WO2004085220A1 - Elektronisches steuersystem für ein fahrzeug und verfahren zum ermitteln mindestens eines vom fahrer unabhängigen eingriffs in ein fahrzeugsystem - Google Patents

Elektronisches steuersystem für ein fahrzeug und verfahren zum ermitteln mindestens eines vom fahrer unabhängigen eingriffs in ein fahrzeugsystem Download PDF

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WO2004085220A1
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vehicle
driver
danger
brake
control system
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PCT/EP2004/050384
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French (fr)
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Jürgen DIEBOLD
Michael Klug
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • B60W2050/0002—Automatic control, details of type of controller or control system architecture
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    • 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
    • B60W30/08—Active safety systems predicting or avoiding probable or impending collision or attempting to minimise its consequences
    • B60W30/09—Taking automatic action to avoid collision, e.g. braking and steering

Definitions

  • the invention relates to an electronic control system for a vehicle and a method for determining at least one intervention in a vehicle system that is independent of the driver.
  • the invention relates to a method for preventing accidents and injuries by integrating the active and passive safety means and the active driving dynamics control into an electronic control system of a vehicle.
  • a further shortening of the entire stopping process is due to the faster possible pressure build-up by using a
  • EMS electro-hydraulic brake system
  • BA brake assistant
  • networking has been expanded to include environmental information.
  • a 77 GHz radar or a LIDAR distance sensor from Adaptive Cruise Control (ACC) provides distance and relative speed from the vehicles in front of the vehicle.
  • the comfort-oriented ACC control uses this data to enable the driver to drive relaxed, relieved of routine tasks (keeping his distance) and free from fatigue.
  • an activated ACC system also increases safety for an inattentive driver.
  • the ACC detects a dangerous situation and initiates external braking at a critical distance and relative speed up to the permitted limit of 2 to 3 m / s 2 . If this deceleration is not sufficient to avoid a collision, the driver is warned by a signal and prompted to take over braking.
  • This shortening of the reaction path can also be used when the distance sensor and brake system are networked consistently when the ACC system is switched off. If the driver
  • the extended brake assistant (BA +) supports the driver in further increasing the brake pressure.
  • DE 198 06 687 A1 discloses a method for preventing a collision of a vehicle with an object arranged in front of the vehicle.
  • the distance and the relative speed between the vehicle and the obstacle as well as the speed and the acceleration or deceleration of the vehicle are recorded and, depending on this, collision notifications or braking processes are triggered.
  • a braking process should only be initiated if the detected distance is less than two calculated distances.
  • One calculated distance represents a minimum distance at which a collision with a maximum deceleration can be avoided, while the other distance should enable the vehicle to steer past the object.
  • WO 03/006289 discloses a method for automatically triggering a deceleration of a vehicle to prevent a collision with another object, in which objects are detected in the course area of the vehicle and motion variables of the vehicle are detected as a function of radar or lidar signals or video signals , Depending on the detected object and the movement variables, a hazard potential should be determined. According to this hazard potential, the delay means should be operated in at least three states. In addition, the consequences of an impending collision with another object are reduced by activating passive or active restraint systems.
  • the invention has for its object to provide an electronic control system and a method for preventing a collision and / or for reducing the consequences of a collision with an object, which avoids incorrect interventions directed against the driver's assessment or incorrect adjustments and yet optimally the driver in dangerous driving situations supports and initiates necessary protective measures.
  • a generic electronic control system for a vehicle is designed in such a way that the control system contains a driver request module for determining parameters relating to a driver request from data which at least reflect pedal travel, conversion movements between the pedals and the brake pressure of the brake system and a hazard computer for determining the hazard potential from predetermined and current vehicle data and further data, such as environment data and driver data, and possibly also personal data inside and outside the vehicle and the like.
  • the hazard calculator performs at least one assessment of the hazard situation of the vehicle and of the people present in the vehicle and possibly also of the surroundings and, depending on the assessment and further criteria or weightings according to hazard potential, outputs manual intervention for controlling actuators to an arbitration unit which at least depending on an influencing of the driving dynamics of the vehicle caused by the control interventions, carries out an evaluation with the data relating to the driver's request determined in the driver's request module, and conditionally enables, disables or blocks the stepped control interventions in accordance with the evaluation result.
  • a generic method for determining at least one intervention in a vehicle system that is independent of the driver is carried out in such a way that in a driver request module for determining parameters relating to the driver request from data, at least pedal travel, conversion movements between the pedals and reproduce the brake pressure of the brake system, a driver's request is determined and determined in a danger computer from predetermined and current vehicle data and further data, such as environment data and driver data, and possibly also personal data inside and outside the vehicle and the like at least one assessment of the hazard situation of the vehicle and the people present in the vehicle and, if necessary, still carries out the environment and, depending on the evaluation and other criteria or weightings according to danger potential, outputs control interventions for the control of actuators to an arbitration unit which, at least depending on an influencing of the driving dynamics of the vehicle caused by the control interventions, evaluates them with those in the driver's request module determined data relating to the driver's request, and conditionally activates, activates or blocks the staged intervention according to the result of the
  • data are generated from predefined and current vehicle data, environment data and driver data, as well as further data, such as possibly personal data inside and outside the vehicle and the like, in a danger computer Potential hazards for people inside and / or outside the vehicle and the vehicle or objects are determined.
  • a driver request module from pedal travel, transfer movements between the pedals and brake pressures of the brake system and other sizes or states, such as Changes in steering angle, accelerator pedal travel, brake lights on / off and / or derivatives of the above data and sizes of the driver's request are determined. Acceleration or deceleration and / or a change in direction of travel may result as essential driver requests.
  • manipulations for the actuators of a vehicle determined in the hazard computer are conditionally enabled, enabled or disabled in an arbitration unit.
  • Conditional activation means interventions by selected actuators, while interventions issued by the hazard computer are blocked or suppressed by other actuators.
  • control interventions for actuators generated from current driving situations with hazard potential can be suppressed, modified by control technology or partially activated (e.g. an intervention in the brakes of 40 bar is reduced to a brake pressure of 20 bar) or released.
  • the assessment of the dangerous situation by the danger computer is designed to be “driver adaptive”, so that depending on the determined danger potential and the driver's wish, the control interventions are carried out, blocked or changed.
  • Interventions can only be activated depending on the hazard potential, without the driver
  • a criterion for the "disregard" of the driver's request is the influence on the driving dynamics of this intervention.
  • hazard potentials are advantageously determined in the hazard calculator and appropriately combined to form the control interventions, an ear potential being calculated from a fuzzy system.
  • the control interventions are then compared with the driver's request, which is expediently implemented in a state machine.
  • potential hazards are formed with regard to different areas of application.
  • the hazard potentials differ in general potentials and special potentials.
  • a general hazard potential is understood to mean actuator-independent, such as hazard potentials from environmental information and vehicle data that evaluate the longitudinally dynamic criticality of the driving situation.
  • a special hazard potential is understood to mean actuator-specific, such as a hazard potential that evaluates the driving situation based on sensor information, vehicle data and actuator-specific parameters such as activation times.
  • the hazard computer makes an assessment of the hazard situation of the vehicle and of the people present in and outside the vehicle. Depending on the evaluation and, if applicable, further criteria or weightings, the hazard computer outputs stepped intervention or control signals that control actuators that control the driving behavior of the vehicle and / or the occupant protection
  • the priority circuit determines, depending on the identified hazard potential and other parameters, how the stepped intervention is prioritized.
  • the conversion movement between the accelerator and brake pedals is advantageously determined from accelerator pedal travel information and the brake light information as input variables of the driver request module.
  • the conversion time between the pedals is determined from these two input variables.
  • At least one braking request is determined from the data and made available to the downstream arbitration unit.
  • a steering request and / or acceleration request is expediently determined in the driver request module from further data and made available to the downstream arbitration unit.
  • the hazard calculator is used to determine the hazard potential input data from vehicle systems such as environment systems, seat adjustments, belt tensioners, pedal travel sensors and / or vehicle dynamics control systems (ESP, ABS, ACC, BA) and the like. available
  • vehicle systems such as environment systems, seat adjustments, belt tensioners, pedal travel sensors and / or vehicle dynamics control systems (ESP, ABS, ACC, BA) and the like. available
  • the hazard computer uses data to calculate the at least the longitudinal vehicle speed, the longitudinal vehicle acceleration, the lateral vehicle acceleration, the distances to relevant objects in the near and / or long range, the relative speed to relevant objects in the near and / or long range and / or their derivatives and Zu - Status information about driving dynamics controllers, such as ABS, HBA, ESP etc., reproduce, hazard potentials, the effect of at least depending on the longitudinal dynamic and / or transverse dynamic hazard parameters, the effect of the manipulated variables for the brakes, the reversible occupant protection devices, which are dependent on the determined hazard potential generates the relative position between occupant protection means and vehicle occupants adjusting devices.
  • driving dynamics controllers such as ABS, HBA, ESP etc.
  • the hazard computer can use the information from the distance sensors to specifically condition the passive safety measures in addition to the active safety systems.
  • the non-reversible occupant protection devices are preconditioned, i.e. additional information is provided by the hazard calculator. This information can be used to change the activation thresholds. The risk of injury to the occupants is reduced, the severity and frequency of accidents decrease.
  • the time before the accident is used to determine the expected severity of the accident and the estimated direction of impact at the Activate the intervention strategy of the actuators, such as the deployment strategy of the airbags.
  • the CV sensor is also used for de-
  • the gain in safety through the electronic control system and the procedure can be achieved by networking the components and by centrally evaluating the probability of an accident using the information from the networked systems.
  • the control system and the method are based on the basic idea of data exchange among security systems which have information about the driver, the vehicle and the vehicle environment.
  • the aim is not only to add value for the driver to implement new functions with existing components, but also to reduce costs by networking the existing components.
  • the central and networking part of the software is the hazard calculator, in which all data in the vehicle come together. There the environment information is merged and all data is analyzed. According to a preferred embodiment, the environment data usion can also take place in a separate module which is connected upstream of the danger computer and provides it with fused environment data as relevant data for a security system. For the current driving situation, a hazard potential is determined that reflects the current probability of an accident. As the risk potential increases, measures are then initiated in stages, from information and warnings for the driver to the activation of reversible restraint systems.
  • the environment sensors make a significant contribution to this. It enables the sensible use of reversible passive safety measures.
  • a further step in the direction of more security is being taken with the introduction of image processing camera systems.
  • this also enables objects to be classified for the first time. Combined braking and steering interventions will help the driver to avoid accidents.
  • the hazard computer obtains its information on the driving situation from the control states of the built-in active safety systems such as ESP, BA and Active Rollover Prevention (ARP) for the necessary control.
  • ESP built-in active safety systems
  • ARP Active Rollover Prevention
  • the hazard calculator can generate manipulated variables for closing vehicle openings depending on the hazard potential determined.
  • the windows and the sunroof are preferably closed in the event of an impending accident. If the potential for danger increases further and an imminent crash is imminent, the vehicle occupants are secured and positioned using an electric motor-driven, reversible belt tensioner. Due to the reduced belt loops, you take part in vehicle deceleration earlier. Likewise, the risk of being injured continues to decrease.
  • Optical and / or haptic warning and / or guidance instructions or instructions for warning and / or directing the driver to a driver reaction adapted to the current vehicle situation are advantageously provided.
  • the warnings are preferably given by means of a vibrating pedal and / or seat and / or a display.
  • the guidance instructions are given by means of a changed operating force on at least one pedal and / or the steering handle, so that the driver is prompted to steer the vehicle in a manner appropriate to the situation via the increasing or decreasing operating force.
  • the hazard potential is a dimensionless variable in the range between 0 and 100. The greater the hazard potential, the more dangerous the situation.
  • the actuators are only activated on the basis of threshold value inquiries of the potential hazards. Several hazard potentials can be combined to activate an actuator. This means that the condition assessment does not initially include the selection or the actuation dosage of the actuators. A certain situation is assessed by several potential hazards. This allows a more extensive assessment of the situation. There are potential dangers that
  • the arbitration unit provided in the electronic control system preferably has a state machine which measures the behavior of the driver on the basis of variables, the accelerator pedal travel, the accelerator pedal speed and the conversion time between the accelerator and brake pedals and / or the state (on / off) of the brake light and / or represent measured and / or calculated brake pressures of the brake system and / or vehicle acceleration and / or their derivations in correlation to a control variable dependent on the hazard potential and arbitrary depending on the result activates brake pressure specifications of the hazard calculator.
  • the control intervention such as the brake intervention
  • the autonomous control intervention is limited with regard to the value of the manipulated variable, such as the brake pressure.
  • control inputs are then made available for the deceleration devices of the vehicle, which contain various brake pressure requirements, which range from pre-filling the brake system to reduce the response time up to maximum brake pressure control.
  • the state machine evaluates the behavior of the driver and, depending on this, enables the brake computer's brake pressure specifications. Essentially, the driver's foot movement is evaluated. This allows conclusions to be drawn as to how dangerous the driver regards the same situation or whether he has recognized a critical situation at all. Only when the driver confirms this critical situation does the driver build up brake pressure independently. There are four levels:
  • prefill This level defines a state in which the driver's deceleration request can only be determined to a limited extent or does not yet exist. In this state, the driver must touch the accelerator pedal. There are two subordinate states: a) prefill 1: The calculated hazard potential has a time gradient that lies above a defined threshold. The driver does not change his accelerator position. This
  • prebra e In this state, the driver has not pressed the accelerator or brake pedal. Therefore, this state is interpreted as a limited delay request. The maximum deceleration is thus raised to approximately the legally permitted level (0.3g), so that a maximum brake pressure of p3max> p2max can occur.
  • a key figure which represents the degree of the driver's braking request. This factor consists of three parts, which are included in a certain weighting ratio. a) Ratio of brake pedal travel to the maximum of the brake pedal travel, which is dependent on the pressure in the system (represented by the wheel brake pressure) or ratio of brake pressure to the maximum of the brake pressure of the brake system. This is necessary because the driver feels the brake pressure in the system if it is pre-filled. b) Ratio of brake pedal speed to the maximum of the brake pedal speed or ratio of brake pressure change to the maximum of the brake pressure change. This maximum is approximately independent of the degree of system pre-filling. c) Factor that evaluates the conversion time from the accelerator to the brake pedal.
  • the driver receives brake support adapted to the situation by activating the brake pressure determined in the danger computer.
  • the specific design depends on the equipment of the vehicle.
  • the electronic control system and the method for operating the control system is therefore preferably modular, so that modules for the active safety systems ABS, ESP, TCS and the like. and the hazard calculator can calculate delay requests and further manipulations in parallel and separately.
  • the driver represents a plausibility check for the manipulations requested by the danger computer.
  • Fig. 1 shows a state of the networking of the active and passive vehicle systems with the electronic control system according to the invention
  • Fig. 2 is a block diagram of the system structure of the electronic control system
  • Fig. 3 is a simplified categorized representation of the difference between the target and actual distance to road users
  • Fig. 5 is a schematic representation of the rule base for the control intervention target deceleration a so u as a function of target, actual distance and relative speed
  • Fig. 6 is a schematic representation of the state transitions prefill, prbrake, extend brake assist
  • Fig. 7 is a schematic representation of the state transitions prefill
  • Fig. 8 is a schematic representation of the activation of a belt tensioner
  • Fig. 9 is a schematic representation of a sigmoidal transition unction
  • FIG. 1 shows the overall system of a vehicle networked with the electronic control system 20.
  • the control system 20 on the basis of the input signals of the ABS / ESP brake system 11, the environment sensor system 12, the electric seat adjustment 13, the belt tensioner 19 and the resulting measured or derived internal and / or external signal variables in a danger computer 10 (FIG. 2) Interventions dependent on potential hazards are calculated.
  • the determination of control interventions for actuators is based on the following input variables of the vehicle units networked with the control system 20:
  • the distance to the relevant object from a far-range sensor, the relative speed to the relevant object from a far-range sensor, the relative acceleration to the relevant object from a far-range sensor and the status signals relevant object from the far-range sensor become valid, and possibly information about the type of the detected relevant object (e.g. pedestrian, truck and the like) and its state (stands, moves and the like) are made available to the control system 20.
  • the type of the detected relevant object e.g. pedestrian, truck and the like
  • its state stands, moves and the like
  • the status signals are made available to the control system via the occupancy of the belt buckles of the driver and front passenger seat.
  • the electronic control system 20 is also networked with the airbag control 15, a haptic accelerator pedal 16, the control of the window lifters and the sliding roof 17 and the display 18 of the vehicle.
  • FIG. 2 shows the structure of the electronic control system 20. This provides for signal conditioning 21, into which the data / signals from the vehicle 23, the driver 24 and the environment 22 are read. The signals are then conditioned
  • a module 29 for recording the driver's request is also connected to the signal conditioning 21.
  • specific parameters such as conversion time between the pedals, driver's request delay and the like, are derived from input parameters that describe the driver's request with regard to the guidance of the vehicle.
  • the probability of an accident is determined on the basis of the input data with the aim of controlling the actuator system present in the vehicle.
  • the following data can be used as input variables to determine the current dangerous situation (potential and direction of danger):
  • Classification of the detected objects (pedestrians, extension of the objects, 7) e.g. with camera and image processing
  • Telematics information (traffic jam reports via TMC or GSM, road condition information, ..)
  • Driving dynamics sensors and models for determining the driving condition from wheel speed, yaw rate, longitudinal acceleration, lateral acceleration, steering angle, steering angle speed, slip angle, ESP additional torque and / or coefficient of friction.
  • the hazard computer 10 essentially carries out three process steps.
  • An abstract level is defined that appropriately evaluates the situation. This level is realized through the hazard potential.
  • the hazard potential is a dimensionless variable in the range between 0 and 100. The greater the hazard potential, the more dangerous the situation.
  • the actuators are only activated on the basis of threshold value inquiries of the hazard potential.
  • Several hazard potentials can be combined to activate an actuator. This means that the condition assessment initially only contains the selection or the actuation dosage of the actuators to a limited extent (see later special hazard potentials) or not (see later general hazard potentials). It is clear from the explanations that a certain situation is assessed by several potential hazards. This allows a more extensive assessment of the situation.
  • the danger potential is a dimensionless quantity in the range between 0 and 100. It describes the danger of a certain situation.
  • a risk potential of 0 means no danger and one of 100 very great danger.
  • a hazard potential of 100 does not mean that an accident is inevitable.
  • the actuators e.g. brakes, rev. Belt tensioners, seat adjustment, etc.
  • the actuators are activated.
  • the activation and the degree of this activation is guaranteed by a threshold value query of the hazard potential or the hazard potentials.
  • the longitudinal dynamic driving situation is assessed via a longitudinal dynamic danger potential, provided that the speed is greater than a minimum speed. This is achieved with a fuzzy inference system. Fuzzy logic makes it possible to mathematize human behavior or human causal knowledge and thus make it imitable by computers.
  • the traffic situation and the driving state are then classified using membership functions.
  • the first input variable is the difference between the setpoint and actual distance based on the setpoint distance sx_rel_des.
  • the target distance depends functionally on your own driving speed vx and is based on the relationship
  • sx_rel_des sx_rel_desmin + t_ttc_des * vx (5.2)
  • the relative speed as a second input variable is also categorized by corresponding membership functions.
  • the output variable - i.e. the longitudinal dynamic hazard potential - is also determined with the help of membership functions (
  • Figure 3 shows the membership functions for the first input variable, i.e. for the difference between target and actual distance sx_rel based on the target distance sx_rel_des. This input variable is classified using six membership functions.
  • Relationships (rules) are evaluated and then result in a share of the total risk potential for each individual rule, depending on the degree of fulfillment.
  • the resulting hazard potential results from the accumulation of the individual partial implications.
  • FIG. 5 shows an example of the rule base that results from the evaluation of the fuzzy system.
  • the longitudinal dynamic hazard potential is plotted as a function of the input variables relative speed and the difference between the target and actual distance in relation to the target distance.
  • the longitudinal dynamic driving situation is assessed via a further longitudinal dynamic danger potential.
  • This hazard potential is calculated as follows: 1. Condition: The vehicle speed must be greater than a threshold value (no hazard potential is calculated in shunting mode)
  • Condition 2 The relative speed to the detected object must be less than a negative threshold.
  • This potential hazard sets the delay that is necessary to prevent a collision in relation to a proportion of the maximum delay that can be transmitted to the road.
  • the calculation rule is:
  • This hazard potential is 0 as long as there is no ABS braking. However, if ABS braking is carried out, this hazard potential 100.
  • This hazard potential is 0 as long as there is no braking with brake assist support (classic hydraulic brake assist HBA, not the extended brake assist BA +). If, on the other hand, braking is carried out with assistance from the brake assist, this hazard potential is 100.
  • This hazard potential is 0 as long as there is no ESP intervention. However, if the ESP intervenes in the driving dynamics, this hazard potential is 100.
  • Condition 2 The relative speed to the detected object must be negative.
  • the actual calculation of the hazard potential forms the quotient from the currently determined time to collision ttc from the sensor information and the average activation time of the reversible belt tensioner.
  • the hazard potential calculated above is limited to a certain value depending on the quotient of the necessary delay and the maximum delay that can be transmitted to the road. This evaluates the driver's ability to brake before the accident, i.e. to change the state variables of speed and acceleration. These constant state variables are assumed when calculating the time to collision as used above.
  • the additions of the above-described expansions lead to a more realistic assessment of the actual danger, since the options for influencing the current driving situation of the driver are taken into account.
  • Figure 8 shows the step-by-step activation of a belt tensioner depending on the hazard potential, e.g. 20%, 60% and 100%.
  • Stage 20 of the belt tensioner is activated at 20% of the hazard potential, stage II at 60% and stage III at 100%.
  • stage I the strapless is removed, at stage I
  • the occupant is positioned, i.e. the belt tensioner is tensioned and locked with maximum force.
  • the activated belt tensioner remains in its activated stage until the hazard potential is below a threshold that no longer represents a hazard and the resulting vehicle acceleration is below a threshold and a certain period of time has passed.
  • This hazard potential is calculated according to the same calculation rule as the hazard potential dp_msb_sen.
  • the average activation time is used (instead of tmsb_activate set tseat_activate), which is necessary to adjust the seat.
  • the additions as described in the calculation of the hazard potential dp_msb_sen can also apply here.
  • This hazard potential is calculated according to the same calculation rule as the hazard potential dp_msb_sen.
  • the average activation time is used (instead of tmsb_activate set twind_activate or troof_activate), which is necessary to close the window or sunroof.
  • the additions as described in the calculation of the hazard potential dp_msb_sen can also apply here.
  • the advantage of the invention is that influencing variables can be calculated, evaluated and categorized separately from one another. Using the various hazard potentials, the overall picture of the current hazard situation can be described through simple individual relationships. The overall picture of the current danger situation results from the evaluation of the individual risk potential.
  • the control interventions determined from the danger computer can only be matched to an appropriate one after an evaluation in the arbitration unit 28 (FIG. 2) with the driver request determined in the driver request module 29 (FIG. 2), such as the driver action and other variables describing the current driver situation Degrees can be realized.
  • a state machine uses the parameters provided by the driver's request module and, depending on this, enables, for example, delay specifications of the danger computer 10. Essentially, the driver's foot movement is evaluated. This allows conclusions to be drawn about how dangerous the driver is
  • an emergency situation is derived from a) the time course of the brake pressure and the brake light information and b) the time course of the hazard potential. If this is recognized, the brake pressure calculated by the hazard computer is completely forwarded to the brake system as a setpoint. The driver receives maximum support. If, on the other hand, no emergency situation is recognized, a key figure is determined which represents the degree of the driver's braking request. This factor consists of three parts, which are included in a specific weighting ratio, a) Ratio of brake pedal travel to the maximum of the brake pedal travel, which is dependent on the pressure in the system (represented by the wheel brake pressure). This is necessary because the driver feels the brake pressure in the system if it is pre-filled.
  • the driver receives brake support adapted to the situation by activating the brake pressure determined in the danger computer.
  • the driver's deceleration support is dependent on the accelerator pedal travel s_aped and the brake pedal travel s_bped.
  • An increase in the positive or negative acceleration of the vehicle is assumed in the arrow direction of the respective axes s_aped and s_bped.
  • the arbitration unit cannot release any brake pressure, a brake pressure that leads to the application of the brake pads or a brake pressure that leads to the vehicle slightly warping. If the driver leaves the accelerator pedal and falls below the threshold THR_S_APED1, he indicates the desire to decelerate the vehicle and the state changes to path 61 to prebrake 63.
  • the threshold THR_S_APED2 must be overcome so that the State changes via path 62 to prefill / not supported 60. If the system is in the prebrake 63 state and the driver presses the brake pedal until a SMINFORAPIABLS threshold is exceeded, the prebrake state changes to the extended brake assist 65 state via path 64.
  • FIG. 7 shows the transitions between the states not supported, prefill 1 and prefill 2.
  • Ds_aped denotes the accelerator pedal speed.
  • a positive gradient of the accelerator pedal is assumed starting from 0 in the direction of the arrow.
  • the path 75 is changed under the condition that the gradient of the accelerator pedal travel is greater than the threshold THR_DS_APED2L and the hazard potential is less than a threshold is in the state prefill 1 73.
  • the state prefill2 74 is exited via path 76 if the gradient of the accelerator pedal travel is greater than the threshold THR_DS_APED2R.
  • the state prefill 1 73 can change to the state prefill 2 74 via the path 71 if the gradient of the accelerator pedal travel is less than the threshold THR_DS_APED1L.
  • the state prefill 1 73 can change to the state not supported 70 via the path 76 if the gradient of the accelerator pedal travel is greater than the threshold THR_DS_APED2R.
  • transition conditions can be refined if the vehicle acceleration is evaluated as an additional input variable.
  • the advantage of this extension is to consider an accelerated driving state over a longer period of time, when evaluating the actuation of the accelerator pedal
  • sigmoid transition function is used to transfer the current control level to the new one.
  • a section of the sine function or its approximation through a series expansion can be used as an exemplary embodiment.
  • the driver remains in control in every situation and can at least override the braking intervention by accelerator pedal actuation.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln mindestens eines, vorzugsweise jedoch mehrerer vom Fahrer unabhängigen Eingriffs(e) in ein Fahrzeugsystem, mit einem Gefahrenrechner, dessen Eingang vorgegebene Fahrzeugdaten, Umfelddaten, aktuelle Fahrzeug- und Fahrerdaten, Personendaten innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs und dgl. zugeführt werden, aufgrund denen der Gefahrenrechner eine Bewertung der Gefahrenlage des Fahrzeugs und der im und außerhalb des Fahrzeugs vorhandenen Personen vornimmt und in Abhängigkeit von der Bewertung und ggf. weiterer Kriterien oder Gewichtungen Ansteuersignale ausgibt, die Aktuatoren steuern, die das Fahrverhalten des Fahrzeugs und/oder den Insassenschutz und/oder Schutzmittel für weitere Verkehrsteilnehmer (Fussgänger, Radfahrer u.dgl.) derart ändern oder auslösen, dass eine maximale Schutzwirkung für die Personen und das Fahrzeug nach einer Prioritätsschaltung erreicht wird.

Description

Elektronisches Steuersystem für ein Fahrzeug und Verfahren zum Ermitteln mindestens eines vom Fahrer unabhängigen Eingriffs in ein Fahrzeugsystem
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuersystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Ermitteln mindestens eines vom Fahrer unabhängigen Eingriffs in ein Fahrzeugsystem. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Unfall- und Verletzungsvermeidung durch die Integration der aktiven und passiven Sicherheitsmittel und der aktiven Fahrdynamikregelung in ein elektronisches Steuersystem eines Fahrzeugs.
1. Stand der Technik
Passive Sicherheitssysteme zur Vermeidung von unfallbedingten Verletzungen sind in der Vergangenheit im wesentlichen getrennt und unabhängig von aktiven Sicherheitssystemen zur Vermeidung von Unfällen entwickelt worden.
Bei den ersten entscheidenden Verbesserungen der passiven Sicherheit Mitte der 60er Jahre mit der Sicherheits- Fahrgastzelle, dem Dreipunkt-Gurt bis hin zur späteren Weiterentwicklung der Knautschzone war von einem Durchbruch bei der Verbesserung der aktiven Sicherheit noch nicht zu sprechen. Erst mit der großen Verbreitung des ABS Anfang der 80er Jahre ist die Basis für aktive, elektronische Sicherheitssysteme gelegt worden .
In der Zwischenzeit sind sowohl für die aktive als auch für die passive Sicherheit elektronisch gesteuerte Systeme wie ESP- Fahrdynamikregelungen, ACC, Gurtstraffer und Airbags im Einsatz .
Das ganze Potential der einzelnen Systeme wird allerdings nur dann voll genutzt, wenn die Systeme vernetzt sind und Informationen über den Fahrzustand, das Fahrzeugumfeld und den Fahrer selbst allen Subsystemen zur Verfügung stehen. Der Vernetzungsgedanke ist in einem ersten Schritt im Projekt Verkürzter Anhalteweg (Reduced Stopping Distance RSD, Arbeitstitel „30m Auto", Continental-Konzern, Dezember 2000) auf dem Gebiet der aktiven Sicherheitssysteme umgesetzt worden. Als Grundlage zur Verkürzung des Bremswegs dient ein spezifischer Bremsreifen, der durch seine bionische Struktur bei Aufprägen einer Bremskraft seine Radaufstandsfläche nicht nur vergrößert, sondern auch für eine homogene Verteilung der Kräfte im Reifenlatsch sorgt. Damit wird die maximal mögliche Verzögerung unter optimalen Straßenverhältnissen auf ca. 1,3 g erhöht. Um dieses hohe Bremsmoment im Notbremsfall auf die Straße übertragen zu können, ist ein Eingriff in die Stoßdämpfer erforderlich, um die bremsstoßinduzierte Nickschwingung in Richtung Aperiodizität abzudämpfen. Dadurch findet das ABS bessere Regelbedingungen vor und kann effizienter wirken. Das mittlere übertragbare Bremsmoment wird durch die minimierten Radlastschwankungen erhöht . Insbesondere beim Schlupfeinlauf am Beginn der Notbremsung kann durch die Vernetzung der verstellbaren Dämpfer mit der ABS-Regelung zielgenauer das Optimum des Radschlupfes eingeregelt werden .
Eine weitere Verkürzung des gesamten Anhaltevorgangs wird durch den schnelleren möglichen Druckaufbau durch die Verwendung ei-
ner elektrohydraulischen Bremsanlage (EHB) umgesetzt. Dabei wird die Betätigung des Bremspedals analysiert und mit Unterstützung durch einen Bremsassistenten (BA) der Druck aus einem Druckspeicher in die Bremsanlage gespeist. Damit lässt sich die Schwellenzeit reduzieren und somit der Weg, der vom Zeitpunkt des ersten Bremspedalkontakts bis zum vollen Aufbau der Bremsleistung zurückgelegt wird, verkürzen.
In der nächsten Verbesserung ist die Vernetzung auf die Einbindung von Umfeldinformationen ausgedehnt worden. Ein 77 GHz Radar- oder ein LIDAR- Abstandssensor aus dem Adaptive Cruise Control (ACC) liefert Abstand und Relativgeschwindigkeit von den Fahrzeugen, die sich vor dem eigenen Fahrzeug befinden. Die komfortorientierte ACC- Regelung nutzt diese Daten, um dem Fahrer ein entspanntes, von Routineaufgaben (Abstandshalten) entlastetes, er üdungsfreies Fahren zu ermöglichen.
Ein aktiviertes ACC- System erhöht jedoch auch die Sicherheit für einen unaufmerksamen Fahrer. Das ACC erkennt eine gefährliche Situation und leitet eine Fremdbremsung bei kritischem Abstand und Relativgeschwindigkeit bis zum erlaubten Limit von 2 bis 3 m/s2 ein. Reicht diese Verzögerung nicht aus, um eine Kollision zu vermeiden, wird der Fahrer durch ein Signal gewarnt und zur Übernahme der Bremsung aufgefordert.
Damit wird der Weg, den ein unaufmerksamer Fahrer zurücklegt, bis er die Gefahr erkannt hat und beginnt seinen Fuß auf das Bremspedal umzusetzen, verkürzt .
Diese Reaktionswegverkürzung kann bei der konsequenten Vernetzung von Abstandssensor und Bremsanlage auch dann genutzt werden, wenn das ACC- System abgeschaltet ist. Übernimmt der Fah-
rer in dieser gefährlichen Situation die Bremsung, unterstützt der erweiterte Bremsassistent (BA+) den Fahrer beim weiteren Bremsdruckaufbau.
Aus der DE 198 06 687 Al ist ein Verfahren zur Verhinderung einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem vor dem Fahrzeug angeordneten Objekt bekannt. Dabei werden der Abstand und die Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Hindernis sowie die Geschwindigkeit und die Beschleunigung bzw. Verzögerung des Fahrzeugs erfasst und abhängig hiervon Kollisionshinweise oder Bremsvorgänge ausgelöst. Dabei soll ein Bremsvorgang nur eingeleitet werden, wenn der erfasste Abstand kleiner als zwei berechnete Abstände ist . Der eine berechnete Abstand gibt einen Mindestabstand wieder, bei dem eine Kollision bei einer maximalen Verzögerung vermieden werden kann, während der andere Abstand ein Vorbeilenken des Fahrzeugs an dem Objekt ermöglichen soll.
Ferner ist aus der WO 03/006289 ein Verfahren zum automatischen Auslösen einer Verzögerung eines Fahrzeugs zur Verhinderung einer Kollision mit einem weiteren Objekt bekannt, bei dem in Abhängigkeit von Radar- oder Lidarsignalen oder Videosignalen Objekte im Kursbereich des Fahrzeugs detektiert sowie Bewegungsgrößen des Fahrzeugs erfasst werden. In Abhängigkeit von dem erkannten Objekt und der Bewegungsgrößen soll ein Gefährdungspotential bestimmt werden. Nach Maßgabe dieses Gefährdungspotentials sollen die Verzögerungsmittel in mindestens drei Zuständen betrieben werden. Darüber hinaus ist eine Verminderung der Folgen einer bevorstehenden Kollision mit einem weiteren Objekt vorgesehen, indem passive oder aktive Rückhaltesysteme aktiviert werden.
2. Beschreibung und Vorteile der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Steuersystem und ein Verfahren zur Verhinderung einer Kollision und/oder zur Verminderung der Folgen einer Kollision mit einem Objekt zu schaffen, welches gegen die Fahrereinschätzung gerichtete Fehleingriffe bzw. Fehlanregelungen vermeidet und dennoch bei gefährlichen Fahrsituationen den Fahrer optimal unterstützt und erforderliche Schutzmaßnahmen veranlasst.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein gattungsgemäßes elektronisches Steuersystem für ein Fahrzeug so ausgestaltet wird, dass das Steuersystem einen Fahrerwunschmodul zur Ermittlung von Kenngrößen über einen Fahrerwunsch aus Daten enthält, welche mindestens Pedalwege, Umsetzbewegungen zwischen den Pedalen und den Bremsdruck der Bremsanlage wiedergeben und einen Gefahrenrechner zur Ermittlung der Gefahrenpotentiale aus vorgegebenen und aktuellen Fahrzeugdaten und weiteren Daten, wie Umfelddaten und Fahrerdaten, sowie ggf. noch Personendaten innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs und dgl . enthält, wobei der Gefahrenrechner mindestens eine Bewertung der Gefahrenlage des Fahrzeugs und der im Fahrzeug vorhandenen Personen und ggf. noch des Umfelds vornimmt und in Abhängigkeit von der Bewertung und weiterer Kriterien oder Gewichtungen nach Gefahrenpotential gestufte Stelleingriffe zur Steuerung von Aktuatoren an eine Arbitriereinheit ausgibt, die mindestens in Abhängigkeit von einer durch die Stelleingrif e verursachten Beeinflussung der Fahrdynamik des Fahrzeugs eine Bewertung mit den im Fahrerwunschmodul ermittelten Daten bezüglich des Fahrerwunsches vornimmt, und nach Maßgabe des Bewertungsergebnisses die gestuften Stelleingriffe bedingt freischaltet, freischaltet oder sperrt.
Ferner wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein gattungsgemä- ßes Verfahren zum Ermitteln mindestens eines vom Fahrer unabhängigen Eingriffs in ein Fahrzeugsystem so durchgeführt wird, dass in einem Fahrerwunschmodul zur Ermittlung von Kenngrößen über den Fahrerwunsch aus Daten, welche mindestens Pedalwege, Umsetzbewegungen zwischen den Pedalen und den Bremsdruck der Bremsanlage wiedergeben, ein Fahrerwunsch ermittelt wird und in einem Gefahrenrechner aus vorgegebenen und aktuellen Fahrzeugdaten und weiteren Daten, wie Umfelddaten und Fahrerdaten, sowie ggf. noch Personendaten innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs und dgl. Ge ahrenpotentiale ermittelt werden, wobei der Gefahrenrechner mindestens eine Bewertung der Gefahrenlage des Fahrzeugs und der im Fahrzeug vorhandenen Personen und ggf . noch des Umfelds vornimmt und in Abhängigkeit von der Bewertung und weiterer Kriterien oder Gewichtungen nach Gefahrenpotential gestufte Stelleingriffe zur Steuerung von Aktuatoren an eine Arbitriereinheit ausgibt, die mindestens in Abhängigkeit von einer durch die Stelleingri fe verursachten Beeinflussung der Fahrdynamik des Fahrzeugs eine Bewertung mit den im Fahrerwunschmodul ermittelten Daten bezüglich des Fahrerwunsches vornimmt, und nach Maßgabe des Bewertungsergebnisses die gestuften Stelleingriffe bedingt freischaltet, freischaltet oder sperrt.
Mit dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem und dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einer tatsächlichen und/oder vermeintlichen Unfallsituation Daten, die aus vorgegebenen und aktuellen Fahrzeugdaten, Umfelddaten und Fahrerdaten, sowie weiteren Daten, wie ggf. noch Personendaten innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs und dgl. in einem Gefahrenrechner Gefahrenpotentiale für Personen innerhalb und/oder außerhalb des Fahrzeugs und des Fahrzeugs bzw. von Objekten ermittelt. Weiterhin
werden in einem Fahrerwunschmodul aus Pedalwegen, Umsetzbewegungen zwischen den Pedalen und Bremsdrücken der Bremsanlage und weiteren Größen bzw. Zuständen, wie z.B. Lenkwinkeländerungen, Gaspedalwegen, Bremsleuchten An/Aus und/oder Ableitungen der vorstehenden Daten und Größen der Fahrerwunsch ermittelt. Als wesentliche Fahrerwünsche können sich eine Beschleunigung oder Verzögerung und/oder eine Fahrtrichtungsänderung ergeben. Aus der Korrelation der Daten, die den Fahrerwunsch wiedergeben und den Gefahrenpotentialen, werden in dem Gefahrenrechner ermittelte Stelleingriffe für die Aktuatoren eines Fahrzeugs in einer Arbitriereinheit bedingt freigeschaltet, freigeschaltet oder gesperrt .
Unter bedingter Freischaltung werden Stelleingriffe von ausgewählten Aktuatoren verstanden, während vom Gefahrenrechner gleichzeitig ausgegebene Stelleingriffe von anderen Aktuatoren gesperrt bzw. unterdrückt werden.
Durch die Einschätzung bzw. Bewertung der Gefahr für Personen und Objekte und der Korrelation dieser Einschätzung bzw. Bewertung mit dem tatsächlichen Wunsch des Fahrers bezüglich seines Fahrverhaltens in der eingeschätzten bzw. bewerteten Gefahrensituation können aus aktuellen Fahrsituationen mit Gefahrenpotential erzeugte Stelleingriffe für Aktuatoren regelungstechnisch unterdrückt, modifiziert bzw. anteilig freigeschaltet (z.B. ein Stelleingriff in die Bremsen von 40 bar wird auf einen Bremsdruck von 20 bar reduziert) oder freigeschaltet werden. Die Einschätzung der Gefahrensituation durch den Gefahrenrechner wird „fahreradaptiv" gestaltet, so dass in Abhängigkeit von dem ermittelten Gefahrenpotential und von dem Fahrerwunsch die Stelleingriffe ausführt, gesperrt oder verändert werden.
Hierbei können Stelleingriffe nur in Abhängigkeit von dem Gefahrenpotential freigeschaltet werden, ohne mit dem Fahrer-
wünsch abitriert zu werden. Dabei ist ein Kriterium für die „Nichtberücksichtigung" des Fahrerwunsches der Einfluß auf die Fahrdynamik dieses Eingriffs .
Vorteilhaft werden in dem Gefahrenrechner verschiedene Gefahrenpotentiale ermittelt und zur Bildung der Stelleingriffe zweckmäßig kombiniert , wobei ein Ge ahrenpotential aus einem Fuzzysystem berechnet wird. Die Stelleingriffe werden dann mit dem Fahrerwunsch abgeglichen, was zweckmäßig in einem Zustandsautomaten realisiert wird. Um die komplexe Fahrsituation umfassend bewerten zu können, werden Gefahrenpotentiale im Hinblick auf unterschiedliche Anwendungsbereiche gebildet . Die Gefahrenpotentiale unterscheiden sich in allgemeine Potentiale und spezielle Potentiale. Unter einem allgemeinen Gefahrenpotential versteht man aktuatorunabhängige, wie Gefahrenpotentiale aus Umfeldinformationen und Fahrzeugdaten, die die längsdynamische Kritikalität der Fahrsituation bewerten.
Unter einem speziellen Gefahrenpotential versteht man aktua- torspezifische, wie ein Gefahrenpotential das aufgrund von Sensorinformationen, Fahrzeugdaten und aktuatorspezifischen Kenngrößen, wie Aktivierungszeiten, die Fahrsituation bewertet.
Der Gefahrenrechner, dessen Eingang vorgegebene Fahrzeugdaten, Umfelddaten, aktuelle Fahrzeug- und Fahrerdaten, Personendaten innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs und dgl. zugeführt werden, nimmt dabei eine Bewertung der Gefahrenlage des Fahrzeugs und der im und außerhalb des Fahrzeugs vorhandenen Personen vor. In Abhängigkeit von der Bewertung und ggf. weiterer Kriterien oder Gewichtungen gibt der Gefahrenrechner gestufte Stelleingriffe bzw. Ansteuersignale aus, die Aktuatoren steuern, die das Fahrverhalten des Fahrzeugs und/oder den Insassenschutz
und/oder haptische und/oder optische und/oder akustische Gefahren-Rückmeldungen und/oder weitere reversible/nicht reversible Verstellaktuatorik und/oder Schutzmittel für weitere Verkehrsteilnehmer (Fussgänger, Radfahrer u.dgl.) derart ändern oder auslösen, dass eine maximale Schutzwirkung für die Personen und das Fahrzeug nach einer Prioritätsschaltung erreicht wird
Die PrioritätsSchaltung legt dabei in Abhängigkeit von dem ermittelten Gefahrenpotential und anderen Kenngrößen fest, wie die gestuften Stelleingriffe priorisiert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben .
Vorteilhafterweise werden die Umsetzbewegung zwischen dem Gas- und dem Bremspedal aus Gaspedalweginformationen und der Bremslichtinformation als Eingangsgrößen des Fahrerwunschmoduls ermittelt. Dabei wird aus diesen zwei Eingangsgrößen die Umsetzzeit zwischen den Pedalen ermittelt.
In dem Fahrerwunschmodul wird aus den Daten mindestens ein Bremswunsch ermittelt und der nachgeschalteten Arbitriereinheit zur Verfügung stellt. Neben dem Bremswunsch wird zweckmäßig aus weiteren Daten einen Lenkwunsch und/oder Beschleunigungswunsch in dem Fahrerwunschmodul ermittelt und der nachgeschalteten Arbitriereinheit zur Verfügung gestellt.
Dem Gefahrenrechner werden zur Ermittlung des Gefahrenpotentials Eingangsdaten von Fahrzeugsystemen, wie Umfeldsystemen, Sitzverstellungen, Gurtstraffern, Pedalwegsensoren und/oder Fahrdynamikregelsystemen (ESP, ABS, ACC, BA) u.dgl. zur Verfü-
gung gestellt. Erfindungsgemäß berechnet der Gefahrenrechner aus Daten, die mindestens die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, die Fahrzeuglängsbeschleunigung, die Fahrzeugquerbeschleunigung, die Abstände zu relevanten Objekten im Nah- und/oder Fernbereich, die Relativgeschwindigkeit zu relevanten Objekten im Nah- und/oder Fernbereich und/oder deren Ableitungen sowie Zu- standsinformationen über Fahrdynamikregler, wie ABS, HBA, ESP u.dgl., wiedergeben, Gefahrenpotentiale, die mindestens in Abhängigkeit von ermittelten längsdynamischen und/oder querdynamischen Gefahrenkenngrößen in ihrer Wirkung gestufte, vom ermittelten Gefahrenpotential abhängige Stellgrößen für die Bremsen, die reversiblen Insassenschutzmittel und die Relativposition zwischen Insassenschutzmitteln und Fahrzeuginsassen verändernden Verstellvorrichtungen erzeugt.
Mittels dem UmfeldsSystem kann der Gefahrenrechner gezielt mit den Informationen der Abstandssensorik neben den aktiven Sicherheitssystemen auch die passiven Sicherheitsmaßnahmen kondi- tionieren. Die nicht reversiblen Insassenschutzmittel werden dabei vorkonditioniert, d.h. es werden zusätzliche Informationen vom Gefahrenrechner zur Verfügung gestellt. Diese Informationen können zur Veränderung der Aktivierungsschwellen verwendet werden. Das Verletzungsrisiko der Insassen wird reduziert, die Unfallschwere und Häufigkeit sinkt.
Mit der Entwicklung eines Precrash- Sensors (Closing Velocity - CV) bzw. der Integration der CV-Funktion in einen Radar- und/oder Infrarot-Sensor, wird die Zeit vor dem Unfall genutzt, um die zu erwartende Unfallschwere und geschätzte Aufprallrichtung bei der EingriffsStrategie der Aktuatoren, wie z.B. die Auslösestrategie der Airbags, mit einzubeziehen. Neben der Verbesserung des Insassenschutzes dient der CV-Sensor auch zur De-
tektion von Fußgängern . Er bietet die Möglichkeit zusammen mit einer zusätzlichen Plausibilisierung über low-g Beschleunigungsaufnehmer (Satelliten) einen Schutz für Fußgänger zu realisieren.
Der Gewinn an Sicherheit durch das elektronische Steuersystem und das Verfahren lässt sich durch die Vernetzung der Komponenten und durch die zentrale Auswertung der Unfallwahrscheinlichkeit mit den Informationen der vernetzten Systeme erzielen. Dem
Steuersystem und dem Verfahren liegt die Grundidee des Daten- austauschs unter Sicherheitssystemen zugrunde, die Informationen über den Fahrer, das Fahrzeug und das Fahrzeugumfeld haben. Dabei wird nicht nur ein Mehrwert für den Fahrer angestrebt, neue Funktionen mit vorhandenen Komponenten zu realisieren, sondern auch Kosten durch die Vernetzung der vorhanden Komponenten reduziert .
Der zentrale und vernetzende Part der Software stellt der Gefahrenrechner dar, bei dem alle Daten im Fahrzeug zusammenlaufen. Dort werden die Umfeldinformationen fusioniert und alle Daten analysiert . Die Umfeld-Daten usion kann nach einer bevorzugten Ausführung auch in einem separaten Modul erfolgen, das dem Gefahrenrechner vorgeschaltet ist und ihm fusionierte Umfelddaten als relevante Daten für ein Sicherheitssystem zur Verfügung stellt. Für die aktuelle Fahrsituation wird ein Gefahrenpotential ermittelt, das die momentane Unfallwahrscheinlichkeit wiederspiegelt. Bei steigendem Gefahrenpotential werden dann stufenweise Maßnahmen eingeleitet, angefangen von Informationen und Warnungen für den Fahrer bis zur Aktivierung von reversiblen Rückhaltesystemen.
Ein wesentlicher Beitrag dazu liefert die Umfeldsensorik. Sie ermöglicht den sinnvollen Einsatz von reversiblen Maßnahmen zur passiven Sicherheit.
Ein weiterer Schritt in Richtung mehr Sicherheit wird mit der Einführung von bildverarbeitenden Kamerasystemen vollzogen. Damit wird erstmals neben der Objektdetektion auch eine Klassifizierung der Objekte möglich. Kombinierte Brems- und Lenkeingriffe werden den Fahrer bei der Unfallvermeidung unterstützen.
Eine Erhöhung der passiven Sicherheit und eine Minimierung des Verletzungsrisikos für die Fahrzeuginsassen wird durch die An- steuerung der elektrischen Sitzverstellung aus dem Gefahrenrechner heraus erzielt. Es wird gezielt dem Submarining entgegengewirkt; ebenso wird ein nicht optimaler Abstand des Beifahrers zum Airbag korrigiert. Zur erforderlichen Ansteuerung bezieht der Gefahrenrechner seine Informationen zur Fahrsituation im einfachsten Fall aus den Regelzuständen der verbauten aktiven Sicherheitssystemen wie ESP, BA und Active Rollover Preven- tion (ARP) .
Darüber hinaus kann der Gefahrenrechner zur weiteren Verbesserung der passiven Sicherheit in Abhängigkeit von dem ermittelten Gefahrenpotential Stellgrößen zum Schließen von Fahrzeugöffnungen erzeugen. Vorzugsweise werden die Fenster und das Schiebedach bei einem drohenden Unfall geschlossen. Steigt das Gefahrenpotential weiter und steht ein Crash unmittelbar bevor, so werden die Fahrzeuginsassen über einen elektromotorischen, reversiblen Gurtstraffer gesichert und positioniert . Sie nehmen durch die reduzierten Gurtlose früher an der Fahrzeugverzögerung teil. Ebenso sinkt das Risiko der Insassen verletzt zu werden weiter.
Vorteilhaft vorgesehen sind optische und/oder haptische Warn- und/oder Führungshinweise bzw. Handlungsanweisungen zum Warnen und/oder Leiten des Fahrers zu einer an die aktuelle Fahrzeugsituation angepassten Fahrerreaktion. Die Warnhinweise erfolgen vorzugsweise mittels eines vibrierenden Pedals und/oder Sitzes und/oder einer Anzeige.
Die Führungshinweise werden mittels einer veränderten Bedienkraft an mindestens einem Pedal und/oder der Lenkhandhabe gegeben, so dass der Fahrer über die zu- oder abnehmende Bedienkraft zu situationsgerechter Fahrzeugführung veranlasst wird.
Die eigentlichen Funktionen des Gefahrenrechners bestehen im wesentlichen in der
1. Berechnung fahrdynamischer Kennzahlen
2. Berechnung von Gefahrenpotentialen
3. Berechnung der Ansteuersignale (allgemeingültige Größe - nicht das eigentliche Aktuatoransteuersignal) aufgrund der Gefahrenpotentiale.
Es wird also eine abstrakte Ebene definiert, die die Situation in geeigneter Weise bewertet. Diese Ebene wird durch die Gefahrenpotentiale realisiert. Das Gefahrenpotential ist eine dimensionslose Größe im Bereich zwischen 0 und 100. Je größer das Gefahrenpotential ist, je gefährlicher ist auch die Situation. Die Aktuatoren werden lediglich aufgrund von Schwellenwertabfragen der Gefahrenpotentiale angesteuert . Dabei können mehrere Gefahrenpotentiale kombiniert werden, um einen Aktuator zu aktivieren. Dies bedeutet, dass die Zustandsbewertung zunächst nicht die Auswahl bzw. die Betätigungsdosierung der Aktuatoren beinhaltet. Dabei wird eine bestimmte Situation durch mehrere Gefahrenpotentiale bewertet. Dies lässt eine umfangreichere Bewertung der Situation zu. Es gibt Gefahrenpotentiale, die unab-
hängig von der Aktuatorik die Situation bewerten. So kann es beispielsweise ein Gefahrenpotential geben, das den längsdynamischen Fahrzustand bewertet. Entsprechend gibt es ein allgemeingültiges Gefahrenpotential, das den querdynamischen Fahrzustand beschreibt. Im Gegensatz zu diesen allgemeingültigen Gefahrenpotentialen gibt es auf bestimmte Aktuatoren zugeschnittene spezielle Gefahrenpotentiale. Diese Gefahrenpotentiale tragen der Tatsache Rechnung, dass unterschiedliche Aktuatoren auch unterschiedliche AktivierungsZeiten haben. Das bedeutet, dass die selbe Situation für einen Aktuator mit langer Aktivierungszeit vergleichsweise kritischer ist als für einen mit kurzer.
Es gibt also allgemeingültige und speziell auf Aktuatoren zugeschnittene Gefahrenpotentiale.
Die in dem elektronischen Steuersystem vorgesehene Arbitriereinheit weist vorzugsweise einen Zustandsautomaten auf, der das Verhalten des Fahrers anhand von Größen, die den Gaspedalweg, die Gaspedalgeschwindigkeit und die Umsetzzeit zwischen Gas- und Bremspedal und/oder den Zustand (An/Aus) des Bremslichts und/oder gemessene und/oder berechnete Bremsdrücke der Bremsanlage und/oder der Fahrzeugbeschleunigung und/oder deren Ableitungen wiedergeben in Korrelation zu einem von dem Gefahrenpotentialen abhängigen AnSteuergrößen arbitriert und in Abhängigkeit von dem Ergebnis Bremsdruckvorgaben des Gefahrenrechners freischaltet. In Abhängigkeit von der Entwicklung des Gefahrenpotentials (Wert und/oder Gradient) kann der Stelleingriff, wie der Bremseneingriff, auch autonom, d.h. gegen den Fahrerwunsch, stattfinden. Der autonome Stelleingriff, wie Bremseneingriff, ist dabei bzgl. dem Wert der Stellgröße, wie dem Bremsdruck, begrenzt .
In Abhängigkeit von dem Zustand der Arbitriereinheit werden dann Stelleingri e für die Verzögerungseinrichtungen des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt, die verschiedene Bremsdruckanforderungen beinhalten, die von einer Vorbefüllung der Bremsanlage zur Verringerung der Ansprechzeit bis zur maximalen Bremsdruck- einsteuerung reichen .
Hierzu wertet der Zustandsautomat das Verhalten des Fahrers aus und schaltet davon abhängig Bremsdruckvorgaben des Gefahrenrechners frei . Ausgewertet wird im wesentlichen die Fußbewegung des Fahrers. Diese lässt Rückschlüsse darüber zu, als wie gefährlich der Fahrer die gleiche Situation einschätzt bzw. ob er überhaupt eine kritische Situation erkannt hat. Erst wenn der Fahrer diese kritische Situation bestätigt, wird Fahrer unabhängig Bremsdruck aufgebaut. Es werden dabei vier Stufen unterschieden:
1. not supported: Der Fahrer zeigt durch einen positiven zeitlichen Gradienten auf dem Gaspedal an, beschleunigen zu wollen. Auch wenn der Gefahrenrechner eine kritische Situation detek- tiert, wird in diesem Zustand kein Bremsdruck autonom aufgebaut pmax = Obar.
2. prefill: Dieses Niveau definiert einen Zustand bei dem der Verzögerungswunsch des Fahrers nur eingeschränkt bestimmt werden kann oder noch nicht vorhanden ist. In diesem Zustand muss der Fahrer das Gaspedal berühren . Es gibt zwei unterlagerte Zustände : a) prefill 1 : Das berechnete Gefahrenpotential hat einen zeitlichen Gradienten der oberhalb einer definierten Schwelle liegt. Der Fahrer verändert seine Gaspedalstellung nicht. Diese
Situation wird interpretiert als extreme Verschärfung der Gefahrensituation, so dass auch ohne aktive Bestätigung des Fahrers ein Bremsdruck von maximal plmax = kl bar zugelassen wird. Dies führt zu einem Anlegen der Bremsbeläge ohne merkliche Verzögerung des Fahrzeugs .
b) prefill 2: Bestätigt der Fahrer die kritische Situation indem er das Gaspedal verlässt (negativer zeitlicher Gradient auf dem Gaspedal) wird ein maximaler Bremsdruck von p2max > Plmax zugelassen. Dies führt zu einer leichten Verzögerung des Fahrzeugs von 0,1 bis 0,2g.
3. prebra e: In diesem Zustand hat der Fahrer weder Gas- noch Bremspedal betätigt. Deshalb wird dieser Zustand als eingeschränkter Verzögerungswunsch interpretiert. Die maximale Verzögerung wird somit auf ungefähr das gesetzlich erlaubte Niveau angehoben (0.3g), so dass ein maximaler Bremsdruck von p3max > p2max zustande kommen kann.
4. extended bra e assist: Mit dem Übergang in diesen Zustand bestätigt der Fahrer seinen Verzögerungswunsch indem er das Bremspedal betätigt. Sind nun noch weitere Bedingungen erfüllt, wird abhängig vom Grad dieser Erfüllung der vom Gefahrenrechner vorgegebene Bremsdruck freigeschaltet.
Diese Bedingungen gliedern sich wie folgt: A s a) dem zeitlichen Verlauf des Bremsdrucks und der Bremslichtinformation und b) dem seitlichen Verlauf des Gefahrenpotentials wird eine Notsituation abgeleitet. Wird diese erkannt, wird der vom Gefahrenrechner berechnete Bremsdruck vollständig als Sollwert an die Bremsanlage weitergeleitet . Der Fahrer erhält maxi-
male Unterstützung. Wird hingegen keine Notsituation erkannt wird eine Kennzahl ermittelt, die den Grad des Bremswunsches des Fahrers repräsentiert. Dieser Faktor besteht aus drei Anteilen, die in einem bestimmten Gewichtungsverhältnis eingehen. a) Verhältnis von Bremspedalweg zum Maximum des Bremspedalweges, der abhängig vom Druck in der Anlage ist (repräsentiert durch den Radbremsdruck) oder Verhältnis von Bremsdruck zum Maximum des Bremsdrucks der Bremsanlage. Dies ist notwendig, da der Fahrer den Bremsdruck in der Anlage spürt, falls diese vorgefüllt sein sollte. b) Verhältnis von Bremspedalgeschwindigkeit zum Maximum der Bremspedalgeschwindigkeit oder Verhältnis von Bremsdruckänderung zum Maximum der Bremsdruckänderung. Dieses Maximum ist näherungsweise unabhängig vom Grad der Anlagenvor üllung. c) Faktor der die Umsetzzeit vom Gas- auf des Bremspedal bewertet.
Der Fahrer erhält in diesem Zustand durch Freischaltung des Bremsdruckes der im Gefahrenrechner ermittelt wird, eine an die Situation angepasste Bremsunterstützung.
Die konkrete Ausgestaltung hängt von der Ausstattung des Fahrzeugs ab. Das elektronische Steuersystem und das Verfahren zum Betreiben des Steuersystems ist daher bevorzugt modular aufgebaut, so dass Module für die aktiven Sicherheitssysteme ABS, ESP, TCS u.dgl. und der Gefahrenrechner parallel und separat Verzögerungsanforderungen und weitere Stelleingriffe berechnen können .
3. Technische Vorteile der Erfindung
- Hinzuziehung weiterer Eingangsgrößen, um weitere Gefahrenpotentiale zu ermitteln, die die Bewertung der Gefahrensituation verbessern und genauer beschreiben
- Erweiterbarkeit für weitere Ansteuerung neuer Aktuatoren, durch Einführung neuer oder Verwendung bekannter Gefahrenpotentiale
- Freischaltung der durch den Gefahrenrechner (virtueller Beifahrer) ermittelten Stelleingriffe abhängig von der Situationsbewertung des Fahrers und/oder weiterer Größen zur Bewertung der aktuellen VerkehrsSituation wie z.B. Fahrzeug- Fahrzeug Kommunikation. Damit wirken sich Fehler in der Sen- sorik nicht maßgeblich auf das Systemverhalten aus oder werden in der Auswirkung beschränkt.
- Der Fahrer stellt eine Plausibilisierung für die vom Gefahrenrechner angeforderten Stelleingriffe dar.
4. Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 eine Zustandsdarstellung über die Vernetzung der aktiven und passiven Fahrzeugsysteme mit dem elektronischen Steuersystem nach der Erfindung
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Systemstruktur des elektronischen Steuersystems
Fig. 3 eine vereinfachte kategorisierte Darstellung der Differenz zwischen Soll- und Istabstand zu Verkehrteilnehmern
Fig. 4 eine Kategorisierung der Stelleingriffe (Ausgangsgrößen) mit Hilfe von Zugehörigkeitsfunktionen (MF: Mem- bership- Funktion, im Beispiel werden Singletons verwendet) .
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Regelbasis für den Stelleingriff Sollverzögerung asou in Abhängigkeit von Soll-, Istabstand und Relativgeschwindigkeit
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Zustandsübergänge prefill, prbrake, extendet brake assist
Fig. 7 eine schematische darstellung der Zustandsübergänge prefill
Fig. 8 ein schematische Darstellung über die Aktivierung eines Gurtstraffers
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer sigmoidalen Übergangs unktion
5. Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Figur 1 zeigt das mit dem elektronischen Steuersystem 20 vernetzte Gesamtsystem eines Fahrzeugs. In dem Steuersystem 20 wird anhand der EingangsSignale des ABS/ESP Bremssystems 11, des Umfeldsensorsystems 12, der elektrischen Sitzverstellung 13, der Gurtstraffer 19 und den daraus resultierenden gemessenen oder abgeleiteten internen und/oder externen Signalgrößen in einem Gefahrenrechner 10 (Fig. 2) von Gefahrenpotentialen abhängige Stelleingriffe berechnet. Die Ermittlung von Stelleingriffen für Aktuatoren basiert auf den folgenden Eingangsgrößen der mit dem Steuersystem 20 vernetzten Fahrzeugeinheiten:
1. Aus dem ABS/ESP Bremssystem 11 werden die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, Fahrzeuglängsbeschleunigung, die Fahrzeugquerbeschleunigung, der Lenkwinkel, der Radbrems-
druck, der Bremsdruck im Tandem-Hauptzylinder, die Gangwahlstufe, das ESP Zusatzgiermoment und die Statussignale von Bremslichtschalter, Gaspedalweg und der Zustände des ABS, ESP, HBA ermittelt und dem elektronischen Steuersystem 20 zur Verfügung gestellt.
2. Aus dem Umfeldsensorsystem 12 werden der Abstand zum relevanten Objekt von einem Fernbereichssensor, die Relativgeschwindigkeit zum relevanten Objekt von einem Fernbereichssensor, die Relativbeschleunigung zum relevanten Objekt von einem Fernbereichssensor und die Statussignale relevantes Objekt vom Fernbereichssensor gültig und ggf. Informationen über den Typ des erkannten relevanten Objekts (z.B. Fußgänger, LKW u.dgl.) und dessen Zustand (steht, bewegt sich u.dgl.) dem Steuersystem 20 zur Verfügung gestellt .
3. Von der elektrischen Sitzverstellung 13 werden die Statussignale über die Sitzbelegung des Fahrersitzes und des Beifahrersitzes dem Steuersystem zur Verfügung gestellt.
4. Von der Steuerung der Gurtstraffer 14 werden die Statussignale über die Belegung der Gurtschlösser des Fahrerund Beifahrersitzes dem Steuersystem zur Verfügung gestellt.
Wie der Figur 1 weiter zu entnehmen ist, ist das elektronische Steuersystem 20 weiterhin mit der Airbagsteuerung 15, einem haptischen Fahrpedal 16, der Steuerung der Fensterheber und des Schiebedachs 17 und der Anzeige 18 des Fahrzeugs vernetzt.
Figur 2 zeigt die Struktur des elektronischen Steuersystems 20. Dieses sieht eine Signalkonditionierung 21 vor, in die die Daten/Signale vom Fahrzeug 23, dem Fahrer 24 und der Umwelt 22 eingelesen werden. Die Signale werden anschließend konditio-
niert, so dass sie in der entsprechend richtigen Einheit zur Verfügung stehen. Außerdem kann eine Sensorfusion zwischen Fern- und Nahbereichssensor stattfinden, so dass die folgenden Softwaremodule 10, 28, 29 nur noch das fusionierte Sensorsignal als Abstands-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungssignal verwenden. Es ist ein einheitliches konsistentes Bild der Umwelt vorhanden. Dieses fusionierte Signal stellt demnach die relevante Objektliste (Abstand, Typ, Relativgeschwindigkeit...) dar, auf das der Gefahrenrechner 10 reagiert. Weiterhin ist mit der Signalkonditionierung 21 ein Modul 29 zur Erfassung des Fahrerwunsches verbunden. Hier werden spezifische Kenngrößen, wie Umsetzzeit zwischen den Pedalen, Fahrerwunschverzögerung u.dgl., von Eingangsgrößen abgeleitet, die den Fahrerwunsch im Hinblick auf die Führung des Fahrzeugs beschreiben.
In dem mit der Signalkonditionierung 21 verbundenen Gefahrenrechner 10 erfolgt die Bestimmung der Unfallwahrscheinlichkeit auf Basis der Eingangsdaten mit dem Ziel, die im Fahrzeug vorhandene Aktuatorik anzusteuern.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können folgende , Daten als Eingangsgrößen verwendet werden, um die aktuelle Gefahrensituation (Gefahrenpotential und -richtung) zu ermitteln:
- Abstandsinformationen von Objekten (wie Fahrzeugen, stehende Hindernisse, u.dgl.) in Fahrzeugkoordinaten und relativ zum vorhergesagten Fahrschlauch der eigenen Fahrtra- jektorie, deren Relativgeschwindigkeiten z.B. mittels Abstandssensorik oder mittels Erweiterung durch Nahbe- reichssensorik, insbesondere einer Precrash-Sensorik
- Sichtweitenabschätzung z.B. aus Abstandssensorik
Kontaktsensorik am Fahrzeug (z.B. Glasfaser für Kontaktkraft, Beschleunigungssensoren) zur Ermittlung z.B. eines Fußgänger Crashs
Klassifizierung der detektierten Objekte (Fußgänger, Ausdehnung der Objekte,..) z.B. mit Kamera und Bildverarbeitung
Informationen über den Straßenverlauf (Geometriedaten, Kurvenradien, Spurbreite, Spuranzahl, ...), Verkehrsrichtzeichen und -vorschriftszeichen
Telematikinformationen (Staumeldungen via TMC oder GSM, Straßenzustandsinformationen, .. )
Fahrdynamiksensoren und Modelle zur Ermittlung des Fahrzustands aus Radgeschwindigkeit, Gierrate, Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung, Lenkwinkel, Lenkwinkelgeschwindigkeit, Schwimmwinkel, ESP Zusatzmoment und/oder Reibwert. )
Betätigungszustände der Bedieneinrichtungen im Fahrzeug Sensoren zur Insassenerfassung und Klassifizierung (z.B. OOP, Kindersitzerkennung, Fahrerzustand wie Müdigkeit, ... ) Informationen über den potentiellen Kraftschlussbeiwert
5.1 Beschreibung der Funktion des Gefahrenrechners
Der Gefahrenrechner 10 führt im wesentlichen drei Verfahrensschritte durch.
Diese sind die
1. Berechnung fahrdynamischer Kennzahlen (Time to Collision ttc, Notwendige Verzögerung um eine Kollision zu verhindern,
resultierende Fahrzeugbeschleunigung, Geschwindigkeit des Vorausfahrzeuges oder Objektes)
2. Berechnung von Gefahrenpotentialen
3. Berechnung der Ansteuersignale (allgemeingültige Größe - nicht das eigentliche Aktuatoransteuersignal) aufgrund der Gefahrenpotentiale.
Es wird dabei eine abstrakte Ebene definiert, die die Situation in geeigneter Weise bewertet. Diese Ebene wird durch die Gefahrenpotentiale realisiert. Das Gefahrenpotential ist eine dimensionslose Größe im Bereich zwischen 0 und 100. Je größer das Gefahrenpotential ist, je gefährlicher ist auch die Situation. Die Aktuaturen werden lediglich aufgrund von Schwellwertabfragen der Gefahrenpotentiale angesteuert. Dabei können mehrere Gefahrenpotentiale kombiniert werden, um einen Aktuator zu aktivieren. Dies bedeutet, dass die Zustandsbewertung zunächst nur eingeschränkt (siehe später spezielle Gefahrenpotentiale) bzw. nicht (siehe später allgemeingültige Gefahrenpotentiale) die Auswahl bzw. die Betätigungsdosierung der Aktuatoren beinhaltet. Aus den Ausführungen wird deutlich, dass eine bestimmte Situation durch mehrere Gefahrenpotentiale bewertet wird. Dies lässt eine umfangreichere Bewertung der Situation zu. Es gibt Gefahrenpotentiale, die unabhängig von der Aktuatorik die Situation bewerten. So kann gibt es beispielsweise ein Gefahrenpotential, das den längsdynamischen Fahrzustand bewertet. Entsprechend gibt es ein allgemeingültiges Gefahrenpotential, das den querdynamischen Fahrzustand beschreibt.
Im Gegensatz zu diesen allgemeingültigen Gefahrenpotentialen gibt es auf bestimmte Aktuatoren zugeschnittene spezielle Gefahrenpotentiale. Diese Gefahrenpotentiale tragen der Tatsache Rechnung, dass unterschiedliche Aktuatoren auch
unterschiedliche Aktivierungszeiten haben. Das bedeutet, dass die selbe Situation für einen Aktuator mit langer Aktivierungszeit vergleichsweise kritischer ist als für einen mit kurzer. Es gibt zwei unterschiedliche Gruppen von Gefahrenpotentialen:
1. aktuatorunabhängige, allgemeingültige Gefahrenpotentiale
2. aktuatorabhängige, spezielle Gefahrenpotentiale
5.1.1 Beschreibung der Gefahrenpotentiale
Das Gefahrenpotential ist eine dimensionslose Größe im Bereich zwischen 0 und 100. Es beschreibt die Gefahr einer bestimmten Situation. Dabei bedeutet ein Gefahrenpotential von 0 keine Gefahr und eines von 100 sehr große Gefahr. Ein Gefahrenpotential von 100 bedeutet nicht, dass es zwangsläufig zu einem Unfall kommt. Wann das Gefahrenpotential die Werte 0 bzw. 100 erreicht ist nicht allgemeingültig definiert und deshalb individuell für den Anwendungsfall definierbar. Abhängig von den im Steuersystem definierten Gefahrenpotentialen werden die Aktuatoren (z.B. Bremse, rev. Gurtstraffer, Sitzverstellung, etc.) angesteuert.
Dabei werden einzelne Gefahrenpotentiale kombiniert und zur An- steuerung eines Aktuators verwendet.
Die Aktivierung und der Grad dieser Aktivierung wird durch eine Schwellwertabfrage des Gefahrenpotentials bzw. der Gefahrenpotentiale gewährleistet.
5.1.2 aktuatorunabhängige, allgemeingültige Gefahrenpotentiale 5.1.2.1 längsdynamisches Gefahrenpotential, abhängig von Umfeldsensorinformationen aus dem Umfeldsensorsystem
12 (dp_xdyn_sen)
Die Bewertung der längsdynamischen Fahrsituation wird über ein l ngsdynamisch.es Gefahrenpotential realisiert unter der Bedingung, dass die Geschwindigkeit größer als eine Mindestgeschwindigkeit ist. Dies wird mit einem Fuzzy-Inferenz-System realisiert. Fuz- zy-Logik ermöglicht es, menschliche Verhaltensweisen oder menschliches Kausalwissen zu mathematisieren und damit durch Rechner imitierbar zu machen. Danach wird die Verkehrssituaton und der Fahrzustand mit Hilfe von Zugehörigkeitsfunktionen klassi iziert. So wird als erste Eingangsgröße die Differenz zwischen Soll- und Istabstand bezogen auf den Sollabstand sx_rel_des bewertet.
sx_rel_des - sx_ rel sx_rel_c.es
Der Sollabstand hängt dabei funktional von der eigenen Fahrgeschwindigkeit vx ab und wird nach der Beziehung
sx_rel_des = sx_rel_desmin + t_ttc_des * vx (5.2)
mit sx_rel_des = Sollabstand sx_rel_desmin = Mindestsollabstand t_ttc_des = Zeit bis zum Unfall vx = Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung ermittelt .
Die Relativgeschwindigkeit als zweite Eingangsgröße wird ebenso durch entsprechende Zugehörigkeitsfunktionen kategorisiert. Die Ausgangsgröße - also das längsdynamische Gefahrenpotential - wird ebenso mit Hilfe von Zugehörigkeitsfunktionen (zweckmäßi-
gerweise werden Singletons (Fig. 4) verwendet) kategorisiert. Figur 3 zeigt die Zugehörigkeitsfunktionen für die erste Eingangsgröße, d.h. für die Differenz zwischen Soll- und Istabstand sx_rel bezogen auf den Sollabstand sx_rel_des. Diese Eingangsgröße wird mit Hilfe von sechs Zugehörigkeitsfunktionen klassifiziert.
Diese so bewerteten Eingangsgrößen werden mit Hilfe von einfach formulierbaren logischen Verknüpfungen,
„wenn... , dann ..."
Beziehungen (Regeln) ausgewertet und ergeben dann für jede einzelne Regel, je nach Erfüllungsgrad einen Anteil am gesamten Gefahrenpotential. Das resultierende Gefahrenpotential ergibt sich aus der Akkumulation der einzelnen Teilimplikationen.
Figur 5 zeigt beispielhaft die Regelbasis, die sich aufgrund der Auswertung des Fuzzy-Systems ergibt. Aufgetragen ist das längsdynamische Gefahrenpotential als Funktion der Eingangsgrößen Relativgeschwindigkeit und der Differenz zwischen Soll- und Istabstand bezogen auf den Sollabstand.
5.1.2.2 längsdynamisches Gefahrenpotential, abhängig von Umfeldsensorinformationen (dp_xdyn_sen_l)
Die Bewertung der längsdynamischen Fahrsituation wird über ein weiteres längsdynamisches Gefahrenpotential realisiert. Diese Gefahrenpotential wird wie folgt berechnet: 1. Bedingung: Die Fahrzeuggeschwindigkeit muss größer einem Schwellenwert sein (im Rangierbetrieb wird kein Gefahrenpotential berechnet)
2. Bedingung: Die Relativgeschwindigkeit zum detektierten Objekt muss kleiner als eine negative Schwelle sein.
Dieses Gefahrenpotential setzt die Verzögerung die notwendig ist um eine Kollision zu verhindern in Relation zu einem Anteil der maximal auf die Straße übertragbare Verzögerung. Die Berechnungsvorschrift lautet:
dp _ xdyn _ sen _ 1 = (5 .3)
Figure imgf000029_0001
mit beispielsweise c. = 0.4.
5.1.2.3 längsdynamisches Gefahrenpotential, abhängig von Fahrdynamikinformationen der ABS Funktion (dp_xdyn_abs)
Dieses Gefahrenpotential ist 0 solange keine ABS Bremsung stattfindet. ird hingegen eine ABS Bremsung ausgeführt ist dieses Gefahrenpotential 100.
Figure imgf000029_0002
5. 1 . 2 . 4 längsdynamisches Gefahrenpotential, abhängig von Fahrdynamikinformationen der Bremsassistenten-Funktion
( dρ_xdyn_hba )
Dieses Gefahrenpotential ist 0 solange keine Bremsung mit Bremsassistentenunterstützung (klassischer Hydraulischer Bremsassistent HBA, nicht der Erweiterte Bremsassistent BA+) stattfindet. Wird hingegen eine Bremsung mit Bremsassistentenunterstützung ausgeführt ist dieses Gefahrenpotential 100.
Figure imgf000030_0001
5.1.2.5 querdynamisches Gefahrenpotential, abhängig von Fahrdynamikinformationen der ESPFunktion (dp_ydyn_esp)
Dieses Gefahrenpotential ist 0 solange kein ESP Eingriff stattfindet. Greift hingegen das ESP in die Fahrdynamik ein, ist dieses Gefahrenpotential 100.
. J 100 für ESP Eingriffe aktiv , _. ,. dp_xdyn_esp = {0 fi_ ESP Ejng ffie inaktiv (5 - 6)
Diese Definition ist nur eine erstes Ausführungsbeisopiel. Benutzt man nicht das ESP on/off Flag, sondern die Information über das Zusatzmoment m_add_esp bezogen auf ein Maximum bei bestimmten Reibwertbedingungen, das aufgebracht werden muss, um das Fahrzeug wieder zu stabilisieren, wird eine feinere Abstufung dieses Gefahrenpotentials erzielt. 5.1.2.5 aktuatorabhängige, spezielle Gefahrenpotentiale spezielles Gefahrenpotential zur Ansteuerung des reversiblen Gurtstraffer, abhängig von Umfeldsensorinformationen (dp_msb_sen)
Dieses Gefahrenpotential wird wie folgt berechnet:
1. Bedingung: Die Fahrzeuggeschwindigkeit muss größer einem Schwellwert sein (im Rangierbetrieb wird kein Gefahrenpotential berechnet)
2. Bedingung: Die Relativgeschwindigkeit zum detektierten Objekt muss negativ sein.
Die eigentliche Berechnung des Gefahrenpotentials bildet den Quotienten aus aktuell bestimmter Time to Collision ttc aus den Sensorinformationen und der mittleren Aktivierungszeit des reversiblen Gurtstraf ers .
Dieser Quotient gibt an wie viel Zeit noch bleibt, um den Aktuator im Mittel vollständig zu aktivieren. Die Berechungsvorschrift lautet:
(5.7)
Figure imgf000031_0001
Als Erweiterung dieser Beziehung kann vorgesehen werden, dass das oben berechnete Gefahrenpotential in Abhängigkeit des Quotienten aus notwendiger Verzögerung und maximal auf die Straße übertragbarer Verzögerung auf einen bestimmten Wert begrenzt wird. Dies bewertet die Möglichkeit des Fahrers vor dem Unfall noch zu bremsen, also die Zustandsgrößen Geschwindigkeit und Beschleunigung zu verändern. Diese konstanten Zustandsgrößen werden bei der Berechnung der Time to Collision, so wie oben benutzt, vorausgesetzt.
Weiterhin kann vorgesehen werden, das Gefahrenpotential in Abhängigkeit des Quotienten aus Zeit um einen bestimmten Querversatz zu realisieren und Time to Collision auf einen bestimmten Wert zu begrenzen. Dies bewertet die Möglichkeit des Fahrers dem Hindernis auszuweichen. Die Ergänzung um die oben beschriebenen Einweiterungen führen zu einer realistischeren Bewertung der eigentlichen Gefahr, da die Beeinflussungsmöglichkeiten auf die aktuelle Fahrsituation des Fahrers berücksichtigt werden.
Figur 8 zeigt hierbei die stufenweise Aktivierung eines Gurtstraffers in Abhängigkeit von dem Gefahrenpotential, z.B. 20%, 60% und 100%. Bei 20% des Gefahrenpotentials wird die Stufe I des Gurtstraffers aktiviert, bei 60 % Stufe II und bei 100 % Stufe III. Bei Stufe I wird die Gurtlose entfernt, bei Stufe
II wird der Gurtstraffer vorgespannt und verriegelt, bei Stufe
III wird der Insasse positioniert, d.h. der Gurtstraffer mit maximaler Kraft gespannt und verriegel .
Der aktivierte Gurtstraffer verbleibt in seiner aktivierten Stufe bis das Gefahrenpotential unterhalb einer Schwelle liegt, die keine Gefahr mehr darstellt und die resultierende Fahrzeugbeschleunigung unterhalb einer Schwelle liegt und eine bestimmte Zeitdauer vergangen ist.
5.1.2.6 spezielles Gefahrenpotential zur Ansteuerung der Sitzverstellung, abhängig von Umfeldsensorinformationen
( p_seat_sen)
Dieses Gefahrenpotential wird nach der gleichen Berechnungsvorschrift wie das Gefahrenpotential dp_msb_sen berechnet. Für die Aktivierungszeit des Aktuators wird nun lediglich die mittlere Aktivierungszeit angesetzt (statt tmsb_activate setze tseat_activate) , die zur Verstellung des Sitzes notwendig ist. Die Ergänzungen wie bei der Berechnung des Gefahrenpotentials dp_msb_sen beschrieben können auch hier gelten.
5.1.2.7 spezielles Gefahrenpotential zur Ansteuerung der Fenster- und/oder Schiebedachverstellung, abhängig von Umfeldsensorinformationen (dp wind_sen/dp roof_sen)
Dieses Gefahrenpotential wird nach der gleichen Berechnungsvorschrift wie das Gefahrenpotential dp_msb_sen berechnet. Für die Aktivierungszeit des Aktuators wird nun lediglich die mittlere Aktivierungszeit angesetzt (statt tmsb_activate setze twind_activate bzw. troof_activate) , die zur Schließung des Fensters bzw. Schiebedaches notwendig ist. Die Ergänzungen wie bei der Berechnung des Gefahrenpotentials dp_msb_sen beschrieben können auch hier gelten.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass Einflussgrößen getrennt voneinander berechnet, bewertet und kategorisiert werden können. Mittels der verschiedenen Gefahrenpotentiale kann das Gesamtbild der aktuellen Gefahrensituation durch einfache Einzelzusammenhänge beschrieben werden. Das Gesamtbild der aktuellen Gefahrensituation ergibt aus der Auswertung der Einzelgefahrenpotentiale .
Die Zuverlässigkeit der verwendeten Daten zur Ermittlung der oben genannten Stelleingriffe und die Komplexität der Situation lassen bei fahrdynamischen Eingriffen in das Fahrzeug keine völlig autonomen Eingriffe zu. Daher können die aus dem Gefahrenrechner ermittelten Stelleingrif e nur nach einer Bewertung in der Arbitriereinheit 28 (Fig. 2) mit dem in dem Fahrerwunschmodul 29 (Fig.2) ermittelten Fahrerwunsch, wie der Fahreraktion und anderer die aktuelle Fahrersituation beschreibende Größen zu einem jeweils passenden Grad realisiert werden.
Hierzu nutzt ein Zustandsautomat die vom Fahrerwunschmodul zur Verfügung gestellten Kenngrößen und schaltet davon abhängig z.B. Verzögerungsvorgaben des Gefahrenrechners 10 frei. Ausgewertet wird im wesentlichen die Fußbewegung des Fahrers . Diese lässt Rückschlüsse darüber zu, als wie gefährlich der Fahrer
die gleiche Situation einschätzt bzw. ob er überhaupt eine kritische Situation erkannt hat. Erst wenn der Fahrer diese kritische Situation bestätigt, wird Fahrer unabhängig Bremsdruck aufgebaut. Wie Figur 6 zeigt, werden dabei vier Stufen unterschieden:
1. not supported: Der Fahrer zeigt durch einen positiven zeitlichen Gradienten auf dem Gaspedal (s_aped= Gaspedalweg) an, beschleunigen zu wollen. Auch wenn der Gefahrenrechner eine kritische Situation detektiert, wird in diesem Zustand kein Bremsdruck autonom aufgebaut pmax = Obar.
2. prefill: Dieses Niveau definiert einen Zustand bei dem der Verzögerungswunsch des Fahrers nur eingeschränkt bestimmt werden kann oder noch nicht vorhanden ist. In diesem Zustand muss der Fahrer das Gaspedal s_aped berühren. Es gibt zwei unterlagerte Zustände: a) prefill 1 : Das berechnete Gefahrenpotential hat einen zeitlichen Gradienten der oberhalb der definierten Schwelle liegt . Der Fahrer verändert seine Gaspedalstellung s_aped nicht . Diese Situation wird interpretiert als extreme Verschärfung der Gefahrensituation, so dass auch ohne aktive Bestätigung des Fahrers ein Bremsdruck von maximal plmax = kl bar zugelassen wird. Dies führt zu einem Anlegen der Bremsbeläge.
b) prefill 2: Bestätigt der Fahrer die kritische Situation indem er das Gaspedal verlässt (negativer zeitlicher Gradient auf dem Gaspedal) wird ein maximaler Bremsdruck von p2max > Plmax zugelassen.
Die Übergänge von prefill 1 zu prefill 2 sind in Figur 7 näher dargestellt.
3. prebrake: In diesem Zustand hat der Fahrer weder Gas- noch Bremspedal betätigt. Deshalb wird dieser Zustand 0 als eingeschränkter Verzögerungswunsch interpretiert. Die maximale Verzögerung wird somit auf ungefähr das ACC-Niveau angehoben (0.3g), so dass ein maximaler Bremsdruck von p3max > p2max zustande kommen kann.
4. extended brake assist: Mit dem Übergang in diesen Zustand bestätigt der Fahrer seinen Verzögerungswunsch indem er das Bremspedal (Schwelle: Bremslichtschalter BLS) betätigt . Sind nun noch weitere Bedingungen erfüllt, wird abhängig vom Grad dieser Erfüllung der vom Gefahrenrechner vorgegebene Bremsdruck freigeschaltet.
Diese Bedingungen gliedern sich wie folgt: Aus a) dem zeitlichen Verlauf des Bremsdrucks und der Bremslichtinformation und b) dem zeitlichen Verlauf des Gefahrenpotentials wird eine Notsituation abgeleitet. Wird diese erkannt, wird der vom Gefahrenrechner berechnete Bremsdruck vollständig als Sollwert an die Bremsanlage weitergeleitet. Der Fahrer erhält maximale Unterstützung. Wird hingegen keine Notsituation erkannt wird eine Kennzahl ermittelt, die den Grad des Bremswunsches des Fahrers repräsentiert. Dieser Faktor besteht aus drei Anteilen, die in einem bestimmten Gewichtungsverhältnis eingehen, a) Verhältnis von Bremspedalweg zum Maximum des Bremspedalwe- ges, der abhängig vom Druck in der Anlage ist (repräsentiert durch den Radbremsdruck) . Dies ist notwendig, da der Fahrer den Bremsdruck in der Anlage spürt, falls diese vorgefüllt sein sollte.
b) Verhältnis von Bremspedalgeschwindigkeit zum Maximum der Bremspedalgeschwindigkeit .■ Dieses Maximum ist näherungsweise unabhängig vom Grad der Anlagenvorfüllung. c) Faktor der die Umsetzzeit vom Gas- auf des Bremspedal bewertet.
Der Fahrer erhält in diesem Zustand durch Freischaltung des Bremsdruckes der im Gefahrenrechner ermittelt wird, eine an die Situation angepasste Bremsunterstützung.
Wie Figur 6 zeigt, ist die Verzögerungsunterstützung des Fahrers von dem Fahrpedalweg s_aped und dem Bremspedalweg s_bped abhängig. In Pfeilrichtung der jeweiligen Achsen s_aped und s_bped wird eine Zunahme der positiven oder negativen Beschleunigung des Fahrzeugs angenommen. Befindet sich der Fahrer in dem Zustand prefill/not supported 60, dann kann die Arbitriereinheit keinen Bremsdruck, einen Bremsdruck, der zum Anlegen der Bremsbelege führt oder einen Bremsdruck, der zum leichten Verzögen des Fahrzeugs führt, freischalten. Verlässt der Fahrer das Fahrpedal und unterschreitet die Schwelle THR_S_APED1 zeigt er dadurch den Wunsch an, das Fahrzeug zu verzögern und der Zustand wechselt über den Pfad 61 nach prebrake 63. Betätigt der Fahrer im Zustand prebrake das Fahrpedal muss die Schwelle THR_S_APED2 überwunden werden, damit der Zustand über den Pfad 62 nach prefill/not supported 60 wechselt. Befindet sich das System im Zustand prebrake 63 und der Fahrer betätigt das Bremspedal bis eine Schwelle SMINFORAPIABLS überschritten wird, dann wechselt der Zustand prebrake über Pfad 64 in den Zustand extended brake assist 65.
Figur 7 stellt die Übergänge zwischen den Zuständen not supported, prefill 1 und prefill 2 dar. ds_aped bezeichnet dabei die Gaspedalgeschwindigkeit. In Figur 7 wird dabei in Pfeilrichtung verlaufend ab 0 ein positiver Gradient des Gaspedals angeno -
men, d.h. das Gaspedal wird von dem Fahrer betätigt und das Fahrzeug beschleunigt, ab 0 entgegen der Pfeilrichtung wird ein negativer Gradient angenommen, d.h. der Fahrer nimmt das Gaspedal zurück und das Fahrzeug bremst über den Motor ab. Befindet man sich im Zustand not supported 70 und der Gradient des Ge- fahrenpotentials ddp_xdy_sen überschreitet den Schwellwert THR_DDP_XDYN_SEN_ACT wechselt man über den Pfad 72 in den Zustand prefill 1 73. Befindet man sich im Zustand not supported 70 und der Fahrer verlässt das Fahrpedal so dass die Schwelle THR_DS_APED1L unterschritten wird, wechselt man über den Pfad 71 in den Zustand prefill 2 74. Ausgehend vom Zustand prefill 2 74 wechselt man über den Pfad 75 unter der Bedingung dass der Gradient des Fahrpedalweges größer als die Schwelle THR_DS_APED2L und das Gefahrenpotential kleiner als eine Schwelle ist, in den Zustand prefill 1 73. Ebenso wird der Zustand prefill2 74 über den Pfad 76 verlassen, wenn der Gradient des Fahrpedalweges größer als die Schwelle THR_DS_APED2R ist.
Der Zustand prefill 1 73 kann über den Pfad 71 in den Zustand prefill 2 74 wechseln, wenn der Gradient des Fahrpedalweges kleiner als die Schwelle THR_DS_APED1L ist.
Der Zustand prefill 1 73 kann über den Pfad 76 in den Zustand not supported 70 wechseln, wenn der Gradient des Fahrpedalweges größer als die Schwelle THR_DS_APED2R ist.
Die Übergangsbedingungen können verfeinert werden, wenn als zusätzliche Eingangsgröße die Fahrzeugbeschleunigung ausgewertet wird. Der Vorteil dieser Erweiterung besteht in einer Betrachtung eines beschleunigten Fahrzustandes über eine längere Zeitspanne, die bei der Auswertung der Betätigung des Fahrpedals
nicht zur Verfügung steht. Der Fahrerwunsch kann dadurch besser umgesetzt werden.
Dabei ergeben sich Übergänge, die vorteilhaft ruckminimal gestaltet werden.
(z.B. Figur 9) Hierbei wird mit einer sigmoidalen Übergangsfunktion das aktuelle Stellniveau in das neue überführt . Als Ausführungsbeispiel kann ein Ausschnitt der Sinusfunktion oder deren Approximation durch eine Reihenentwicklung verwendet werden.
Der Fahrer behält in jeder Situation die Kontrolle und kann zumindest die Bremseingriffe durch Gaspedalbetätigung überstimmen.

Claims

Patentansprüche :
1. Elektronisches Steuersystem für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch einen Fahrerwunschmodul (29) zur Ermittlung von Kenngrößen über den Fahrerwunsch aus Daten, welche mindestens Pedalwege, Umsetzbewegungen zwischen den Pedalen und den Bremsdruck der Bremsanlage wiedergeben und einen Gefahrenrechner zur Ermittlung der Gefahrenpotentiale aus vorgegebenen und aktuellen Fahrzeugdaten und weiteren Daten, wie Umfelddaten und Fahrerdaten, sowie ggf. noch Personendaten innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs und dgl . , wobei der Gefahrenrechner mindestens eine Bewertung der Gefahrenlage des Fahrzeugs und der im Fahrzeug vorhandenen Personen und ggf. noch des Umfelds vornimmt und in Abhängigkeit von der Bewertung und weiterer Kriterien oder Gewichtungen nach Gefahrenpotential gestufte Stelleingriffe zur Steuerung von Aktuatoren an eine Arbitriereinheit ausgibt, die in Abhängigkeit von den durch die Stelleingriffe verursachten Beeinflussung der Fahrdynamik des Fahrzeugs eine Bewertung mit den im Fahrerwunschmodul ermittelten Kenngrößen bezüglich des Fahrerwunsches vornimmt, und nach Maßgabe des Bewertungsergebnisses die gestuften Stelleingriffe bedingt freischaltet, freischaltet oder sperr .
2.Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzbewegung zwischen dem Gas- und dem Bremspedal aus Gaspedalweginformationen und der Bremslichtinformation als Eingangsgrößen ermittelt wird.
3. Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Eingangsgrößen die Umsetzzeit zwischen
den Pedalen ermittelt wird.
4.Elektronisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrerwunschmodul (29) die ermittelten Kenngrößen der nachgeschalteten Arbitriereinheit zur Verfügung stellt.
5. Elektronisches Steuersystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrerwunschmodul weitere Kenngrößen über einen Lenkwunsch und/oder Beschleunigungswunsch der nachgeschalteten Arbitriereinheit (28) zur Verfügung stellt .
6. Elektronisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gefahrenrechner aus Daten, die mindestens die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, die Fahrzeuglängsbeschleunigung, die Fahrzeugquerbeschleunigung, die Abstände zu relevanten Objekten im Nah- und/oder Fernbereich, die Relativgeschwindigkeit zu relevanten Objekten im Nah- und/oder Fernbereich und/oder deren Ableitungen sowie Zustandsinformationen über Fahrdynamikregler, wie ABS, HBA, ESP u.dgl., wiedergeben, Gefahrenpotentiale berechnet, die mindestens in Abhängigkeit von ermittelten längsdynamischen und/oder querdynamischen Gefahrenkenngrößen in ihrer Wirkung gestufte, vom ermittelten Gefahrenpotential abhängige Stellgrößen für die Bremsen, die reversiblen Insassenschutzmittel und die Relativposition zwischen Insassenschutzmitteln und Fahrzeuginsassen verändernden Versteilvorrichtungen erzeugt.
7.Elektronisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleingriffe für die Aktuatoren, insbesondere für die Bremsen, situationsangepasst er-
folgen .
8. Elektronisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gefahrenrechner (10) aus Daten, die mindestens die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, die Fahrzeuglängsbeschleunigung, die Fahrzeugquerbeschleunigung, die Abstände zu relevanten Objekten im Nah- und/oder Fernbereich, die Relativgeschwindigkeit zu relevanten Objekten im Nah- und/oder Fernbereich und/oder deren Ableitungen sowie Zustandsinformationen über Fahrdynamikregler, wie ABS, HBA, ESP u.dgl., wiedergeben, Gefahrenpotentiale berechnet, die mindestens in Abhängigkeit von ermittelten längsdynamischen und/oder querdynamischen Gefahrenpotentialen abhängige Stellgrößen für das Schließen von Fahrzeugöffnungen erzeugt .
9. Elektronisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gefahrenrechner (10) weiterhin in Abhängigkeit von dem ermittelten Gefahrenpotential optische und/oder haptische Warn- und/oder Führungshinweise zum Warnen und/oder Leiten des Fahrers zu einer der aktuellen Fahrzeugsituation angepassten Fahrerreaktion erzeugt und diese Warn- und/oder Führungshinweise direkt der Aktuatorik (18, 16) zur Umsetzung weitergibt.
10.Elektronisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, dass die Warnhinweise mittels eines vibrierenden Pedals und/oder Sitzes und/oder einer Anzeige erfolgen.
11.Elektronisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshinweise mittels einer veränderten Bedienkraft an mindestens einem Pedal oder
der Lenkhandhabe erfolgen.
12. Elektronisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gefahrenrechner aus Daten, die mindestens die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, die Fahrzeuglängsbeschleunigung, die Fahrzeugquerbeschleunigung, die Abstände zu relevanten Objekten im Nah- und/oder Fernbereich, die Relativgeschwindigkeit zu relevanten Objekten im Nah- und/oder Fernbereich und/oder deren Ableitungen sowie Zustandsinformationen über Fahrdynamikregler, wie ABS, HBA, ESP u.dgl., wiedergeben, Gefahrenpotentiale berechnet, die mindestens in Abhängigkeit von ermittelten längsdynamischen und/oder querdynamischen Gefahrenkenngrößen Informationen für die nicht reversiblen Insassenschutzmittel erzeugt und den Steuerungen der nicht reversiblen Insassenschutzmittel zur Verfügung stellt .
13.Elektronisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbitriereinheit einen Zustandsautomaten aufweist, der die vom Fahrerwunschmodul (29) zur Verfügung gestellten Kenngrößen, wie den Bremspedalweg, die Bremspedalgeschwindigkeit und/oder den Gaspedalweg, die Gaspedalgeschwindigkeit und die Umsetzzeit zwischen Gas- und Bremspedal und/oder den Zustand (An/Aus) des Bremslichts und/oder gemessene und berechnete Bremsdrücke der Bremsanlage und/oder deren Ableitungen und/oder die Beschleunigung des Fahrzeugs und/oder die vom Gefahrenrechner ermittelten Gefahrenpotentiale und/oder deren Ableitungen, gegen die vom Gefahrenrechner ermittelten Stelleingriffe arbitriert.
14.Elektronisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis
13, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrelation der Kenngrö-
ßen des Fahrerwunschmoduls mit den Stelleingriffen des Gefahrenrechners bewertet wird und in Abhängigkeit von dem Bewer- tungsergebnis die Stelleingriffe an die Aktuatorik bedingt freigeschaltet, freigeschaltet oder gesperrt wird.
15.Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Stelleingriffe in Abhängigkeit von dem Bewertungsergebnis modifiziert wird.
16.Elektronisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis
15, dadurch gekennzeichnet, dass der Gefahrenrechner verschiedene Gefahrenpotentiale ermittelt und zur Bildung der Stelleingriffe kombiniert.
1 .Elektronisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis
16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gefahrenpotential aus einem Fuzzy-System berechnet wird und/oder in einem fahrdynamischen Modell berechnet wird.
18.Elektronisches Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis
17, dadurch gekennzeichnet, dass der Gefahrenrechner allgemeine Gefahrenpotentiale und spezielle Gefahrenpotentiale ermittelt, wobei die allgemeinen G.efahrenpotentiale aktuatoru- nabhängig und die speziellen Gefahrenpotentiale aktuatorab- hängig sind.
19. Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 1, 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbitriereinheit einen Zustandsautomaten aufweist, der die vom Fahrerwunschmodul (29) zur Verfügung gestellten Kenngrößen, wie den Bremspedalweg, die Bremspedalgeschwindigkeit und/oder den Gaspedalweg, die Gaspedalgeschwindigkeit und die Umsetzzeit zwischen Gas- und
Bremspedal und/oder den Zustand (An/Aus) des Bremslichts und/oder gemessene und berechnete Bremsdrücke der Bremsanlage und/oder deren Ableitungen und/oder die Beschleunigung des Fahrzeugs und/oder die vom Gefahrenrechner ermittelten Gefahrenpotentiale und/oder deren Ableitungen, gegen die vom Geahrenrechner ermittelten Bremseingriffe arbitriert .
20.Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremseneingriff in Abhängigkeit von den Kenngrößen Gaspedalweg, Bremspedalweg und/oder Bremsdrücke und/oder Beschleunigung und/oder deren Ableitungen und/oder einer Bremslichtinformation des den Fahrerwunsch repräsentierenden Fahrerwunschmoduls bestimmt wird und nach Maßgabe von Schwellenwerten dieser Kenngrößen und der Gefahrenpotentiale Niveaus für maximale Verzögerungen abgeleitet werden.
21.Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad des Bremswunsches des Fahrers durch eine Kennzahl bestimmt wird, die in Abhängigkeit von der Gewichtung der folgenden Bedingungen a. ) Verhältnis vom Bremspedalweg zum Maximum des Bremspedalwegs, b. ) Verhältnis von Bremspedalgeschwindigkeit zum Maximum der Bremspedalgeschwindigkeit, c.) Faktor der die Umsetzzeit von Gas- auf Bremspedal bewertet, ermittelt wird.
22. Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad des Bremswunsches des Fahrers durch eine Kennzahl bestimmt wird, die in Abhängigkeit von
der Gewichtung der folgenden Bedingungen a. ) Verhältnis eines Fahrerwunschbremsdruck zum durchschnittlichen Maximum eines Notbremsdrucks, b. ) Verhältnis des zeitlichen Gradienten des Fahrerwunsch- bremsdrucks zum durchschnittlichen zeitlichen Gradienten eines Maximums eines Notbremsdrucks, c.) Faktor der die Umsetzzeit von Gas- auf Bremspedal bewertet, ermittelt wird.
23. Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zeitlichen Verlauf des Bremsdrucks und der Bremslichtinformation und dem zeitlichen Verlauf des Gefahrenpotentials eine NotbremsSituation abgeleitet wird.
24. Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass bei erkannter Notbremssituation, die vom Gefahrenrechner berechnete Verzögerung vollständig als Sollwert an die Bremsaktuatoren weitergeleitet wird.
25.Arbitriereinheit für ein elektronisches Steuersystem eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Gefahrenrechner (10) und einem Fahrerwunschmodul verbunden ist und vom Fahrerwunschmodul (29) zur Verfügung gestellten Kenngrößen gegen vom Gefahrenrechner ermittelten Stelleingriffe arbitriert.
26.Arbitriereinheit nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Zustandsautomaten aufweist.
27. Gefahrenrechner für ein elektronisches Steuersystem eines Fahrzeugs, gekennzeichnet durch ein Modell zur Berechnung von aktuatorspezifischen und aktuatorunspezifischen Gefahrenpotentialen aus Größen, die vom Einrichtungen des Fahrzeugs berechnet oder gemessen werden.
28. Gefahrenrechner nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen des Fahrzeugs Fern- und/oder Nahbereichssensoren, Fahrdynamiksensoren, Wegsensoren, Drucksensoren, Fahrzeugmodelle und/oder hydraulische Modelle sind.
29. Elektronisches Steuersystem für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch eine Signalkonditionierung (21) , einen Gefahrenrechner (10) , eine Fahrerwunschmodul (29) und eine Arbitriereinheit (28) .
30.Verfahren zum Ermitteln mindestens eines vom Fahrer unabhängigen Eingriffs in ein Fahrzeugsystem, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fahrerwunschmodul von Kenngrößen über den Fahrerwunsch aus Daten, welche mindestens Pedalwege, Umsetzbewegungen zwischen den Pedalen und den Bremsdruck der Bremsanlage wiedergeben, ein Fahrerwunsch ermittelt wird und in einem Gefahrenrechner aus vorgegebenen und aktuellen Fahrzeugdaten und weiteren Daten, wie Umfelddaten und Fahrerdaten, sowie ggf. noch Personendaten innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs und dgl. Gefahrenpotentiale ermittelt werden, wobei der Gefahrenrechner mindestens eine Bewertung der Gefahrenlage des Fahrzeugs und der im Fahrzeug vorhandenen Personen und ggf. noch des Umfelds vornimmt und in Abhängigkeit von der Bewertung und weiterer Kriterien oder Gewichtungen nach Gefahrenpotential gestufte Stelleingriffe zur Steuerung von Aktuatoren an eine Arbitriereinheit ausgibt, die mindes-
tens in Abhängigkeit von einer durch die Stelleingriffe verursachten Beeinflussung der Fahrdynamik des Fahrzeugs eine Bewertung mit den im Fahrerwunschmodul ermittelten Kenngrößen bezüglich des Fahrerwunsches vornimmt, und nach Maßgabe des Bewertungsergebnisses die gestuften Stelleingriffe bedingt freischaltet, freischaltet oder sperrt.
31.Verfahren zum Ermitteln von Gefahrenpotentialen für ein
Fahrzeug-Steuersystem, gekennzeichnet durch ein modellbasiertes Ermitteln von aktuatorunabhängigen und aktuatorabhängigen Gefahrenpotentialen aus Ein- und Ausgangsgrößen des Fahrzeugs .
PCT/EP2004/050384 2003-03-26 2004-03-26 Elektronisches steuersystem für ein fahrzeug und verfahren zum ermitteln mindestens eines vom fahrer unabhängigen eingriffs in ein fahrzeugsystem WO2004085220A1 (de)

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