DE19753971A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

Moderne Bremsanlagen bauen zumindest in Teilbetriebszustän­ den durch elektrische Betätigung Bremskraft an den Rädern auf, die in einzelnen Betriebszuständen größer als die Fah­ rervorgabe und unabhängig von dieser ist. Als Beispiele für derartige Bremsanlagen seien ein elektrohydraulisches Brems­ system genannt (vgl. SAE-Paper 960991, Electrohydraulic Bra­ ke System - The First Approach to Brake-By-Wire Technology von Wolf-Dieter Jonner, Hermann Winner, Ludwig Dreilich und Eberhardt Schunck), bei dem abhängig vom elektrisch erfaßten Fahrerwunsch elektrische Ansteuersignale für den einzelnen Radbremsen zugeordneten, hydraulischen Aktuatoren gebildet werden, oder eine Bremsanlage mit Antriebsschlupf- oder Fahrdynamikregler, bei welcher bei Vorliegen bestimmter Be­ dingungen unabhängig von der Bremspedalbetätigung des Fah­ rers ein automatischer Bremsvorgang eingeleitet und Brems­ kraft an den Radbremsen aufgebaut wird (vgl. z. B. DE-A 195 24 939). Als Ergänzung einer solchen Bremsanlage ist eine Hill-Holder-Funktion zu sehen, bei der in vorgege­ benen Betriebszuständen ebenfalls Bremskraft unabhängig vom Fahrer aufgebaut wird. Daneben sind elektro-pneumatische Bremsanlagen und Bremsanlagen mit elektromechanischer Zu­ spannung bekannt.

Mit derartigen Bremssystemen wird eine zufriedenstellende Steuerung des Bremsvorgangs, dessen Grenzbereiche und/oder eine zufriedenstellende Stabilisierung des Fahrzeugs er­ reicht. Im Stillstand des Fahrzeugs wird das Fahrzeug in der Regel (abgesehen von Fahrzeugen mit Hill-Holder) durch die Pedalbetätigung des Fahrers gehalten. Die zum Stillstand notwendige Bremskraft ist im allgemeinen gegenüber der wäh­ rend des Bremsvorgangs aufgebrachten Bremskraft geringer, da nicht mehr kinetische Energie vernichtet, sondern die Han­ gabtriebskraft kompensiert werden muß. Daher kann bei einem Auffahrunfall, insbesondere im Stillstand und von hinten, das Fahrzeugs trotz der Bremsbetätigung verschoben werden. Dies ist vor allem dann kritisch, wenn das Fahrzeug in einen Gefahrenbereich hineingeschoben wird (beispielsweise bei ei­ nem Halten vor einer Ampel in die Kreuzung)

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, mit deren Hilfe das Fahrzeug auch bei Kollisionen mit einem anderen Fahrzeug sicher im Stillstand gehalten oder schnell wieder in den Stillstand überführt werden kann.

Diese wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängi­ gen Patentansprüche erreicht.

Vorteile der Erfindung

Durch Einleiten einer automatischen Bremsung mit sehr großer Bremskraft an den Radbremsen (z. B. einer Vollbremsung) bei Auftreten einer Kollision wird gewährleistet, daß das Fahr­ zeug sicher im Stillstand verbleibt bzw. sehr schnell wieder in den Stillstand zurückgeführt wird.

Besonders vorteilhaft ist, daß dabei die Folgeschäden eines Unfalls sowie die Gefahr weiterer Unfälle reduziert oder so­ gar vermieden werden können.

Besonders vorteilhaft ist, daß diese Maßnahme dann vorgenom­ men wird, wenn die Absicht des Fahrers erkannt wird, daß er das Fahrzeug im Stillstand halten möchte. Dadurch wird eine solche Bremsung nur dann eingeleitet, wenn der Fahrer grund­ sätzlich damit rechnet und dies auch der eigentlichen Fah­ rerreaktion entspricht.

In anderen Ausführungsbeispielen kann es vorteilhaft sein, die Bremsung bei einer Kollision dann einzuleiten, wenn der Fahrer nicht Anfahren oder Beschleunigen möchte. Damit wer­ den auch die Fälle miteingeschlossen, in denen der Fahrer das Fahrzeug ohne Bremsbetätigung im Stillstand hält.

Besonders vorteilhaft ist, daß bei der Realisierung auf be­ stehende Systeme und Signale zurückgegriffen werden kann. So wird in vorteilhafter Weise die Kollision anhand eines Fahr­ zeugbeschleunigungssignals oder eines Unfallinformations­ signals, beide beispielsweise aus einem Airbag-Steuergerät, oder aus den Raddrehzahlsignalen, oder von Pedalbetätigungs­ signalen abgeleitet.

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

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Steuergerät zur Steuerung einer Bremsanlage, wäh­ rend in Fig. 2 anhand eines Flußdiagramms ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steuerung der Bremsanlage nach einer Kollision dargestellt ist. Fig. 3 verdeutlicht anhand von Zeitdiagrammen die Wirkungsweise dieses Ausführungsbei­ spiels.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt eine elektronische Steuereinheit 10, welche über Steuerleitungen 12 eine elektrisch betätigbare Bremsan­ lage 14, die beispielsweise wie im eingangs genannten Stand der Technik aufgebaut ist, steuert. An die Bremsanlage 14 sind die einzelnen Radbremsen 16 bis 19 angeschlossen. Die Steuereinheit 10 selbst besteht im wesentlichen aus einer Eingangsschaltung 22, wenigstens einem Mikrocomputer 24 und einer Ausgangsschaltung 26. Ferner ist ein nicht dargestell­ ter Speicher vorhanden, in dem z. B. fahrzeugspezifische Grö­ ßen wie seine Masse gespeichert sind. Diese Elemente sind über ein Kommunikationssystem 28 zum gegenseitigen Datenaus­ tausch miteinander verbunden. Die Steuerleitungen 12 gehen dabei von der Ausgangsschaltung 26 aus, während der Ein­ gangsschaltung 22 wenigstens die Eingangsleitung 30 von ei­ ner Meßeinrichtung 32 zur Erfassung der Pedalbetätigung durch den Fahrer und Eingangsleitungen 34 bis 37 für Rad­ drehzahlsignale von entsprechenden Meßeinrichtungen 40 bis 43 zugeführt werden. In einem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel ist ferner eine Eingangsleitung 46 vorgesehen, über die von einem Airbag-Steuergerät 48 ein die Fahrzeugbe­ schleunigung repräsentierendes Signal oder ein eine Un­ fallinformation repräsentierendes Signal übermittelt wird.

Die Pedalbetätigung wird im einfachsten Fall durch einen Bremspedalschalter erfaßt, welcher bei Betätigen des Brems­ pedals seinen Schaltzustand wechselt. In anderen Ausfüh­ rungsbeispielen wird in vorteilhafter Weise die Betätigungs­ kraft, der Betätigungsweg, etc. ermittelt und ein entspre­ chendes Signal an die Steuereinheit 10 abgegeben. Neben der Betätigung des Bremspedals umfaßt dieses Signal im bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel auch die Betätigung einer Feststell­ bremse über einen entsprechenden Hand- oder Fußhebel. Im be­ vorzugten Ausführungsbeispiel führt die Steuereinheit 10 die aus dem Stand der Technik bekannte Bremsassistentenfunktion durch, mit deren Hilfe in Paniksituationen ein automatischer Bremskraftaufbau bis hin zu einer Vollbremsung durchgeführt werden kann. In anderen Ausführungsbeispielen stellt die Steuereinheit 10 eine Steuereinheit eines elektrohydrauli­ schen, eines elektropneumatischen oder eines elektromotori­ schen Bremssystems dar. In einem weiteren Ausführungsbei­ spiel führt die Steuereinheit 10 eine Antriebsschlupf- und/oder eine Fahrdynamikregelung durch, wobei ggf. zusätz­ lich eine hill-holder-Funktion eingebaut sein kann.

Allen diesen Systemen ist gemeinsam, daß an den Radbremsen Bremskraft aufgebaut werden kann, die größer ist als die vom Fahrer vorgegebene. Erfindungsgemäß wird über die Steuerein­ heit 10 eine sehr große Bremskraft an den Radbremsen (z. B. eine Vollbremsung) eingeleitet, wenn eine Kollision, insbe­ sondere von hinten, erkannt wurde. Dies erfolgt anhand einer ungewöhnlich hohe Beschleunigung (größer als ein vorgegebe­ ner Schwellenwert) des Fahrzeugs, abgeleitet aus einem ent­ sprechenden Signals eines Airbags, und/oder aus Raddrehzahl­ signalen und/oder aus panikartiger Betätigung bzw. Lösen des Bremspedals bei Stillstand. Daneben oder alternativ wird von einem Airbag-Steuergerät eine Unfall-Art-Information über­ mittelt, die zur Erkennung eines Unfalls herangezogen wird.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Aufbau der gro­ ßen Bremskraft nur bei stehendem Fahrzeug durchgeführt. Ein stehendes Fahrzeug wird dabei im bevorzugten Ausführungsbei­ spiel anhand einer sehr geringen Geschwindigkeit, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb eines Minimalwertes liegt, erkannt. Darüber hinaus wird in einem Ausführungsbeispiel vorausgesetzt, daß der Fahrer das Bremspedal und/oder die Feststellbremse betätigt.

In einer anderen Ausführungsform wird der große Bremskraft­ aufbau auch bei höheren Geschwindigkeiten eingeleitet, so daß ein automatisches Abbremsen des Fahrzeugs bei Unfällen bei höherer Geschwindigkeit erfolgt. Ebenso kann in einem Ausführungsbeispiel auf die Forderung, daß das Bremspedal betätigt ist, verzichtet werden und die automatische Brem­ sung dann eingeleitet werden, wenn bei erkannter Kollision kein Wunsch des Fahrers zur Bewegung des Fahrzeugs, bei­ spielsweise durch Betätigen des Gaspedals, vorliegt.

In Fig. 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel als Fluß­ diagramm dargestellt. Dieses Flußdiagramm repräsentiert ein im Mikrocomputer 24 der Steuereinheit 10 realisiertes Pro­ gramms. Das durch das Flußdiagramm dargestellte Programm wird zu vorgegebenen Zeitpunkten durchlaufen.

Im ersten Schritt 100 werden zunächst das Pedalbetätigungs­ signal, beispielsweise das Signal eines Bremslichtschalters, der Pedalweg, die Pedalkraft, der von der Pedalstellung be­ einflußten Druck in einem Teilbereich der Bremsanlage und/oder die Betätigung einer Feststellbremse erfaßt. Ferner wird die Fahrzeuggeschwindigkeit erfaßt. Diese wird entweder durch einen eigenen Sensor oder in bekannter Weise aus den Raddrehzahlsignalen abgeleitet. Im darauffolgenden Schritt 102 wird überprüft, ob die Bedingungen vorliegen, die die Durchführung des automatischen Bremsvorgangs erlauben. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dies dann der Fall, wenn das Fahrzeug steht, d. h. wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem vorgegebenen minimalen Grenzwert (z. B. 10 km/h) un­ terschreitet. Befindet sich die Fahrzeuggeschwindigkeit un­ terhalb dieses Grenzwertes, liegt ein stehendes Fahrzeug vor, andernfalls wird das Fahrzeug als sich bewegend einge­ stuft. Zusätzlich zu der Bedingung stehendes Fahrzeug wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel in diesem Schritt über­ prüft, ob das Bremspedal und/oder die Feststellbremse betä­ tigt ist. Ist eine der beiden Bedingungen nicht erfüllt, wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitpunkt mit Schritt 100 durchlaufen.

Sind diese Bedingungen erfüllt, wird im bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel im darauffolgenden Schritt 104 das vom Airbag- Steuergerät übermittelte Beschleunigungssignal eingelesen. Im darauffolgenden Schritt 106 wird dieses Signal dahinge­ hend ausgewertet, ob eine Kollision mit einem anderen Fahr­ zeug vorliegt. Dabei sind vor allem die Kollisionen von In­ teressen, bei denen ein Fahrzeug von hinten auffährt. Dies kann beispielsweise durch ergänzende Auswertung der Raddreh­ zahlen festgestellt werden. Darüber hinaus wird in einem Ausführungsbeispiel auf die Auswertung des Beschleunigungs­ signals des Airbags verzichtet, indem eine ungewöhnlich hohe Beschleunigung des Fahrzeugs infolge der Kollision über die Raddrehzahlsignale z. B. anhand einer Schwellenwertabfrage ermittelt wird. Dazu werden zwei aufeinanderfolgende Dreh­ zahlsignale miteinander verglichen, wobei bei Überschreiten eines Grenzwertes von einer Kollision ausgegangen wird. Ebenso kann ein sehr schnelles Lösen oder Betätigen des Pe­ dals im Stillstand ein ggf. ergänzendes Kriterium für eine Kollision sein. Wurde keine derartige Kollision erkannt, wird das Programm beendet und mit dem nächsten Zeitpunkt wieder mit Schritt 100 durchlaufen.

Wurde eine Kollision im Schritt 106 erkannt, so wird gemäß Schritt 108 die Bremskraft an den Radbremsen erhöht, vor­ zugsweise bis zum maximalen Wert, das heißt eine Vollbrem­ sung eingeleitet. In anderen Ausführungsbeispielen kann die­ ser Wert auch unterhalb des maximalen Wertes liegen, er wird dabei so gewählt, daß das Fahrzeug möglichst im Stillstand gehalten oder relativ schnell in den Stillstand zurückge­ führt werden kann. Nach Schritt 108 wird im Schritt 110 er­ neut das Pedalbetätigungssignal und die Fahrzeuggeschwindig­ keit eingelesen. Im darauffolgenden Schritt 112 wird dann überprüft, ob das Fahrzeug sich nicht mehr infolge der Kol­ lision bewegt. Kriterien hierfür können sein, wenn der Fah­ rer das Bremspedal löst und/oder die Feststellbremse löst, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den Minimalwert überschrei­ tet. Dies ist auch erfüllt, wenn der Fahrer beispielsweise das Fahrpedal betätigt. Ist eine dieser Bedingungen erfüllt, wird der Bremskraftaufbau abgebrochen und das Programm mit Schritt 100 zu gegebenem Zeitpunkt wiederholt. Liegt keine der Bedingungen zur Beendigung des automatischen Bremsvor­ gangs vor, wird das Programm zum nächsten Zeitpunkt mit Schritt 108 unter Aufrechterhaltung der aufgebauten Brems­ kraft weitergeführt.

In anderen Ausführungsbeispielen sind folgende Abänderung des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorgesehen.

Zum einen wird auf Schritt 102 verzichtet, so daß der auto­ matische Bremskraftaufbau auch bei Kollisionen bei höherer Geschwindigkeit stattfindet. Ferner wird anstelle der Bedin­ gung, daß beim stehenden Fahrzeug das Bremspedal betätigt sein muß, auch eine fehlende Betätigung beispielsweise des Fahrpedals als Kriterium herangezogen. In diesem Fall wird das Fahrzeug solange als stehend angenommen, solange kein Fahrwunsch des Fahrers vorliegt. Anstelle des Beschleuni­ gungssignals des Airbag-Steuergeräts oder ergänzend dazu wird eine Unfallinformation von diesem Steuergerät übermit­ telt. Diese wird dann zur Entscheidung, ob eine Kollision und somit ob ein Bremskraftaufbau stattfinden soll, herange­ zogen.

In einer anderen Ausführung wird das in Fig. 2 skizzierte Programm dann getriggert, wenn eine Kollision erkannt wurde. Danach laufen die Schritte 108 bis 112 ab.

In Fig. 3 ist die Wirkungsweise anhand von Zeitdiagrammen verdeutlicht. Fig. 3a zeigt den zeitlichen Verlauf eines Bremspedalschaltersignals BLS, Fig. 3b den der Fahrzeugge­ schwindigkeit VFZ, Fig. 3c den zeitlichen Verlauf des Be­ schleunigungssignals BFZ und Fig. 3d den zeitlichen Verlauf der Bremskraft Fbrems.

Zunächst fahre das Fahrzeug mit bestimmter Geschwindigkeit. Zum Zeitpunkt T0 betätigt der Fahrer das Bremspedal, gemäß Fig. 3a wechselt der Bremspedalschalter seinen Schaltzu­ stand. Der Fahrer betätigt die Bremse für die weitere Zeit. Nach dem Zeitpunkt T0 wird das Fahrzeug abgebremst, die Fahrzeuggeschwindigkeit sinkt (vgl. Fig. 3b). Sie fällt un­ ter die Minimalfahrzeuggeschwindigkeit VFZmin, so daß bei Vorliegen dieses Kriteriums und bei betätigtem Bremspedal die Kollisionsüberprüfung stattfindet. In Fig. 3c ist der Verlauf des Beschleunigungssignals dargestellt. Dieses wird auf einen Maximalwert BFZmax ausgewertet. Die Verzögerung nach dem Zeitpunkt T0 reicht nicht aus, diesen Maximalwert zu überschreiten. Entsprechend wird nach dem Zeitpunkt T0 gemäß Fig. 3d die Bremskraft entsprechend dem Fahrerwunsch aufgebaut. Zum Zeitpunkt T1 (das Fahrzeug steht) kommt es zu einem Auffahrunfall. Der Beschleunigungssignalwert über­ schreitet den Maximalwert, so daß eine Kollision erkannt wird (vgl. Fig. 3c). Dies führt zum maximalen Aufbau der Bremskraft zum Zeitpunkt T1 (vgl. Fig. 3d). Die maximale Bremskraft wird im weiteren Verlauf aufrechterhalten, da keines der obengenannten Endekriterien erfüllt ist.

Die genannten Signale zur Kollisionserkennung sowie die Kri­ terien, unter denen der Bremskraftaufbau stattfindet und ab­ gebrochen wird, werden je nach Ausführungsbeispiel einzeln oder in beliebiger Kombination auch mit weiteren Signalen angewendet.

Claims (10)

1. Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage eines Fahr­ zeugs, wobei in wenigstens einer bestimmten Betriebssitua­ tionen an den Radbremsen Bremskraft aufgebaut wird, die grö­ ßer ist als die vom Fahrer durch die Betätigung des Bremspe­ dals und/oder einer Feststellbremse vorgegebene ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskraft bei einer Kollision mit einem anderen Fahrzeug aufgebaut wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollision anhand des Beschleunigungsignals eines ein Rückhaltesystem aus lösenden Beschleunigungssensors und/oder aus den Raddrehzahlen des Fahrzeugs und/oder aus den Betäti­ gungssignalen eines Bremspedals und/oder aus einer Unfallin­ formation, die vom Rückhaltesystem-Steuergerät stammt, abge­ leitet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bremskraftaufbau nur dann stattfindet, wenn das Fahrzeug steht, das heißt, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs einen bestimmten Grenzwert un­ terschreitet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bremskraftaufbau nur dann stattfindet, wenn das Bremspedal und/oder die Feststellbrem­ se betätigt ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bremskraftaufbau nur dann stattfindet, wenn vom Fahrer kein Fahrwunsch, insbesondere durch Betätigen des Fahrpedals, vorliegt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bremsanlage ein elektrohydrau­ lisches Bremssystem, ein elektro-pneumatisches oder ein elektromotorisches Bremssystem, eine Antriebsschlupfrege­ lung, eine Fahrdynamikregelung, eine Bremsassistentenfunkti­ on und/oder eine hill-holder-Funktion umfaßt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bremskraftaufbau dann statt­ findet, wenn ein Auffahrunfall von hinten erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dies anhand der Raddrehzahlen erkannt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein maximaler Bremskraftaufbau stattfindet.

10. Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahr­ zeugs, mit einer Steuereinheit, die in wenigstens einer Be­ triebssituation eine größere Bremskraft aufbaut, als sie vom Fahrer gewünscht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steu­ ereinheit Mittel umfaßt, die die Bremskraft bei einer Kolli­ sion mit einem anderen Fahrzeug aufbauen.