-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung eines Bremsvorgangs in einem Fahrzeug mit einem Aufsassen.
-
Stand der Technik
-
Bei Motorrädern sind die Längsdynamik unterstützende Einrichtungen wie Tempomatfunktion und Antiblockiersystem bekannt. Im Falle einer Tempomatfunktion wird in das Motormanagement des Motorrads eingegriffen, um eine eingestellte Geschwindigkeit einzuhalten. Beim Antiblockiersystem wird durch Eingriffe in das Bremssystem ein Blockieren eines Rades verhindert.
-
Darüber hinaus ist eine Stabilitätskontrolle für Motorräder bekannt, bei der unter anderem das Motordrehmoment, der Neigungswinkel des Motorrads und die Motorradbeschleunigung überwacht werden. Auch in diesem Fall wird zur Stabilisierung in das Motormanagement bzw. in das Bremssystem eingegriffen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Bremsvorgang in einem Fahrzeug mit Aufsasse selbsttätig oder unterstützend bei hoher Fahrsicherheit durchgeführt werden. Der Begriff „Aufsasse“ bezeichnet einen Fahrer, dessen Beine den Fahrersitz zwischen sich einschließen. Soweit im Folgenden „Fahrer“ verwendet wird, ist mit diesem Begriff ein Aufsasse gemeint.
-
Bei dem Verfahren wird sensorisch die aktuelle Sitzposition des Fahrers auf dem Zweirad bestimmt und die Bremskraft, die bei einem Bremsvorgang erzeugt wird, selbsttätig als Funktion der aktuellen Sitzposition des Fahrers eingestellt. Diese Vorgehensweise erlaubt es, die aktuelle Sitzposition des Fahrers, die einen wesentlichen Einfluss auf die Fahrzeugstabilität hat, bei der Durchführung des Bremsvorgangs zu berücksichtigen. Je nach Sitzposition des Fahrers ergibt sich beispielsweise ein höherer oder tieferer, weiter nach vorne oder weiter nach hinten versetzter Schwerpunkt des Fahrers, was auch Auswirkungen auf den Gesamtschwerpunkt des Fahrzeug-Fahrer-Systems hat. Des Weiteren ist es möglich, Fahrerpositionen zu detektieren, in denen der Fahrer weniger stabil auf dem Fahrzeug sitzt, indem beispielsweise der Fahrzeuglenker nur mit einer reduzierten Haltekraft oder nur einseitig ergriffen wird. In entsprechender Weise ist die Fahrerstabilität auch herabgesetzt, wenn der Fahrer sich nicht in ausreichender Weise oder nur einseitig auf den Fußrasten des Fahrzeugs abstützt.
-
Über eine Sensorik im Fahrzeug wird die aktuelle Sitzposition des Fahrers bestimmt. Die Sitzposition kann bewertet werden, indem beispielsweise verschiedene, diskrete Sitzpositionskategorien definiert werden und anhand der Sensorsignale der Sensorik die aktuelle Sitzposition in eine dieser Sitzpositionskategorien eingeordnet wird.
-
Alternativ zur Einordnung in diskrete Sitzpositionskategorien ist es auch möglich, einen oder mehrere kontinuierliche Werte zu bestimmen, welche die Sitzposition des Fahrers kennzeichnen. Es kann beispielsweise zweckmäßig sein, einen Fahrerstabilitätswert aus den Sensorsignalen zu bestimmen, welche die aktuelle Sitzposition erfassen.
-
Die aktuelle Sitzposition des Fahrers beeinflusst den Bremsvorgang, indem beispielsweise ein Grenzwert für eine maximal aufzubringende Bremskraft angepasst wird. Bei einer instabilen Position des Fahrers wird der obere Grenzwert für die Bremskraft herabgesetzt, umgekehrt wird bei einer stabileren Position des Fahrers der Grenzwert für die Bremskraft auf einen höheren Wert gesetzt.
-
Dies ermöglicht es, Einfluss sowohl auf einen vom Fahrer durchgeführten Bremsvorgang als auch auf einen autonom durchgeführten Bremsvorgang zu nehmen. Bei einem vom Fahrer durchgeführten Bremsvorgang betätigt der Fahrer das Bremssystem im Fahrzeug, um eine gewünschte Bremskraft zu erzeugen. Aus Sicherheitsgründen wird der zugehörige Grenzwert für die maximal aufzubringende Bremskraft selbsttätig in Abhängigkeit von der aktuellen Sitzposition festgelegt.
-
Bei einem selbsttätig durchgeführten, aktiven Bremseingriff erfolgt der Bremsvorgang ohne Bremsbetätigung durch den Fahrer oder ergänzend zur Bremsbetätigung durch den Fahrer über ein Fahrerassistenzsystem, beispielsweise ein Antiblockiersystem oder ein Zweiradstabilisierungssystem. Auch in diesem Fall ist es zweckmäßig, einen Grenzwert für die maximal aufzubringende Bremskraft in Abhängigkeit der aktuellen Fahrersitzposition festzulegen, um Gefahrensituationen zu vermeiden.
-
Zusätzlich oder alternativ zu einem Bremskraftgrenzwert kann es auch vorteilhaft sein, eine sonstige Größe, die Einfluss auf den Bremsvorgang hat, als Funktion der aktuellen Fahrersitzposition zu beeinflussen. Es kann beispielsweise auf den zeitlichen Verlauf der Bremskraft Einfluss genommen werden, indem z.B. während des Bremsvorgangs die maximal zulässige Bremskraft geändert wird. Des Weiteren ist es auch möglich, Einfluss auf die Bremskraftverteilung zwischen Vorderrad und Hinterrad des Fahrzeugs zu nehmen. Hierbei können maximal zulässige Bremskraftgrenzwerte sowohl für das Vorderrad als auch für das Hinterrad vorgegeben werden, die sich voneinander unterscheiden oder gegebenenfalls auch gleich groß sein können. Außerdem ist es auch möglich, die maximal zulässige Bremskraft am Vorderrad und am Hinterrad gemäß eines definierten zeitlichen Verlaufs zu ändern.
-
Um möglichst genaue Informationen über die aktuelle Sitzposition des Fahrers zu erhalten, werden vorteilhafterweise Sensorsignale am Fahrersitz, am Lenker, an den Fußrasten und an der Motorverkleidung aufgenommen, um festzustellen, ob bzw. in welcher Höhe sich der Fahrer an diesen Stellen abstützt. Hierdurch ist es möglich, die Handabstützung am Fahrzeuglenker, die Abstützung des Gesäßes am Fahrersitz, die Abstützung der Füße an den Fußrasten und die seitliche Abstützung an der Motorverkleidung in Höhe der Knie oder der Oberschenkel zu berücksichtigen. Gegebenenfalls wird zusätzlich auch ein Sensorsignal mit der Abstützung des Fahrerbauchs an einem vor dem Fahrersitz liegenden Bauteil, beispielsweise am Fahrzeugtank, ermittelt. Aus der verteilten Abstützung lässt sich mit verhältnismäßig hoher Genauigkeit die aktuelle Fahrersitzposition ermitteln. Es ist insbesondere möglich, eine prozentuale Aufteilung an den verschiedenen Positionen festzustellen, indem aus der Summe der Sensorsignale beispielsweise das Fahrergewicht ermittelt wird und aus dem Verhältnis der einzelnen Sensorsignale an den verschiedenen Positionen zum Gesamtgewicht die prozentuale Aufteilung bestimmt wird, woraus auf die Sitzposition des Fahrers geschlossen werden kann.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird sensorisch die Gewichtskraft des Fahrers an mehreren Positionen im Fahrzeug bestimmt. Hierbei können, wie vorbeschrieben, über Kraftsensoren die jeweils wirkenden Kräfte an den verschiedenen Positionen bestimmt werden.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung werden an den verschiedenen Positionen Beschleunigungen sensorisch ermittelt. Aus den Beschleunigungssignalen werden Vibrationen herausgefiltert, die typischerweise von einem Antriebsmotor des Fahrzeugs, insbesondere einer Brennkraftmaschine, stammen, und mit Referenzbeschleunigungswerten verglichen. Aus diesem Vergleich zwischen gemessenen, für den Antriebsmotor typischen Vibrationen mit Referenzbeschleunigungswerten bzw. -vibrationen kann auf eine Dämpfung geschlossen werden, die auf den Fahrer zurückgeht und die Rückschlüsse auf die aktuelle Position des Fahrers ermöglicht. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass Beschleunigungssensoren für die Erkennung der aktuellen Sitzposition des Fahrers verwendet werden können, wobei die gleichen Beschleunigungssensoren zum Einsatz kommen können, wie ohnehin in einer Sensorik des Fahrzeugs verwendet werden.
-
Die Filterung der Beschleunigungssignale zum Erkennen der von dem Antriebsmotor stammenden Vibrationen wird insbesondere in adaptiver Weise durchgeführt, indem der Einfluss der aktuellen Motordrehzahl und des aktuellen Motordrehmoments des Antriebsmotors bei der Filterung berücksichtigt wird.
-
Die Referenzbeschleunigungswerte, welche für den Vergleich mit den aktuell gemessenen und gefilterten Beschleunigungswerten herangezogen werden, sind beispielsweise in einem Steuergerät des Fahrzeugs abgelegt, in welchem aus den gemessenen Signalen die Sitzpositionsbestimmung durchgeführt und die Bremskraft selbsttägig als Funktion der Fahrersitzposition eingestellt wird.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass an verschiedenen Positionen Beschleunigungswerte sensorisch aufgenommen werden, die jedoch ohne Filterung mit aktuell gemessenen Referenzbeschleunigungswerten verglichen werden. Diese Referenzbeschleunigungswerte werden an einer weiteren Position des Zweirades aufgenommen, die von der Sitzposition des Fahrers unbeeinflusst bleibt. Aus der Referenzbeschleunigung und der Sensorbeschleunigung wird eine Transformation in den Frequenzraum (z.B. Fast Fourier Transformation) durchgeführt. Das Verhältnis zwischen den Signalen des Sensors und der Referenz im Frequenzraum ergibt die Übertragungsfunktion vom Referenzsensor bis zu den jeweiligen Fahrersensoren. In der Übertragungsfunktion ist die Information enthalten, wie stark sich der Fahrer an einer bestimmten Stelle des Fahrzeugs abstützt.
-
Vorteilhaft bei dieser Vorgehensweise ist es, dass keine Filterung der gemessenen Beschleunigungswerte erforderlich ist. Bei dieser Vorgehensweise ohne Filterung der Beschleunigungswerte werden verschiedene Anregungen berücksichtigt, die auf das Fahrzeug einwirken, unter anderem Anregungen durch den Untergrund, den Luftwiderstand, den Antriebsmotor und auch Dämpfungen durch den Fahrer. Sämtliche Beschleunigungssensoren detektieren in gleicher oder ähnlicher Weise die Anregungen, wohingegen die Dämpfungen nur von denjenigen Beschleunigungssensoren erfasst werden, die in Kontakt mit dem Fahrer stehen. Über den Vergleich der Werte dieser Beschleunigungssensoren mit den Werten des Referenzbeschleunigungssensors kann die Dämpfung an einer oder an mehreren Positionen der Sensoren festgestellt werden.
-
Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät zur Ansteuerung der einstellbaren Komponenten eines Bremssystems in einem Fahrzeug in Abhängigkeit von Sensorsignalen, welche die aktuelle Sitzposition des Fahrers auf dem Fahrzeug kennzeichnen. Mit diesem Steuergerät wird das vorbeschriebene Verfahren durchgeführt. Das Steuergerät erzeugt Stellsignale, mit denen das Bremssystem in dem Fahrzeug angesteuert wird, beispielsweise eine Hydraulikpumpe und/oder Ventile im Bremssystem. Gegebenenfalls wird über das Steuergerät auch das Motormanagement des Antriebsmotors eingestellt.
-
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Fahrzeug mit einem vorbeschriebenen Steuergerät und einem Bremssystem zum Abbremsen des Fahrzeugs sowie mit einer Sensoreinrichtung, aus deren Sensorsignalen wie vorbeschrieben die aktuelle Fahrerposition ermittelt werden kann.
-
Die Erfindung bezieht sich schließlich auf ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der dazu ausgelegt ist, die vorbeschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen. Das Computerprogrammprodukt läuft in dem vorbeschriebenen Steuergerät ab.
-
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Motorrad als Fahrzeug. In Betracht kommen darüber hinaus auch weitere motorisierte Zweiräder wie beispielsweise Motorroller. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf Fahrzeuge wie beispielsweise Quads oder Schneefahrzeuge wie zum Beispiel Motorschlitten. Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf motorisierte Fahrzeuge, wobei auch nicht-motorisierte Fahrzeug in Betracht kommen. Bei nicht-motorisierten Fahrzeugen wird ein Referenzsensorsignal verwendet, das Fahrbahnanregungen aufzeichnet. Ein Referenzsensorsignal, das Fahrbahnanregungen aufzeichnet, kann gegebenenfalls auch bei motorisierten Fahrzeugen verwendet werden.
-
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 ein Motorrad mit verschiedenen Sensoren an Positionen, an denen sich der Fahrer des Motorrads abstützt,
- 2 in schematischer Darstellung der Ablauf zur Bestimmung der aktuellen Sitzposition des Fahrers mit einer Filterung der Sensorsignale,
- 3 ein alternativer Verfahrensablauf zur Sitzpositionserkennung über einen Vergleich der Sensorsignale mit einem Referenzsensorsignal.
-
1 zeigt beispielhaft ein Motorrad 1, das mit einer Sitzpositionserkennungseinrichtung zur Bestimmung der aktuellen Sitzposition des Fahrers bzw. Aufsassen ausgestattet ist. Die Sitzpositionserkennungseinrichtung umfasst eine Sensorik mit mehreren einzelnen Sensoren 2 bis 6, die an verschiedenen Positionen im Motorrad 1 verteilt angeordnet sind und mit denen an diesen Positionen festgestellt werden kann, ob bzw. mit welcher Kraft der Fahrer an diesen Positionen sich abstützt. Der Sensor 2 befindet sich am Sitz, der Sensor 3 am Lenker, der Sensor 4 an den Fußrasten, der Sensor 5 im seitlichen Knie- oder Oberschenkelbereich und der Sensor 6 am Bauchbereich, beispielsweise an einer Tankverkleidung. Der Sensor 3 am Lenker kann doppelt vorhanden sein im linken und rechten Seitenbereich, um ein differenziertes Sensorsignal für das Abstützen an der linken und der rechten Hand liefern zu können. In entsprechender Weise kann auch der Sensor 4 doppelt im linken und rechten Motorradbereich an der jeweiligen Fußraste vorhanden sein. Gleiches gilt für den Sensor 5 an der Verkleidung im linken und rechten Seitenbereich, um eine entsprechende Abstützung des linken und rechten Knies bzw. Oberschenkels ermitteln zu können.
-
Die Sensorsignale der Sensoren 2 bis 7 werden einem Steuergerät 8 zugeführt, in welchem die Verarbeitung der Sensorsignale erfolgt. In dem Steuergerät 8 werden außerdem Stellsignale zur Ansteuerung verschiedener einstellbarer Komponenten im Motorrad 1 erzeugt, unter anderem für das Bremssystem des Motorrads.
-
Außerdem ist im Motorrad 1 ein weiterer Sensor 7 verbaut, der jedoch nicht an einer Position angeordnet ist, an der sich der Fahrer abstützt. Über den Sensor 7 kann ein Referenzsensorsignal erzeugt werden.
-
In 2 ist ein Ablaufschema für die Ermittlung der Fahrersitzposition dargestellt, wobei mit der Kenntnis der aktuellen Sitzposition das Bremssystem im Fahrzeug selbsttätig über Stellsignale des Steuergerätes 8 angesteuert und Einfluss auf einen aktuellen Bremsvorgang genommen wird. Hierbei werden beispielsweise Grenzwerte für die Erzeugung einer zulässigen Maximalbremskraft am Vorderrad und/oder am Hinterrad als Funktion der aktuellen Sitzposition des Fahrers vorgegeben.
-
Bei den Sensoren 2 bis 6 handelt es sich um Beschleunigungssensoren. In dem Verfahrensablauf gemäß 2 werden die Beschleunigungssensoren gefiltert, um lediglich die vom Antriebsmotor herrührenden Vibrationen zu erfassen, und mit einer Referenzbeschleunigung verglichen, wobei aus dem Vergleich eine Dämpfung ermittelt wird, welche maßgelblich für den Grad der Abstützung des Fahrers an der entsprechenden Position ist.
-
Zunächst wird jedes Sensorsignal, von denen in 2 die ersten beiden Sensorsignale S2 und S3 der Beschleunigungssensoren 2 und 3 dargestellt sind, einem Filterblock 9 zugeführt, in welchem das Beschleunigungssignal in der Weise gefiltert wird, dass nur die von dem Antriebsmotor herrührenden Vibrationen erfasst werden. Hierbei kann gegebenenfalls die aktuelle Motordrehzahl und das aktuelle Motordrehmoment berücksichtigt werden.
-
Anschließend erfolgt im nächsten Block 10 die Berechnung der Dämpfung, indem das gefilterte Beschleunigungssignal aus dem Filterblock 9 mit einem Referenzbeschleunigungswert des Antriebsmotors verglichen wird, der die Vibrationen des Antriebsmotors charakterisiert. Auch hierbei können die aktuelle Motordrehzahl und das aktuelle Motordrehmoment berücksichtigt werden.
-
Die Filterung der Signale und die Dämpfungsberechnung erfolgt für jeden Sensor 2 bis 6, um entsprechend die Dämpfung an allen Positionen festzustellen, an denen sich der Fahrer abstützen kann. Aus dem Grad der Dämpfung kann rückgeschlossen werden, wie stark sich der Fahrer an der betreffenden Position abstützt. Liefert beispielsweise ein Beschleunigungssensor 4 an einer Fußraste keinen Dämpfungswert, so muss davon ausgegangen werden, dass der Fahrer sich an der betreffenden Fußstütze nicht abstützt. Dies hat Auswirkungen auf die Fahrsicherheit und kann zu einer Herabsetzung des Bremskraftbremswertes führen.
-
Im folgenden Block 11 werden die verschiedenen Dämpfungswerte aus den Blöcken 10 zusammengeführt, wobei aus den einzelnen Dämpfungswerten an den verschiedenen Positionen der Beschleunigungssensoren im Abstützbereich des Fahrers eine Gesamtbetrachtung durchgeführt wird. Es kann beispielsweise eine Sitzpositionskategorie für die aktuelle Sitzposition des Fahrers festgelegt werden. Möglich ist es auch, einen kontinuierlichen Abstützungs- oder Stabilitätswert zu ermitteln, der für die Sitzstabilität des Fahrers steht. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, bei gleichmäßiger Abstützung an den verschiedenen Positionen und bei einem definierten Verhältniswert zwischen den verschiedenen Positionen von einer optimalen Sitzposition des Fahrers auszugehen, die keine Einschränkung bei einem Bremsvorgang erforderlich macht. Weicht dagegen die aktuelle Sitzposition von der optimalen Position ab, kann in Abhängigkeit von der Abweichung ein Grenzwert für die Beschleunigungskraft am Vorderrad und am Hinterrad vorgegeben werden.
-
Mit Kenntnis der aktuellen Sitzposition und gegebenenfalls einer Ermittlung einer Sitzpositionskategorie oder eines Sitzpositionskennwerts kann im nächsten Block 12 im Steuergerät 8 des Fahrzeugs eine entsprechende Bremskraftansteuerung durchgeführt werden. Dies erfolgt entweder über einen Eingriff im Fall einer manuellen Betätigung des Bremssystems durch den Fahrer oder bei einem selbsttätig durchgeführten Bremsvorgang bzw. einem unterstützten Bremsvorgang, indem wie vorbeschrieben eine Kenngröße im Bremssystem, insbesondere ein Grenzwert für die Bremskraft selbsttätig vorgegeben wird.
-
In 3 ist eine alternative Vorgehensweise dargestellt, bei der auf eine Filterung der Beschleunigungssignale verzichtet werden kann.
-
Im ersten Block 10 werden als Eingang die Sensorsignale S2, S3 ... zugeführt und mit einem Referenzbeschleunigungssignal verglichen, bei dem es sich um das Beschleunigungssignals des Sensors 7 (1) handelt. Da der Sensor 7 an einer Position im Motorrad 1 eingebaut ist, die nicht von dem Fahrer berührt wird, handelt es sich um ein nicht-gedämpftes Signal, das als Referenzbeschleunigungssignal zum Vergleich mit den Sitzpositionssignalen S2 bis S6 herangezogen wird. Aus dem Verhältnis der Beschleunigungssignale S2 bis S6 mit dem Referenzbeschleunigungssignal kann die jeweilige Dämpfung an den verschiedenen Positionen im Motorrad festgestellt werden. Hieraus wird die aktuelle Sitzposition des Fahrers auf dem Motorrad im Block 11 bestimmt, was wie vorbeschrieben zu einer Sitzpositionskategorisierung oder Festlegung eines entsprechenden Sitzpositionkennwertes führt. Im folgenden Block 12 wird schließlich in Abhängigkeit der Sitzkategorie bzw. des Sitzpositionskennwerts ein Bremskraftgrenzwert festgelegt, der bei einem Bremsvorgang berücksichtigt wird.
