DE19916484C2 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Auslösen der Bremse eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Auslösen der Bremse eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 20.

Aus der DE 44 22 664 A1 ist ein Bremssteuersystem bekannt, mit dem die Bremszeit durch automatisches Auslösen eines Bremsvor­ gangs verkürzt werden soll. Dem Bremssteuersystem ist eine Er­ fassungseinrichtung zur Feststellung der Position des Pedalfu­ ßes zugeordnet, wobei eine Positionsänderung des Pedalfußes, ausgeübt mit einer Geschwindigkeit oberhalb eines Schwellen­ werts, zur automatischen Auslösung und Durchführung des Brems­ vorgangs führt.

Aus der DE 296 21 896 U1 ist eine Vorrichtung zum automatischen Abschalten eines Tempomats in Abhängigkeit diverser Aktivitäten des Fahrers, welche jedoch in keinem unmittelbaren Zusammenhang mit der Betätigung des Bremspedals stehen, bekannt. Die Tempo­ matfunktion kann unter anderem bei Betätigung des Gaspedals oder bei einer Lenkbewegung unterbrochen werden.

Aus der DE 197 02 748 A1 geht ein Verfahren zum Überwachen des gesundheitlichen Zustandes eines Fahrers hervor, bei dem die Kopfhaltung, die Hirnströme, die Muskulatur oder die Atmung des Fahrers überwacht werden. Sobald eine Übermüdung oder ein hoher Stresszustand des Fahrers detektiert wird, wird ein Signal zur Warnung an den Fahrer übermittelt, um Gefahrensituationen vor­ zubeugen.

Die Druckschrift US 44 07 393 offenbart ein stimmengesteuertes Auslösen der Bremse eines motorisch angetriebenen Rollstuhles. Gemäß dieser Druckschrift ist vorgesehen, die Bremse mittels Stimmkontrolle auszulösen und auch wieder aufzuheben, um insbe­ sondere körperbehinderten Personen die Möglichkeit zu geben, sich selbsttätig fortbewegen zu können.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, Notsituationen zuver­ lässig zu erkennen und den Zeitraum bis zur Auslösung einer Notbremsung zu verkürzen.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruches 1 bzw. 20 gelöst.

Als Fahrerreaktion wird gemäß vorliegender Erfindung ein vom Fahrer ausgestoßenes akustisches Signal herangezogen, das be­ stimmten, definierten Kriterien entsprechen muß, um eine Not­ bremsung unter Zuhilfenahme eines Bremsassistenten mit ein­ stellbarer Bremskraft auszulösen. Dieses akustische Signal kann vom Fahrer in kürzerer Zeit erzeugt und/oder vom Notbremssystem in kürzerer Zeit detektiert werden als die Messung bislang üb­ licher Fahrzeug-Betriebs- und Zustandsgrößen wie beispielsweise die Bremspedalgeschwindigkeit, welche erst ermittelt werden kann, nachdem der Fahrer mittels einer Fußbewegung auf ein äu­ ßeres Ereignis reagiert hat. Das akustische Signal dagegen kann vom Fahrer in kürzerer Reaktionszeit ausgestoßen werden, wobei die Auswertung des akustischen Signals auf elektronischem Wege und die Auslösung einer automatischen Bremsung praktisch verzö­ gerungsfrei, zumindest aber in gegenüber der menschlichen Reak­ tionszeit vernachlässigbarer Zeit realisiert werden kann. Durch Messung des akustischen Signals kann somit insgesamt eine Ver­ kürzung des Zeitraumes zwischen auslösendem Ereignis und Wirk­ samwerden der maximalen Bremskraft erreicht werden, welche vom Notbremssystem bzw. dem Bremsassistenten erzeugt wird.

Um unbeabsichtigte Notbremsungen auszuschließen, können be­ stimmte Vergleichswörter vom Fahrer definiert werden, die von der automatischen Bremsvorrichtung erkannt werden müssen, um eine Bremsung auslösen zu können. Diese vorab ermittelten Ver­ gleichswärter werden abgespeichert und insbesondere zur Bestim­ mung wesentlicher Parameter einer Frequenzanalyse unterzogen.

Stimmt ein akustisches Signal des Fahrers, welches über ein Mi­ krophon im Fahrzeuginnenraum aufgenommen und ebenfalls einer Frequenzanalyse unterzogen wird, im Hinblick auf die abgespei­ cherten Parameter mit dem Vergleichswort oder einem der Ver­ gleichswörter überein, so erfolgt die automatische Bremsauslö­ sung. Zweckmäßig werden eine Mehrzahl von Vergleichswörtern wie "Halt", "Stopp", "Bremsen" etc. definiert. Die Überprüfung der spezifischen Parameter zur Identifizierung eines Vergleichswor­ tes erlaubt außerdem auch eine Fahrererkennung, so daß unbeab­ sichtigte Notbremsungen, ausgelöst durch Aussprechen eines Ver­ gleichswortes durch eine nicht-autorisierte Person, ausge­ schlossen werden können.

Andererseits ist es möglich, zusätzlich zum Fahrer auch weitere Personen zur Sprachauslösung des Notbremssystems zu autorisie­ ren, was beispielsweise in Fahrschulen, bei der Begleitung un­ erfahrener oder kranker Autofahrer oder in ähnlichen Situatio­ nen vorteilhaft sein kann. In diesem Fall müssen auch die zu­ sätzlich autorisierten Personen sich einer Vorabanalyse unter­ ziehen, damit die sprachspezifischen Parameter in der Spracher­ kennungsvorrichtung abgelegt werden können.

Vorteilhaft wird als eines derjenigen Kriterien, die erfüllt sein müssen, damit ein automatischer Bremsvorgang ausgelöst wird, die Lautstärke des ausgesprochenen Vergleichswortes mit­ berücksichtigt. Ein Bremsvorgang wird erst ausgelöst, wenn das Vergleichswort mit einer Mindestlautstärke ausgesprochen wird.

In einer bevorzugten Ausführung wird zusätzlich zur akustischen auch eine nicht-akustische Fahrerreaktion erfaßt und ausgewer­ tet, wobei zur Einleitung eines Bremsvorganges sowohl entspre­ chende Bedingungen für die akustische als auch für die nicht- akustische Fahrerreaktion erfüllt sein müssen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann die Ermittlung und Auswertung des akustischen Fahrersignals auch mit der Be­ stimmung und Analyse einer Fahrzeug-Betriebs- oder Zustandsgrö­ ße kombiniert werden, beispielsweise die Betätigungsgeschwin­ digkeit des Bremspedals, der vom Bremspedal zurückgelegte Weg und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit.

Bei einer der vorgenannten Kombinationen von akustischen Fah­ rersignalen mit nicht-akustischen Größen wird bevorzugt ein Zeitfenster vor und/oder nach dem Erkennen einer Notsituationen aufgrund der nicht-akustischen Größen berücksichtigt. In diesem Fall wird zwar aufgrund der untersuchten nicht-akustischen Grö­ ße auf eine Notfallsituation erkannt, jedoch ohne zusätzliche Bestätigung innerhalb des Zeitfensters über das akustische, vom Fahrer erzeugte Signal keine Notbremsung ausgelöst. Die kombi­ nierte Untersuchung akustischer und nicht-akustischer Signale trägt zur Vermeidung unerwünschter Bremsauslösungen bei.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnun­ gen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ablaufdiagramm mit den grundlegenden Verfahrens­ schritten für eine automatische Bremsauslösung,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm für ein weiteres Ausführungsbei­ spiel.

Das im folgenden beschriebene Ablaufschema ist zweckmäßig in einem Bremsassistenten realisiert, welcher anhand definierter Fahrzeug- und/oder Fahrerreaktionen Notfälle erkennt und zur Bremsunterstützung zusätzliche Bremskraft bereitstellt.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 werden in einem ersten Ver­ fahrensschritt 1 zunächst akustische Signale S_A des Fahrers aufgenommen. Als akustische Signale S_A werden sprachliche Äuße­ rungen des Fahrers über ein Mikrophon aufgenommen, welches zweckmäßig auf die Position des Fahrers ausgerichtet ist, um Beeinflussungen durch Nebengeräusche zu vermeiden.

In einem folgenden Verfahrensschritt 2 werden die akustischen Signale S_A in einer fahrzeuginternen Recheneinheit auf Überein­ stimmung mit einem abgespeicherten Vergleichssignal G_A, das ei­ nen Schwellenwert eines Vergleichswortes repräsentiert, über­ prüft. Falls der Wert des akustischen Signals S_A den Ver­ gleichswert des Signals G_A übersteigt, wird dem "ja"-Zweig ent­ sprechend zum nächsten Verfahrensschritt 3 fortgefahren. An­ dernfalls wird gemäß dem "nein"-Zweig zum ersten Verfahrens­ schritt 1 zurückgekehrt und es werden in einem neuen Zyklus akustische Signale aufgenommen.

Für den Vergleich des akustischen Signals S_A mit dem Ver­ gleichssignal G_A wird vorteilhaft eine Frequenzanalyse des auf­ genommenen akustischen Signals S_A durchgeführt und die bestim­ menden Parameter des Signals S_A mit den Vergleichsparametern des abgespeicherten Vergleichssignals G_A verglichen. Stimmen die Parameter überein oder übersteigt der Wert der Parameter des vom Fahrer geäußerten Wortes den entsprechenden Wert der Parameter des Vergleichswortes, so ist die gesetzte Anforderung an das vom Fahrer geäußerte akustische Signal S_A erfüllt, es liegt eine eine Notsituation kennzeichnende Willensäußerung des Fahrers vor. In diesem Fall wird gemäß dem "ja"-Zweig zum näch­ sten Verfahrensschritt 3 fortgefahren, der Erzeugung der Bremssignale S_Br. Liegen die Werte der gemessenen Signale un­ terhalb der Vergleichswerte ("nein"-Zweig), so wird zum ersten Verfahrensschritt 1 zurückgekehrt und eine neue Meßreihe aku­ stischer Signale durchgeführt.

Für den Vergleich des akustischen Signals S_A mit dem Ver­ gleichssignal G_A kann auch die Lautstärke des Signals S_A unter­ sucht werden. Überschreitet die Lautstärke einen Schwellenwert des Vergleichssignals G_A, so wird zum nächsten Verfahrensschritt fortgefahren. Die Lautstärkeuntersuchung erfolgt vor­ teilhaft zusätzlich zur Frequenzanalyse.

Die Parameter des Vergleichswortes werden vorab anhand einer Mustereingabe bestimmter Vergleichswörter wie zum Beispiel "Halt", "Stopp", "Notfall" oder ähnliches bestimmt, wobei die Auswahl der Vergleichswörter zweckmäßig vom Fahrer selbst vor­ genommen wird. Die Mustereingabe kann einmalig erfolgen oder bei jedem Fahrtantritt vorgenommen werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt eine zwei- oder mehrstufige, gestaffelte Bremskrafterzeugung in Ab­ hängigkeit der Fahrerreaktion. So kann es beispielsweise ange­ zeigt sein, bei einer ersten Fahrerreaktion zunächst nur einen Teil der maximalen Bremskraft zu erzeugen, beispielsweise 50% oder 70%, und erst in einem folgenden Schritt bzw. in mehreren folgenden Schritten, die durch Wiederholung des akustischen Si­ gnals ausgelöst werden, die maximale Bremskraft bereitzustel­ len. Anstelle oder zusätzlich zu der diskreten, gestaffelten Bremskrafterhöhung kann auch die Lautstärke des akustischen Si­ gnals als Maßstab für die Bremskraftgenerierung herangezogen werden, indem beispielsweise die Bremskraft bzw. der Bremsdruck proportional zur Lautstärke eingestellt wird. Darüberhinaus ist aber auch eine nichtlineare Abhängigkeit möglich.

Um ungewollte Aktivierungen des Notbremssystems zu vermeiden, kann vor Fahrtantritt eine Fahreridentifizierung anhand einer Sprachprobe vorgenommen werden, zu der der Fahrer zweckmäßig von einem Bordcomputer aufgefordert wird. Nach erfolgreicher Fahreridentifizierung werden die dem aktuellen Fahrer entspre­ chenden Parameter aktiviert.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 werden im ersten Verfah­ rensschritt 1 zusätzlich zu den akustischen Signalen S_A des Fahrers auch nicht-akustische Signale S_NA berücksichtigt. Als akustische Signale S_A werden wie im ersten Ausführungsbeispiel sprachliche Äußerungen des Fahrers über ein Mikrophon aufgenom­ men. Als nicht-akustische Signale können nicht-akustische Fah­ rerreaktionen und/oder nicht-akustische Fahrzeug-Betriebs- und Zustandsgrößen erfaßt und untersucht werden.

Als nicht-akustische Fahrerreaktionen kommen sowohl bewußte, gesteuerte Fahrerreaktionen als auch unbewußte, willentlich nicht steuerbare Fahrerreaktionen in Betracht. Zu den bewußten, nicht-akustischen Fahrerreaktionen zählen bestimmte Fahrerbewe­ gungen, beispielsweise schnelle Fußbewegungen, oder erhöhter Druck des Fahrers auf das Lenkrad etc. Sowohl die bewußten als auch die unbewußten Fahrerreaktionen werden durch geeignete Sensoren, welche sich beispielsweise am Lenkrad befinden, er­ mittelt.

Als nicht-akustische Signale S_NA können andererseits aber auch Betriebs- und Zustandsgrößen des Fahrzeugs ermittelt werden. Hierzu zählen insbesondere die Betätigungsgeschwindigkeit des Bremspedals, die Stellung bzw. der Pedalweg des Bremspedals, die Fahrzeuggeschwindigkeit etc., aber auch daraus abgeleitete oder äquivalente Größen. Darüberhinaus können als zusätzliches nicht-akustisches Kriterium der Abstand und/oder die Relativge­ schwindigkeit des eigenen Fahrzeugs zum vorausfahrenden Fahr­ zeug herangezogen werden.

Im Verfahrensschritt 2 werden die akustischen Signale S_A wie­ derum auf Übereinstimmung mit einem abgespeicherten Vergleichs­ signal G_A überprüft. Falls der Wert des akustischen Signals S_A den Vergleichswert des Signals G_A übersteigt, wird dem "ja"- Zweig entsprechend zum nächsten Verfahrensschritt 3 fortgefah­ ren. Andernfalls wird gemäß dem "nein"-Zweig zum ersten Verfah­ rensschritt 1 zur erneuten Aufnahme akustischer und nicht- akustischer Signale zurückgekehrt.

Im Verfahrensschritt 3 werden als Zusatzbedingung, die kumula­ tiv zur Bedingung für die akustischen Signale für die Einlei­ tung einer Notbremsung erfüllt sein muß, die nicht-akustischen Signale S_NA auf Übereinstimmung mit abgespeicherten Vergleichs­ signalen G_NA untersucht. Stimmen die entsprechenden Werte über­ ein bzw. überschreiten die Werte der gemessenen nicht- akustischen Signale S_NA die Werte der Vergleichssignale G_NA ("ja"-Zweig), so wird zum nächsten Verfahrensschritt 4 fortge­ fahren, der Erzeugung der Bremssignale S_Br. Liegen die Werte der gemessenen Signale unterhalb der Vergleichswerte ("nein"- Zweig), so wird zum ersten Verfahrensschritt 1 zurückgekehrt und eine neue Meßreihe akustischer und nicht-akustischer Signa­ le durchgeführt.

Zweckmäßig wird der zeitliche Abstand zwischen dem Auftreten der akustischen Signale S_A und den nicht-akustischen Signalen S_NA als Zusatzkriterium berücksichtigt, indem die Notbremsung nur für den Fall erlaubt wird, daß die Zeitspanne zwischen den Messungen der beiden Signale einen Grenzwert nicht überschrei­ tet.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann auch das Lö­ sen bzw. Entriegeln der automatisch betätigten Bremse über ei­ nen akustischen Befehl erfolgen. Analog zum Betätigen der Brem­ se erfolgt auch das Lösen der Bremse anhand definierter Ver­ gleichswörter wie zum Beispiel "Stopp" oder "Bremse lösen", de­ ren bestimmende Parameter beispielsweise mittels einer Fre­ quenzanalyse oder einer Lautstärkeuntersuchung mit abgespei­ cherten Vergleichswerten verglichen werden. Der Abbruch des Bremsvorganges kann gegebenenfalls zusätzlich oder alternativ auch durch nichtakustische Signale, beispielsweise durch Betä­ tigung eines Fahrpedals, ausgelöst werden.

Das Verfahren zum Betätigen und zum Lösen der Bremse kann so­ wohl in Notfällen als auch im Normalfall - bei regulärem Fahrbetrieb - angewandt werden. Weiterhin ist es möglich, sowohl die Betriebs- als auch die Feststellbremse des Fahrzeugs über die akustische Eingabe zu steuern.

Die akustische Eingabe kann bei Fahrtantritt zum Lösen der Be­ triebsbremse und/oder der Feststellbremse herangezogen werden. Weiterhin ist es möglich, die Bremse auch im Stillstand des Fahrzeugs zum Zweck der Wegrollsicherung per Spracheingabe zu betätigen.

Gegebenenfalls kommt auch die Steuerung der Kraftstoffeinsprit­ zung mit Hilfe der akustischen Signale in Betracht.

Claims (20)

1. Verfahren zum automatischen Auslösen der Bremse eines Kraft­ fahrzeugs, wobei über Sensoren Fahrerreaktionen erfaßt, mit Re­ ferenzwerten verglichen und bei Überschreitung eines Grenzwerts automatisch Bremssignale zur Einleitung eines Bremsvorgangs er­ zeugt werden, dadurch gekennzeichnet,

• - daß als Fahrerreaktion ein vom Fahrer geäußertes akustisches Signal erfaßt und ausgewertet wird,
• - daß die Lautstärke des akustischen Signals auf Überschrei­ tung eines Schwellenwerts untersucht wird, wobei ein Brems­ vorgang erst ausgelöst wird, wenn eine Mindestlautstärke er­ reicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zumindest eine nicht-akustische Fahrerreaktion erfaßt und ausgewertet wird, wobei nur bei kumulativem Vorlie­ gen der Bedingungen für das akustische Signal und für die nicht-akustische Fahrerreaktion ein Bremsvorgang eingeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zumindest eine Fahrzeug-Betriebs- und Zustands­ größe erfaßt und ausgewertet wird, wobei nur bei kumulativem Vorliegen der Bedingungen für das akustische Signal und für die Fahrzeug-Betriebs- und Zustandsgröße ein Bremsvorgang eingelei­ tet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Fahrzeug-Betriebs- und Zustandsgröße die Betätigungsge­ schwindigkeit des Bremspedals gemessen und ausgewertet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Fahrzeug-Betriebs- und Zustandsgröße der Pedalweg des Bremspedals gemessen und ausgewertet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Fahrzeug-Betriebs- und Zustandsgröße die Fahrzeugge­ schwindigkeit gemessen und ausgewertet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Fahrzeug-Betriebs- und Zustandsgröße die Pedalkraft auf das Bremspedal und/oder der hydraulische Bremsdruck oder eine aus diesen Größen abgeleitete Größe berücksichtigt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Fahrzeug-Betriebs- und Zustandsgröße der Abstand und/oder die Relativgeschwindigkeit zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder Hindernis berücksichtigt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der automatische Bremsvorgang nur für den Fall eingeleitet wird, daß das akustische Signal innerhalb eines bestimmten Zeitfensters vor oder nach dem Erkennen einer Notsituation an­ hand nicht-akustischer Fahrzeug-Betriebs- und Zustandsgrößen und/oder nicht-akustischer Fahrerreaktionen erzeugt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das akustische Signal auf Übereinstimmung mit Vergleichs­ wörtern untersucht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das akustische Signal einer Frequenzanalyse unterzogen wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor Fahrtantritt eine Fahreridentifizierung durchgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahreridentifizierung anhand einer Sprachprobe durchge­ führt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das akustische Signal eines zweiten Fahrzeuginsassen gemes­ sen und ausgewertet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bewußte, vom Fahrer gesteuert erzeugbare Signale bzw. Reak­ tionen erfaßt werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß unbewußte Fahrerreaktionen erfaßt werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrstufige Bremskrafterhöhung bei wiederholter Fah­ rerreaktion ausgelöst wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskrafterhöhung in Abhängigkeit der Lautstärke des akustischen Signals durchgeführt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Fahrer geäußertes akustisches Signal erfaßt und ausgewertet wird und zum automatischen Abbruch des Bremsvorgan­ ges herangezogen wird.

20. Vorrichtung zum automatischen Auslösen der Bremse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 19, mit Sensoren zur Erfassung von Körperreaktionen des Fahrers, wobei die gemesse­ nen Sensorsignale einer Regel- und Steuereinheit zuführbar sind, in der bei Überschreitung eines Grenzwerts automatisch Bremssignale zur Einleitung eines Bremsvorgangs erzeugbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor ein Mikrophon vorgesehen ist und daß das vom Mi­ krophon erzeugte Sensorsignal anhand einer in der Regel- und Steuereinheit durchführbaren Frequenzanalyse mit einem Refe­ renzsignal vergleichbar ist, wobei die Lautstärke des akusti­ schen Signals auf Überschreitung eines Schwellenwerts unter­ sucht wird und ein Bremsvorgang erst ausgelöst wird, wenn eine Mindestlautstärke erreicht wird.