Die Zeitspannt wird so lange gemessen, bis ein weiterer Signalimpuls T₂ erfasst wird. Zu dem Zeitpunkt wird die Zeitspannenmessung abgebrochen. Erfolgt jedoch innerhalb der erfassten Zeitspanne bis zum Erreichen der maximalen Zeitdauer Δt_max kein weiterer Signalimpuls, so wird die Bremskraft F_B erneut reduziert, diesmal gemäß dem Gradienten beziehungsweise der Rampe G3, wie in 4 gezeigt. Dabei wird die Bremskraft so lange reduziert, bis der nächste Signalimpuls T₂ erzeugt beziehungsweise ermittelt wird, woraufhin die Bremskraft wieder konstant gehalten wird. Beim Erfassen des letzten Signalimpulses T₄ wird analog zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel vorgegangen. Das vorliegende Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass auch im Falle eines ungewollten Stillstands nach dem erstmaligen Bewegen die angeforderte Strecke gefahren wird. Hierdurch wird die Robustheit der Funktion erhöht. Auch die Rampen G2 und/oder G3 sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem linearen Verlauf ausgeführt. Wie vorstehend bereits zu der Rampe G1 beschrieben, können jedoch auch die Rampen G2 und/oder G3 einen anderen Verlauf, beispielsweise einen exponentiellen Verlauf aufweisen.
Anhand von dem in 5 gezeigten Diagramm soll ein drittes Ausführungsbeispiel des vorteilhaften Verfahrens erläutert werden. Dabei ist vorgesehen, dass zum Anfahren aus dem Stillstand nicht nur das Bremsmoment beziehungsweise die Bremskraft reduziert werden, sondern dass auch ein Antriebsdrehmoment M_d der Antriebseinrichtung 6 erhöht wird, solange bis ein erster Signalimpuls T₁ erzeugt beziehungsweise erfasst wird. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, die Erhöhung des Antriebsdrehmoments M_d und die Reduktion der Bremskraft F_B derart abzustimmen, dass sich an einer Steigung der Fahrbahn, auf welcher sich das Kraftfahrzeug befindet, ein Momentengleichgewicht ergibt, sodass ein Zurückrollen des Kraftfahrzeugs 1 sicher vermieden wird. Sobald der letzte Signalimpuls T₄ ermittelt wird, wird das Antriebsdrehmoment M_d wieder zurückgenommen beziehungsweise reduziert. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass ein Anfahren auch bei einer positiven Steigung sichergestellt wird, insbesondere ohne ein Zurückrollen. Hierdurch erhöht sich die Robustheit des Verfahrens weiter.
6 zeigt in einem Diagramm ein viertes Ausführungsbeispiels des vorteilhaften Verfahrens, wobei sich dieses Ausführungsbeispiel von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass das Antriebsdrehmoment M_d bereits auf ein Antriebsdrehmoment M₁ erhöht wird, bevor die Bremskraft reduziert wird. Das Antriebsdrehmoment wird erst bei Erreichen des letzten Signalimpulses T₄ zurückgenommen. Vorteilhaft ist es, wenn der Wert M₁ steigungsabhängig gewählt wird, wobei für eine höhere Steigung ein höheres Antriebsdrehmoment M₁ gewählt wird, das auch fahrzeugabhängig sein kann. Die Steigung ist beispielsweise mittels eines Neigungssensors 14 erfassbar. Diese hat den Vorteil, dass das Fahrzeug im Stillstand bereits verspannt wird und bei Reduktion der Bremskraft F_B das wirkende Antriebsdrehmoment ein Zurückrollen des Kraftfahrzeugs sicher verhindert.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, hier nicht dargestellt, werden die Änderungen der Bremskraft und/oder des Antriebsdrehmoments erst dann durchgeführt, wenn jeweils ein Signalimpuls von zumindest zwei Drehzahlsensoren 13 erzeugt wurde. Dies hat den Vorteil, dass im Falle eines Prellens eines Signalimpulses, beispielsweise, weil sich das Kraftfahrzeug sehr langsam bewegt und damit der Sensor lange Zeit an der Schwelle zu einem Signalimpuls steht, eine beginnende Bewegung des Kraftfahrzeugs robust ermittelt wird.
Für den Fall, dass die angeforderte Wegstrecke nicht ohne Rest durch die Signalimpulslänge teilbar ist, wird vorteilhafterweise eine ganzzahlige Rundung, insbesondere Abrundung, vorgenommen, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass die gefahrene Strecke niemals die angeforderte Wegstrecke überschreitet. Hierdurch wird die Sicherheit des Fahrmanövers erhöht.
Vorzugsweise wird der Bremsvorgang beziehungsweise das Erhöhen der Bremskraft grundsätzlich mit dem vorletzten Signalimpuls vor dem letzten zu erfassenden Signalimpuls eingeleitet. Wie im vorliegenden Fall wird somit der Bremsvorgang bevorzugt bereits zu dem Signalimpuls T₃ eingeleitet beziehungsweise die Bremskraft erhöht. In diesem Fall wird die beim Bremsvorgang zusätzlich gefahrene Strecke zumindest näherungsweise kompensiert durch die Blindfahrt vor dem ersten Signalimpuls T₁ beim Anfahren. Hierdurch kann die angeforderte Wegstrecke noch genauer erreicht werden.
Vorzugsweise werden die Abstände der Signalimpulse entlang des Umfangs des jeweiligen Rads 8, 12 derart gewählt, dass der Abstand a 0,1 mm bis 30 mm, vorzugsweise 5 mm bis 15 mm beträgt. Die Bremsdruckrampen G1, G2 und/oder G3 liegen bevorzugt bei 0,1 bar/s bis 50 bar/s, bevorzugt bei 0,5 bar/s bis 5 bar/s. Dabei wird insbesondere von angeforderten Wegstrecken zwischen 0,5 cm bis 5 m, bevorzugt 2 cm bis 50 cm ausgegangen, die ein Kurzstrecken-Fahrmanöver bedeuten. Bevorzugt wird die vorgegebene Zeitdauer Δt_max, mit welcher die gemessene Zeitspanne Δt verglichen wird, von 0,5 s bis 20 s, vorzugsweise von 1 s bis 5 s vorgegeben. Das einzustellende Antriebsdrehmoment M₁ gemäß dem Ausführungsbeispiel von 6 wird bevorzugt in Höhe von 30 Nm bis 5000 Nm, insbesondere von 50 Nm bis 2000 Nm vorgegeben.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das Anhalten des Kraftfahrzeugs, also das Erhöhen der Bremskraft F_B erst dann eingeleitet, wenn zumindest von zwei Rädern beziehungsweise zwei Drehzahlsensoren 13 jeweils ein zeitlich erster Signalimpuls T₁ empfangen beziehungsweise erzeugt wird. Damit wird die Zuglänge von dem Rad 8, 12 bestimmt, welches den größten Abstand zum nächsten Signalimpuls hatte. Dies hat den Vorteil, dass sehr kurze Züge beziehungsweise Wegstrecken im Bereich der Signalimpulsabstände durchgeführt werden können. Vorzugsweise wird das Anhalten des Kraftfahrzeugs 1, also das Erhöhen der Bremskraft auf die Stillhaltekraft, erst dann eingeleitet, wenn von allen verfügbaren Drehzahlsensoren jeweils ein erster Signalimpuls T₁ erzeugt wurde. Betrachtet man die große Anzahl aller auf diese Weise durchgeführten sehr kurzen Zügen, so verringert sich mit jedem weiteren Drehzahlsensor die statistische Streuung der Zuglänge. Dadurch erhöhen sich die Reproduzierbarkeit und die Verwendbarkeit dieser beschriebenen Assistenzfunktion.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines teil- oder vollautonom fahrbaren Kraftfahrzeugs (1), das mehrere Räder (8,12), ein Antriebssystem (2) zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments an zumindest einem der Räder (8,12) und ein Bremssystem (3) zum Erzeugen zumindest einer Stillhaltekraft zum Festhalten zumindest eines der Räder (8,12) aufweist, wobei zumindest einem der Räder (8,12) des Kraftfahrzeugs (1) ein Drehzahlsensor (13) zugeordnet ist, der für mehrere Drehwinkelstellungen des zugeordneten Rads jeweils einen Signalimpuls erzeugt, wobei ein vorgebbares Fahrmanöver in Abhängigkeit der erzeugten Signalimpulse durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kurzstrecken-Fahrvorgang aus dem Stillstand die Bremskraft (F_B) zunächst so lange reduziert wird, bis der Drehzahlsensor (13) einen ersten Signalimpuls (T₁) erzeugt, und dann zumindest zeitweise konstant gehalten wird, bis eine vorbestimmte Anzahl von Signalimpulsen (T₁-T₄) erzeugt wurde, und anschließend bis zu der Stillhaltekraft erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Signalimpulsen (T₁-T₄) in Abhängigkeit von einer zu fahrenden Wegstrecke vorbestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitdauer (Δt) ab dem Erzeugen des ersten Signalimpulses (T₁) erfasst und mit einer vorgebbaren Zeitspanne (Δt_max) verglichen wird, und dass bei Überschreiten der Zeitspanne (Δt_max) durch die Zeitdauer (Δt) die Bremskraft (F_B) weiter reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Kurzstrecken-Fahrvorgang das Antriebssystem (2) dazu angesteuert wird, ein Antriebsdrehmoment (M_d) zu erzeugen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsdrehmoment (M_d) in Abhängigkeit von einer Steigung in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs (1) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsdrehmoment (M_d) erzeugt wird, bevor die Bremskraft (F_B) reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren, insbesondere allen Rädern (8,12) jeweils ein Drehzahlsensor (13) zugeordnet wird, und dass die Bremskraft (F_B) erst dann konstant gehalten oder erhöht wird, wenn ein erster Signalimpuls (T₁-T₄) von zumindest zwei der Drehzahlsensoren (13) erzeugt wurde.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft (F_B) erst dann erhöht wird, wenn von allen Drehzahlsensoren (13) ein erster Signalimpuls (T₁) erzeugt wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren, insbesondere allen Rädern (8,12) jeweils ein Drehzahlsensor (13) zugeordnet wird, und dass das Antriebsdrehmoment (M_d) erst dann reduziert wird, wenn ein erster Signalimpuls (T₁) von zumindest zwei, insbesondere von allen Drehzahlsensoren (13) erzeugt wurde.
Vorrichtung, insbesondere Steuergerät (5), zum Betreiben eines voll- oder teilautonom fahrbaren Kraftfahrzeugs (1), das mehrere Räder (8,12), ein Antriebssystem (2) zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments an zumindest einem der Räder (8,12) und zumindest ein Bremssystem (3) zum Erzeugen zumindest einer Stillhaltekraft zum Festhalten zumindest eines der Räder (8,12) aufweist, wobei zumindest einem der Räder (8,12) des Kraftfahrzeugs ein Drehzahlsensor (13) zugeordnet ist, der für mehrere Drehwinkelstellungen des zugeordneten Rads (8,12) jeweils einen Signalimpuls erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung speziell dazu hergerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.