DE102020107883A1 - Steuern eines Bremsvorgangs - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Bremsvorganges eines Kraftfahrzeugs mit einem Intelligenten Geschwindigkeitsregelsystem und einer Navigationseinrichtung bereitgestellt, wobei der Bremsvorgang in mehrere Phasen unterteilt wird, in denen unterschiedliche Verzögerungsraten vorliegen. Es wird weiterhin ein Kraftfahrzeug zum Ausführen des Verfahrens bereitgestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Bremsvorganges eines Kraftfahrzeugs mit einem Intelligenten Geschwindigkeitsregelsystem sowie ein Kraftfahrzeug zum Ausführen des Verfahrens.
  • Adaptive Geschwindigkeitsregelsysteme (adaptive cruise control, ACC), die die Drehzahl eines Motors automatisch derart regeln, dass das Fahrzeug eine vom Fahrer vorgegebene Geschwindigkeit nach Möglichkeit einhält, sind bekannt. Viele Fahrzeuge weisen häufig ein Fahrassistenzsystem zur Unterstützung des Fahrers bei der Einhaltung des aktuellen Geschwindigkeitslimits auf dem augenblicklich befahrenen Straßenabschnitt auf, nämlich eine sogenannte Intelligente Geschwindigkeitsassistenz bzw. Intelligente Geschwindigkeitsregelsysteme (intelligent adaptive cruise control, IACC). Das IACC reagiert dabei auf andere Fahrzeuge, Hindernisse und Verkehrszeichen, um die Geschwindigkeit des betreffenden Kraftfahrzeugs anzupassen.
  • Das IACC ist dementsprechend ausgebildet, Bremsvorgänge automatisch auszuführen, wenn eine Geschwindigkeitssenkung erfordernde Situation auftritt. Solche Situationen sind z.B. ein Annähern an diverse Kurven, an Hindernisse oder andere Fahrzeuge auf der Fahrbahn. Bei einem automatischen Abbremsen verwendet ein IACC ein Bremsprofil. Dieses Bremsprofil wird üblicherweise anhand von bestimmten Kriterien gewählt, z.B. mit Blick auf die Kraftstoffökonomie und/oder dem Vermitteln eines annehmbaren Bremsgefühls für den Fahrer und weitere Insassen. Gleichmäßige Bremsvorgänge sind dabei eher unähnlich einem durch einen menschlichen Fahrer ausgeführtem Bremsen und vermitteln dabei ein eher unnatürliches Bremsgefühl. Zu schwache Bremsvorgänge dauern zu lange. Zu starke Bremsvorgänge beginnen relativ spät und könnten zu Nervosität bei den Insassen führen, ob der entsprechende Bremsvorgang noch rechtzeitig ausgelöst wird. Es besteht die Aufgabe, ein Verfahren für einen automatischen Bremsvorgang bereitzustellen, der einem menschlichen Bremsverhalten möglichst entspricht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Figuren und den Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsformen der Erfindung können in vorteilhafter Weise miteinander kombiniert werden.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Bremsvorganges eines fahrenden Kraftfahrzeugs mit einem Intelligenten Geschwindigkeitsregelsystem und einer Navigationseinrichtung, mit den Schritten:
    • - Erfassen einer vorausliegenden, eine Geschwindigkeitssenkung erfordernde Situation,
    • - Berechnen einer Endgeschwindigkeit,
    • - Programmieren eines Bremsvorganges,
    • - Ausführen des programmierten Bremsvorganges,
    wobei der Bremsvorgang mindestens eine Phase mit einem ersten Verzögerungswert der Geschwindigkeit und mindestens eine Phase mit einem zweiten Verzögerungswert der Geschwindigkeit aufweist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhaft, weil Phasen mit unterschiedlichen Verzögerungswerten ein Bremsgefühl vermitteln, dass dem Bremsen eines menschlichen Fahrers entspricht. Dadurch erhöht sich das Sicherheitsgefühl der Fahrzeuginsassen und damit der Fahrkomfort.
  • Bevorzugt wird in dem Verfahren der Bremsvorgang in drei Phasen mit unterschiedlichen Verzögerungswerten eingeteilt. Das hat den Vorteil, dass der Bremsvorgang effizient gesteuert werden kann.
  • Vorzugsweise wird in einer ersten Phase des Bremsvorganges eine bezogen auf einen konstanten Bremsvorgang leichtere Verzögerung der Geschwindigkeit ausgeübt. Mit anderen Worten ist der Verzögerungswert in der ersten Phase geringer als bei einem konstanten Bremsvorgang. Eine dementsprechend leichte Verzögerung leitet den Bremsvorgang ein, so dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs bewusst wird, dass ein Bremsvorgang rechtzeitig eingeleitet wird. Dabei wird auch Vertrauen in das automatische System aufgebaut. Zudem wird dem Fahrer auch verdeutlicht, dass eine Situation vorausliegt, die eine Geschwindigkeitssenkung erforderlich macht, die er noch nicht wahrgenommen hat.
  • Vorzugsweise wird in einer zweiten Phase des Bremsvorganges eine bezogen auf einen konstanten Bremsvorgang stärkere Verzögerung ausgeübt. Mit anderen Worten ist der Verzögerungswert in der zweiten Phase stärker als bei einem konstanten Bremsvorgang. In dieser Phase wird die Geschwindigkeit wirksam verzögert. Nach einem leichten Bremsen in der ersten Phase entspricht diese stärkere Verzögerung dem Verhalten eines menschlichen Fahrers. Zudem sollte der Fahrer die eine Geschwindigkeitsverringerung erfordernde Situation jetzt auch erkennen können.
  • Vorzugsweise wird in einer dritten Phase eine bezogen auf die zweite Phase leichtere Verzögerung ausgeübt. Mit anderen Worten ist der Verzögerungswert in der dritten Phase geringer als in der zweiten Phase. Diese dritte Phase ist vorteilhaft, weil sie die Kontrollierbarkeit des Bremsvorganges erhöht. Zudem wird ein nach dem Bremsvorgang einsetzendes Beschleunigen, z.B. in einem Kurvenverlauf, erleichtert, da beim Beschleunigen auf dem Scheitelpunkt der Kurve der Übergang vom Bremsen zum Beschleunigen nicht so abrupt ist. Weiterhin ermöglicht das langsamere Bremsen dem Fahrer mehr Zeit zum Überblicken einer Verkehrssituation, die die Geschwindigkeitsverringerung erforderlich machte, z.B. in einem Kreuzungsbereich.
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren die eine Geschwindigkeitssenkung erfordernde Situation basierend auf Daten der Navigationseinrichtung ermittelt. In der Navigationseinrichtung sind Streckendetails wie Kreuzungen und Kurvenverlauf der berechneten Strecke abgespeichert. Daher ist diese Ausführungsform des Verfahrens besonders vorteilhaft zum Abbremsen vor Kurven, Kreuzungen und Kreisverkehren geeignet.
  • Ebenfalls bevorzugt wird in dem Verfahren die eine Geschwindigkeitssenkung erfordernde Situation mittels Sensoren des Kraftfahrzeugs erkannt. Das ist vorteilhaft zum Erkennen von nicht auf der Basis von Karteninformation vorhersehbaren Hindernissen, z.B. stehende oder langsam fahrende Fahrzeuge. Das Erkennen mittels Sensoren kann sowohl alternativ als auch in Kombination mit dem Erkennen basierend auf Daten der Navigationseinrichtung durchgeführt werden.
  • Besonders bevorzugt wird als die eine Geschwindigkeitssenkung erfordernde Situation ein Kurvenverlauf ermittelt. Der Kurvenverlauf kann eine leichte Kurve, eine Kehre, eine Spitzkehre in einem Serpentinenverlauf oder auch ein Kreisverkehr sein, ohne auf diese Aufzählung beschränkt zu sein. Der Kurvenverlauf wird auf der Basis von Karteninformationen ermittelt, die in einer Speichereinrichtung des Navigationssystems abgespeichert oder online (Cloud) verfügbar sind. Der Kurvenverlauf kann auch auf der Basis von GPS-Daten, bordeigenen Umfeldsensoren und/oder mittels einer optischen Bildgebungseinrichtung, z.B. einer Kamera, ermittelt werden. Auch Informationen, die auf der Basis einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation erhalten werden, sind zum Erfassen des Kurvenverlaufs nutzbar.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, das mindestens eine Navigationseinrichtung und eine Steuerungseinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zu steuern. Die Vorteile des Kraftfahrzeugs entsprechen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
    • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
    • 2 ein Fließdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • 3 eine graphische Darstellung eines Kurvenverlaufs einer Fahrbahn.
    • 4 ein Diagramm zum Vergleichen verschiedener Bremsvorgangsprofi le.
  • In 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Steuerungseinrichtung 2 auf. In der Steuerungseinrichtung 2 ist ein Intelligentes Geschwindigkeitsregelsystem (IACC) 3 implementiert. Die Steuerungseinrichtung 2 ist ausgebildet, die Bremsen 4 des Kraftfahrzeugs 1 zu steuern, also in je nach Bedarf in verschiedener Stärke zu betätigen. In der Steuerungseinrichtung 2 ist weiterhin eine Motorsteuerung implementiert, mit der z.B. die Drehzahl eines Motors des Kraftfahrzeugs 1 gesteuert wird, um darüber die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 zu steuern. Die Steuerungseinrichtung 2 ist mit einer Navigationseinrichtung 5 verbunden.
  • Das Kraftfahrzeug 1 weist weiterhin eine Kamera 6 als optische Bildgebungseinrichtung auf. Die Kamera 6 ist geeignet, Hindernisse zu erfassen, die einen Bremsvorgang erforderlich machen. Alternativ oder zusätzlich kann das Kraftfahrzeug 1 weitere Sensoren aufweisen, z.B. Umfeldsensoren auf Ultraschall-, RADAR- oder LIDAR-Basis. Weiterhin kann das Kraftfahrzeugs 1 zur Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und/oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation ausgebildet sein.
  • In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß 2 wird ein Bremsvorgang in drei Phasen durchgeführt. Ein Kraftfahrzeug 1 bewegt sich auf einer Fahrbahn 7 (3). Der Pfeil indiziert die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 1. Gemäß dem Fließdiagramm von 2 wird in einem ersten Schritt S1 eine voraufliegende, eine Geschwindigkeitssenkung erfordernde Situation erfasst. Dazu wertet die Steuerungseinrichtung 2 Karteninformationen und Positionsdaten der Navigationseinrichtung aus, die auf einen bevorstehenden Kurvenverlauf 8 der Fahrbahn 7 hinweisen. Alternativ oder in Kombination mit der Navigationseinrichtung 5 können beispielsweise auch Daten der Kamera 6 und/oder eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation genutzt werden.
  • Der Kurvenverlauf 8 ist zu steil, als dass sie ohne Bremsen passiert werden könnte (3). Die Steuerungseinrichtung 2 berechnet in einem zweiten Schritt S2 eine Endgeschwindigkeit ve. Die Endgeschwindigkeit ve ist die Geschwindigkeit, mit der sich das Kraftfahrzeug 1 am Ende des Bremsvorgangs bewegen soll. Die Endgeschwindigkeit ve ist dabei situationsabhängig. Zum Durchfahren der Kurve ist eine Geschwindigkeit ve vorteilhaft, die ein sicheres Durchfahren der Kurve und zügiges Beschleunigen auf dem Scheitelpunkt der Kurve ermöglicht. Die Endgeschwindigkeit ve kann auch null betragen, wenn ein voller Stopp vor einem Hindernis erforderlich ist. In einem dritten Schritt S3 wird ein entsprechender Bremsvorgang programmiert, der drei Phasen aufweisen soll.
  • In einem vierten Schritt S4 wird der programmierte Bremsvorgang ausgeführt (siehe 4, gepunktete Linie). In einer ersten Phase S4a wird das Kraftfahrzeug 1 nur leicht gebremst. Dabei ist leicht bezogen auf einen konstanten Bremsvorgang mit gleichmäßiger Verzögerung zu verstehen (siehe 4, Graph mit durchgezogener Linie), also dass die Verzögerung geringer ist. Während dieser ersten Phase S4a wird den Insassen des Kraftfahrzeugs 1 bewusst, dass ein Bremsvorgang eingeleitet wird.
  • In einer zweiten Phase S4b wird das Kraftfahrzeug 1 stark abgebremst. Dabei ist stark bezogen auf einen konstanten Bremsvorgang mit gleichmäßiger Verzögerung zu verstehen (4), also dass die Verzögerung stärker ist. Die Verzögerung ist hier ähnlich stark wie bei auch in 4 dargestellten, zweiphasigen Bremsvorgängen, die eine Verzögerung von -2,5 ms-2 (Graph mit Strich-Punkt-Linie) bzw. -2 ms-2 (gestrichelter Graph) aufweisen.
  • In einer dritten Phase S4c wird das Kraftfahrzeug 1 leichter abgebremst, wobei die Verzögerung immer noch stärker ist als bei einem konstanten Bremsvorgang (4). Dabei entspricht hier die Verzögerung der zweiten Phase des zweiphasigen Bremsvorgangs mit -2 ms-2 (4, gestrichelter Graph). Am Ende der dritten Phase S4c hat das Kraftfahrzeug 1 die Endgeschwindigkeit ve erreicht. Nach dem Bremsvorgang vor dem Kurvenverlauf 8 kann das Kraftfahrzeug 1 am Scheitelpunkt des Kurvenverlaufs 8 (3) wieder an Fahrt aufnehmen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Steuerungseinrichtung
    3
    Intelligentes Geschwindigkeitsregelsystem
    4
    Bremsen
    5
    Navigationseinrichtung
    6
    Kamera
    7
    Fahrbahn
    8
    Kurvenverlauf

Claims (9)

  1. Verfahren zum Steuern eines Bremsvorganges eines fahrenden Kraftfahrzeugs (1) mit einem Intelligenten Geschwindigkeitsregelsystem (3) und einer Navigationseinrichtung (5), mit den Schritten: - Erfassen einer vorausliegenden, eine Geschwindigkeitssenkung erfordernde Situation, - Berechnen einer Endgeschwindigkeit, - Programmieren eines Bremsvorganges, - Ausführen des programmierten Bremsvorganges wobei der Bremsvorgang mindestens eine Phase mit einem ersten Verzögerungswert der Geschwindigkeit und mindestens eine Phase mit einem zweiten Verzögerungswert der Geschwindigkeit aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Bremsvorgang in drei Phasen mit unterschiedlichen Verzögerungswerten eingeteilt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in einer ersten Phase eine bezogen auf einen konstanten Bremsvorgang leichtere Verzögerung der Geschwindigkeit ausgeübt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in einer zweiten Phase eine bezogen auf einen konstanten Bremsvorgang stärkere Verzögerung ausgeübt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in einer dritten Phase eine bezogen auf die zweite Phase leichtere Verzögerung ausgeübt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die eine Geschwindigkeitssenkung erfordernde Situation basierend auf Daten der Navigationseinrichtung (5) ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die eine Geschwindigkeitssenkung erfordernde Situation mittels Sensoren des Kraftfahrzeugs (1) erkannt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei als die eine Geschwindigkeitssenkung erfordernde Situation ein Kurvenverlauf ermittelt wird.
  9. Kraftfahrzeug (1), das mindestens eine Navigationseinrichtung (5) und eine Steuerungseinrichtung (2) aufweist, die ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-8 zu steuern.
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