DE19738690C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der abhängigen Patentansprüche.

Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 195 24 939 A1 bekannt. Dort wird eine Steuerung für eine Bremsanlage vorgestellt, bei welcher in bestimmten Betriebssituationen, die auf der Basis des Fahrerbremswun­ sches erkannt werden, Bremskraft über die eigentliche Fah­ rervorgabe hinaus auf die Radbremsen aufgebracht wird. Eine dieser Betriebssituationen ist eine Situation, in der aus der Reaktion des Fahrers auf eine Gefahrensituation ge­ schlossen werden kann. Um diese Situation zu erkennen, wird die Art und Weise, wie der Fahrer das Bremsbetätigungsele­ ment betätigt, ausgewertet. Betätigt er das Element sehr schnell, was beispielsweise anhand der Änderung des Vor­ drucks der Bremsanlage erkannt wird, wird Druck über die Fahrervorgabe hinaus aufgebaut. Überschreitet die ausgewer­ tete Größe einen vorgegebenen Schwellenwert (Auslöseschwel­ le), so findet der automatische Bremsvorgang, d. h. der er­ höhte Bremskraftaufbau statt. Die Auslöseschwelle wird dabei auf der Basis vorgegebener Betriebsgrößen verändert, wobei die Auslöseschwelle erniedrigt wird, das heißt die Auslösung des erhöhten Bremskraftaufbaus empfindlicher gestaltet wird, wenn das Gefahrenpotential zunimmt. Als Betriebsgrößen sind dabei genannt der Vordruck der Bremsanlage, die Fahrzeugge­ schwindigkeit, die Fahrzeugdrehrate, die Querbeschleunigung des Fahrzeugs, die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs, die Lenkwinkeländerung, die abgegebene Motorleistung und/oder die Bremsdruckanforderung eines Fahrdynamikreglers. Da eine zu große Empfindlichkeit des Bremsassistenten, die mögli­ cherweise zu einer Auslösung des automatischen Bremsvorgangs auch außerhalb von Gefahrensituationen führen könnte, uner­ wünscht ist, ist auf die Bestimmung der Auslöseschwelle ein besonderes Augenmerk zu legen.

Die nicht vorveröffentlichte Entgegenhaltung DE 196 33 736 A1 zeigt eine selbständig aktivierte Bremsanlage, bei welcher in Abhängigkeit des Abstandes zum vorausfahrenden Fahrzeug und weiteren Größen Sollbremsdrücke bestimmt werden, die zu einem situationsgerechten Bremsdruck zusammengefügt werden, der durch entsprechende Steuerung eingesteuert wird. Eine empflindlichere Auslösung eines Bremsassistenten bei vermu­ teter Gefahr wird nicht beschrieben.

Die DE 43 10 354 A1 zeigt ein automatisches Bremsensteuersy­ stem, welches bei Unterschreiten eines kritischen Abstandes zur Kollisionsvermeidung selbsttätig einen Bremsvorgang ein­ leitet. Die DE 43 39 066 A1 zeigt eine Einparkhilfe, bei welcher bei Heranfahren an ein Hindernis automatisch die Bremse betätigt wird. Hinweise auf eine empflindlichere Aus­ lösung eines Bremsassistenten bei vermuteter Gefahr werden nicht gegeben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, mit deren Hilfe das Gefahrenpotential mit großer Sicherheit erkannt werden kann und der Bremsassistent bei vermuteter Gefahr empfindlicher geschaltet wird.

Dies wird durch die Merkmale der unabhängi­ gen Patentansprüche 1 und 8 erreicht.

Aus dem SAE-Paper 961010 "Adaptive Cruise Control, System Aspects and Development Trends" von Hermann Winner, Stefan Witte, Werner Uhler und Bernd Lichtenberg wird ein adaptiver Fahrgeschwindigkeitsregler beschrieben, welcher mit Sensoren zur Erfassung von vor dem Fahrzeug liegenden Hindernissen ausgestattet ist. Der adaptive Fahrgeschwindigkeitsregler erfaßt den Abstand zu vor dem Fahrzeug liegenden Hindernis­ sen und deren Relativgeschwindigkeit. Er wählt auf der Basis weiterer Sensorsignale das nächstliegende Hindernis aus und fährt bei entsprechender Notwendigkeit eine Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit des mit dem adaptiven Fahrgeschwindig­ keitsregler ausgerüsteten Fahrzeugs durch.

Durch die Berücksichtigung eines vom automatischen Fahrge­ schwindigkeitsregler ermittelten Signals oder daraus abge­ leiteten Signals, welches eine Gefahrensituation repräsen­ tiert, wird die Erkennung des Gefahrenpotentials verbessert, so daß die Auslöseschwelle des automatischen Bremsvorgangs nur denn empfindlicher wird, wenn eine Gefahrensituation sehr wahrscheinlich ist.

Die Gefahr, daß der automatische Bremsvorgang wegen einer empfindlichen Auslöseschwelle in unerwünschten Situationen ausgelöst wird, wird vermieden, zumindest jedoch reduziert.

Besonders vorteilhaft ist, daß der Abstand des Fahrzeugs zu einem vor dem Fahrzeug sich befindlichen Hindernis ausgewertet wird.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Relativgeschwindigkeit eines vor dem Fahrzeug sich befindenden Hindernisses ausge­ wertet wird.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Absenkung der Auslöse­ schwelle auch dann stattfindet, wenn der automatische Fahr­ geschwindigkeitsregler nicht aktiv ist.

Besonders vorteilhaft ist ferner, daß eine Absenkung der Auslöseschwelle dann erfolgt, wenn sich der adaptive Fahrge­ schwindigkeitsregler in der Folgeregelung befindet.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Reduzierung der Auslöse­ schwelle begrenzt ist, so daß ein Auslösen des automatischen Bremsvorgang nicht bereits bei geringer Betätigung des Betä­ tigungselements durch den Fahrer ausgelöst wird.

Besonders vorteilhaft ist, anstelle einer Absenkung der Aus­ löseschwelle bei Vorliegen eines Gefahrenpotentials der au­ tomatischen Bremsvorgang bei Schließen des Bremspedalschal­ ters auszulösen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild eines adaptiven Fahrge­ schwindigkeitsreglers (ACC) und eines hydraulischen Brems­ assistenten (HBA), wie sie aus dem genannten Stand der Tech­ nik bekannt sind. Fig. 2 skizziert als Flußdiagramm ein Programm, welches im Bremsassistenten ausgeführt wird und welches eine Absenkung der Auslöseschwelle abhängig von ei­ ner Betriebsgröße des adaptiven Fahrgeschwindigkeitsreglers zeigt.

Fig. 1 stellt ein Übersichtsblockschaltbild dar, welches die Steuereinheiten 10 für einen adaptiven Fahrgeschwindig­ keitsregler (ACC) und 11 für einen hydraulischen Bremsassi­ stenten (HBA) zeigt. Die Steuereinheit 10 des adaptiven Fahrgeschwindigkeitsreglers ist über eine Eingangsleitung 12 mit einem Abstandsmeßgerät 14, vorzugsweise einem mehrstrah­ ligen Radar, verbunden. Ferner ist die Steuereinheit 10 über Eingangsleitungen 16 bis 20 mit Meßeinrichtungen 22 bis 26 zur Erfassung weiterer Betriebsgrößen wie beispielsweise Lenkwinkel, Fahrervorgaben von Bedienelementen, Fahrzeuggeschwindigkeit, etc. verbunden. Über die Ausgangsleitung 28 steuert die Steuereinheit 10 im Fahrgeschwindigkeitsregelbe­ trieb und im Folgeregelbetrieb die Motorleistung des Fahr­ zeugs über entsprechende Stellelemente 30, vorzugsweise über eine elektrisch betätigbare Drosselklappe. Darüber hinaus ist in einigen Ausführungsbeispielen vorgesehen, daß die Steuereinheit 10 zur Verzögerung des Fahrzeugs in die Brem­ sanlage des Fahrzeugs eingreift und unabhängig vom Fahrer­ bremswunsch Bremskraft an den Rädern des Fahrzeugs aufbaut. Dies ist in Fig. 1 durch die strichlierte Ausgangsleitung 32 dargestellt, die auf eine hydraulische Bremsanlage 34 mit elektrisch steuerbaren Ventil- und Pumpenanordnungen zum vom Fahrer unabhängigen Bremsdruckaufbau führt. Eine derartige Bremsanlage ist im eingangs genannten Stand der Technik be­ schrieben.

Die Steuereinheit 11 für den hydraulischen Bremsassistenten weist Eingangsleitungen 36 bis 40 auf, die sie mit Meßein­ richtungen 42 bis 46 zur Erfassung von Betriebsgrößen wie z. B. wenigstens ein Betätigungssignal des Bremsenbedienele­ ments, Radgeschwindigkeitssignale, etc. verbinden. Über Aus­ gangsleitungen 48 steuert die Steuereinheit 11 für den hy­ draulischen Bremsassistenten eine wie im eingangs genannten Stand der Technik beschriebene hydraulische Bremsanlage 34, wobei in vorbestimmten Betriebssituationen eine gegenüber dem Fahrerbremswunsch erhöhte Bremskraft an den Rädern des Fahrzeugs aufgebaut wird. Darüber hinaus ist eine Kommunika­ tionsleitung 50 vorgesehen, welche die Steuereinheiten 10 und 11 miteinander verbinden und wenigstens eine Betriebs­ größe des ACC, die ein bestehendes Gefahrenpotential reprä­ sentiert, von der Steuereinheit 10 an die Steuereinheit 11 übermittelt wird.

Die Funktionsweisen des adaptiven Fahrgeschwindigkeitsreg­ lers und des hydraulischen Bremsassistenten sind im eingangs genannten Stand der Technik beschrieben, auf den hiermit Be­ zug genommen wird.

Der hydraulische Bremsassistent baut an den Radbremsen durch entsprechende Steuerung der Ventil- und Pumpenanordnung der hydraulischen Bremsanlage 34 zusätzlich zu dem vom Fahrer durch Betätigen des Bedienelememts (Bremspedal) vorgegebenen Bremsdruck Bremsdruck auf, wenn eine veränderliche Auslöse­ schwelle überschritten wird. Diese Auslöseschwelle umfaßt wenigstens einen Schwellenwert für die Änderung wenigstens eines Betätigungssignals des Bedienelements (Bremspedals), z. B. des Vordrucks in der hydraulischen Bremsanlage dieses Vordrucks, des Drucks im Hauptbremszylinder der Bremsanlage, des Pedalwegs, der Betätigungskraft des Bremspedal oder des bei der Betätigung ausgeübten Moments. Die Auslöseschwelle, d. h. der Schwellenwert, ist abhängig von wenigstens einer Betriebsgröße, z. B. dem Absolutwert des Betätigungssignals, veränderlich. Überschreitet die entsprechende Größe den we­ nigstens einen Schwellenwert, aktiviert der hydraulische Bremsassistent die Druckversorgung der Bremsanlage und betä­ tigt die elektrisch betätigbaren Ventilanordnungen derart, daß über die Druckversorgung Bremsdruck zumindest in ausge­ wählten Radbremsen zusätzlich zur Fahrervorgabe aufgebaut wird. In der Regel wird der Bremsdruck bis zur Vollbremsung, ggf. bis zum Ansprechen eines Antiblockierreglers, erhöht. Der automatische Bremsvorgang wird abgebrochen, wenn wenig­ stens ein weiterer Schwellenwert bezüglich des Betätigungs­ signals unterschritten wird.

Der automatische Bremsvorgang sollte einerseits in Gefahren­ situationen zuverlässig ausgelöst werden, andererseits au­ ßerhalb von Gefahrensituationen insbesondere mit Rücksicht auf andere Verkehrsteilnehmer nicht ausgelöst werden. Die Wahl des wenigstens einen Schwellenwerts ist daher ein Kom­ promiß zwischen Empfindlichkeit und Sicherheit. Um diesen Konflikt zu lösen, wird vom adaptiven Fahrgeschwindigkeits­ regler dem Bremsassistenten wenigstens ein Signal zur Verfü­ gung gestellt, das eine mögliche Gefahrensituation repräsen­ tiert. Dieses Signal stellt eine Betriebsgröße des ACC dar und ist in einem Ausführungsbeispiel der Abstand zu einem vor dem Fahrzeug sich befindenden Hindernis, in einem ande­ ren die Relativgeschwindigkeit dieses Hindernisses, die In­ formation, daß der ACC ein relevantes Fahrzeug erfaßt hat und sich in Folgeregelung (Abstandsregelung) befindet, oder eine Kombination aus diesen Signalen. Je kleiner der Abstand zum Hindernis, ggf. unter Berücksichtigung der eigenen Fahr­ geschwindigkeit, und/oder je größer die Relativgeschwindig­ keit zum Hindernis, desto mehr wird die Auslöseschwelle ab­ gesenkt und der Bremsassistent empfindlicher geschaltet. Ist das Signal die Information über ein erkanntes Hindernis und die Einleitung einer Folgeregelung durch den ACC, so wird die Schwelle um einen bestimmten Betrag reduziert. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Kennlinie oder ein Kennfeld, in welchem nach Maßgabe der zu­ geführten Betriebsgröße des ACC ein entsprechender Schwel­ lenwert ausgelesen wird. Dabei ist der Schwellenwert zu kleinen Werten hin begrenzt, so daß eine zu hohe Empfind­ lichkeit des Bremsassistenten und somit ein Auslösen seiner Funktion bereits bei leichter Betätigung des Bedienelements vermieden ist.

Alternativ ist vorgesehen, ausgehend von wenigstens einer der genannten Signalgrößen die Auslösung der Bremsassisten­ tenfunktion abhängig vom Schließen des Bremspedalschalters zu machen, wenn sich aus der gemessenen Geschwindigkeit und dem gemessenen Abstand bzw. der gemessenen Relativgeschwin­ digkeit sich die Notwendigkeit einer Vollbremsung abzeich­ net. In diesem Fall wird die Bremskrafterhöhung bereits bei erster Berührung des Bedienelements aktiviert.

In einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Absenkung des wenigstens einen Schwellenwerts zum Auslösen eines automati­ schen Bremsvorgangs nur dann vorgenommen, wenn der ACC nicht aktiv ist, das heißt vom Fahrer abgeschaltet ist.

In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind beide Syste­ me in einem Steuergerät zusammengefaßt. Ist dies nicht der Fall, so findet die Kommunikation zwischen den beiden Syste­ men vorteilhaft über eine Busverbindung statt. Dabei muß die Kommunikation nicht besonders schnell sein. Ein geeignetes Übertragungsintervall der ACC-Information zum HBA ist bei­ spielsweise 20 ms.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Realisierung der Absenkung der Auslöseschwelle des Bremsassistenten anhand eines Fluß­ diagramms dargestellt. Dabei wird zum Auslösen der Brems­ assistentenfunktion die Änderung des Vordrucks ausgewertet. Ebenso wird im Beispiel der Fig. 2 vom ACC die Relativge­ schwindigkeit Vrel eines vor dem Fahrzeug sich befindlichen Hindernisses übermittelt. In anderen Ausführungsbeispielen wird der Abstand zum Hindernis, der Betriebszustand des ACCs, etc. übertragen oder die Relativgeschwindigkeit aus Abstandsänderung und eigener Geschwindigkeit in der Steuer­ einheit 11 ermittelt. Das in Fig. 2 beschriebene Programm wird zu vorgegebenen Zeitpunkten durchlaufen.

Im ersten Schritt 100 werden die zur Durchführung der Funk­ tion relevanten Größen Vordruck PVOR und vom ACC übermittelt Relativgeschwindigkeit Vrel eines vor dem Fahrzeug sich be­ findlichen Hindernisses eingelesen. Daraufhin wird im Schritt 102 beispielsweise auf der Basis einer Kennlinie oder einer Tabelle oder auf der Basis einer entsprechenden Berechnungsfunktion der Schwellenwert dPVOR/dt(0) für die Vordruckänderung auf der Basis der Relativgeschwindigkeit Vrel ausgewählt. Dabei wird die Schwelle betragsmäßig kleiner je größer die Relativgeschwindigkeit ist. Dies deshalb, weil mit schnellerer Annäherung an ein vor dem Fahrzeug sich befindliches Hindernis die Wahrscheinlichkeit für eine Ge­ fahrensituation und somit die Notwendigkeit einer Vollbrem­ sung steigt. Im darauffolgenden Schritt 104 wird die Ände­ rung des Vordruckwertes dPVOR/dt berechnet. Im darauffolgen­ den Abfrageschritt 106 wird der berechnete Änderungswert des Vordrucks mit der im Schritt 102 bestimmten Schwellenwert verglichen. Überschreitet die Änderung den Schwellenwert, das heißt betätigt der Fahrer das Pedal sehr schnell, wird gemäß Schritt 108 ein vom Fahrer unabhängiger Bremsdruckauf­ bau durch Ansteuerung der Pumpen und Ventile der hydrauli­ schen Bremsanlage eingeleitet. Im darauffolgenden Schritt 110 wird überprüft, ob dieser Druckaufbau beendet werden soll. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein Ab­ schaltkriterium für die Bremsassistentenfunktion erfüllt ist (z. B. der Absolutwert des Vordrucks einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet). Ist der Bremsdruckaufbau zu beenden, so wird die Bremsanlage derart betätigt, daß der zusätzliche Bremsdruck wieder abgebaut wird, so daß an den Radbremsen die vom Fahrer vorgegebene Bremskraft anliegt. Danach wird der Programmteil beendet. Soll der zusätzliche Bremsdruckaufbau weitergeführt werden, so wird das Programm mit Schritt 108 wiederholt. Hat Schritt 106 ergeben, daß der Schwellenwert nicht überschritten ist, wird das Programm be­ endet und zu gegebener Zeit wiederholt.

Neben der vom ACC übermittelten Relativgeschwindigkeit ist in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Schwellenwert zusätzlich abhängig von wenigstens einer der im eingangs ge­ nannten Stand der Technik genannten Betriebsgrößen.

Die beschriebene Lösung wird in vorteilhafter Weise auch in Verbindung mit pneumatischen Bremsanlagen oder Bremsanlagen mit elektromotorischer Zuspannung eingesetzt.

In einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Betriebsgröße (Abstand bzw. Relativgeschwindigkeit) vom HBA erfaßt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs, mit folgenden Schritten:
Erfassen eines die Betätigung eines Bremsbedienelements re­ präsentierenden Signals (dPVOR/dt),
Erfassen wenigstens einer Betriebsgröße (Vrel), die eine Ge­ fahrensituation anzeigt,
Bilden eines Schwellenwert (dPVOR/dt0) für das Betätigungs­ signal auf der Basis dieser wenigstens einen Betriebsgröße, Auslösen eines automatischen Bremsvorgangs durch Aufbau von Bremskraft an wenigstens einer Radbremse, wenn das Betäti­ gungssignal den Schwellenwert überschreitet,
dadurch gekennzeichnet, daß
die wenigstens eine Betriebsgröße (vrel) eine mit dem Ab­ stand zu einem sich vor dem Fahrzeug befindlichen Hindernis zusammenhängende Größe ist und der Schwellenwert derart von der Betriebsgröße abhängig ist, daß die Auslösung des Bremsvor­ gangs bei zunehmender Gefahr empfindlicher wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe die Relativgeschwindigkeit zum Hindernis ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativgeschwindigkeit zum Hindernis aus der Abstandsän­ derung zum Hindernis und der Fahrgeschwindigkeit des Fahr­ zeugs ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Größe der Abstand zum Hinder­ nis ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Größe die Statusinformation des Fahrgeschwindigkeitsreglers ist, ob dieser in Folgerege­ lung sich befindet oder nicht.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Auslösung des automatischen Bremsvorgangs bei aus der übermittelten Größe erkannten Ge­ fahrensituation abhängig vom Schließen des Bremspedalschal­ ters ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Änderung des wenigstens einen Schwellenwertes nur dann durchgeführt wird, wenn der Fahrge­ schwindigkeitsregler nicht aktiv ist.

8. Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahr­ zeugs, mit einer Steuereinheit, welche Bremskraft an der Radbremse zusätzlich zur Fahrervorgabe auf- und/oder abbaut, die ein Programm aufweist, welches Schritte (100, 104) auf­ weist zur Erfassung eines die Betätigung eines Bremsbe­ dienelements repräsentierenden Signals (dPVOR/dt) und wenig­ stens einer Betriebsgröße (Vrel), die eine Gefahrensituation anzeigt, das Schritte (102) umfaßt zur Ermittlung eines Schwellenwert (dPVOR/dt0) für die Betätigungsgröße auf der Basis der wenigstens einen Betriebsgröße und das Vergleichs­ schritte (106) aufweist zum Vergleich der Betätigungsgröße mit dem Schwellenwert und zum Auslösen eines automatischen Bremskraftaufbaus, wenn die Betätigungsgröße den Schwellen­ wert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß die wenig­ stens eine Betriebsgröße eine mit dem Abstand zu einem sich vor dem Fahrzeug befindlichen Hindernis zusammenhängende Größe ist und das Programm Mittel (102) umfaßt, die den Schwellenwert derart abhängig von der Betriebsgröße vorge­ ben, daß die Auslösung des Bremsvorgangs bei zunehmender Ge­ fahr empfindlicher wird.