EP2739499A1 - Verfahren und system zur adaptiven abstands- und geschwindigkeitsregelung und zum anhalten eines kraftfahrzeugs und damit arbeitendes kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren und system zur adaptiven abstands- und geschwindigkeitsregelung und zum anhalten eines kraftfahrzeugs und damit arbeitendes kraftfahrzeug

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Publication number
EP2739499A1
EP2739499A1 EP12743725.9A EP12743725A EP2739499A1 EP 2739499 A1 EP2739499 A1 EP 2739499A1 EP 12743725 A EP12743725 A EP 12743725A EP 2739499 A1 EP2739499 A1 EP 2739499A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
distance
control unit
vehicle
motor vehicle
stopping
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12743725.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Nathan Zambou
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Continental Automotive Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP2739499A1 publication Critical patent/EP2739499A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T7/00—Brake-action initiating means
    • B60T7/12—Brake-action initiating means for automatic initiation; for initiation not subject to will of driver or passenger
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K31/00—Vehicle fittings, acting on a single sub-unit only, for automatically controlling vehicle speed, i.e. preventing speed from exceeding an arbitrarily established velocity or maintaining speed at a particular velocity, as selected by the vehicle operator
    • B60K31/0008—Vehicle fittings, acting on a single sub-unit only, for automatically controlling vehicle speed, i.e. preventing speed from exceeding an arbitrarily established velocity or maintaining speed at a particular velocity, as selected by the vehicle operator including means for detecting potential obstacles in vehicle path
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B60W10/184—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems with wheel brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/14—Adaptive cruise control
    • B60W30/16—Control of distance between vehicles, e.g. keeping a distance to preceding vehicle
    • B60W30/165—Automatically following the path of a preceding lead vehicle, e.g. "electronic tow-bar"
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W30/16—Control of distance between vehicles, e.g. keeping a distance to preceding vehicle
    • B60W30/17—Control of distance between vehicles, e.g. keeping a distance to preceding vehicle with provision for special action when the preceding vehicle comes to a halt, e.g. stop and go
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2310/00—Arrangements, adaptations or methods for cruise controls
    • B60K2310/30—Mode switching, e.g. changing from one cruise control mode to another

Definitions

  • the invention relates to a method for stopping a
  • ACC Adaptive Cruise Control
  • Corresponding control systems are known, for example, from EP 1245428 A2.
  • Control systems are realized by providing vehicles with at least one long-range sensor, such as one
  • Radar or lidar sensor equipped to measure the distance to a vehicle in front or a nearby vehicle
  • Vehicle minimum speed can be activated.
  • Extended functionality is provided by ACC systems with Stop & Go function, which, if required, provide the vehicle within one automatically decelerate or stop the time to standstill. B. to avoid a collision with the vehicle ahead when approaching a jam end. An automatic restart is possible if one
  • the remote range sensor or sensors are combined with one or more proximity sensors, preferably with multiple ultrasonic sensors, to detect the far and near range in front of the vehicle.
  • a device and a method for controlling the following distance are known.
  • the vehicle speed and a following distance between a preceding vehicle and the own vehicle are detected.
  • a requested acceleration is calculated and passed to a controller that controls the following distance to the preceding vehicle based on the requested acceleration.
  • a stop control is activated.
  • a standstill of the own vehicle is detected based on the requested acceleration and a real vehicle speed, which can no longer be distinguished from zero with conventional sensors; this ensures a soft stop.
  • Restart requires only a relatively low dynamics. These systems are particularly suitable for driving on a highway or expressway, because there is a rule keeping a long distance to the vehicle ahead. For trips in the inner city area or
  • EP 2176109 B1 discloses a proximity control system with automatic stopping and / or starting function for
  • Motor vehicles comprising a distance-measuring long-range ⁇ sensor, a distance-measuring ultrasonic sensor and a control unit, which is designed, depending on the distance measured by the remote area sensor one
  • Object of the present invention is to allow a safe and comfortable stopping a vehicle with a predetermined small distance to an obstacle in front of it. This object is achieved by a method according to claim 1.
  • a method for stopping a motor vehicle which has an electronic environment control device for evaluating the data of one or more environment sensors and an electronic brake control device for controlling a brake system, which exchange information and / or instructions via a data connection, in particular a vehicle data bus.
  • an electronic environment control device for evaluating the data of one or more environment sensors
  • an electronic brake control device for controlling a brake system, which exchange information and / or instructions via a data connection, in particular a vehicle data bus.
  • Here is a regulation of the distance to the obstacle by the environment control unit, when the vehicle speed is a
  • Transfer threshold is.
  • the environment control unit is in accordance with the detected distance a target distance to the
  • the method according to the invention makes it possible to make good use of the limited space in a traffic jam situation and to improve the traffic flow in city traffic, which is influenced by the length of the green phases of traffic lights, by the holding distance to the immediately preceding
  • the brake control unit When braking, expediently regulates the deceleration and / or the driving speed of the vehicle as a function of the traveled distance. It is particularly useful when the brake control unit is connected to at least one wheel speed sensor and pulse-shaped
  • Signals of at least one wheel speed sensor are counted as a measure of the distance traveled.
  • control only takes place via braking interventions and the drive torque is kept at a constant value of zero, this results in a conceptually simple control with a high control quality.
  • the relationship between the deceleration and / or travel speed and the distance traveled is regulated by means of a predetermined mathematical function
  • An essential idea of the invention is therefore to realize the stopping or the stopping process on the basis of the desired path and the comfort - even with the transition from the distance control of the environment control device on the stopping path ⁇ control of the brake control unit - with the help of a
  • Time of transfer and a predetermined target distance at the time of transfer from the first controller to the second controller selected.
  • Parameters of the stopping distance and / or the precontrol can be determined or adjusted.
  • Motor vehicle is carried out by the brake control unit, a measurement of the distance to the obstacle by the environment control unit, in particular at predetermined time intervals, wherein the predetermined target distance is adjusted in accordance with the measured distance.
  • Stopping process sends constantly or periodically updated values for the target distance to the brake control unit, the Anhaltetraj ektorie on the behavior of the preceding
  • the front vehicle can be unlocked, if this rolls, for example, at the traffic light a bit forward.
  • the set route it is expedient for the set route to be dependent on the current driving situation (such as, for example, dense traffic in the city center)
  • Time interval has increased by more than a predetermined minimum distance, and that in this case a distance control is performed by the environment control unit. If the speed of the preceding vehicle exceeds a drive-on threshold and / or from other information e.g. can be concluded on a green light, is thus a
  • the motor vehicle has a hydraulic service brake system and an electrically actuated parking brake system, it is expedient to carry out predetermined fulfillment
  • the invention relates to an electronic
  • Control unit of a braking system for a motor vehicle which interface to a vehicle data bus, a
  • Brake actuator includes. According to the invention includes
  • the stopping path controller comprises a feedforward control, a basic controller and in particular an extended controller, wherein at least one parameter of the stopping distance control in
  • the pre-control and / or the basic controller can be adapted to a particularly high in the prevailing driving situation
  • the specification of the at least one parameter takes place on the basis of a predetermined mathematical function, which determines the desired relationship between deceleration and / or driving speed and the distance covered
  • the invention relates to a motor vehicle, which is an inventive electronic brake control device, a connected to the brake control unit hydraulic and / or electro-mechanical brake system, which a
  • driver-independent construction of braking force allows, and includes an electronic environment control unit, which with
  • the brake control unit is connected to at least one rotational direction-detecting wheel speed sensor, which is assigned in particular to a non-driven wheel.
  • Conventional driving direction detection techniques may not be reliable enough at low speeds.
  • the motor vehicle also has an electronic parking control device, which each with at least one looking forward and backward Environment sensor is equipped, wherein the parking control device is connected to the brake control unit and preferably the environment control unit via a vehicle data bus, and wherein the parking control device and / or the environment control unit the
  • Brake control device can specify a desired distance to stop the vehicle.
  • Haltwegwegregelung a comfortable stop even when parking the motor vehicle.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a motor vehicle in a corresponding driving situation
  • Fig. 5 is a diagram of the comfort area
  • Fig. 6 shows a time course of a beispielalleen
  • the inventive method realizes a comfortable and accurate control of the stopping process of a vehicle to a predetermined target path or up to a predetermined Waypoint in the low speed range.
  • the method is preferably also used as an extension of, or in support of
  • PLA Parklenkassistenten
  • Stop option is designed to reduce the ACC function in the lower speed range, i. below a transfer threshold value of, for example, 30 km / h, which does not initiate a stop within a specified time gap, but specifies a target distance for the stop, which has a shorter stop distance to the immediate stop
  • the automatic stop while maintaining the specified distance specified by the ACC function is implemented by a stopping distance control or Stopping Distance Control (hereinafter referred to as SDC function).
  • SDC function Stopping Distance Control
  • Fig.l shows a schematic representation of a motor vehicle 1, which required for the inventive method or the realization of the SDC function sensors
  • the environment sensor includes a
  • the vehicle 1 has a plurality of proximity sensors 2, which are located both in the vicinity 8 in front of the vehicle located obstacles 7 so also in the rear vicinity 8 ⁇ located other vehicles or
  • Direction of rotation recognizing (wheel speed) sensors 4 which are preferably installed in the wheels of the free rolling axle or on all wheels. With the sense of direction sensors 4, the direction of the vehicle movement is clearly recognized, whereby the regulatory laws of the SDC function - especially in terms of comfort and safety - can be adapted and in both the ACC and PLA mode, an optimal control.
  • ACC systems use both the drive, typically an internal combustion engine, and the braking system as actuators to control the distance to the vehicle in front.
  • the control unit which provides the ACC function sends an adjustment request via a data bus. Since the two actuators motor or brake are operated by two different control devices, two separate requirements are thus output. Since a (in principle possible) constantly changing control of the two actuators has an unfavorable effect on comfort, only one actuator is preferably used to implement the SDC function.
  • only one control of the Brake system to stop the motor vehicle from the movement (initial speed not equal to zero) to a standstill.
  • Fig. 2 shows an example of a controller scheme, i. a schematic representation of the architecture between the
  • ECUs for realizing the SDC function.
  • the distance control or ACC function is determined by the
  • ACC-ECU provided, which via a vehicle data bus information and / or instructions,
  • the ACC-ECU is connected to at least one environment sensor for the remote area.
  • the brake controller preferably includes a special ACC module that implements the communication with the ACC-ECU and the engine controller.
  • the stopping distance control is implemented in the SDC module of the brake control unit SDC-ECU.
  • a driver-independent pressure build-up e.g. is converted by means of a hydraulic pump and thus an increased brake pressure in the wheel brakes.
  • the implementation of the braking request can also be done by electromechanical friction brakes.
  • a braking request of the SDC module is always implemented by friction brakes in a vehicle with an at least temporary electric drive. This avoids unwanted rolling of the vehicle due to low speed decelerating effect of a generator. It is advantageous if a standstill manager SSM is implemented as a module in the brake control unit, which, on the one hand, appropriately converts the braking request and, on the other hand, secures the vehicle from rolling away after stopping. This can also be a transfer to an electric parking brake.
  • the PLA system is expediently implemented in a separate PLA ECU, which is connected to a plurality of environment sensors for detecting the proximity in front of and behind the motor vehicle.
  • the PLA-ECU can provide information and / or instructions to the SDC-ECU via a vehicle data bus and
  • ACC-ECU preferably also pass on the ACC-ECU.
  • control unit both for the ACC function and the PLA function.
  • the SDC function regulates the stopping trajectory in such a way that the vehicle comes to a standstill at the very end of the nominal distance (ie reaches a speed of 0 km / h), and the
  • Stopping procedure is comfortable for the driver and occupants, i. sudden brake pressure changes in the wheel brakes, which cause a jerk, are avoided. To ensure this, it becomes a regulatory structure
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the controller structure, which comprises three regulator components which are used for command variable regulation.
  • the feedforward control predominantly realizes the transfer from the previously active control function ACC to the stopping distance control SDC. After that takes over the
  • Comfort is set by means of a Comfort Envelop, which is described in more detail below
  • Regulator component is adjusted according to information from the "Comfort Envelop.” According to a preferred embodiment,
  • the controller of the SDC function is preceded by a "Comfort Envelop" which, depending on the driving speed and the target path for stopping information about it passes as a
  • the comfort measure can therefore be derived from the course of the acceleration.
  • Fig. 4. shows a diagram to the jerk with some examples of time-dependent acceleration curves, in which therefore the braking acceleration or deceleration a (t) over time t is applied.
  • a constant acceleration a_0 represents the most favorable course 401 from the comfort point of view, because here a jerk of zero or no jerk occurs. All other acceleration gradients have a non-zero jerk. This is the bigger the further the corresponding one
  • this solution means a non-zero jerk acceleration course that either stays at the comfort limit or below and is continuously degraded while maintaining control.
  • Acceleration history does not cover all real stopping operations, so in most cases it will lead to a significant jump in acceleration at the end of the race
  • Acceleration zero is achieved.
  • This range can therefore be used for the realization of the SDC function, because no fixed time gap for the termination of the stopping process but rather a target distance is specified.
  • Stop travel x based on the predetermined target distance C M X and on the ordinate the vehicle speed v with respect to the prevailing at the time of transfer or the start of the stopping process driving speed C M V shown.
  • the normalized diagram thus has two highlighted points as centers of diversity, since for all possible stopping operations the velocity C M V at the beginning and the stopping distance C M X at the end of the stopping process are the same.
  • the above-described range for a comfortable stopping operation is the same as A marked area of the "Comfort Envelop", which is limited by the following mathematical inequality:
  • the transition to area A is in the direction of a large fixed target time gap.
  • Time - during the stopping distance control - determines the area of "Comfort Envelop" in which the vehicle
  • Anhaltetraj ektorie is supplied to the components of the control structure, whereupon this example. Adjust the parameter.
  • Fig. 6 shows exemplary temporal courses of the
  • kinematic parameters stopping distance x, speed v and vehicle longitudinal acceleration a x during a comfortable stopping operation.
  • a suitable continuity trajectory is determined or the proximity to the area B or C is assessed and, if necessary, the parameters of the
  • Feedforward control, basic controller and extended controller ensure that the standstill is reached after passing through the setpoint distance.
  • Traffic flow is positively influenced and parking easier, more precise and above all more comfortable.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anhalten eines Kraftfahrzeugs, welches ein elektronisches Umfeldsteuergerät (ACC-ECU) zur Auswertung der Daten eines oder mehrerer Umfeldsensoren und ein elektronisches Bremsensteuergerät (SDC-ECU) zur Ansteuerung eines Bremssystems aufweist, die über eine Datenverbindung, insbesondere einen Fahrzeugdatenbus, Informationen und/oder Anweisungen austauschen. Das Verfahren umfasst die Schritte Erfassen eines Abstands zu einem Hindernis, insbesondere einem vorausfahrenden Fahrzeug, Ermitteln der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, Regeln des Abstands zu dem Hindernis durch das Umfeldsteuergerät (ACC-ECU), wenn die Fahrgeschwindigkeit einen Übergabeschwellenwert übersteigt, und Anhalten des Kraftfahrzeugs durch das Bremsensteuergerät (SDC-ECU), wenn die Fahrgeschwindigkeit kleiner als der oder gleich dem Übergabeschwellenwert ist, wobei das Umfeldsteuergerät (ACC-ECU) nach Maßgabe des erfassten Abstands eine Sollstrecke an das Bremsensteuergerät (SDC-ECU) vorgibt, nach der das Kraftfahrzeug stehen soll. Weiterhin betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät (SDC-ECU) für ein Bremssystem und ein Kraftfahrzeug.

Description

VERFAHREN UND SYSTEM ZUR ADAPTIVEN ABSTANDS- UND
GESCHWINDIGKEITSREGELUNG UND ZUM ANHALTEN EINES KRAFTFAHRZEUGS UND DAMIT ARBEITENDES KRAFTFAHRZEUG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anhalten eines
Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 und ein elektronisches Steuergerät gemäß Oberbegriff von Anspruch 10 sowie ein mit einem entsprechenden Steuergerät ausgestattetes Kraftfahrzeug .
Moderne Kraftfahrzeuge weisen in zunehmendem Maße Funktionen wie Adaptive Cruise Control (nachfolgend ACC) auf, welche es ermöglichen, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf eine vom Fahrzeugführer vorgegebene Sollgeschwindigkeit zu regeln und/oder an die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs anzupassen. Entsprechende Regelungssysteme sind beispielsweise aus der EP 1245428 A2 bekannt. Diese Funktionen oder
Regelungssysteme werden realisiert, indem Fahrzeuge mit mindestens einem Sensor mit langer Reichweite, wie einem
Radar- oder Lidar-Sensor, ausgestattet werden, um den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder ein nahstehendes
Hindernis zu messen und diesen Abstand automatisch auf einen vorgegebenen, vorzugsweise geschwindigkeitsabhängigen,
Sollabstand zu regeln. Aufgrund der Auslegung der
Regelungssysteme kann die automatische Abstandsregelung zumeist nur oberhalb einer bestimmten
Fahrzeugmindestgeschwindigkeit aktiviert werden.
Eine erweiterte Funktionalität bieten ACC-Systeme mit Stop & Go Funktion, welche bei Bedarf das Fahrzeug innerhalb einer vorgegeben Zeit automatisch bis zum Stillstand abbremsen bzw. anhalten, um z. B. eine Kollision mit dem vorausfahrenden Fahrzeug beim Zufahren auf ein Stauende zu vermeiden. Auch ein automatisches Wiederanfahren ist möglich, wenn ein
hinreichender Abstand zum vorrausfahrenden Fahrzeug herrscht und zweckmäßigerweise weitere Voraussetzungen erfüllt sind, wie das Überschreiten einer Mindeststillstandzeit oder die Bestätigung der Anfahranfrage durch den Fahrzeugführer. Eine Bestätigung durch Betätigen des Fahrpedals ist beispielsweise in der EP 1442917 A2 offenbart. Bei der Stop & Go Funktion werden der oder die Fernbereichssensoren mit einem oder mehreren Nahbereichssensoren kombiniert, vorzugsweise mit mehreren Ultraschallsensoren, um den Fern- und Nahbereich vor dem Fahrzeug zu erfassen.
So sind beispielsweise aus der EP 2152538 Bl eine Vorrichtung und ein Verfahren zu Steuerung des Folgeabstandes bekannt. Die Fahrzeuggeschwindigkeit und ein Folgeabstand zwischen einem vorausfahrenden Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug werden erfasst. Daraufhin wird eine angeforderte Beschleunigung berechnet und an eine Steuereinrichtung weitergegeben, die den Folgeabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug basierend auf der angeforderten Beschleunigung steuert. Wenn das vorausfahrende Fahrzeug anhält, wird eine Anhaltesteuerung aktiviert. Hierbei wird ein Stillstand des eigenen Fahrzeugs basierend auf der angeforderten Beschleunigung und einer realen Fahrzeuggeschwindigkeit erkannt, die mit üblichen Sensoren nicht mehr von Null unterschieden werden kann; dies gewährleistet ein sanftes Anhalten.
Bei den bekannten ACC-Systemen mit Stop & Go Funktion erfolgt das automatische Bremsen des Fahrzeugs in den Stillstand innerhalb einer festgelegten Zeitlücke, wobei der Anhaltevorgang aus Sicherheitsgründen mit einem vorbestimmten sicheren Abstand von typisch 5m zum vorderen Fahrzeug
abgeschlossen wird. Dies hat den Vorteil, dass das
Wiederanfahren nur eine verhältnismäßig geringe Dynamik erfordert. Diese Systeme eignen sich insbesondere für Fahrten auf einer Autobahn oder Schnellstraße, weil dort das Einhalten eines großen Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug Vorschrift ist. Bei Fahrten im innerstädtischen Bereich oder
beispielsweise in Stausituationen auf Autobahnen stellt dagegen der eingehaltene sichere Abstand zum vorderen Fahrzeug ein Gefahrenpotential dar, weil andere Fahrzeuge aus den benachbarten Fahrstreifen in die Lücke einscheren können.
Die EP 2176109 Bl offenbart ein Abstandsregelsystem mit automatischer Anhalte- und/oder Anfahrfunktion für
Kraftfahrzeuge, mit einem abstandsmessenden Fernbereichs¬ sensor, einem abstandsmessenden Ultraschallsensor und einer Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem vom Fernbereichssensor gemessenen Abstand eines
vorausfahrenden Fahrzeugs in die Längsführung des eigenen Fahrzeugs einzugreifen. Wenn der gemessene Abstand kleiner ist als die Reichweite des Ultraschallsensors wird die
Funktionsfähigkeit des Ultraschallsensors verifiziert, woraufhin im Rahmen der Anhalte- und/oder Anfahrfunktion eine Abstandsregelung anhand des Signals des Ultraschallsensors erfolgt .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein sicheres und komfortables Anhalten eines Fahrzeugs mit einem vorgegebenen geringen Abstand zu einem davor befindlichen Hindernis zu ermöglichen . Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst .
Es wird also ein Verfahren zum Anhalten eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, welches ein elektronisches Umfeldsteuergerät zur Auswertung der Daten eines oder mehrerer Umfeldsensoren und ein elektronisches Bremsensteuergerät zur Ansteuerung eines Bremssystems aufweist, die über eine Datenverbindung, insbesondere einen Fahrzeugdatenbus, Informationen und/oder Anweisungen austauschen. Im Rahmen des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird der Abstand zu einem Hindernis, insbesondere einem vorausfahrenden Fahrzeug, erfasst und die
Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ermittelt. Hierbei erfolgt ein Regeln des Abstands zu dem Hindernis durch das Umfeldsteuergerät, wenn die Fahrgeschwindigkeit einen
Übergabeschwellenwert übersteigt, und ein Anhalten des
Kraftfahrzeugs durch das Bremsensteuergerät, wenn die
Fahrgeschwindigkeit kleiner als der oder gleich dem
Übergabeschwellenwert ist. Das Umfeldsteuergerät gibt nach Maßgabe des erfassten Abstands eine Sollstrecke an das
Bremsensteuergerät vor, nach welcher das Kraftfahrzeug stehen soll .
Somit wird das Anhalten eines mit einem ACC-System
ausgestatteten Fahrzeugs in einer vorgegebenen Sollstrecke oder auf einer vorgegebenen Solltraj ektorie bzw. bis auf einen vorgegebenen Wegpunkt im niedrigen Geschwindigkeitsbereich, d.h. aus einer niedrigeren Anfangsgeschwindigkeit und bis zum Stillstand, zielgenau und komfortabel realisiert. Aufgrund der vorgegebenen Sollstrecke ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, den begrenzten Raum in einer Stausituation gut auszunutzen und den durch die Länge der Grünphasen von Ampeln beeinflusste Verkehrsfluss im Stadtverkehr zu verbessern, indem der Halteabstand zum unmittelbar vorausfahrenden
Fahrzeug im Standverkehr verkürzt wird. Indem bei der
Anhaltewegregelung der Weg des Kraftfahrzeugs bis zum
Stillstand und nicht der Abstand zum benachbarten Fahrzeug bzw. Hindernis geregelt wird sowie auf das Anhalten innerhalb einer Sollzeitlücke verzichtet wird, kann eine besonders komfortable Regelung bereitgestellt werden. Hierbei wird die für ein ACC-System mit Stop & Go Funktion ohnehin
erforderliche Sensorik und Aktorik eingesetzt.
Zweckmäßigerweise regelt das Bremsensteuergerät beim Anhalten die Verzögerung und/oder die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der zurückgelegten Wegstrecke. Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Bremsensteuergerät mit mindestens einem Raddrehzahlsensor verbunden ist und impulsförmige
Signale des mindestens einen Raddrehzahlsensors als Maß für die zurückgelegte Wegstrecke gezählt werden. Da
vorteilhafterweise die Regelung nur über Bremseingriffe erfolgt und das Antriebsmoment auf einem konstanten Wert von Null gehalten wird, resultiert dies in einer konzeptionell einfachen Regelung mit einer hohen Regelgüte.
Bevorzugt wird der Zusammenhang zwischen Verzögerung und/oder Fahrgeschwindigkeit und der zurückgelegten Wegstrecke anhand einer vorgegebenen mathematischen Funktion geregelt,
insbesondere einem Polynom dritter bis achter Ordnung. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht also darin, das Anhalten bzw. den Anhaltevorgang auf der Basis des Sollwegs zu realisieren und den Komfort - auch schon beim Übergang von der Abstandsregelung des Umfeldsteuergeräts auf die Anhalteweg¬ regelung des Bremsensteuergeräts - mit Hilfe einer
wegabhängigen mathematischen Funktion zu gewährleisten. Besonders bevorzugt wird die vorgegebene mathematische
Funktion in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit zum
Zeitpunkt der Übergabe und einer vorgegebenen Sollstrecke zum Zeitpunkt der Übergabe von dem ersten Steuergerät an das zweite Steuergerät gewählt. Anhand dieser Randbedingungen kann eine geeignete Anhaltetraj ektorie bzw. ein oder mehrere
Parameter des Anhaltewegreglers und/oder der Vorsteuerung ermittelt bzw. angepasst werden.
Ganz besonders bevorzugt wird die vorgegebene mathematische
Funktion derart gewählt, dass der Zusammenhang 2v2 + 3xa > 0 zwischen Fahrgeschwindigkeit v und zurückgelegter Wegstrecke x erfüllt ist, wobei a die Verzögerung angibt, also die
zeitliche Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Es ist vorteilhaft, wenn während des Anhaltens des
Kraftfahrzeugs durch das Bremsensteuergerät eine Messung des Abstands zum Hindernis durch das Umfeldsteuergerät erfolgt, insbesondere in vorgegebenen Zeitintervallen, wobei die vorgegebene Sollstrecke nach Maßgabe des gemessenen Abstands angepasst wird. Indem das Umfeldsteuergerät während des
Anhaltevorgangs ständig bzw. periodisch aktualisierte Werte für die Sollstrecke an das Bremsensteuergerät sendet, kann die Anhaltetraj ektorie an das Verhalten des vorausfahrenden
Fahrzeugs angepasst werden. Somit kann zum vorderen Fahrzeug aufgeschlossen werden, wenn dieses beispielsweise an der Ampel ein Stück nach vorne rollt. Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Sollstrecke in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrsituation (wie z.B. dichter Verkehr in der Innenstadt zur
Hauptverkehrszeit) und herrschenden Umweltbedingungen (wie z.B. Regen) festgelegt und/oder angepasst wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Anhalten abgebrochen wird, sobald ein Wiederanfahren des vorausfahrenden Fahrzeugs erkannt wird, insbesondere wenn der Abstand in einem
Zeitintervall um mehr als einen vorgegebenen Mindestabstand zugenommen hat, und dass in diesem Fall eine Abstandsregelung durch das Umfeldsteuergerät erfolgt. Falls die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs einen Weiterfahrschwellenwert überschreitet und/oder aus anderen Informationen z.B. auf eine grüne Ampel geschlossen werden kann, ist somit ein
komfortabler Wiedereinstieg in eine Abstands- und/oder
Geschwindigkeitsregelung möglich .
Wenn das Kraftfahrzeug ein hydraulisches Betriebsbremssystem und ein elektrisch betätigbares Feststellbremssystem aufweist, so erfolgt zweckmäßigerweise bei Erfüllung vorgegebener
Bedingungen, insbesondere Überschreiten einer vorgegebenen Haltedauer, eine Übergabe von dem Betriebsbremssystem an das Feststellbremssystem. Dies schont das Betriebsbremssystem und sichert das Fahrzeug weiterhin vor ungewolltem Wegrollen.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein elektronisches
Steuergerät eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug, welches eine Schnittstelle zu einem Fahrzeugdatenbus, eine
Schnittstelle zu mindestens einem Raddrehzahlsensor und Mittel zur fahrerunabhängigen Ansteuerung mindestens eines
Bremsaktuators umfasst. Erfindungsgemäß beinhaltet das
Bremsensteuergerät einen Anhaltewegregler, welcher die
Verzögerung und/oder die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der zurückgelegten Wegstrecke einstellt, um das Kraftfahrzeug in einer vorgegebenen Sollstrecke
anzuhalten .
Vorzugsweise umfasst der Anhaltewegregler eine Vorsteuerung, einen Grundregler und insbesondere einen erweiterten Regler, wobei mindestens ein Parameter des Anhaltewegreglers in
Abhängigkeit von der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der vorgegebenen Sollstrecke vorgegeben wird. Somit kann die Vorsteuerung und/oder der Grundregler adaptiert werden, um in der herrschenden Fahrsituation einen besonders hohen
Komfort zu ermöglichen.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Vorgabe des mindestens einen Parameters anhand einer vorgegebenen mathematischen Funktion, welche den Sollzusammenhang zwischen Verzögerung und/oder Fahrgeschwindigkeit und der zurückgelegten Wegstrecke
beschreibt .
Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes elektronisches Bremsensteuergerät, ein mit dem Bremsensteuergerät verbundenes hydraulisches und/oder elektromechanisches Bremssystem, welches einen
fahrerunabhängigen Aufbau von Bremskraft ermöglicht, und ein elektronisches Umfeldsteuergerät umfasst, welches mit
mindestens einem nach vorne blickenden Umfeldsensor
ausgestattet ist. Indem das das Bremsensteuergerät und das Umfeldsteuergerät über einen Fahrzeugdatenbus miteinander verbunden sind, kann durch diese das Fahrzeug nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren abgebremst werden.
Es ist vorteilhaft, wenn das Bremsensteuergerät mit mindestens einem drehrichtungserkennenden Raddrehzahlsensor verbunden ist, der insbesondere einem nicht angetriebenen Rad zugeordnet ist. Übliche Verfahren zur Fahrtrichtungserkennung sind bei niedrigen Geschwindigkeiten möglicherweise nicht zuverlässig genug .
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Kraftfahrzeug auch ein elektronisches Parksteuergerät aufweist, welches je mit mindestens einem nach vorne und nach hinten blickenden Umfeldsensor ausgestattet ist, wobei das Parksteuergerät mit dem Bremsensteuergerät und vorzugsweise dem Umfeldsteuergerät über einen Fahrzeugdatenbus verbunden ist, und wobei das Parksteuergerät und/oder das Umfeldsteuergerät dem
Bremssteuergerät eine Sollstrecke zum Anhalten des Fahrzeugs vorgeben können. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße
Anhaltewegregelung ein komfortables Anhalten auch beim Parken des Kraftfahrzeugs.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs in einer entsprechenden Fahrsituation,
Fig. 2 ein Beispiel eines Steuergeräteschemas,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Reglerstruktur,
Fig. 4 ein Diagramm zum Ruck,
Fig. 5 ein Diagramm des Komfortbereichs, und
Fig. 6 einen zeitlichen Verlauf eines beispielgemäßen
Anhaltevorgangs .
Das erfindungsgemäße Verfahren realisiert eine komfortable und zielgenaue Regelung des Anhaltevorgangs eines Fahrzeugs auf einen vorgegeben Sollweg oder bis auf einen vorgegeben Wegpunkt im Bereich niedriger Geschwindigkeiten. Neben einer Ergänzung der Abstandsregelung wird das Verfahren vorzugsweise auch als Erweiterung des oder als Unterstützung des
Parklenkassistenten (nachfolgend PLA genannt) eingesetzt.
Hierbei wird ein ACC-System mit Stop & go-Funktion bzw.
Anhalte-Option so erweitert bzw. konzipiert, dass die ACC- Funktion im unteren Geschwindigkeitsbereich, d.h. unterhalb eines Übergabeschwellenwerts von beispielsweise 30 km/h der nicht ein Anhalten innerhalb einer festgelegten Zeitlücke initiiert, sondern eine Sollstrecke für das Anhalten vorgibt, welche einen kürzeren Anhalteabstand zum unmittelbar
benachbarten Fahrzeug oder Hindernis ermöglicht.
Das automatische Anhalten unter Einhaltung des von der ACC- Funktion vorgegebenen Sollstrecke wird von einer Anhalteweg- regelung bzw. Stopping Distance Control umgesetzt (nachfolgend SDC-Funktion genannt) . Der Anwendungsbereich dieser SDC- Funktion wird auf Geschwindigkeiten unterhalb einer
vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit begrenzt, wobei sich die Geschwindigkeitsbereiche, in denen die ACC-Funktion bzw. die SDC-Funktion prinzipiell funktionieren, überlappen und die Wahl der jeweils aktiven Funktion anhand eines Übergabe¬ schwellenwerts der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt.
Weiterhin ist es zweckmäßig, den Geschwindigkeitsbereich der SDC-Funktion so zu definieren, dass sie auch die
Funktionalität eines Parklenkassistent-Systems (im folgenden PLA genannt) erweitert, welcher das Fahrzeug entlang eines vorgegebenen Weges in den Stillstand bremst und beispielsweise aus der EP 1908656 AI bekannt ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein komfortableres Parken ohne Ruck ermöglicht. Fig.l zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1, welches die für das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Realisierung der SDC-Funktion erforderlichen Sensoren
aufweist. Hierbei beinhaltet die Umfeldsensorik einen
Fernbereichssensor 3, welcher den vor dem Fahrzeug
befindlichen Fernbereich 6 erfasst und z.B. für eine ACC- Funktion eingesetzt wird. Weiterhin besitzt das Fahrzeug 1 mehrere Nahbereichsensoren 2, welche sowohl im Nahbereich 8 vor dem Fahrzeug befindliche Hindernisse 7 also auch im hinteren Nahbereich 8 λ befindliche andere Fahrzeuge oder
Hindernisse 7λ erfassen und den jeweilige Abstand zum Fahrzeug bestimmen. Ferner weist das Kraftfahrzeug 1
drehrichtungserkennende (Raddrehzahl- ) Sensoren 4 auf, welche vorzugsweise in den Rädern der freirollenden Achse oder an allen Rädern eingebaut sind. Mit den drehrichtungserkennenden Sensoren 4 wird die Richtung der Fahrzeugbewegung eindeutig erkannt, wodurch die Regelungsgesetze der SDC-Funktion - vor allem im Hinblick auf Komfort und Sicherheit - adaptiert werden können und sowohl im ACC- als auch im PLA-Modus eine optimale Regelung erfolgt.
Gemäß dem Stand der Technik nutzen ACC-Systeme sowohl den Antrieb, typischerweise einen Verbrennungsmotor, als auch das Bremssystem als Aktorik, um den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug zu regeln. Hierbei sendet das Steuergerät, welches die ACC-Funktion bereitstellt, eine Stellanforderung über einen Datenbus. Da die beiden Aktoren Motor bzw. Bremse von zwei verschiedenen Steuergeräten betrieben werden, werden hierbei also zwei getrennte Anforderungen ausgegeben. Da eine (prinzipiell mögliche) ständig wechselnde Ansteuerung der beiden Aktoren sich ungünstig auf den Komfort auswirkt, wird zur Realisierung der SDC-Funktion vorzugsweise nur ein Aktor verwendet. Hierbei erfolgt nur eine Ansteuerung des Bremssystems, um das Kraftfahrzeug aus der Bewegung (Anfangsgeschwindigkeit ungleich Null) bis zum Stillstand anzuhalten .
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Steuergeräteschemas, d.h. eine schematische Darstellung der Architektur zwischen den
Steuergeräten (im Folgenden ECUs genannt) für die Realisierung der SDC-Funktion .
Die Abstandsregelung bzw. ACC-Funktion wird durch das
Umfeldsteuergerät ACC-ECU bereitgestellt, welches über einen Fahrzeugdatenbus Informationen und/oder Anweisungen,
insbesondere eine Verzögerungs- oder Bremsmomentanforderung, an das Bremsensteuergerät SDC-ECU sendet. Die ACC-ECU ist mit mindestens einem Umfeldsensor für den Fernbereich verbunden.
Das Bremsensteuergerät umfasst vorzugsweise ein spezielles ACC-Modul, welches die Kommunikation mit der ACC-ECU und dem Motorsteuergerät realisiert. Die Anhaltewegregelung ist im SDC-Modul des Bremsensteuergeräts SDC-ECU implementiert.
Dieses gibt eine Bremsanforderung aus, welche im Fall eines hydraulischen Bremssystems durch einen fahrerunabhängigen Druckaufbau z.B. mittels einer Hydraulikpumpe und somit einen erhöhten Bremsdruck in den Radbremsen umgesetzt wird.
Entsprechend kann die Umsetzung der Bremsanforderung auch durch elektromechanische Reibbremsen erfolgen.
Vorteilhafterweise wird auch bei einem Fahrzeug mit einem zumindest zeitweise elektrischen Antrieb eine Bremsanforderung des SDC-Moduls immer durch Reibbremsen umgesetzt. Dies vermeidet ein ungewolltes Rollen des Fahrzeugs aufgrund bei niedriger Geschwindigkeit zurückgehender Bremswirkung eines Generators. Es ist vorteilhaft, wenn im Bremsensteuergerät ein Stillstandsmanager SSM als Modul implementiert ist, welcher zum einen die Bremsanforderung geeignet umsetzt und zum anderen das Fahrzeug nach dem Anhalten vom Wegrollen sichert. Hierbei kann auch eine Übergabe an eine elektrische Feststellbremse erfolgen.
Das PLA-System ist zweckmäßigerweise in einer separaten PLA- ECU implementiert, welche mit mehreren Umfeldsensoren zur Erfassung des Nahbereichs vor und hinter dem Kraftfahrzeug verbunden ist. Die PLA-ECU kann über einen Fahrzeugdatenbus Informationen und/oder Anweisungen an die SDC-ECU und
vorzugsweise auch die ACC-ECU weitergeben. Prinzipiell ist es auch denkbar, ein Steuergerät sowohl für die ACC-Funktion als die PLA-Funktion einzusetzen.
Die SDC-Funktion regelt die Anhaltetraj ektorie so, dass das Fahrzeug genau am Ende der Sollstrecke zum Stillstand kommt (also eine Geschwindigkeit von 0km/h erreicht) , und der
Anhaltevorgang für den Fahrzeugführer und die -Insassen komfortabel ist, d.h. plötzliche Bremsdruckänderungen in den Radbremsen, welche einen Ruck hervorrufen, vermieden werden. Um dies zu gewährleisten, wird eine Regelungsstruktur
definiert, die die gleichzeitige Verfolgung zweier Ziele ermöglicht, nämlich sowohl die Führungsgrößenregelung bzw. Sollwegregelung als auch die Einstellung des Komforts.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Reglerstruktur, welche drei Reglerkomponenten umfasst, die zur Führungsgrößenregelung eingesetzt werden. Die Vorsteuerung realisiert überwiegend die Übergabe von der bisher aktiven Regelfunktion ACC auf die Anhaltewegregelung SDC. Danach übernimmt der
Grundregler die eigentliche Aufgabe der Führungsgrößenregelung und Störgrößenunterdrückung. Ein erweiterter Regler ist auch vorgesehen, um die Robustheit gegenüber Parametervariation wie beispielweise Fahrzeugmasseänderungen, Betrieb mit Anhänger, Straßenneigungen sicherzustellen. Die Einstellung des Komforts erfolgt mit Hilfe einer „Comfort Envelop", die im Folgenden näher beschrieben wird. Zweckmäßigerweise sind alle drei
Reglerkomponenten mit Ausgängen der „Comfort Envelop"
verbunden, bzw. mindestens ein Parameter der jeweiligen
Reglerkomponente wird in Abhängigkeit von Informationen aus der „Comfort Envelop" angepasst. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung wird also dem Regler der SDC- Funktion eine „Comfort Envelop" vorausgeschaltet, welche in Abhängig der Fahrgeschwindigkeit und des Sollwegs für das Anhalten Informationen darüber weitergibt, wie eine
komfortable Anhaltewegregelung realisiert werden kann.
Für das subjektive Empfinden von Fahrer und ggfs. weiteren Fahrzeuginsassen bemisst sich der Komfort eines
Anhaltevorgangs daran, ob sie Rückwirkungen der Umsetzung spüren. Es ist also wünschenswert, dass Änderungen möglichst langsam, gleichmäßig und kontinuierlich erfolgen. Eine
Abbremsung impliziert eine beträchtliche Änderung der
kinetischen Energie des Fahrzeugs, welche in Wärme umgesetzt oder vorzugsweise rekuperiert wird. Hierbei ist also
sicherzustellen, dass beim Anhaltevorgang die Änderung der kinetischen Energie ein für den Fahrer angenehmes Maß nicht überschreitet. Deswegen wird der Komfort während eines
Anhaltevorgangs nach Maßgabe des Rucks eingestellt, welcher als zeitliche Änderung der Fahrzeugbeschleunigung die
maßgebliche physikalische Größe ist. Das Komfortmaß kann also aus dem Verlauf der Beschleunigung abgeleitet werden.
Fig. 4. zeigt ein Diagramm zum Ruck mit einigen Beispielen zeitabhängiger Beschleunigungsverläufe, bei denen also die Bremsbeschleunigung bzw. -Verzögerung a (t) gegenüber der Zeit t aufgetragen ist. Eine konstante Beschleunigung a_0 stellt den aus Komfortgesichtspunkten günstigsten Verlauf 401 dar, weil hier ein Ruck von Null bzw. gar kein Ruck auftritt. Alle anderen Beschleunigungsverläufe haben einen Ruck ungleich Null. Dieser ist umso größer je weiter der entsprechende
Verlauf von der Linie konstanter Beschleunigung liegt bzw. entfernt ist. So ist der Ruck bei Verlauf 403 deutlich größer als bei Verlauf 402.
Da das Fahrzeug bei der Anhaltewegregelung bzw. der SDC- Funktion aus einer Anfangsgeschwindigkeit ungleich Null gebremst wird, ist eine Bremsverzögerung ungleich Null erforderlich, welche während des Anhaltens zu Null abgebaut werden muss. Für die Anhaltewegregelung ist also ein optimaler Beschleunigungsverlauf erforderlich, der einen endlichen
Anfangswert besitzt, welcher gegen Ende der Regelung auf null geht. Im Hinblick auf den Komfort bedeutet diese Lösung einen Beschleunigungsverlauf mit einem Ruck ungleich Null, der entweder am Komfortlimit oder darunter bleibt und während der Regelung komforterhaltend kontinuierlich abgebaut wird.
Gibt man eine feste Zeitlücke T_End vor, wie bei einer Stop & Go Funktion nach dem Stand der Technik, so kann ein konstanter Ruck exakt mit einem Beschleunigungsverlauf 406 von a_0 bis Null realisiert werden. Allerdings können mit diesem
Beschleunigungsverlauf nicht alle realen Anhaltevorgänge abgedeckt werden, so dass es in den meisten Fällen zu einem deutlichen Sprung in der Beschleunigung am Ende des
Anhaltevorgangs kommt. Derartige sprunghafte Änderungen der Beschleunigung, wie sie z.B. in den Verläufen 404 und 405 auftreten, sind sehr unkomfortabel. Entsprechend den obigen Erläuterungen können in dem Bereich unterhalb der Linie 401 mit konstanter Verzögerung a_0
unendlich viele Beschleunigungsverläufe mit dem Anfangswert a_0 und konstantem Ruck gefunden werden. Diese verschiedenen Verläufe, von den zwei Beispiele als Linie 407 (geringer Ruck) und Linie 408 (hoher Ruck) dargestellt sind, unterscheiden sich im wesentlich durch den Zeitpunkt, an dem die
Beschleunigung Null erreicht wird. Dies bedeutet, dass zur Erzielung eines komfortablen Anhaltevorgangs, der einen vorgegebenen Ruck nicht überschreitet, keine feste Zeitlücke vorgegeben werden kann. Dieser Bereich kann deshalb für die Realisierung der SDC-Funktion herangezogen weden, weil keine festgelegte Zeitlücke für die Beendigung des Anhaltevorgangs sondern vielmehr eine Sollstrecke vorgegeben wird. Indem die komfortbezogene Forderung nach einem möglichst geringen Ruck mit den Forderungen an die Fahrzeuggeschwindigkeit und den Anhalteweg bzw. die Sollstrecke zusammengeführt wird, können aus der Vielzahl möglicher Beschleunigungsverläufe geeignete ausgewählt werden.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm des Komfortbereichs, welcher auch als „Comfort Envelop" bezeichnet wird. In diesem normierten Geschwindigkeits-Weg-Diagramm ist auf der Abszisse der
Anhalteweg x bezogen auf die vorgegebenen Sollstrecke CMX und auf der Ordinate die Fahrgeschwindigkeit v bezogen auf die zum Zeitpunkt der Übergabe bzw. dem Beginn des Anhaltevorgangs herrschende Fahrgeschwindigkeit CMV dargestellt. Das normierte Diagramm weist also zwei hervorgehobene Punkte als Zentren der Vielfältigkeit auf, da für alle möglichen Anhaltevorgänge die Geschwindigkeit CMV am Anfang und der Anhalteweg CMX am Ende des Anhaltevorgangs gleich sind. Der oben beschriebene Bereich für einen komfortablen Anhaltevorgang entspricht dem mit A gekennzeichneten Bereich der „Comfort Envelop", welcher durch die folgende mathematische Ungleichung begrenzt ist:
2v2 + 3xa > 0
In diesem Komfortbereich A sollte sich die Anhaltetraj ektorie der SDC-Regelung befinden; die Ungleichung gibt also den
Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit v, Anhalteweg x und zeitlicher Änderung der Geschwindigkeit bzw. (Brems-)
Beschleunigung a an.
In der als quasikomfortabler Bereich B gekennzeichneten Region liegen Anhaltetraj ektorien, welche auch bei einer vorgegebenen Anhaltezeit ein gewisses Maß an Komfort ermöglichen. Die zusammengelegten Bereiche A und B lassen sich durch die folgende mathematische Ungleichung beschreiben: v2 + 2xa > 0
Der Übergang zum Bereich A liegt in Richtung großer fester Sollzeitlücke.
Wenn bei hoher Fahrgeschwindigkeit ein kurzer Anhalteweg erzielt werden muss, so ist eine deutliche Abbremssung und als Konsequenz auch ein hoher Ruck in Kauf zu nehmen. Ein
derartiger Bremsvorgang liegt im Bereich C, in dem der
vorgegebene Komfort nicht zu erreichen ist.
Der definierten Regelungsstruktur folgend wird zu jedem
Zeitpunkt - während der Anhaltewegregelung - der Bereich der „Comfort Envelop" ermittelt, in dem sich das Fahrzeug
befindet. Das Ergebnis wird bewertet und eine geeignete
Anhaltetraj ektorie bzw. die notwendigen Maßnahmen bestimmt, so dass die Anhaltewegregelung stets innerhalb des komfortablen Bereichs A stattfindet. Die Bewertung bzw. die bestimmte
Anhaltetraj ektorie wird den Komponenten der Regelungsstruktur zugeführt, woraufhin diese z.B. Parameter anpassen.
Fig. 6 zeigt beispielgemäße zeitliche Verläufe der
kinematischen Kenngrößen Anhalteweg x, Geschwindigkeit v und Fahrzeuglängsbeschleunigung ax während eines komfortablen Anhaltevorgangs. Unter Zuhilfenahme der „Comfort Envelop" wird eine geeignete Anhaltetraj ektorie ermittelt bzw. die Nähe zum Bereich B oder C bewertet und ggfs. Parameter der
Reglerkomponenten zwecks Beibehaltung des Komforts
eingestellt. Vorsteuerung, Grundregler und erweiterter Regler stellen sicher, dass der Stillstand nach Durchfahren der Sollstrecke erreicht wird.
Durch die Erfindung können deutlich kürzere Abstände zum unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeug oder zu einem stehenden Objekt (inklusive stehende Fahrzeuge) im Anhaltevorgang und auch beim Parken vorgegeben und bis zum Stillstand realisiert werden. Die Umsetzung erfolgt automatisch und ist komfortabel für alle Fahrzeuginsassen. Dies reduziert zum Einen das durch die große Lücke zum unmittelbar benachbarten Fahrzeug gegebene Gefahrenpotential. Zum Anderen wird der städtische
Verkehrsfluss positiv beeinflusst und das Parken einfacher, präziser und vor allem komfortabler.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Anhalten eines Kraftfahrzeugs, welches ein elektronisches Umfeldsteuergerät zur Auswertung der Daten eines oder mehrerer Umfeldsensoren und ein elektronisches Bremsensteuergerät zur Ansteuerung eines Bremssystems aufweist, die über eine Datenverbindung, insbesondere einen Fahrzeugdatenbus, Informationen und/oder Anweisungen austauschen, gekennzeichnet durch die Schritte
Erfassen eines Abstands zu einem Hindernis, insbesondere einem vorausfahrenden Fahrzeug,
Ermitteln der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, Regeln des Abstands zu dem Hindernis durch das
Umfeldsteuergerät, wenn die Fahrgeschwindigkeit einen
Übergabeschwellenwert übersteigt, und
Anhalten des Kraftfahrzeugs durch das Bremsensteuergerät, wenn die Fahrgeschwindigkeit kleiner als der oder gleich dem Übergabeschwellenwert ist, wobei das Umfeldsteuergerät nach Maßgabe des erfassten Abstands eine Sollstrecke an das Bremsensteuergerät vorgibt, nach der das Kraftfahrzeug stehen soll.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsensteuergerät beim Anhalten die Verzögerung und/oder die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in
Abhängigkeit von der zurückgelegten Wegstrecke regelt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsensteuergerät mit mindestens einem
Raddrehzahlsensor verbunden ist, und dass impulsförmige Signale des mindestens einen Raddrehzahlsensors als Maß für die zurückgelegte Wegstrecke gezählt werden. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass der Zusammenhang zwischen
Verzögerung und/oder Fahrgeschwindigkeit und der
zurückgelegten Wegstrecke anhand einer vorgegebenen mathematischen Funktion geregelt wird, insbesondere einem Polynom dritter bis achter Ordnung.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene mathematische Funktion in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und einer vorgegebenen
Sollstrecke zum Zeitpunkt der Übergabe von dem ersten Steuergerät an das zweite Steuergerät gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene mathematische Funktion derart gewählt wird, dass der Zusammenhang 2v2 +3xa>0 zwischen Fahrgeschwindigkeit v und zurückgelegter Wegstrecke x erfüllt ist, wobei a die Verzögerung angibt, also die zeitliche Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des
Anhaltens des Kraftfahrzeugs durch das Bremsensteuergerät eine Messung des Abstands zum Hindernis durch das
Umfeldsteuergerät erfolgt, insbesondere in vorgegebenen Zeitintervallen, wobei die vorgegebene Sollstrecke nach Maßgabe des gemessenen Abstands angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anhalten abgebrochen wird, wenn ein Wiederanfahren des vorausfahrenden Fahrzeugs erkannt wird, insbesondere wenn der Abstand in einem Zeitintervall um mehr als einen vorgegebenen Mindestabstand zugenommen hat, und dass in diesem Fall eine Abstandsregelung durch das
Umfeldsteuergerät erfolgt. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug ein hydraulisches Betriebsbremssystem und ein elektrisch betätigbares Feststellbremssystem aufweist, und das bei Erfüllung vorgegebener Bedingungen, insbesondere
Überschreiten einer vorgegebenen Haltedauer, eine
Übergabe von dem Betriebsbremssystem an das
Feststellbremssystem erfolgt.
Elektronisches Steuergerät eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Schnittstelle zu einem Fahrzeugdatenbus, eine Schnittstelle zu mindestens einem Raddrehzahlsensor und Mittel zur fahrerunabhängigen
Ansteuerung mindestens eines Bremsaktuators ,
gekennzeichnet durch einen Anhaltewegregler, welcher die Verzögerung und/oder die Geschwindigkeit des
Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der zurückgelegten Wegstrecke einstellt, um das Kraftfahrzeug in einer vorgegebenen Sollstrecke anzuhalten.
Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhaltewegregler eine
Vorsteuerung und einen Grundregler umfasst, wobei mindestens ein Parameter des Anhaltewegreglers in
Abhängigkeit von der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der vorgegebenen Sollstrecke vorgegeben wird .
Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe des mindestens einen Parameters anhand einer vorgegebenen mathematischen Funktion erfolgt, welche den Sollzusammenhang zwischen Verzögerung und/oder Fahrgeschwindigkeit und der
zurückgelegten Wegstrecke beschreibt. Kraftfahrzeug, umfassend ein elektronisches
Bremsensteuergerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ein mit dem Bremsensteuergerät verbundenes hydraulisches und/oder elektromechanisches Bremssystem, welches einen fahrerunabhängigen Aufbau von Bremskraft ermöglicht, und ein elektronisches Umfeldsteuergerät, welches mit
mindestens einem nach vorne blickenden Umfeldsensor ausgestattet ist, wobei das Bremsensteuergerät und das Umfeldsteuergerät über einen Fahrzeugdatenbus miteinander verbunden sind und insbesondere ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchführen.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsensteuergerät mit mindestens einem
drehrichtungserkennenden Raddrehzahlsensor verbunden ist, der insbesondere einem nicht angetriebenen Rad zugeordnet ist .
Kraftfahrzeug nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein elektronisches Parksteuergerät, welches je mit mindestens einem nach vorne und nach hinten blickenden Umfeldsensor ausgestattet ist, wobei das Parksteuergerät mit dem
Bremsensteuergerät und vorzugsweise dem Umfeldsteuergerät über einen Fahrzeugdatenbus verbunden ist, und wobei das Parksteuergerät und/oder das Umfeldsteuergerät dem
Bremssteuergerät eine Sollstrecke zum Anhalten des
Fahrzeugs vorgeben können.
EP12743725.9A 2011-08-03 2012-08-03 Verfahren und system zur adaptiven abstands- und geschwindigkeitsregelung und zum anhalten eines kraftfahrzeugs und damit arbeitendes kraftfahrzeug Withdrawn EP2739499A1 (de)

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