DE102021205805A1 - Determination of the roadway inclination - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Fahrbahnneigung (2) an einer aktuellen Position eines Kraftfahrzeugs (1), aufweisend eine Betriebsbremse (3) zur Verzögerung des Kraftfahrzeugs (1), eine Parkbremse (4) zum Halten des Kraftfahrzeugs (1) im Stillstand und ein Neigungssensor (6). Zur genauen Bestimmung der Fahrbahnneigung wird das Kraftfahrzeug (1) mittels der Betriebsbremse (3) in den Stillstand abgebremst, wobei ein erster Neigungswinkel (5) mit dem Neigungssensor (6) gemessen wird, während das Kraftfahrzeug (1) mittels der Betriebsbremse (3) im Stillstand gehalten wird, und wobei der erste Neigungswinkel (5) oder ein daraus abgeleiteter Wert in einer Speichereinrichtung des Kraftfahrzeugs (1) abgespeichert wird und bei einem nachfolgenden Anfahren aus dem Stillstand die Fahrbahnneigung (2) basierend auf dem ersten Neigungswinkel (5) oder dem daraus abgeleiteten Wert ermittelt wird. The invention relates to a method for determining the roadway gradient (2) at a current position of a motor vehicle (1), having a service brake (3) for decelerating the motor vehicle (1) and a parking brake (4) for holding the motor vehicle (1) at a standstill and an inclination sensor (6). In order to precisely determine the gradient of the roadway, the motor vehicle (1) is braked to a standstill using the service brake (3), with a first angle of inclination (5) being measured with the inclination sensor (6), while the motor vehicle (1) is kept at a standstill, and wherein the first angle of inclination (5) or a value derived therefrom is stored in a memory device of the motor vehicle (1) and, in the event of a subsequent start-up from a standstill, the roadway inclination (2) is based on the first angle of inclination (5) or the derived value is determined.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Fahrbahnneigung an einer aktuellen Position eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Betriebsbremse zur Verzögerung des Kraftfahrzeugs, eine Parkbremse zum Halten des Kraftfahrzeugs im Stillstand und ein Neigungssensor.The invention relates to a method for determining the incline of the roadway at a current position of a motor vehicle, having a service brake for decelerating the motor vehicle, a parking brake for holding the motor vehicle at a standstill, and an incline sensor.
Die Fahrbahnneigung an der jeweils aktuellen Position des Kraftfahrzeugs ist für eine Vielzahl von Assistenzfunktionen von Bedeutung. Insbesondere bei der Unterstützung des Fahrers bei einem Anfahrvorgang an einem Hang durch eine fahrerunabhängige Betätigung der Bremse ist es nötig, die Fahrbahnneigung genau zu kennen. Hierzu ist in Kraftfahrzeugen ein Neigungssensor verbaut, welcher die Neigung der Karosserie bestimmen kann.The gradient of the road at the current position of the motor vehicle is important for a large number of assistance functions. In particular, when supporting the driver when starting off on a slope by actuating the brakes independently of the driver, it is necessary to know the gradient of the roadway precisely. For this purpose, an inclination sensor is installed in motor vehicles, which can determine the inclination of the body.
In Abhängigkeit von Fahrbahnneigungswinkel, Achsabstand, Dämpfungs- und Federungseigenschaften zwischen Achsen und Karosserie, der Anbindung und Position des Bremssattels, der Fahrzeugmasse und weiteren Parametern kann es jedoch zu Differenzen zwischen dem tatsächlichen Neigungswinkel der Fahrbahn und dem ermittelten Messwert kommen, da sich die Karosserie nicht exakt parallel zur Fahrbahn ausrichtet. Bei einem Fahrzeug mit langem Achsabstand und hohem Fahrzeuggewicht kommt es zu entsprechend hohen Abweichungen an Steigungen und Gefällen. Die Abweichung zwischen realer Fahrbahnneigung und gemessener Fahrbahnneigung beträgt bis zu 3%. Dadurch kommt es beim Anfahren bergauf (dies umfasst sowohl ein Anfahren rückwärts bergauf als auch vorwärts bergauf) zu einem Zurückrollen des Kraftfahrzeuges da das Lösemoment für die Anfahrfunktion zu niedrig kalkuliert wird.However, depending on the angle of inclination of the road, wheelbase, damping and suspension properties between the axles and body, the connection and position of the brake caliper, the vehicle mass and other parameters, there may be differences between the actual angle of inclination of the road and the measured value, since the body does not move aligned exactly parallel to the road. In a vehicle with a long wheelbase and high vehicle weight, there are correspondingly large deviations on uphill and downhill gradients. The deviation between real roadway gradient and measured roadway gradient is up to 3%. As a result, when starting uphill (this includes starting backwards uphill as well as forwards uphill), the motor vehicle rolls back because the release torque for the starting function is calculated too low.
Aus der
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Genauigkeit der Bestimmung der Fahrbahnneigung zu verbessern.It is therefore the object of the present invention to improve the accuracy of the determination of the roadway gradient.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung der Fahrbahnneigung an einer aktuellen Position eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Betriebsbremse zur Verzögerung des Kraftfahrzeugs, eine Parkbremse zum Halten des Kraftfahrzeugs im Stillstand und ein Neigungssensor. Wird das Kraftfahrzeug mittels der Betriebsbremse in den Stillstand abgebremst, so wird ein erster Neigungswinkel mit dem Neigungssensor gemessen, während das Kraftfahrzeug mittels der Betriebsbremse im Stillstand gehalten wird. Dieser erste Neigungswinkel oder ein daraus abgeleiteter Wert wird in einer Speichereinrichtung, insbesondere in einem nichtflüchtigen Speicher des Kraftfahrzeugs, abgespeichert. Durch die Verwendung eines nichtflüchtigen Speichers, kann das Fahrzeug vollständig geparkt werden und die Daten stehen auch Tage später bei einem Anfahrmanöver zur Verfügung. Entsprechend wird bei einem nachfolgenden Anfahren aus dem Stillstand die Fahrbahnneigung basierend auf dem ersten Neigungswinkel oder dem daraus abgeleiteten Wert ermittelt. Unter Fahrbahnneigung ist insbesondere die Neigung in Fahrzeuglängsrichtung zu verstehen.The object is achieved by a method for determining the incline of the roadway at a current position of a motor vehicle, having a service brake for decelerating the motor vehicle, a parking brake for holding the motor vehicle at a standstill, and an incline sensor. If the motor vehicle is braked to a standstill by means of the service brake, a first angle of inclination is measured with the inclination sensor while the motor vehicle is held at a standstill by means of the service brake. This first angle of inclination or a value derived from it is stored in a memory device, in particular in a non-volatile memory of the motor vehicle. By using a non-volatile memory, the vehicle can be parked completely and the data is also available days later when starting off. Correspondingly, in the event of a subsequent start-up from a standstill, the incline of the roadway is determined based on the first incline angle or the value derived therefrom. Roadway incline is to be understood in particular as incline in the longitudinal direction of the vehicle.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der erste Neigungswinkel nach einer ersten Zeitspanne nach Erreichen des Stillstands gemessen. Aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten kann die Neigung des Fahrzeugs, also dessen Orientierung bezüglich der Gravitationsrichtung nicht direkt von einer Beschleunigung unterschieden werden. Durch das Bremsmanöver verursachte Schwingungen des Fahrzeugs übertragen sich daher auf die Messung der Neigung des Fahrzeugs. Durch das Abwarten einer ersten Zeitspanne vor der Messung der ersten Neigung kann die Schwingung abgebaut oder zumindest stark gedämpft werden. Alternativ zu einer festen Zeitspanne kann auch gewartet werden, bis die Schwingung unter einen Schwellwert abgeklungen ist. Somit kann die Genauigkeit der Messung verbessert werden.In a preferred embodiment of the invention, the first angle of inclination is measured after a first period of time after the standstill has been reached. Due to physical laws, the inclination of the vehicle, i.e. its orientation with respect to the direction of gravity, cannot be directly distinguished from an acceleration. Vibrations of the vehicle caused by the braking maneuver are therefore transmitted to the measurement of the inclination of the vehicle. By waiting a first period of time before measuring the first inclination, the oscillation can be reduced or at least greatly dampened. As an alternative to a fixed period of time, it is also possible to wait until the oscillation has subsided below a threshold value. Thus, the accuracy of the measurement can be improved.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der erste Neigungswinkel als Fahrbahnneigung bei dem nachfolgenden Anfahren herangezogen. In dieser einfachsten Ausführungsform der Erfindung müssen somit keine weiteren Messungen vorgenommen werden und der gemessen Neigungswinkel kann direkt für den Anfahrvorgang herangezogen werden.In a further preferred embodiment of the invention, the first angle of inclination is used as the roadway inclination during the subsequent start-up. In this simplest embodiment of the invention, no further measurements need to be taken and the measured angle of inclination can be used directly for the starting process.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nach der Messung des ersten Neigungswinkels die Parkbremse angespannt und die Betriebsbremse gelöst wird, wobei ein zweiter Neigungswinkel mit dem Neigungssensor gemessen wird während das Kraftfahrzeug mittels der Parkbremse im Stillstand gehalten wird, und die Differenz zwischen dem ersten Neigungswinkel und dem zweiten Neigungswinkel als aus dem ersten Neigungswinkel abgeleiteter Wert gespeichert wird. Der Unterschied zwischen den Messwerten bei durch die Betriebsbremse gehaltenem Fahrzeug und durch die Parkbremse gehaltenem Fahrzeug gibt den Hauptfehler in der Neigungsbestimmung wieder. Durch die Bestimmung und Speicherung dieses Wertes kann der Messfehler stark reduziert werden.In a further preferred embodiment of the invention, after the measurement of the first angle of inclination, the parking brake is applied and the service brake is released, a second angle of inclination being measured with the inclination sensor while the motor vehicle is held stationary by means of the parking brake, and the difference between the first angle of inclination and storing the second tilt angle as a value derived from the first tilt angle. The difference between the measured values when the vehicle is held by the service brake and the vehicle is held by the parking brake gives the Main error in the inclination determination again. By determining and storing this value, the measurement error can be greatly reduced.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der zweite Neigungswinkel nach einer zweiten Zeitspanne nach dem Lösen der Betriebsbremse gemessen. Auch durch das Lösen der Betriebsbremse können Schwingungen im Fahrzeug entstehen, welche durch eine entsprechende Wartezeit abgemildert werden. Als Referenzpunkt für die Wartezeit kann neben dem Lösen der Betriebsbremse auch das vorherige Erreichen des Stillstands genutzt werden. Auch kann wie oben beschrieben gewartet werden, bis die Schwingungen unter einen Schwellwert abgefallen sind.In a particularly preferred embodiment of the invention, the second angle of inclination is measured after a second period of time after the service brake has been released. Releasing the service brake can also cause vibrations in the vehicle, which are mitigated by a corresponding waiting period. In addition to releasing the service brake, prior achievement of standstill can also be used as a reference point for the waiting time. As described above, it is also possible to wait until the oscillations have fallen below a threshold value.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die aktuelle Fahrbahnneigung des Kraftfahrzeugs bestimmt, indem ein dritter Neigungswinkel mittels des Neigungssensors gemessen wird und durch die abgespeicherte Differenz korrigiert wird. Dies wird bevorzugt direkt bei einem Anfahrvorgang durchgeführt. Es wird demnach beim Anhalten und Parken des Fahrzeugs die Differenz bestimmt und gespeichert. Wird das Fahrzeug das nächste Mal aufgeschlossen oder bereits wenn sich der Fahrer nährt bei entsprechender Sensorik, wenn die Zündung aktiviert wird oder für das Anfahren vorbereitende Maßnahmen ergriffen werden, wie das Einlegen eines Gangs, so kann der dritte Neigungswinkel gemessen und korrigiert werden.In a further particularly preferred embodiment of the invention, the current roadway inclination of the motor vehicle is determined by measuring a third angle of inclination using the inclination sensor and correcting it using the stored difference. This is preferably carried out directly during a start-up process. Accordingly, the difference is determined and stored when the vehicle is stopped and parked. The next time the vehicle is unlocked or when the driver approaches with the appropriate sensors, when the ignition is activated or preparatory measures are taken for driving off, such as engaging a gear, the third angle of inclination can be measured and corrected.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bremst die Betriebsbremse zumindest zwei Räder einer Vorderachse und zwei Räder einer Hinterachse. Insbesondere werden durch die Betriebsbremse alle Räder eines Kraftfahrzeugs gebremst. Die Bremskraft verteilt sich daher auf sämtliche Auflageflächen auf der Fahrbahn.In a particularly preferred embodiment of the invention, the service brake brakes at least two wheels on a front axle and two wheels on a rear axle. In particular, all wheels of a motor vehicle are braked by the service brake. The braking force is therefore distributed over all contact surfaces on the road.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Betriebsbremse eine hydraulische Bremseinheit. Diese ist besonders gut geeignet, um die Bremskraft auf die einzelnen Räder zu verteilen und eine Bremsung in den Stillstand umzusetzen.In a particularly preferred embodiment of the invention, the service brake comprises a hydraulic brake unit. This is particularly well suited to distributing the braking force to the individual wheels and braking to a standstill.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Parkbremse eine elektromechanische Bremseinheit. Dies ermöglich es, das Kraftfahrzeug ohne dauerhaften Stromverbrauch im Stillstand zu halten. So kann das Kraftfahrzeug für lange Zeit sicher geparkt werden.In a particularly preferred embodiment of the invention, the parking brake includes an electromechanical brake unit. This makes it possible to keep the motor vehicle stationary without permanent power consumption. Thus, the automobile can be safely parked for a long time.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Neigungssensor einen Beschleunigungssensor. In einem Kraftfahrzeug sind im Allgemeinen Längs- und Querbeschleunigungssensoren verbaut, welche für eine Vielzahl von Sicherheitsfunktionen und Komfortfunktionen genutzt werden. Es muss daher für das beschriebene Verfahren kein eigener Sensor vorgesehen werden.In a particularly preferred embodiment of the invention, the inclination sensor includes an acceleration sensor. Longitudinal and lateral acceleration sensors are generally installed in a motor vehicle and are used for a large number of safety functions and comfort functions. It is therefore not necessary to provide a separate sensor for the method described.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bremst die Parkbremse ausschließlich Räder der Vorderachse oder der Hinterachse. Da zum Sichern des Fahrzeugs das Bremsen einer Achse ausreichend ist, kann somit durch das Weglassen zusätzlicher Bremsaktuatoren eine Kostenersparnis erzielt werden.In a particularly preferred embodiment of the invention, the parking brake only brakes wheels on the front axle or the rear axle. Since braking one axle is sufficient to secure the vehicle, cost savings can be achieved by omitting additional brake actuators.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Unterstützung eines Anfahrvorgangs aus dem Stillstand, wobei ein fahrerunabhängiger Bremsdruck basierend auf einer Fahrbahnneigung bereitgestellt wird, und die Fahrbahnneigung nach einem der vorstehend beschriebenen Verfahren bestimmt wird.The invention also relates to a method for supporting a starting process from a standstill, a driver-independent brake pressure being provided based on a roadway gradient, and the roadway gradient being determined using one of the methods described above.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Betriebsbremse, eine Parkbremse und eine Steuereinheit zur Regelung der Betriebsbremse und der Parkbremse, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, ein vorstehend beschriebenes Verfahren durchzuführen.The object is also achieved by a braking system for a motor vehicle having a service brake, a parking brake and a control unit for controlling the service brake and the parking brake, the control unit being set up to carry out a method described above.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen. Dabei gehören alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination zum Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
-
1 zeigt schematisch ein Fahrzeug, welches mit der Betriebsbremse im Stillstand gehalten wird, -
2 zeigt schematisch ein Fahrzeug, welches mit der Parkbremse im Stillstand gehalten wird, -
3 zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
4 zeigt ein Flussdiagramm mit weiteren Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens;
-
1 shows schematically a vehicle which is held at a standstill with the service brake, -
2 shows schematically a vehicle which is held stationary with the parking brake, -
3 shows a flow chart of the method according to the invention, -
4 shows a flowchart with further steps of the method according to the invention;
In
Soll das Fahrzeug für längere Zeit verlassen werden, so kann das Kraftfahrzeug 1 nicht dauerhaft mittels der Betriebsbremse 3 im Stillstand gehalten werden. Vielmehr muss die Haltefunktion an eine Parkbremse 4 übergeben werden, welche während des Parkvorgangs keine Energie verbraucht. Dazu wird die Parkbremse 4, welche als elektromechanische Parkbremse ausgebildet ist, angespannt. Sobald die Parkbremse 4 ihre volle Bremswirkung entfaltet, kann die Betriebsbremse 3 gelöst werden. Wie in
Das Flussdiagramm der
In
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 22
- Fahrbahnneigungroad slope
- 33
- Betriebsbremseservice brake
- 44
- Parkbremseparking brake
- 55
- Erster NeigungswinkelFirst angle of inclination
- 66
- Neigungssensortilt sensor
- 77
- Zweiter NeigungswinkelSecond angle of inclination
- 101101
- Bremsen in Stillstand mit BetriebsbremseBraking at a standstill with the service brake
- 102102
- Erste WartezeitFirst wait
- 103103
- Messen erster NeigungswinkelMeasuring first tilt angle
- 104104
- Anziehen ParkbremseApply parking brake
- 105105
- Lösen BetriebsbremseRelease service brake
- 106106
- Zweite WartezeitSecond wait
- 107107
- Messen zweiter NeigungswinkelMeasuring second tilt angles
- 108108
- Differenz speichernsave difference
- 109109
- Anfahrwunsch feststellenDetermine drive request
- 110110
- Messen dritter NeigungswinkelMeasuring third inclination angle
- 111111
- Korrigieren mit DifferenzCorrect with difference
- 112112
- Bremskraftunterstützung basierend auf korrigierter FahrbahnneigungBraking assistance based on corrected road gradient
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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- US 2008086253 A1 [0004]US2008086253A1 [0004]
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