DE602005004352T2

DE602005004352T2 - Autonom wirkende Bremsbetätigungseinrichtung und autonom wirkendes Bremsverfahren für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE602005004352T2
Application number: DE602005004352T
Authority: DE
Inventors: Gary C. Dayton FULKS; Timothy A. Enon Haerr; Douglas E. Dayton Poole
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2025-10-25
Also published as: EP1655191B1; DE602005004352D1; EP1655191A1; ATE383981T1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Bremssysteme und insbesondere ein autonomes Bremsanlegesystem für Fahrzeuge und ein Verfahren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bestimmte herkömmliche Fahrzeuge sind mit Abstandssensoren versehen, um dem Fahrer in Situationen schlechter Sicht zu helfen, z. B. wenn er rückwärts einparken muss. Bei bestimmten herkömmlichen Fahrzeugen wird ein Tonsignal mit einer Frequenz abgegeben, die so hoch ist, wie nahe das Fahrzeug einem Hindernis ist. Der Fahrer muss dann selbst die Bremskraft abschätzen, die aufgebracht werden sollte. Bei anderen bekannten Fahrzeugen wird der von den Abstandssensoren gemessene Abstand von einem Controller verwendet, um das Fahrzeug automatisch zu bremsen. Allerdings muss der Fahrer noch eingreifen. Im Falle eines unsachgemäßen Manövers kann das Fahrzeug auf ein Hindernis treffen und beschädigt werden. Das Risiko ist besonders hoch im Falle des Manövrierens auf einer abschüssigen Fläche mit wenig freiem Raum um das Fahrzeug. Ein Gradient von 2 bis 3% reicht nämlich aus, um ein Auto in Bewegung zu versetzen, wenn es nicht gebremst wird.
Aus der DE-4 201 806 ist ein Fahrzeug bekannt, das einen Abstandssensor aufweist, der den Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis misst, das hinter dem Fahrzeug liegt. Wenn dieser Abstand kleiner als ein bestimmter Schwellenwert ist, aktiviert eine Steuereinheit eine Pumpe, die den Druck der hydraulischen Bremsen erhöht, um das Fahrzeug anzuhalten.
Ebenso ist aus der US 2003/0111902 ein Lastkraftwagen bekannt, der einen Abstandssensor umfasst, welcher den Abstand zwischen dem Lastkraftwagen und einer hinter dem Lastkraftwagen gelegenen Entladerampe misst. Der Lastkraftwagen umfasst auch einen Geschwindigkeitssensor. Eine Steuereinheit speichert in ihrem Speicher ein minimales Profil und ein maximales Profil, die für einen gegebenen Abstand einen Geschwindigkeitsbereich definiert, in welchem die Geschwindigkeit des Lastkraftwagens liegen muss. Falls dies nicht der Fall ist, sendet die Steuereinheit Steuerimpulse zu einem Druckventil, um den Druck der hydraulischen Bremsen des Lastkraftwagens zu erhöhen oder zu reduzieren, so dass der Lastkraftwagen automatisch gegen die Entladerampe angehalten wird. Wenn der Lastkraftwagen angehalten hat, wird der hydraulische Druck für einige Sekunden aufrechterhalten. Wenn der Motor abgestellt wird, kann der Druck nicht aufrechterhalten werden. In diesem Fall muss der Fahrer die Parkbremse von Hand einlegen, damit der Lastkraftwagen an Position gehalten wird. Sollte der Fahrer vergessen, dies zu tun, wenn sich der Lastkraftwagen auf einer abschüssigen Fläche befindet, dann kann er in Richtung des Gefälles verschoben werden und auf ein Hindernis treffen. Die EP 1081004 , die EP 0976627 , die US 6,302,497 , die US 6,244,676 und die US 5,372,409 offenbaren bekannte Fahrzeugbremssysteme.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach der vorliegenden Erfindung ist ein autonomes Bremsanlegesystem für Fahrzeuge nach Anspruch 1 vorgesehen.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist für ein autonomes Bremsanlegesystem vorgesehen, das eine hydraulische Fahrzeugbremsanordnung, eine Vakuumbremskraftverstärkeranordnung, ein Solenoidventil und einen automatischen Controller umfasst. Die Vakuumbremskraftver stärkeranordnung ist wirksam mit der hydraulischen Fahrzeugbremsanordnung verbunden. Das Solenoidventil ist wirksam mit der Vakuumbremskraftverstärkeranordnung verbunden. Der automatische Controller umfasst ein erstes Ausgangssignal, das wirksam mit dem Solenoidventil verbunden ist, und er umfasst wenigstens ein Eingangssignal. Das erste Ausgangssignal aktiviert das Solenoidventil, welches die Vakuumbremskraftverstärkeranordnung aktiviert, welche die hydraulische Fahrzeugbremsanordnung in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Eingangssignal aktiviert. Das wenigstens eine Eingangssignal umfasst wenigstens eines aus einem Bremspedalpositionssignal, einem Drosselklappenpositionssignal und einem Seitenbeschleunigungssignal.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist für ein autonomes Bremsanlegesystem vorgesehen, das eine hydraulische Fahrzeugbremsanordnung, eine Vakuumbremskraftverstärkeranordnung, ein Solenoidventil und eine Seitenbeschleunigungssensoranordnung umfasst. Die Vakuumbremskraftverstärkeranordnung ist wirksam mit der hydraulischen Fahrzeugbremsanordnung verbunden. Das Solenoidventil ist wirksam mit der Vakuumbremskraftverstärkeranordnung verbunden. Die Seitenbeschleunigungssignalsensoranordnung umfasst ein Ausgangssignal, das wirksam mit dem Solenoidventil verbunden ist. Das Ausgangssignal hat einen vorbestimmten Aktionsschwellenwert und aktiviert das Solenoidventil, welches die Vakuumbremskraftverstärkeranordnung aktiviert, welche die hydraulische Fahrzeugbremsanordnung aktiviert, wenn das Ausgangssignal gleich dem vorbestimmten Aktionsschwellenwert ist oder diesen überschreitet.
Ein Verfahren der Erfindung ist zum Unterstützen des Fahrens eines Fahrzeugs vorgesehen und umfasst mehrere Schritte. Ein Schritt umfasst, dass ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis unter Verwendung wenigstens eines Abstandssensors gemessen wird. Ein weiterer Schritt umfasst, dass eine Bremskraft unter Verwendung einer Bremseinrichtung auf wenigstens ein Rad des Fahrzeugs aufgebracht wird, wobei die Bremskraft als eine Funktion des gemessenen Abstands angepasst ist, um das Fahrzeug anzuhalten, ehe das Fahrzeug auf das Hindernis trifft, und wobei die Bremskraft durch eine elektrische Bremseinrichtung aufgebracht wird, die mit einer integrierten Parkbremse versehen ist, welche ein Blockieren der elektrischen Bremseinrichtung in einer Klemmposition erlaubt. Ein weiterer Schritt umfasst, dass unter Verwendung der Parkbremse eine Klemmkraft auf das wenigstens eine Rad des Fahrzeugs aufgebracht wird, wenn das Fahrzeug für einen vorbestimmten Zeitraum angehalten worden ist.
Eine dritte Ausführungsform ist für ein System zum Unterstützen des Fahrens eines Fahrzeugs vorgesehen, das einen Brems-Controller, eine Bremseinrichtung und wenigstens einen Abstandssensor umfasst. Die Bremseinrichtung kann unter der Kontrolle des Brems-Controllers eine Bremskraft auf das wenigstens eine Rad des Fahrzeugs aufbringen. Der wenigstens eine Abstandssensor kann den Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis messen. Der Brems-Controller kann die Bremskraft als eine Funktion des Abstands anpassen, der von dem wenigstens einen Abstandssensor gemessen wird, um das Fahrzeug anzuhalten, ehe das Fahrzeug auf das Hindernis trifft. Die Bremseinrichtung ist eine elektrische Bremseinrichtung, die mit einer integrierten Parkbremse versehen ist. Der Brems-Controller kann die Parkbremse einlegen, wenn das Fahrzeug für einen vorbestimmten Zeitraum angehalten worden ist.
Mehrere Leistungen und Vorteile sind aus einer oder mehrerer der Ausführungsformen und des Verfahrens der Erfindung abgeleitet. Bei einem Beispiel hilft das autonome Bremsanlegesystem für Fahrzeuge mit einem geeigneten Eingangssignal dabei, einen Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Gegenstand im Pfad des Fahrzeugs zu halten. Bei dem gleichen oder einem unterschiedlichen Beispiel hilft das System mit einem geeigneten Eingangssignal dabei, alle Fahrzeugräder auf der Straße zu halten. Bei dem gleichen oder einem unterschiedlichen Beispiel hilft das System mit einem geeigneten Eingangssignal dabei, ein angehaltenes Fahrzeug in Ruhestellung zu halten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die ein autonomes Bremsanlegesystem für Fahrzeuge zeigt, das einen automatischen Controller umfasst;
2 ist eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die ein autonomes Bremsanlegesystem für Fahrzeuge zeigt, das keinen automatischen Controller umfasst;
3 ist eine diagrammatische Darstellung eines Fahrzeugs, das ein System zum Unterstützen des Fahrens des Fahrzeugs nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
4 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens der Erfindung zum Unterstützen des Fahrens eines Fahrzeugs.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezug auf die Zeichnungen veranschaulicht nun 1 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein erster Ausdruck der Ausführungsform von 1 ist für ein autonomes Bremsanlegesystem 10 für Fahrzeuge vorgesehen, das eine hydraulische Bremsanordnung 12, eine Vakuumbremskraftverstärkeranordnung 14, ein Solenoidventil 16 und einen automatischen Controller 18 aufweist. Die Vakuumbremskraftverstärkeranordnung 14 ist wirksam mit der hydraulischen Fahrzeugbremsanordnung 12 verbunden. Das Solenoidventil 16 ist wirksam mit der Vakuumbremskraftverstärkeranordnung 14 verbunden. Der automatische Controller 18 umfasst ein erstes Ausgangssignal 20, das wirksam mit dem Solenoidventil 16 verbunden ist, und er umfasst wenigstens ein Eingangssignal 22. Das erste Ausgangssignal 20 aktiviert das Solenoidventil 16, welches die Vakuumbremskraftverstärkeranordnung 14 aktiviert, welche die hydraulische Fahrzeugbremsanordnung 12 in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Eingangssignal 22 aktiviert. Es sei bemerkt, dass der Begriff „Signal" ein Signal mit einem Nullwert sowie ein Signal mit einem Nicht-Nullwert umfasst.
Bei einem Beispiel des ersten Ausdrucks der ersten Ausführungsform von 1 umfassen die Eingangssignale 22 ein Objekterfassungssignal 22a. Bei einer Variation ist das Objekterfassungssignal 22a ein Ausgangssignal von einem Sonar, einem Radar oder einem Laser-Objekterfassungssensor. Bei einer Modifizierung ist das Objekterfassungssignal 22a und jedes andere wenigstens eine Eingangssignal 22 eine aktive Hoch-/Niederspannungs-, Impuls-, analoge Rampen- oder CAN-(Controller-Netzwerk)-Nachricht. Andere Variationen von Objekterfassungssensoren und weitere Modifizierungen von Controller-Eingangssignalen sind dem Fachmann überlassen.
Bei dem gleichen oder einem unterschiedlichen Beispiel umfassen die Eingangssignale 22 ein Übersetzungswählsignal 22b. Bei dem gleichen oder einem unterschiedlichen Beispiel umfasst das wenigstens eine Eingangssignal 22 ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 22c. Bei einer Variation, bei welcher ein Objekterfassungssignal 22a, ein Übersetzungswählsignal 22b (z. B. Parken/Rückwärts/Leerlauf/Fahrt) und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 22c verfügbar sind, aktiviert das erste Ausgangssignal 20 des automatischen Controllers 18 das Solenoidventil 16, wenn das Objekterfassungssignal 22a, das Übersetzungswählsignal 22b und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 22c angeben, dass das Fahrzeug auf das Objekt mit einer Geschwindigkeit zuhält, die ein Bremsanlegen rechtfertigt. Bei einer Modifizierung moduliert der automatische Controller 18 das erste Ausgangssignal 20, um die Fahrzeuggeschwindigkeit sanft zu reduzieren und, falls angemessen, das Bremsanlegen sanft zu lösen, wie dies der Fachmann verstehen kann. Bei einer Veranschaulichung würde dann, wenn das Objekterfassungssignal 22a ein Objekt vor dem Fahrzeug angibt und das Übersetzungswählsignal 22b angibt, dass die Übersetzung auf rückwärts steht, das erste Ausgangssignal 20 des automatischen Controllers 18 das Solenoidventil 16 nicht aktivieren (oder das Solenoidventil 16 nicht mehr aktivieren, wenn das Fahrzeug zu einem Vorwärtshalt gekommen wäre und die Übersetzung dann auf rückwärts gesetzt würde). Andere Veranschaulichungen sind dem Fachmann überlassen.
Bei dem gleichen oder einem unterschiedlichen Beispiel umfassen die Eingangssignale 22 ein Bremspedalpositionssignal 22d. Bei einer Variation, bei welcher ebenfalls ein Objekterfassungssignal 22a, ein Übersetzungswählsignal 22b und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 22c verfügbar sind und ein Bremsanlegen angeben, verwendet der automatische Controller 18 das Bremspedalpositionssignal 22d, um zu bestimmen, ob das erste Ausgangssignal 20 das Solenoidventil 16 aktivieren sollte. Wenn das Bremspedalpositionssignal 22d angibt, dass der Fahrer das Bremspedal 24 genügend gedrückt hat, würde das erste Ausgangssignal 20 das Solenoidventil 16 nicht aktivieren. Wenn das Bremspedalpositionssignal 22d angibt, dass der Fahrer das Bremspedal 24 nicht genügend gedrückt hat, würde das erste Ausgangssignal 20 das Solenoidventil 16 aktivieren. Andere Variationen und andere Eingangssignale sind dem Fachmann überlassen.
Bei einer Umsetzung des ersten Ausdrucks der Ausführungsform von 1 umfasst die hydraulische Fahrzeugbremsanordnung 12 ein Antiblockiersystem-(ABS)-Modul 26, bei einer weiteren Umsetzung nicht.
Bei einer Verwendung des ersten Ausdrucks der Ausführungsform von 1 umfassen die Eingangssignale 22 ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 22c und ein Drosselklappenpositionssignal 22e. Bei dieser Verwendung ist das Drosselklappenpositionssignal 22e ein Gaspedalpositionssignal, und wenn das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal eine Nullfahrzeuggeschwindigkeit angibt und das Gaspedalpositionssignal ein nicht gedrücktes Gaspedal 28 angibt, aktiviert das erste Ausgangssignal 20 das Solenoidventil 16. Bei einer Variation kommt es zu der Nullfahrzeuggeschwindigkeit und dem nicht gedrückten Gaspedal 28, wenn das Fahrzeug im Verkehr angehalten wird oder mit laufendem oder abgeschalteten Motor auf ebenem Gelände oder auf einem Hügel geparkt wird, und das erste Ausgangssignal 20 reicht aus, um das Fahrzeug auf dem ebenen Gelände oder auf dem Hügel in Ruhestellung zu halten. Andere Variationen und andere Drosselklappenpositionssignale sind dem Fachmann überlassen.
Ein zweiter Ausdruck der Ausführungsform von 1 ist für ein autonomes Bremsanlegesystem 10 für Fahrzeuge vorgesehen, das eine Fahrzeugdrosselklappenanordnung 30, eine hydraulische Fahrzeugbremsanordnung 12, eine Vakuumbremskraftverstärkeranordnung 14, ein Solenoidventil 16 und einen automatischen Controller 18 umfasst. Die Vakuumbremskraftverstärkeranordnung 14 ist wirksam mit der hydraulischen Fahrzeugbremsanordnung 12 verbunden. Das Solenoidventil 16 ist wirksam mit der Vakuumbremskraftverstärkeranordnung 14 verbunden. Der automatische Controller 18 umfasst ein erstes Ausgangssignal 20, das wirksam mit dem Solenoidventil 16 verbunden ist, umfasst ein zweites Ausgangssignal 32, das wirksam mit der Fahrzeugdrosselklappenanord nung 30 verbunden ist, und er umfasst Eingangssignale 22. Das erste Ausgangssignal 20 aktiviert das Solenoidventil 16, welches die Vakuumbremskraftverstärkeranordnung 14 aktiviert, welche die hydraulische Fahrzeugbremsanordnung 12 in Abhängigkeit von wenigstens einem der Eingangssignale 22 aktiviert. Das zweite Ausgangssignal 32 deaktiviert die Fahrzeugdrosselklappenanordnung 30 in Abhängigkeit von wenigstens einem des wenigstens einen Eingangssignals 22.
Bei einer Anwendung des zweiten Ausdrucks der Ausführungsform von 1 umfassen die Eingangssignale 22 ein Objekterfassungssignal 22a, ein Übersetzungswählsignal 22b und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 22c. Bei einer Variation umfassen die Eingangssignale 22 ein Bremspedalpositionssignal 22d. Bei der gleichen oder einer unterschiedlichen Variation umfassen die Eingangssignale 22 ein Drosselklappenpositionssignal 22e. Bei einer Implementierung deaktiviert das zweite Ausgangssignal 32 die Fahrzeugdrosselklappenanordnung 30, sobald das erste Ausgangssignal 20 das Solenoidventil 16 aktiviert. Bei einer Modifizierung deaktiviert das zweite Ausgangssignal 32 die Fahrzeugdrosselklappenanordnung 30 nicht, wenn das Drosselklappenpositionssignal 22e ein nicht gedrücktes Gaspedal 28 angibt. Bei einer Implementierung des zweiten Ausdrucks der Ausführungsform von 1 umfassen die Eingangssignale 22 ein Lenkwinkelsignal 22f, ein Seitenbeschleunigungssignal 22g und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 22c. Bei einer Verwendung aktiviert das erste Ausgangssignal 20 des automatischen Controllers 18 das Solenoidventil 16, wenn das Lenkwinkelsignal 22f, das Seitenbeschleunigungssignal 22g und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 22c angeben, dass das Fahrzeug eine Kurve mit einer Geschwindigkeit fährt, die ein Bremsanlegen rechtfertigt. Bei einer Modifizierung moduliert der automatische Controller 18 das erste Ausgangssignal 20, um die Fahrzeuggeschwindigkeit sanft zu reduzieren und, falls angemessen, das Bremsanlegen sanft zu lösen, wie dies der Fachmann verstehen kann.
Bei einer Variation umfassen die Eingangssignale 22 ein Bremspedalpositionssignal 22d. Bei einer Modifizierung, bei welcher ein Lenkwinkelsignal 22g, ein Seitenbeschleunigungssignal 22g und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 22c verfügbar sind und ein Bremsanlegen angeben, verwendet der automatische Controller 18 das Bremspedalpositionssignal 22d, um zu bestimmen, ob das erste Ausgangssignal 20 das Solenoidventil 16 aktivieren sollte. Wenn das Bremspedalpositionssignal 22d angibt, dass der Fahrer das Bremspedal 24 genügend gedrückt hat, würde das erste Ausgangssignal 20 das Solenoidventil 16 nicht aktivieren. Wenn das Bremspedalpositionssignal 22d angibt, dass der Fahrer das Bremspedal 24 nicht genügend gedrückt hat, würde das erste Ausgangssignal 20 das Solenoidventil 16 aktivieren.
Bei der gleichen oder einer unterschiedlichen Variation umfassen die Eingangssignale 22 ein Drosselklappenpositionssignal 22e. Bei einer Modifizierung, bei welcher ein Lenkwinkelsignal 22g, ein Seitenbeschleunigungssignal 22g und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 22c verfügbar sind und ein Bremsanlegen angeben, deaktiviert der automatische Controller 18 die Fahrzeugdrosselklappenanordnung 30, sobald das erste Ausgangssignal 20 das Solenoidventil 16 aktiviert. Bei einer Abänderung deaktiviert das zweite Ausgangssignal 32 die Fahrzeugdrosselklappenanordnung 30 nicht, wenn das Drosselklappenpositionssignal 22e ein nicht gedrücktes Bremspedal 28 angibt.
Bei einer Erweiterung umfasst die hydraulische Fahrzeugbremsanordnung 12 eine rechte vordere Bremsunterbaugruppe und eine linke vordere Bremsunterbaugruppe, und der automatische Controller 18 ist wirksam mit der rechten und der linken vorderen Bremsunterbaugruppe verbunden und gibt nur eine aus der rechten und der linken vorderen Bremsunterbaugruppe 34 und 36 frei, wenn das Fahrzeug eine Kurve mit einer Geschwindigkeit fährt, die ein Bremsanlegen rechtfertigt, und das erste Ausgangssignal 20 aktiviert das Solenoidventil 16. Bei einem Einsatz während einer solchen Kurve wird nur die rechte vordere Bremsunterbaugruppe für einen rechen Lenkwinkel freigegeben, und nur die linke vordere Bremsunterbaugruppe wird für einen linken Lenkwinkel freigegeben. Andere Erweiterungen sind dem Fachmann überlassen. Bei einer Umsetzung des zweiten Ausdrucks der Ausführungsform von 1 umfasst die hydraulische Fahrzeugbremsanordnung 12 ein Antiblockiersystem-(ABS)-Modul 26, bei einer weiteren Umsetzung nicht.
Bei einer Konfiguration des zweiten Ausdrucks der Ausführungsform von 1 umfassen die Eingangssignale 22 ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 22c, und sie umfassen ein Drosselklappenpositionssignal 22e. Bei einer Variation ist das Drosselklappenpositionssignal 22 ein Gaspedalpositionssignal, und dann, wenn das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 22c eine Nullfahrzeuggeschwindigkeit angibt und das Gaspedalpositionssignal ein nicht gedrücktes Gaspedal 28 angibt, aktiviert das erste Ausgangssignal 20 das Solenoidventil 16, und das zweite Ausgangssignal 32 deaktiviert die Fahrzeugdrosselklappenanordnung 30.
Wieder unter Bezug auf die Zeichnungen veranschaulicht 2 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein erster Ausdruck der Ausführungsform von 2 ist für ein autonomes Bremsanlegesystem 110 vorgesehen, das eine hydraulische Fahrzeugbremsanordnung 112, eine Vakuumbremskraftverstärkeranordnung 114, ein Solenoidventil 116 und eine Seitenbeschleunigungssensoranordnung 134 umfasst. Die Vakuumbremskraftverstärkeranordnung 114 ist wirksam mit der hydrauli schen Fahrzeugbremsanordnung 112 verbunden. Das Solenoidventil 16 ist wirksam mit der Vakuumbremskraftverstärkeranordnung 114 verbunden. Die Seitenbeschleunigungssensoranordnung 134 umfasst ein Ausgangssignal 120, das wirksam mit dem Solenoidventil 116 verbunden ist, wobei das Ausgangssignal 120 einen vorbestimmten Aktionsschwellenwert hat. Das Ausgangssignal 120 aktiviert das Solenoidventil 116, welches die Vakuumbremskraftverstärkeranordnung 114 aktiviert, welche die hydraulische Fahrzeugbremsanordnung 112 aktiviert, wenn das Ausgangssignal 120 gleich dem vorbestimmten Aktionsschwellenwert ist oder diesen überschreitet.
Bei einer Umsetzung des ersten Ausdrucks der Ausführungsform von 2 umfasst die hydraulische Fahrzeugbremsanordnung 12 ein Antiblockiersystem-(ABS)-Modul 26, bei einer weiteren Umsetzung nicht.
Unter Bezug auf 3 ist ein Verfahren zum Unterstützen des Fahrens eines Fahrzeugs 201 vorgesehen und umfasst mehrere Schritte. Ein Schritt umfasst, dass unter Verwendung wenigstens eines Abstandssensors 215 und 216 ein Abstand zwischen dem Fahrzeug 201 und einem Hindernis gemessen wird. Ein weiterer Schritt umfasst, dass unter Verwendung einer Bremseinrichtung eine Bremskraft auf wenigstens ein Rad 202a–d des Fahrzeugs 201 aufgebracht wird, wobei die Bremskraft als eine Funktion des gemessenen Abstands angepasst ist, um das Fahrzeug 201 anzuhalten, bevor das Fahrzeug auf das Hindernis trifft, und wobei die Bremskraft durch eine elektrische Bremseinrichtung 203a–d und 206a–d aufgebracht wird, die mit einer integrierten Parkbremse versehen ist, die ein Blockieren der elektrischen Bremseinrichtung 203a–d und 206a–d in einer Klemmposition ermöglicht. Ein weiterer Schritt umfasst, dass unter Verwendung der Parkbremse eine Klemmkraft auf das wenigs tens eine Rad 202a–d des Fahrzeugs 201 aufgebracht wird, wenn das Fahrzeug 201 für einen vorbestimmten Zeitraum angehalten worden ist.
Bei einer Anwendung ermöglicht das Verfahren das leichte Parken des Fahrzeugs 201, ohne dass es auf ein Hindernis trifft. Bei einer Variation wird das Fahrzeug 201 automatisch angehalten, und die Parkbremse wird automatisch ohne Eingreifen des Fahrers eingelegt. Bei einer Modifizierung wird das Verfahren einfach durch eine einzige Bremseinrichtung implementiert, die von einem Controller 220 gesteuert wird.
Bei einer Erweiterung des Verfahrens sind auch die Schritte enthalten, dass unter Verwendung eines Gradientensensors 212 der Gradient einer Fläche bestimmt wird, auf welcher sich das Fahrzeug 201 befindet, und die von der Parkbremse aufgebrachte Klemmkraft als eine Funktion des Gradienten eingestellt wird. Bei einer Implementierung wird auf diese Weise gewährleistet, dass das Fahrzeug 201 selbst auf einer Fläche mit einem steilen Gradienten an Position gehalten wird.
Bei der gleichen oder einer unterschiedlichen Erweiterung des Verfahrens sind auch die Schritte enthalten, dass eine Rate der zeitlichen Variation der Bremskraft als eine Funktion des gemessenen Abstands bestimmt wird und die auf die Bremseinrichtung aufgebrachte Bremskraft nach der Rate der zeitlichen Variation modifiziert wird. Bei einer Implementierung wird die Bremskraft rasch an eine neue Situation angepasst. Wenn z. B. das Hindernis nicht stationär ist, sondern sich dem Fahrzeug nähert oder sich davon weg bewegt, wird die Rate der zeitlichen Variation der Bremskraft modifiziert, so dass die Bremskraft rasch an die neue Position des Hindernisses angepasst wird.
Bei einer Variation sind auch die Schritte enthalten, dass eine Verschiebungsrichtung des Fahrzeugs 201 bestimmt wird und die Rate der zeitlichen Variation als eine Funktion der Verschiebungsrichtung des Fahrzeugs 201 berechnet wird. Bei einer Implementierung ermöglicht dies eine Kompensierung des Bremsens, die bei Bewegung nach vorne weniger wirksam ist als bei Bewegung nach rückwärts. Im Falle einer Vorwärtsbremsung gibt es nämlich eine Lastübertragung auf den vorderen Zug, womit der hintere Zug leichter gemacht wird. Dies beinhaltet ein weniger effizientes Bremsen, insbesondere wenn die Bremsung nur auf den hinteren Zug aufgebracht wird.
Bei der gleichen oder einer unterschiedlichen Variation sind auch die Schritte enthalten, dass der Gradient einer Fläche, auf der sich das Fahrzeug 201 befindet, mittels eines Gradientensensors 212 bestimmt wird und die Rate der zeitlichen Variation als eine Funktion des Gradienten berechnet wird. Bei einer Implementierung läßt die Berücksichtigung des Gradienten beim Bestimmen der Rate der zeitlichen Variation auch zu, dass die Bremskraft rasch an eine neue Situation angepasst werden kann. Wenn z. B. das Fahrzeug 201 auf einem Pfad fährt, in dessen Verlauf sich der Gradient ändert, wird die Bremskraft rasch an den neuen Gradienten angepasst.
Bei der gleichen oder einer unterschiedlichen Variation sind auch die Schritte enthalten, dass: eine noch zu fahrende Strecke bestimmt wird, indem ein vorbestimmter Sollanhalteabstand von dem durch den Abstandssensor gemessenen Abstand subtrahiert wird; eine Gesamtgeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt wird; ein voraussagbarer Anhalteabstand als eine Funktion der Gesamtgeschwindigkeit und einer vorbestimmten Sollverzögerung bestimmt wird; ein Rückwirkungsterm als eine Funktion der Differenz zwischen dem voraussagbaren Anhalteabstand und der noch zu fahrenden Strecke bestimmt wird; und die Rate der zeitlichen Variation der Bremskraft als eine Funktion des Rückwirkungsterms bestimmt wird. Bei einer Implementierung wird das Fahrzeug 201 mit einer Rückwirkung dieses Typs derart gebremst, dass es mit hoher Genauigkeit in einem vorbestimmten Abstand von dem Hindernis anhält. Es sei bemerkt, dass die Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 201 zum Bestimmen der Rate der zeitlichen Variation auch zuläßt, dass die Bremskraft rasch an die neue Situation angepasst wird. Wenn das Fahrzeug z. B. von einem zweiten Fahrzeug getroffen wird und seine Geschwindigkeit sich plötzlich erhöht, wird die Bremskraft rasch an die neue Geschwindigkeit angepasst.
Bei einer Modifizierung wird der Rückwirkungsterm berechnet, indem die Summe eines Terms, der proportional zu der Differenz zwischen dem voraussagbaren Anhalteabstand und der noch zu fahrenden Strecke ist, eines Terms, der proportional zu der zeitlichen Ableitung der Differenz ist, und eines Terms gebildet wird, der proportional zu dem zeitlichen Integral der Differenz ist. Bei dieser Modifizierung sind auch die Schritte enthalten, dass: das Produkt der Summe und einer Verstärkung gebildet wird, wobei die Verstärkung eine Funktion der Verschiebungsrichtung des Fahrzeugs 201 ist; ein Abstandsterm zu dem Produkt addiert wird, wenn die noch zu fahrende Strecke kleiner als ein Näherungsschwellenwert ist, oder wenn die Differenz zwischen dem voraussagbarem Anhalteabstand und der noch zu fahrenden Strecke größer als eine Schwellendifferenz ist; und ein Gradiententerm zu dem Produkt addiert wird, wobei der Gradiententerm eine Funktion des Gradienten einer Fläche ist, auf der sich das Fahrzeug 201 befindet, und ein Gradientensensor 212 verwendet wird. Bei dieser Modifizierung ist die Rate der zeitlichen Variation gleich dem so erhaltenen Rückwirkungsterm.
Wieder unter Bezug auf 3 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung für ein System zum Unterstützen des Fahrens eines Fahrzeugs 201 vorgesehen, das einen Brems-Controller 220, eine Bremseinrichtung und wenigstens einen Abstandssensor 215 und 216 umfasst. Die Bremseinrichtung kann unter der Kontrolle des Brems-Controllers 220 eine Bremskraft auf wenigstens ein Rad 202a–d des Fahrzeugs 201 aufbringen. Der wenigstens eine Abstandssensor 215 und 216 kann den Abstand zwischen dem Fahrzeug 201 und einem Hindernis messen. Der Brems-Controller 220 kann auch die Bremskraft als eine Funktion des von dem wenigstens einen Abstandssensor 215 und 216 gemessenen Abstands anpassen, so dass das Fahrzeug 201 angehalten wird, bevor das Fahrzeug 201 auf das Hindernis trifft. Die Bremseinrichtung ist eine elektrische Bremseinrichtung 203a–d und 206a–d, die mit einer integrierten Parkbremse versehen ist. Der Brems-Controller 220 kann die Parkbremse einlegen, wenn das Fahrzeug 201 für einen vorbestimmten Zeitraum angehalten worden ist.
Bei einer Anwendung ermöglicht die Ausführungsform von 3, dass das Fahrzeug 201 leicht eingeparkt wird, ohne auf ein Hindernis zu treffen.
Bei einer Verwendung der Ausführungsform von 3 umfasst das System auch einen Gradientensensor 212, der den Gradienten einer Fläche messen kann, auf welcher sich das Fahrzeug 201 befindet, wobei der Controller 220 eine Klemmkraft der Parkbremse als eine Funktion des Gradienten regeln kann.
Bei der gleichen oder einer unterschiedlichen Verwendung kann der Brems-Controller 220 die Bremskraft nach einer Rate der zeitlichen Variation der Bremskraft modifizieren, die von dem Brems-Controller als eine Funktion des von den Abstandssensoren 215 und 216 gemessenen Abstands bestimmt wird.
Bei einem Beispiel umfasst das System auch einen Geschwindigkeitssensor 211a–d, der eine Gesamtgeschwindigkeit des Fahrzeugs 201 messen kann, wobei der Brems-Controller 220 die Rate der Variation als eine Funktion der Gesamtgeschwindigkeit bestimmen kann. Bei dem gleichen oder einem unterschiedlichen Beispiel kann der Brems-Controller 220 die Rate der Variation als eine Funktion des Gradienten bestimmen.
Bei der gleichen oder einer unterschiedlichen Verwendung umfasst der wenigstens eine Abstandssensor 215 und 216 wenigstens einen Abstandssensor 216, der hinten am Fahrzeug 201 positioniert ist, um den Abstand zwischen dem Fahrzeug 201 und einem Hindernis zu messen, das im Pfad des Fahrzeugs 201 liegt, wenn das Fahrzeug 201 rückwärts fährt.
Bei der gleichen oder einer unterschiedlichen Verwendung umfasst der der wenigstens eine Abstandssensor 215 und 216 wenigstens einen Abstandssensor 215, der vorne am Fahrzeug 201 positioniert ist, um den Abstand zwischen dem Fahrzeug 201 und einem Hindernis zu messen, das im Pfad des Fahrzeugs 201 liegt, wenn sich das Fahrzeug 201 nach vorne bewegt.
Bei der gleichen oder einer unterschiedlichen Verwendung umfasst das System auch einen Winkelsensor, der den Winkel messen kann, der von den gelenkten Rädern 202a–b des Fahrzeugs 201 relativ zu der Längsachse des Fahrzeugs 201 gebildet wird, wobei der Brems-Controller 220 den Abstand zwischen dem Fahrzeug 201 und dem Hindernis als eine Funktion der von dem wenigstens einen Abstandssensor 215 und 216 gemesse nen Abstände und des von dem Winkelsensor gemessenen Winkels bestimmen kann.
Die folgenden Absätze beziehen sich auf 3 und 4 und beschreiben ein spezielles Beispiel des Verfahrens sowie ein spezielles Beispiel der dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei andere Beispiele dem Fachmann überlassen sind, und wobei die im folgenden beschriebenen speziellen Beispiele nicht die vorherige Beschreibung des Verfahrens sowie der dritten Ausführungsform der Erfindung einschränken sollen und nicht die vorher beschriebenen Erweiterungen, Anwendungen, Variationen, Modifizierungen, Verwendungen usw. eines solches Verfahren und der dritten Ausführungsform einschränken sollen.
In 3 ist diagrammatisch ein Kraftfahrzeug 201 von oben gezeigt, das ein System zum Unterstützen des Fahrens des Fahrzeugs 201 nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das Fahrzeug 201 hat zwei Vorderräder 202a und 202b sowie zwei Hinterräder 202c und 202d. Die Beschreibung mehrerer identischer Mechanismen wird allgemein angegeben, indem nur einer dieser Mechanismen im Singular beschrieben wird.
Jedes der Räder 202a–d ist mit einem elektromechanischen Bremssattel 203a–d versehen. Der elektromechanische Bremssattel 203a–d kann eine Klemmkraft auf eine Scheibe aufbringen, die starr an dem Rad 202a–d angebracht ist. Genauer wird die Klemmkraft durch die gegenseitige Annäherungsbewegung von zwei Bremsklötzen erhalten, die an jeder Seite der Scheibe angeordnet sind. Die Klemmkraft rechtwinklig zu der Scheibe erzeugt ein Bremsmoment, das die Winkeldrehgeschwindigkeit der Scheibe und deshalb des Rades 202a–d reduziert. Der elektromechanische Bremssattel 203a–d umfasst einen Elektromotor und ein Kupplungssystem, um die Drehbewegung der Ausgangswelle des Elektromotors in eine Translationsbewegung eines Klotzes zu dem anderen oder davon weg umzuwandeln. Der Elektromotor des elektromechanischen Bremssattels 203a–d wird durch einen Wechselrichter 206a–d mit elektrischem Strom versorgt. Dieser stellt die Parameter des elektrischen Stroms ein, der von einer Batterie 204 über eine Versorgungsleitung 205a–d geliefert wird, um den Elektromotor zu versorgen.
Der elektromechanische Bremssattel 203a–d ist auch mit einer integrierten Parkbremsenfunktion versehen. Dazu umfasst der Bremssattel 203a–d eine mechanische Sperre, die in eine stabile Sperrposition geschaltet werden kann, um das Kupplungssystem in einer Position zu sperren, in welcher die Platten eine hohe Klemmkraft auf die Scheibe des Rades 202a–d aufbringen. Selbst wenn also die Stromversorgung zu dem Motor unterbrochen wird, wird die Klemmkraft aufrechterhalten, womit verhindert wird, dass das Fahrzeug verschoben wird. Ein solcher elektromechanischer Bremssattel ist z. B. aus der US 6,315,092 oder der WO 03/050437 bekannt.
Das Fahrzeug umfasst einen bordeigenen Controller 220. Der Controller 220 hat wenigstens einen Speicher und einen Prozessor, der verschiedene in dem Speicher gespeicherte Programme abarbeiten soll. Der Controller 220 hat auch eine Reihe von Eingängen, die allgemein mit dem Buchstaben E angegeben sind, und eine Reihe von Ausgängen S. Der Controller 220 ist folglich für jeden der Eingänge E mit Datenerfassungsmitteln versehen, die das Signal an dem entsprechenden Eingang lesen und den Wert bezüglich des gelesenen Signals in einen vorbestimmten Speicherraum einschreiben können. Ebenso umfasst der Controller 220 für jeden Ausgang S Emissionsmittel, die Daten aus einem vorbestimmten Spei cherraum auslesen und an dem entsprechenden Ausgang ein Signal bezüglich der gelesenen Daten emittieren können.
Das Fahrzeug 201 umfasst eine Reihe von Sensoren, die mit dem Eingang des Controllers 220 verbunden sind.
Das Fahrzeug 201 umfasst einen Bremsanforderungssensor 210, der ein Signal als eine Funktion des Niederdrückens des Bremspedals emittieren kann, auf das der Fahrer des Fahrzeugs drückt, wenn er bremsen will. Bevorzugt ist das emittierte Signal proportional zu dem Grad des Niederdrückens des Bremspedals oder, allgemeiner, damit positiv korreliert.
Das Fahrzeug 201 umfasst auch vier Radgeschwindigkeitssensoren 211a–d. Der Radgeschwindigkeitssensor 211a–d misst die Winkeldrehgeschwindigkeit des Rades 202a–d. Beispielsweise umfasst der Radgeschwindigkeitssensor 211a–d ein festgelegtes Teil, das am Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs 201 angebracht ist, und ein bewegliches Teil, das an dem Rad 202a–d befestigt ist. Die Anzahl von Durchgangen pro Zeiteinheit des beweglichen Teils relativ zu dem festgelegten Teil ergibt eine Messung der Winkelgeschwindigkeit des Rades. Die lineare Geschwindigkeit des Kontaktpunkts des Rades mit dem Boden ist leicht herauszukriegen, indem die Winkelgeschwindigkeit mit dem Radius des Rades 202a–d multipliziert wird. Der Controller 220 arbeitet ein Programm in Echtzeit ab, das den Prozessor die Gesamtgeschwindigkeit des Fahrzeugs 201 aus Augenblickswinkelgeschwindigkeiten berechnen läßt, die an den verschiedenen Rädern von den Sensoren 211a–d gemessen werden.
Darüber hinaus umfasst der elektromechanische Bremssattel 203a–d als einen Klemmkraftsensor (z. B. wie den von der US 6,315,092 , Spalte 3, Zeilen 42–46 erwähnten) einen (nicht gezeigten) piezoelektrischen Sensor, der die Klemmkraft messen kann, die tatsächlich von dem elektromechanischen Bremssattel 203a–d auf die Bremsscheibe aufgebracht wird. Die verschiedenen Klemmkraftsensoren sind mit dem Eingang des Controllers 220 verbunden. Andere Mittel zum Einschätzen der Klemmkraft könnten in Erwägung gezogen werden, ohne dadurch den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die Klemmkraft aus Messungen von Winkel und Intensität geschätzt werden, wie dies von der FR-2 855 610 beschrieben ist. Kennt er die Klemmkraft, dann kann der Controller 220 leicht das entsprechende Bremsmoment berechnen.
Das Fahrzeug 201 ist mit einem Gradientensensor 212 versehen, der den Gradienten der Fläche messen kann, auf welcher sich das Fahrzeug befindet.
Ein Aktivierungsknopf 213 liegt am Armaturenbrett des Fahrzeugs 220. Der Knopf 213 kann von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigt werden, um dem Controller 220 anzugeben, ob die Fahrunterstützungsfunktion aktiviert werden kann.
Das Fahrzeug umfasst auch andere (in 1 nicht gezeigte) Sensoren: einen Richtungssensor, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug nach vorne oder nach hinten verschoben wird, einen Getriebesensor, um zu bestimmen, welcher Gang eingelegt ist, und, bei einem Schaltgetriebe, ob ausgekuppelt oder eingekuppelt ist; sowie einen Winkelsensor, der den Winkel messen kann, der von den gelenkten Rädern des Fahrzeugs relativ zu der Längsachse des Fahrzeugs gebildet wird.
Das Fahrzeug 201 umfasst vier vordere Abstandssensoren 115 und vier hintere Abstandssensoren 216, die in der vorderen Stoßstange 117 bzw. der hinteren Stoßstange 218 positioniert sind. Die Abstandssensoren sind gleichmäßig entlang der Stoßstange verteilt. Diese Abstandssensoren können z. B. Infrarotsensoren oder Radarsensoren sein. Sie lassen den Controller 220 einen Abstand D0 zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis in seinem Pfad messen. Um diesen Abstand D0 zu bestimmen, verwendet der Controller 220 die vier von den Sensoren 215 oder 216 gemessenen Abstände, die der Verschiebungsrichtung des Fahrzeugs entsprechen, wie dies von dem Richtungssensor angegeben ist. Der Abstand D0 zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis ist z. B. so programmiert, dass er das Mittel der vier von den Sensoren 215 oder 216 ist. Dieses Mittel kann gegebenenfalls ein Mittel sein, das als eine Funktion des von dem Winkelsensor gemessenen Winkels gewichtet ist, um die seitliche Verschiebung des Fahrzeugs zu berücksichtigen. Alternativ kann der Abstand D0 gleich dem minimalen Abstand der von den Abstandssensoren 215 oder 216 gemessenen Abstände gewählt sein.
Der Controller 220 hat u. a. die Funktion, Programme in Echtzeit abzuarbeiten, die eine Berechnung des Werts der Klemmkraft ermöglichen, die jeder der elektromechanischen Bremssättel 203a–d aufbringen muss. Die Bremskraft ist also nicht einfach proportional zu dem von dem Sensor 210 gemessenen Niederdrücken, sondern sie ist so berechnet, dass der Komfort, die Sicherheit, die Fahrbarkeit des Fahrzeugs usw. verbessert sind. Eines der Programme führt die Fahrunterstützungsfunktion nach einem Verfahren der Erfindung durch. Es können weitere Programme vorgesehen sein, um weitere Funktionen durchzuführen. Beispielsweise kann der Controller 220 ein Programm abarbeiten, um ein Blockieren der Räder zu verhindern (ABS). Der Wert der Klemmkraft, der in jedem Augenblick von dem Controller 220 berechnet wird, heißt Sollklemmkraft. Der Controller 220 emittiert an seinem entsprechenden Ausgang ein Steuersignal bezüglich der Sollklemmkraft zu dem Wechselrichter 206a–d über eine zugehörige elektrische Verbindung 207a–d. In Reaktion auf dieses Steuersignal betriebt der Wechselrichter 206a–d den Elektromotor des elektromechanischen Bremssattels 203a–d, damit die Klemmkraft, die der elektromechanische Bremssattel aufbringt, der Sollklemmkraft entspricht. Bestimmte von dem Controller 220 abgearbeitete Programme können als ein Ergebnis ein aufzubringendes Bremsmoment ergeben. In diesem Fall bestimmt der Controller 220 die entsprechende Sollklemmkraft.
Ein Ausgang des Controllers 220 entspricht einem Anzeiger 214 für den Betrieb der Fahrunterstützungsfunktion. Dieser Anzeiger 214 weist ein grünes Licht und ein rotes Licht auf, die an dem Armaturenbrett liegen. Ihre Rolle wird im folgenden erläutert.
Schließlich soll ein Ausgang des Controllers 220 die Parkbremse einlegen, indem die Sperre des Bremssattels 203a–d elektrisch gesteuert wird. Beispielsweise kann ein Ausgang des Controllers 220 einen Elektromagneten magnetisieren oder entmagnetisieren. Eine Feder drückt die Sperre in die Sperrposition, während der Elektromagnet (wenn er magnetisiert wird) die Sperre aus der Sperrposition verschieben kann, wie dies z. B. in Spalte 4, Zeilen 34–43 in der US 6,315,092 erläutert ist.
Wenn der Knopf 213 gedrückt ist, arbeitet der Prozessor des Controllers 220 periodisch ein Anhaltebremsprogramm 300 ab, das in seinem Speicher gespeichert ist, um die Fahrunterstützungsfunktion vorzusehen. 4 zeigt in Form eines Flussdiagramms ein Anhaltebremsprogramm 300 nach einem Verfahren der Erfindung. Wenn der Knopf nicht gedrückt ist, arbeitet der Controller das Programm 300 nicht ab.
Die Abarbeitung des Programms startet am Einsprungspunkt 301 und geht dann weiter zum Schritt 302, in dem der Controller 220 testet, ob Einsprungsbedingungen verifiziert sind.
In Abhängigkeit von der Verschiebungsrichtung des Fahrzeugs testet der Controller 220, ob die von den Abstandssensoren 215 oder 216 gelesenen Abstände kleiner als der maximale Betriebsabstand D_max der Abstandssensoren sind. Wenn dies der Fall ist, wird diese Einsprungsbedingung verifiziert. Der maximale Abstand D_max ist vom Hersteller der Sensoren spezifiziert und im Speicher des Controllers 220 gespeichert. Wenn der von den Sensoren 215 oder 216 gelesene Abstand größer als D_max ist, bedeutet dies erstens, dass die gelesenen Abstände nicht genau sind, und zweitens, dass das Fahrzeug nicht in der Nähe eines Hindernisses ist. In diesem Fall wird diese Einsprungsbedingung nicht verifiziert.
Der Controller 220 testet, ob der Abstand D0 zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis kleiner als ein Kollisionsgefahrschwellenwert D_r ist. Der Abstand D_r wird auch in dem Speicher gespeichert. Bevorzugt werden zwei Wert D_{r_av} und D_{r_ar} gespeichert, die einer Vorwärts- bzw. Rückwärtsverschiebung entsprechen. Wenn der Abstand D0 kleiner als der Schwellenwert Dr ist, der der Verschiebungsrichtung des Fahrzeugs entspricht, wird die Bedingung verifiziert.
Der Controller 220 testet, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert V_max und höher als null ist. Wenn dies der Fall ist, wird diese Einsprungsbedingung verifiziert.
Im Falle eines Schaltgetriebes testet der Controller 220, ob sich das Getriebe im ausgekuppelten Zustand befindet oder der gewählte Gang Leerlauf ist. Im Falle eines Automatikgetriebes testet der Controller 220, ob der gewählte Gang Leerlauf ist. Wenn dies der Fall ist, wird diese Einsprungsbedingung verifiziert.
Schließlich testet der Controller 220, ob die Parkbremse eingelegt ist. Wenn dies der Fall ist, wird diese Einsprungsbedingung nicht verifiziert.
Wenn wenigstens eine dieser Bedingungen nicht verifiziert wird, geht das Programm zu 309. Wenn alle Einsprungsbedingungen verifiziert werden, tritt das Programm in eine iterative Berechnungsschleife 303–308 ein, indem es zum Schritt 303 geht.
Bei 303 führt der Controller 220 verschiedene Berechnungen durch, um eine Rate der zeitlichen Variation des Bremsmoments Tx zu bestimmen.
Der Controller 220 berechnet eine noch zu fahrende Strecke D1, die gleich der Differenz zwischen dem zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis gemessenen Abstand D0 und einem vorbestimmten Sollanhalteabstand R0 ist. Wenn also der Abstand R0 z. B. 20 cm beträgt, bremst der Controller das Fahrzeug, damit es 20 cm vor dem Hindernis anhält.
Dann berechnet der Controller einen voraussagbaren Anhalteabstand D2 als eine Funktion der Gesamtgeschwindigkeit v des Fahrzeugs 1 und einer vorbestimmten Sollverzögerung d auf die folgende Weise: D2 = v²/(2·d). Die Verzögerung d beträgt z. B. 6 m/s².
Die Differenz D3 = D2 – D1 ermöglicht zu bestimmen, ob das Fahrzeug tatsächlich mit dem vorbestimmten Sollanhalteabstand R0 anhalten wird. Ein Rückwirkungsterm TC wird berechnet, indem die Summe aus einem Term, der proportional zu dem Abstand D3 ist, einem Term, der proportional zu der zeitlichen Ableitung des Abstands D3 ist, und einem Term gebildet wird, der proportional zu einem zeitlichen Integral des Abstands D3 ist (PID-Steuerung).
Wenn die Bremsung nur an den Hinterrädern durchgeführt wird, wird der Term TC mit einer Verstärkung G1 multipliziert, um einen Rückwirkungsterm TC1 = TC·G1 zu erhalten. Die Verstärkung hat in Abhängigkeit von der Verschiebungsrichtung des Fahrzeugs einen unterschiedlichen Wert. Im Falle einer Vorwärtsbremsung gibt es nämlich eine Lastübertragung auf den vorderen Zug, womit der hintere Zug leichter gemacht wird. Dies beinhaltet ein weniger effizientes Bremsen, insbesondere wenn die Bremsung nur an dem hinteren Zug durchgeführt wird. Die Verstärkung G1 hat deshalb einen größeren Wert, wenn das Fahrzeug nach vorne verschoben wird, um das weniger effiziente Bremsen zu kompensieren.
Ein Rückwirkungsterm TC2 ist gleich der Summe aus dem Term TC1 und einer Konstante K2: TC2 = TC1 + K2. Die Konstante K2 gewährleistet, dass die Rate der zeitlichen Variation Tx nicht null ist. Bei einer anderen Anwendung wird K2 nicht addiert. Wenn der Abstand D1 kleiner als ein vorbestimmter Näherungsschwellenwert R1 ist, z. B. 40 cm, oder wenn der Abstand D3 größer als ein vorbestimmter Differenzschwellenwert R2 ist, z. B. 2 cm, wird ein Rückwirkungsterm TC3 berechnet, indem die Summe aus dem Term TC2 und einem Abstandsterm K3 gebildet wird. Ansonsten ist TC3 gleich TC2. Dies läßt die Bremsung bei Nähe zum Hindernis verstärken, oder wenn der hohe Wert von D3 die Voraussage zuläßt, dass nicht in einem vorbestimmten Sollanhalteabstand R0 von dem Hindernis angehalten werden wird. Indem der Term K3 addiert wird, wird die Bremsung so modifiziert, dass die Wahrscheinlichkeit verbessert wird, dass tatsächlich mit dem vorbestimmten Sollanhalteabstand angehalten wird.
Schließlich wird der Gradient der Fläche berücksichtigt, auf der sich das Fahrzeug befindet. Ein Rückwirkungsterm TC4 wird berechnet, indem die Summe aus dem Term TC3 und einem Gradiententerm K4 gebildet wird. Der Term K4 ist positiv, wenn das Fahrzeug abwärts fährt, um die Brem sung zu verstärken. Der Term K4 ist negativ, wenn das Fahrzeug aufwärts fährt, um die Bremsung abzuschwächen. Der Term K4 ist null, wenn sich das Fahrzeug auf einer horizontalen Fläche befindet.
Die Rate der zeitlichen Variation Tx ist gleich dem Term TC4. Die Abarbeitung des Programms geht dann zum Schritt 304, in welchem das aufzubringende Bremsmoment CC(n) berechnet wird, indem die Summe aus dem Bremsmoment der vorhergehenden Iteration CC(n – 1) und aus dem Produkt der im Schritt 303 bestimmten Variationsrate Tx und der Abarbeitungszeit τ der iterativen Berechnungsschleife 303–308 gebildet wird. Beim ersten Durchgang in der Schleife ist das Bremsmoment bei der vorhergehenden Iteration ein Anfangsmoment CC(0), das als gleich dem Bremsmoment angenommen wird, welches der von dem piezoelektrischen Sensor des Bremssattels 203a–d gemessenen Klemmkraft entspricht. Es gibt also keine Diskontinuität in dem aufzubringenden Moment.
Wenn die vorhergehende Berechnung als ihr Ergebnis ein Moment ergibt, das größer als das maximale Moment CC_max ist, ist das aufzubringende Moment das Moment CC_max. Das Moment CC_max ist so gewählt, dass ein Blockieren der Räder verhindert wird, was dem Bremswirkungsgrad und dem Komfort abträglich wäre.
Bei 305 wird mittels des Anzeigers 214 ein Betriebssignal emittiert. Das grüne Licht am Armaturenbrett wird eingeschaltet, um dem Fahrer anzugeben, dass die Fahrunterstützungsfunktion aktiv und die aufgebrachte Bremskraft die bei der Abarbeitung des Programms 300 von dem Controller 220 berechnete ist. Das rote Licht wird eingeschaltet, wenn der Abstand D3 größer als null ist, um anzugeben, dass die Gefahr einer Kollision mit dem Hindernis besteht. In diesem Fall kann der Fahrer die Entscheidung fällen, auf das Bremspedal zu drücken. Der Anzeiger 214 kann gegebenenfalls einen Lautsprecher umfassen. In diesem Fall bewirkt der Controller 220, dass der Lautsprecher einen Ton mit einer Frequenz abgibt, die so hoch ist, wie der Abstand D0 klein ist.
Bei 206 wird ein Test durchgeführt, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs null ist. Wenn dies der Fall ist, geht das Programm zu 307, ansonsten geht es zu 308.
Bei 207 wird in einen statischen Modus eingetreten. Der Controller weist den elektromechanischen Bremssattel 203a–d an, weiter das bei 304 bestimmte Bremsmoment aufzubringen. Dieses Bremsmoment zum Parken ist so hoch wie der Gradient steil ist, auf dem sich das Fahrzeug 201 befindet (wie von dem Gradientensensor 212 gemessen). Nach einem vorbestimmten Zeitraum, z. B. 2 s (Sekunden), weist der Controller 220 den Bremssattel 203a–d an, das Bremsmoment zum Parken des Fahrzeugs mittels des Elektromotors aufzubringen, und der Controller 220 legt die Parkbremse ein, indem er elektrisch die Blockierung des Bremssattels 203a–d steuert. Das Fahrzeug ist also in einem Abstand von dem Hindernis angehalten worden, und die Parkbremse ist ohne Eingreifen des Fahrers mit ausreichender Klemmwirkung eingelegt worden. Die Abarbeitung des Programms geht zu 308 und dann zu 309, da das Einlegen der Parkbremse eine Abbruchbedingung ist.
Bei 208 testet der Controller 220, ob Abbruchbedingungen verifiziert werden. Der Controller 220 testet, ob der Fahrer die Fahrunterstützungsfunktion mittels des Knopfes 213 deaktiviert hat. In diesem Fall wird diese Abbruchbedingung verifiziert, und die aufzubringende Klemmkraft ist nicht länger von dem Programm 300 zu bestimmen.
Der Controller 220 testet, ob die Parkbremse eingelegt worden ist. Dies ist der Fall, wenn die Abarbeitung des Programms 300 durch den Schritt 307 gegangen ist. Diese Abbruchbedingung wird dann verifiziert.
Der Controller 220 testet auch, ob der Abstand D0 größer als der Schwellenwert R0 ist. Das Hindernis kann nämlich so verschoben sein, dass nicht mehr die Gefahr einer Kollision damit besteht. Wenn dies der Fall ist, wird diese Abbruchsbedingung verifiziert. Wenn keine der Abbruchbedingungen verifiziert wird, kehrt das Programm zu 303 zurück. Ansonsten geht die Abarbeitung des Programms zu 309.
Die Abarbeitung des Programms ist am Abbruchpunkt 309 abgeschlossen. Periodisch und während der Aktivierungsknopf 213 gedrückt ist, wird der Controller das Programm 300 wieder beginnend am Einsprungspunkt 301 abarbeiten.
Als eine Modifizierung an dem Verfahren und der dritten Ausführungsform, die eben beschrieben worden sind, können andere Charakteristika ins Auge gefasst werden.
Ein Fahrzeug ist beschrieben worden, das mit einer vollständig elektrischen Bremseinrichtung versehen ist. Alternativ kann ein Hybridbremssystem verwendet werden, das z. B. hydraulische Bremssättel zum Bremsen der Vorderräder und elektromechanische Bremssättel zum Bremsen der Hinterräder aufweist. Das Verfahren nach der Erfindung wird dann auf die Abbremsung der Hinterräder angewandt. Die Sollverzögerung passt zu der Anzahl der gebremsten Räder. Wenn z. B. die zwei Hinterräder abgebremst werden, beträgt die Sollverzögerung zwei oder drei oder vier m/s².
Bei der dritten beschriebenen Ausführungsform gibt es vier vordere Abstandssensoren und vier hintere Abstandssensoren. Alternativ kann es mehr oder weniger Abstandssensoren geben. Es kann keine vorderen Abstandssensoren oder keine hinteren Abstandssensoren geben. Der Controller kann dazu geeignet sein, die vorhandenen Sensoren zu erfassen. Wenn der Controller in diesem Fall z. B. erfasst, dass es keine vorderen Sensoren gibt, wird die Fahrunterstützungsfunktion nur aktiviert, wenn das Fahrzeug nach rückwärts verschoben wird.
Ein Programm ist beschrieben worden, bei dem ein Bremsmoment berechnet wird. Auf äquivalente Weise könnte das Programm eine Klemmkraft berechnen. Der beschriebene Aktivierungsknopf kann durch jedes Element ersetzt sein, das den Fahrer/die Fahrerin angeben läßt, ob er/sie wünscht, dass die Unterstützungsfunktion aktiv ist, oder anders.
Der Brems-Controller kann aus einer Geräteeinheit (zentralisierte Architektur) oder aus mehreren Geräteeinheiten (verteilte Architektur) bestehen. Die Unterstützungsfunktion wird bevorzugt durch Programmierung des Brems-Controllers erhalten. Diese Funktion kann jedoch auch mittels einer elektronischen Schaltung implementiert sein, die speziell für diesen Zweck ausgelegt ist.
Das beschriebene Verfahren kann mit anderen Einsprungs- und Abbruchbedingungen als den beschriebenen implementiert sein. Beispielsweise kann die Einsprungsbedingung bezüglich des gewählten Gangs oder des ausgekuppelten Zustands des Getriebes weggelassen sein.
Mehrere Leistungen und Vorteile werden aus einer oder mehrerer der Ausführungsformen und dem Verfahren der Erfindung abgeleitet. Bei einem Beispiel hilft das autonome Bremsanlegesystem für Fahrzeug mit einem geeigneten, wenigstens einen Eingangssignal, einen Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt im Pfad des Fahrzeugs zu halten. Bei dem gleichen oder einem unterschiedlichen Beispiel hilft das System mit einem geeigneten, wenigstens einen Eingangssignal, alle Fahrzeugreifen auf der Strasse zu halten. Bei dem gleichen oder einem unterschiedlichen Beispiel hilft das System mit einem geeigneten, wenigstens einen Eingangssignal, ein angehaltenes Fahrzeug in Ruhestellung zu halten.
Die vorhergehende Beschreibung mehrerer Ausdrücke von Ausführungsformen und eines Verfahrens der Erfindung ist nur zur Veranschaulichung präsentiert worden. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die genauen offenbarten Formen beschränken, und offensichtlich sind viele Modifizierungen und Variationen im Licht der obigen Lehre möglich. Der Umfang der Erfindung soll durch die beigefügten Ansprüche definiert sein.

Claims

Autonomes Bremsanlegesystem (10) für Fahrzeuge, das folgendes aufweist: a) eine hydraulische Fahrzeugbremsanordnung (12); b) eine Vakuum-Bremskraftverstärkeranordnung (14), die wirksam mit der hydraulischen Fahrzeugbremsanordnung verbunden ist; c) ein Solenoidventil (16), das wirksam mit der Vakuumbremskraftverstärkeranordnung verbunden ist; und d) einen automatischen Controller (18), der ein erstes Ausgangssignal (20), das mit dem Solenoidventil wirksam verbunden ist, und Eingangssignale (22) umfasst, wobei das erste Ausgangssignal das Solenoidventil aktiviert, welches die Vakuumbremskraftverstärkeranordnung aktiviert, welche die hydraulische Fahrzeugbremsanordnung in Abhängigkeit von den Eingangssignalen aktiviert, wobei die Eingangssignale ein Bremspedalpositionssignal (22d), ein Objekterfassungssignal (22a), ein Übersetzungswählsignal (22b) und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal (22c) umfassen, wobei das Objekterfassungssignal, das Übersetzungswählsignal und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal ein Bremsanlegen angeben, und wobei der automatische Controller das Bremspedalpositionssignal verwendet, um zu bestimmen, ob das erste Ausgangssignal das Solenoidventil aktivieren sollte.
System nach Anspruch 1, bei welchem die Eingangssignale ein Drosselklappenpositionssignal (22e) umfassen, wobei das Drossel klappenpositionssignal ein Gaspedalpositionssignal ist, und wobei dann, wenn das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal eine Nullfahrzeuggeschwindigkeit angibt und das Gaspedalpositionssignal ein nicht gedrücktes Gaspedal angibt, das erste Ausgangssignal das Solenoidventil aktiviert.
System nach Anspruch 1, bei welchem die Eingangssignale ein Lenkwinkelsignal (22f) und ein Seitenbeschleunigungssignal (22g) umfassen.
System nach Anspruch 1, bei welchem die Eingangssignale ein Seitenbeschleunigungssignal (22g) umfassen, wobei das Seitenbeschleunigungssignal einen vorbestimmten Aktionsschwellenwert hat und das Solenoidventil aktiviert, welches die Vakuumbremskraftverstärkeranordnung aktiviert, welche die hydraulische Fahrzeugbremsanordnung aktiviert, wenn das Ausgangssignal gleich einem vorbestimmten Aktionsschwellenwert ist oder diesen überschreitet.
System nach Anspruch 1, das auch eine Fahrzeugdrosselklappenanordnung (30) umfasst, wobei der automatische Controller auch ein zweites Ausgangssignal (32) umfasst, das mit der Fahrzeugdrosselklappenanordnung wirksam verbunden ist, und wobei das zweite Ausgangssignal die Fahrzeugdrosselklappenanordnung deaktiviert, sobald das erste Ausgangssignal das Solenoidventil aktiviert.
System nach Anspruch 1, das auch eine Fahrzeugdrosselklappenanordnung (30) umfasst, wobei der automatische Controller auch ein zweites Ausgangssignal (32) umfasst, das mit der Fahrzeugdrosselklappenanordnung wirksam verbunden ist, wobei die Eingangs signale ein Drosselklappenpositionssignal (22e) umfassen, und wobei das zweite Ausgangssignal die Fahrzeugdrosselklappenanordnung deaktiviert, sobald das erste Ausgangssignal das Solenoidventil aktiviert, falls das Drosselklappenpositionssignal nicht ein nicht gedrücktes Gaspedal angibt.