Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern einer Kraftfahrzeugbremsanlage
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern einer Kraftfahrzeugbremsanlage, die eine Beeinflussung des Bremsvorgangs durch Fahreraktionen erlauben, welche vor der Bremspedalbetatigung erfolgt sind.
Herkömmlich ausgebildete Bremsanlagen für Kraftfahrzeuge verwenden als Maß für den Bremsvorgang die Betätigung eines Bremspedals durch den Fahrer. Infolgedessen setzt sich die erforderliche Bremszeit aus verschiedenen Faktoren zusammen. Nach dem Eintritt des Ereignisses läuft zunächst eine sogenannte Wahrnehmungszeit ab (z.B. 100 ms). Anschließend erfolgt eine gewisse Zeit für die mentale Verarbeitung der Wahrnehmung (z.B. 700 ms), dann erfolgt die Fußbewegung des Fahrers (z.B. 200 ms). Die vorgenannten Zeiten werden beispielsweise durch die Ermüdung des Fahrers, durch Alkoholeinwirkung und/oder durch eine entsprechende Fahrerunaufmerksamkeit mehr oder weniger stark beeinflußt, so daß es häufig zu einer unnötigen Verzögerung zwischen dem eigentlichen Ereignis, aufgrund dessen eine Bremsung erfolgen soll, und der tatsächlichen Abbremsung des Fahrzeugs kommt. Einen Ansatz zur Lösung dieses Problems ist in der WO 95/01898 beschrieben. Gemäß dieser Druckschrift wird die Position des rechten Fußes des Fahrers erfaßt, wobei bei einer schnellen Änderung der Position des rechten Fußes von dem Gaspedal in
Richtung auf das Bremspedal auf die Notwendigkeit einer zwangsläufigen Durchführung eines Bremsvorgangs geschlossen wird.
Dieser Stand der Technik hat jedoch den Nachteil, daß zunächst eine zusätzliche Sensorik im Fußraum des Fahrzeugs notwendig ist. Hierbei können beispielsweise Näherungssensoren eingesetzt werden, die jedoch den Nachteil haben, daß eventuell auch Fahreraktionen, die keine Betätigung eines Bedienelements des Fahrzeugs darstellen, fälschlicherweise als solche interpretiert werden. Dadurch kann eventuell ein Bremsvorgang auch ohne eine explizite Betätigung des Bremspedals eingeleitet werden. Weiterhin sind Näherungssensoren teuer und oftmals nicht sehr zuverlässig. Würde etwa beispielsweise ein Gegenstand so in den Fußraum des Fahrzeugs fallen, daß der Näherungssensor ein entsprechendes Signal abgibt, so könnte es ohne eine Veranlassung zu einer Vollbremsung führen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern einer Kraftfahrzeugbremsanlage zu schaffen, die eine kostengünstige und zuverlässige Beeinflussung eines Fremdbremsvorgangs der Kraftfahrzeugbremsanlage realisieren.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Ansteuern einer Kraftfahrzeugbremsanlage vorgesehen, die einen Gaspedalsensor zur Erfassung einer Gaspedalstellung und einen Bremspedalsensor zur Erfassung einer Bremspedalbetatigung enthalten kann. Weiterhin kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine Steuereinheit aufweisen, die die Kraftfahrzeugbrems-
anläge ansteuert. Diese Steuereinheit kann dann basierend auf Signalen des Gaspedalsensors, des Bremspedalsensors und eines beispielsweise in der Steuereinheit enthaltenen Zeiterfassungsglieds die Kraftfahrzeugbremsanlage entsprechend ansteuern. Erfindungsgemäß kann die Steuereinheit über das Zeiterfassungsglied eine Zeitdauer T erfassen, die zwischen einer von dem Gaspedalsensor erfaßten Nullstellung des Gaspedals und einer von dem Bremspedalsensor erfaßten Betätigung des Bremspedals verstreicht, und abhängig von der erfaßten Zeitdauer T den Bremsvorgang der Kraftfahrzeugbremsanlage beeinflussen.
Erfindungsgemäß kann somit aus dem Verhalten des Fahrers unmittelbar vor einer Bremsung darauf geschlossen werden, wie kritisch die Fahrsituation ist. Dadurch steht bereits vor Beginn des Bremsdruckaufbaus ein Maß für die zu erwartende Intensität der nachfolgenden Bremsung zur Verfügung. Dadurch kann der Bremsweg des Fahrzeugs in wirksamer Weise verkürzt werden.
Die abhängigen Patentansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung an.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Bremspedalsensor einen Bremspedalweg bzw. einen Betätigungsweg des Bremspedals erfassen. Es kann jedoch auch ein Bremspedalwegsensor und/oder ein Bremspedalkraftsensor vorgesehen sein, die den Betätigungsweg und/oder die Betätigungskraft des Bremspedals erfassen. Wird nun über den Bremspedalsensor, den Bremspedal- wegsehsor und/oder den Bremspedalkraftsensor eine Berührung des Bremspedals durch den Fahrerfuß erfaßt, so kann die Kraftfahrzeugbremsanlage in einen Bereitschaftszustand ge
bracht werden. Der Bereitschaftszustand kann etwa durch Anlegen eines Vordrucks in der Kraftfahrzeugbremsanlage erzeugt werden. Hierbei kann der Vordruck der Kraftfahrzeugbremsanlage so eingestellt werden, daß sich noch keine signifikante Verzögerung des Fahrzeugs ergibt, wobei jedoch eine optimale Reaktionszeit der Kraftfahrzeugbremsanlage gewährleistet ist. Wird nun über die obengenannten Sensoren ein Betätigungsweg und/oder eine Betätigungskraft des Bremspedals erfaßt, so kann ein Bremsvorgang ausgelöst werden.
Durch die obengenannte Ausführungsform wird das Kraftfahrzeug erst dann verzögert, wenn der Fahrer seinen Willen zur Verzögerung des Fahrzeugs in Form eines Bedienwegs bzw. einer Bedienkraft des Bremspedals ausdrückt. Da nicht auszuschließen ist, daß sich außer dem Fahrerfuß auch andere Gegenstände im Fußraum des Fahrzeugs befinden und bewegen, kann durch ein Unterscheiden zwischen einer Berührung des Bremspedals und einer tatsächlichen Betätigung desselben ein weiterer Sicherheitsfaktor eingeführt werden. Zum einen wird das Kraftfahrzeugbremssystem bei einer Berührung des Bremspedals in eine Bereitschaftstellung gebracht und so auf einen möglicherweise unmittelbar bevorstehenden Fahrereingriff vorbereitet. Andererseits wird die Bremsung erst dann eingeleitet, wenn der unmißverständliche Fahrerwunsch in Form eines Betätigungswegs oder einer Betätigungskraft vorliegt. Es sei angemerkt, daß der Betätigungskraftsensor anstatt des Bremspedalwegsensors eingesetzt werden kann. Natürlich kann der Bremspedalsensor auch sämtliche erforderliche Funktionen, wie eine Erfassung einer Bremspedalberührung, eine Erfassung des Bremspedalwegs und/oder eine Erfassung der Bremspedalkraft ausführen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Bremsassistent fremdausgelöst werden, wenn die erfaßte Zeitdauer T unterhalb einer vorbestimmten Zeitdauer Tgrenzl liegt. In diesem
Fall kann dann weiterhin die Fahrstufe eines Automatikgetriebes, sofern vorhanden, heruntergeschaltet werden. Dadurch kann das Schleppmoment des Automatikgetriebes erhöht werden, so daß die Bremswirkung weiter unterstützt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann dann, wenn die erfaßte Zeitdauer T zwischen der vorbestimmten Zeitdauer τ grenzi und einer vorbestimmten Zeitdauer Tgren22 liegt, wobei τ grenz2 größer 'ist als Tgrenzl, eine Vorfüllung der Bremsanlage vorgenommen werden. Durch eine derartige Vorfüllung kann der Leerweg der Bremsbacken minimiert werden, so daß eine optimale Reaktion der Bremsanlage erreicht werden kann. Die Vorfüllung kann auch unterschiedlich groß gewählt werden, abhängig beispielsweise von der erfaßten Zeitdauer T.
Weiterhin kann eine Adaption der Schaltschwellen des Bremsassistenten erfolgen. Die Schaltschwellen des Bremsassistenten werden beispielsweise durch den Bremspedalweg und die Bremspedalgeschwindigkeit bestimmt, d.h. daß ab einer bestimmten Bremspedalgeschwindigkeit und einem bestimmten Bremspedalweg eine Schaltschwelle überschritten ist, so daß der Bremsassistent seine Funktion aufnimmt und einen Fremdbremsvorgang durchführt. Würde der Fahrer etwa in einer Zeitdauer, die zwischen Tgren2l und Tgrenz2 liegt, von dem
Gaspedal zum Bremspedal wechseln und würde er dann das Bremspedal sehr langsam niederdrücken, so würde keine Bremsassistentaktivierung erfolgen, da die Schaltschwelle des Bremsassistenten nicht überschritten wurde.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann eine Adaption der pe- dalkraftproportionalen Verzögerung und/oder eine Adaption des abstandsabhängigen Bremsassistenten erfolgen.
Die obengenannten Adaptionen sind zunächst abhängig von der erfaßten Zeitdauer zwischen der Endstellung des Gaspedals (Gaspedal vollständig gelöst) und dem Betätigen des Bremspedals. Die Abhängigkeit kann dahingehend sein, daß bei Erreichen einer Zeitdauer von Tgrenz2 die Adaption am geringsten oder gleich Null ist und bei dem Erfassen einer Zeitdauer nahe oder gleich Tgrenzl eine maximale Adaption erfolgt. Eine derartige maximale oder geringere Adaption kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Schaltschwellen des Bremsassistenten verringert werden. Weiterhin kann beispielsweise ein Pedalkraft-Proportionalitätsfaktor erhöht werden und/oder es ist möglich, die Bremskraft in Relation zu einem erfaßten Abstand zu erhöhen.
Zusätzlich zu der gerade genannten Adaption ist es möglich sozusagen eine weitere Adaptionsgröße hinzuzunehmen, und zwar eine Adaption, die sich aus der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Gaspedalstellung vor Zurücknahme des Gaspedals, und/oder der Gaspedallösegeschwindigkeit ergibt. Wird beispielsweise eine sehr hohe Gaspedallösegeschwindigkeit erfaßt, so würde eine stärkere Adaption erfolgen. Beispielsweise würde dann die Bremsassistent-Schaltschwelle weiter verringert werden (zusätzlich zu der Abhängigkeit der Adaption der Bremsassistent-Schaltschwelle von der erfaßten Zeitdauer). Dasselbe gilt für die Adaptionen der pedalkraft- proportionalen Verzögerung und der abstandsabhängigen Bremsassistentfunktion.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann zudem der Signalverlauf der Bremspedalbetatigung ausgewertet werden, wobei abhängig von der Bremspedalstellung, der Bremspedalniederdrückgeschwindigkeit und/oder der Bremspedalkraft eine zusätzliche Adaption der obengenannten Werte und Funktionen durchgeführt werden.
An dieser Stelle sei angemerkt, daß, sofern gewünscht, auch bei einer erfaßten Zeitdauer T, die kleiner ist als Tgrenzl eine Schaltschwellenüberschreitung des Bremsassistenten notwendig sein kann, um den Bremsassistenten fremdauszulösen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand von beispielhaften schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 2 bis 4 Flußlaufpläne, die eine erfindungsgemäße Beeinflussung des Bremsvorgangs darstellen.
Die Fig. 1 zeigt eine Steuereinheit 1 mit einem Kennfeld 2 und einem Zeiterfassungsglied 3. Weiterhin sind ein Bremspedalsensor 4 und ein Gaspedalsensor 5 dargestellt, deren Signale der Steuereinheit 1 zugeführt werden. Die Steuereinheit 1 erhält weiterhin ein Signal v über die aktuelle Kraftfahrzeuggeschwindigkeit. Weiterhin ist ein Bremskraftverstärker 6 gezeigt, der von der Steuereinheit 1 angesteuert werden kann. Der Bremskraftverstärker 6 kann beispielsweise als aktiver Booster ausgebildet sein. An dieser Stelle sei angemerkt, daß anstatt des Kennfelds 2 auch eine ent
sprechende Berechnung erfolgen kann. Weiterhin ist es nicht erfindungswesentlich, daß das Zeiterfassungsglied 3 in der Steuereinheit 1 enthalten ist. Das Zeiterfassungsglied 3 könnte auch als separates Bauteil vorgesehen sein; dasselbe gilt auch für das Kennfeld 2.
Das Signal betreffend der aktuellen Kraftfahrzeuggeschwindigkeit v kann über einen nicht dargestellten Sensor ermittelt werden. Die Steuereinheit 1 kann weiterhin eine elektronische Steuereinheit sein, die in die Steuereinheit des Bremskraftverstärkers integriert ist. Natürlich könnte die Steuereinheit 1 auch als separates Bauteil vorgesehen sein.
Im folgenden wird anhand der Flußlaufplane der Fig. 2 bis 4 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Abarbeitung dargestellt.
In einem Schritt 100 werden die Signale des Gaspedalsensors 5 und die Signale des Bremspedalsensors 4 erfaßt. Bei dem Signal des Bremspedalsensors 4 kann es sich beispielsweise um den Bremslichtschalter BLS handeln. In einem Schritt 101 wird abgefragt, ob das Signal des Gaspedalsensors 5 Null ist oder nicht. Wenn das Signal des Gaspedalsensor Null ist, bedeutet dies, daß das Gaspedal nicht mehr von dem Fahrer niedergedrückt wird. In diesem Fall wird in einem Schritt 102 ein Timer bzw. das Zeiterfassungsglied 3 gestartet. Ergibt die Abfrage im Schritt 101, daß das Gaspedal noch vom Fahrer niedergedrückt wird, so verzweigt die Abfrage im Schritt 101 zurück zu dem Ablaufplan vor dem Schritt 100.
Nachdem der Timer im Schritt 102 gestartet wurde, wird in einem Schritt 103 abgefragt, ob der Bremslichtschalter BLS
einen ON-Zutand einnimmt. Ist das der Fall, so kann daraus geschlossen werden, daß das Bremspedal betätigt wird. In diesem Fall wird in einem Schritt 105 bestimmt, welcher Wert des Zeiterfassungsglieds 3 (bzw. des Timers) beim Stoppen des Timers bzw. bei der Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer vorliegt. Ergibt die Abfrage im Schritt 103, daß der Bremslichtschalter BLS nicht betätigt wird, so verzweigt die Abfrage im Schritt 103 zwischen die Schritte 102 und 103. Wenn im Schritt 105 ermittelt wird, daß die erfaßte Zeitdauer T kleiner ist als eine vorbestimmte Zeitdauer Tgrenzl, so werden in einem Schritt 106 vorbestimmte Mi ßnahmen I durchgeführt. Diese Maßnahmen bestehen beispielsweise aus einer Fremdauslösung des Bremsassistenten und aus einem Herunterschalten des Automatikgetriebes. Die Maßnahmen im Schritt 106 können von der erfaßten Zeitdauer T und von der in Fig. 4 dargestellten Ermittlung abhängig sein. Es ist jedoch auch möglich, daß (anders als im Schritt 106 dargestellt) die Maßnahmen I weder von T noch von der Ermittlung gemäß der Fig. 4 abhängig sind, da bei einem Unterschreiten der vorbestimmten Zeitdauer Tgrenzl durch die erfaßte Zeitdauer T in jedem Fall eine Maximalbremsung erfolgen soll. Eine derartige Maximalbremsung würde dann bis in den Regelbereich des Antiblockiersystems hineinreichen .
Wenn im Schritt 105 ermittelt wird, daß die erfaßte Zeitdauer zwischen der vorbestimmten Zeitdauer Tgrenzl und der vorbestimmten Zeitdauer Tgrenz2 liegt, so werden die Maßnahmen
II gemäß dem Schritt 201 durchgeführt. Zur Durchführung der Maßnahmen gemäß dem Schritt 201 werden Werte benötigt, die anhand der Fig. 4 im folgenden beschrieben werden sollen.
Die Fig. 4 zeigt in einem Schritt 300 die Erfassung der Gaspedalstellung s und die Erfassung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit v. Anschließend wird in einem Schritt 301 eine Ableitung der Gaspedalstellung s nach der Zeit durchgeführt
ds und dadurch eine Gaspedallösegeschwindigkeit ermittelt.
In Abhängigkeit von der Gaspedalstellung s vor dem Beginn einer Zurücknahme des Gaspedals, der Gaspedallösegeschwin-
ds digkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit V vor der Zurück¬
nahme des Gaspedals kann dann in einem Schritt 302 über das Kennfeld 2 oder entsprechend einer geeigneten Berechnung ein weiterer Adaptionswert ermittelt werden, um den Bremsvorgang weiter zu optimieren. Dieser Adaptionswert kann beispielsweise ein Prozentsatz sein, um den etwa die Bremsassistent- schaltschwelle weiter vermindert wird. Dieser weitere Adaptionswert wird dann in dem Schritt 201 und in einem Schritt 203 verwendet, um die Maßnahmen II und Maßnahmen III durchzuführen.
Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, werden zur Durchführung der Maßnahmen II zum einen die erfaßte Zeitdauer T und zum anderen der Adaptionswert aus der Fig. 4 verwendet.
An dieser Stelle soll weiterhin angemerkt werden, daß anstatt des Bremslichtschalters BLS oder eines Löseschalters in Schritt 103 auch ein Berührungssensor am Bremspedal verwendet werden kann.
Der Schritt 201 stellt Maßnahmen II dar, die zwischen einer Notbremssituation (Maßnahmen I) und einer Normalbremsung (Maßnahmen III) liegen. Um so größer die erfaßte Zeitdauer T ist, um so wahrscheinlicher ist es, daß keine Notbremssituation vorliegt. Die Maßnahmen gemäß dem Schritt 201 können beinhalten, daß die Schaltschwellen des Bremsassistenten herabgesetzt werden (das bedeutet, es erfolgt ein früherer Regeleintritt). Die Herabsetzung wäre nahe der Zeitdauer Tgrenzl am größten und würde bei Tgrenz2 das normale Niveau wieder erreichen. Weiterhin können die Maßnahmen gemäß dem Schritt 201 beinhalten, daß die Bremsanlage vorgefüllt werden, so daß beispielsweise die Bremsbacken schon an der Bremsscheibe anliegen und der Leerweg minimiert wird. Dies kann beispielsweise auch schon dadurch erfolgen, daß die Werte des Gaspedals (Gaspedalstellung vor Beginn der Zurücknahme des Gaspedals, Gaspedallösegeschwindigkeit) und/oder die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit vor Zurücknahme des Gaspedals oder eventuell auch eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeitsänderung nach der Zurücknahme des Gaspedals verwendet werden. Damit würde eine noch frühere Vorreaktion auf das Verhalten des Fahrers vor der Bremsung möglich werden.
Weiterhin könnte die Vorfüllung der Bremse mit einem bestimmten Druck erfolgen, der eine Funktion der erfaßten Zeitdauer ist (größere Zeit würde einen kleiner werdenden Druck bewirken).
Weiterhin kann im Schritt 201 eine pedalkraftproportionale Fahrzeugverzögerung verstärkt werden, d.h. die Verstärkung (Verzögerung zu Pedalkraft) würde von Tgrenzl zu Tgrenz2 auf das bei pedalkraftproportionaler Verzögerung vorhandene Normalniveau abnehmen.
Weiterhin kann im Schritt 201 die Funktion eines abstandsabhängigen Bremsassistenten verstärkt werden, d.h., daß die Schaltschwellen des abstandsabhängigen Bremsassistenten, die bei Tgrenzl maximal herabgesetzt sind (d.h. früherer Regeleintritt) bis auf das normale Niveau bei Tgrenz2 wieder angehoben werden, damit die Fahrerreaktion vor der Bremspedalbetatigung in die Ermittlung des Gefahrenpotentials (Notbremsung) herangezogen werden kann.
Darüber hinaus kann im Schritt 201 die momentan festgehaltene Fahrstufe weiterhin beibehalten werden, oder es kann das Motorschleppmoment leicht erhöht werden (beispielsweise durch das Zurückschalten um nur eine Fahrstufe).
Ist die Beurteilung der Abfrage gemäß Schritt 200, daß die erfaßte Zeitdauer T größer ist als die vorbestimmte Zeitdauer Tgrenz2, so werden Maßnahmen III gemäß einem Schritt 203 durchgeführt, nach Durchlaufen eines Schrittes 202. Diese Maßnahmen III entsprechen keiner Notbremssituation. Hier kann die Bremsanlage unbeeinflußt gelassen werden oder sie kann eventuell nur mit einem sehr kleinen Druck vorgefüllt werden. Weiterhin kann das Automatikgetriebe wieder dazu veranlaßt werden, von der momentan festgehaltenen Fahrstufe auf eine höhere oder die höchste Fahrstufe zu wechseln, um zu einem normalen Verhalten des Automatikgetriebes zurückzukehren. Natürlich können auch hier eventuell weitere Vorgänge veranlaßt werden, die dann abhängig von der erfaßten Zeitdauer T und dem Fahrerverhalten (aus Fig. 4) sein können, wie im Schritt 203 angedeutet ist.