WO2006037415A1 - Längsdynamiksteuervorrichtung für kraftfahrzeuge - Google Patents

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WO2006037415A1
WO2006037415A1 PCT/EP2005/009607 EP2005009607W WO2006037415A1 WO 2006037415 A1 WO2006037415 A1 WO 2006037415A1 EP 2005009607 W EP2005009607 W EP 2005009607W WO 2006037415 A1 WO2006037415 A1 WO 2006037415A1
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WO
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functional unit
longitudinal
control device
acceleration
dynamics control
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PCT/EP2005/009607
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Inventor
Sonja Thiessen
Rainer Faller
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/14—Adaptive cruise control
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60W2720/00—Output or target parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2720/10—Longitudinal speed
    • B60W2720/106—Longitudinal acceleration

Definitions

  • the invention relates to a longitudinal dynamics control device for motor vehicles.
  • Such a longitudinal dynamics control device is known for example from DE 199 60 782 A1.
  • an acceleration monitoring by comparing an actual acceleration with a target acceleration instead.
  • a longitudinal dynamics control device is understood here to mean any longitudinal dynamics control system or longitudinal dynamics control system (hereinafter referred to in short as the LDM system) that can be used as a comfort system for driver assistance.
  • the invention is based on the following findings:
  • vehicle speed control systems are known as longitudinal dynamics control devices with a safety concept that mix safety functions with speed control functions, which are generally valid driving functions in the following for longitudinal dynamics control devices.
  • longitudinal dynamics control devices with a safety concept that mix safety functions with speed control functions, which are generally valid driving functions in the following for longitudinal dynamics control devices.
  • local fault detection measures and safety functions are dependent on the algorithm of the driving functions.
  • An example of this is the subject of the above-mentioned DE 39 05 479 C2.
  • the driving functions are carried out in a first functional unit (driving function unit) with a main computer.
  • the driving functions can already be partially secured by limiting functions on the main computer.
  • it is essential that in principle the safety functions are carried out in an independent second functional unit (safety function unit), which either also includes the main computer or else its own monitoring computer.
  • the two separately operating functional units can, but do not have to, be integrated in a common control unit.
  • Functional unit is understood in particular to be a software module in a control unit, by means of which, using the control unit hardware and other vehicle components, certain functions in the vehicle can be triggered.
  • a safety-relevant subsystem consisting of software (functional unit), hardware (hardware of the control unit, in which the functional unit is integrated) and other vehicle components, such. As other electronic control devices, sensors and actuators.
  • This subsystem covers the hazard scenarios identified in a risk analysis.
  • the second basic idea of the security concept can be dependent on or independent of the first basic idea.
  • the aim of the second basic idea is to determine the controllability of the respective state of the vehicle by the driver and to prevent uncontrollability.
  • the determination is made by Safety functions based on the change of dynamic magnitudes of the vehicle, which are independent of the driving functions of the calculation variables of the longitudinal dynamics control device.
  • the safety functions include plausibility checks of input signals that are independent of the driving functions.
  • the safety functions are functionally as different as possible from one another and as different as possible from the driving functions (functional diversity).
  • Acceleration monitoring is in a first alternative compliance with the safety limits of changes in vehicle speed or in a particularly advantageous, preventive second alternative compliance with the safety limits of due to the change in the longitudinal dynamic control setpoint expected changes in vehicle speed with respect to a manageable for the driver vehicle dynamics supervised.
  • compliance with the safety limits of changes in the current vehicle acceleration or, in a particularly advantageous, preventive second alternative compliance with the safety limits of expected changes in acceleration due to the change in the longitudinal dynamic control target value in a first alternative monitored a controllable vehicle dynamics for the driver.
  • the acceleration monitoring and the jerk monitoring can also be carried out independently of the separation into two functional units.
  • the alternatives of acceleration monitoring and jerk monitoring can be combined as required.
  • the driving functions performed with longitudinal dynamics control devices or with so-called LDM systems are, in particular, driver assistance functions which present themselves to the driver as speed-related vehicle reactions in the form of longitudinal regulations (eg speed or distance control functions).
  • the aim of the safety functions is to intercept the risks that can arise due to errors in the LDM driving functions for the driver.
  • the errors to be assumed can be determined by means of risk analysis and FMEA (error probability and error influence analysis).
  • the LDM must not cause any faulty critical actuation of the actuators.
  • the above-mentioned safety goals are realized by safety functions.
  • the security functions are usually not assigned only to a security goal.
  • the acceleration monitoring and the jerk monitoring as safety functions in the foreground which are explained in more detail below:
  • (vehicle) acceleration monitoring This monitoring refers to the vehicle acceleration generated by the driving functions and monitors them for compliance with manageable limits. The controllability of the vehicle behavior is determined inter alia by the change in the vehicle speed applied. The monitoring can be realized by monitoring the measured acceleration applied to the vehicle and monitoring it against an acceleration range considered by the driver to be manageable (such ranges may, for example, be specified by specifications and standards).
  • z. B an actual vehicle acceleration from a vehicle speed signal or for a brake control system. measured wheel speeds are generated in the acceleration monitoring performing functional unit.
  • vehicle acceleration also means any size proportional to the vehicle acceleration.
  • the monitoring is preferably only active if the current vehicle acceleration results from the LDM driving function to be monitored. That the driver should always be given the opportunity of overriding in his own responsibility, as well as acceleration / deceleration requirements of other systems should be their responsibility.
  • the acceleration monitoring can preventively by the monitoring of the (not yet measurable) vehicle acceleration, which would be expected if the predetermined longitudinal dynamic control target value would actually be implemented, be realized.
  • This monitoring relates to the gradient of the longitudinal dynamic control setpoint, in particular to the gradient of the output from an LDM driving function drive or braking torque request, and limits its effect on the acceleration of a just manageable by the driver and / or straight from the driver still as comfortable to be estimated limit.
  • the tuning of this setpoint gradient limit value is determined, for example, empirically by evaluating the vehicle reaction caused by the setpoint gradient, in particular an acceleration change, and stored in the functional unit.
  • Acceleration monitoring and jerk monitoring together form the framework in which the driving function may move in the driver-activated state.
  • sudden drive or braking interventions should be prevented.
  • the "jumpiness" to be prevented is relative and is designed in particular with regard to controllability.
  • By monitoring the actual vehicle response (actual acceleration), longer-term changes in vehicle speed are monitored.
  • Monitoring the set point monitors shorter-term changes in the setpoint that would cause sudden changes in vehicle speed.
  • the permissibility of a setpoint output can also be monitored as an additional safety function; because the output of setpoints can be tied to specific operating conditions by the driver no longer controllable.
  • the permissibility of the longitudinal dynamic control setpoint value in particular a drive or braking torque request, is preferably also monitored for conformity with the activation request by the driver. Ie. If a manually operated control unit assigned to the longitudinal dynamics control device does not supply a switch-on signal (activation request by the driver) to the functional unit for the longitudinal dynamics control device, the output of a longitudinal dynamic control setpoint, in particular a drive or brake torque request, is recognized as inadmissible.
  • the aim of monitoring the driver's intervention is to ensure that the driver can fulfill his responsibility for the behavior of the vehicle and can take corrective action at any time.
  • the Setpoint requirements of the driving function checked for contradictions with the driver's request via the pedals and prevented.
  • FIG. 1 shows a possible representation of the longitudinal dynamics control device with a first and a second functional unit and FIG. 2 shows details of the second functional unit
  • FIG. 1 shows a control unit LDM of a longitudinal dynamics control device for motor vehicles with a first electronic functional unit 10 and a second functional unit 11 independent of the first functional unit 10.
  • the two functional units 10 and 11 preferably communicate with each other via data bus as well as with sensors, Actuators and other control devices.
  • the functional units 10 and 11 could also be integrated in different control devices.
  • the first electronic functional unit 10 is responsible for the above-described driving functions and outputs as output a longitudinal dynamic control target value in the form of a drive torque or braking torque request M SO ⁇ . Since these driving functions are state of the art, will not be discussed in detail here.
  • This longitudinal dynamic control target value M S0 ) j is an input signal of the second functional unit 11, which is responsible for the safety functions.
  • the second functional unit 11 does not receive any intermediate value of the functional unit 10, but is independent of the algorithms and internal arithmetic variables performed in the functional unit 10.
  • the second functional unit 11 receives, as further input signals via the control unit-external data bus CAN, in particular the actual acceleration aj St of the vehicle or signals by which the actual acceleration a ist of the vehicle can be determined.
  • the second functional unit 11 includes an acceleration monitoring module 1
  • Setpoint gradient monitoring module 2 an output monitoring module 3, a brake pedal monitoring module 4 and an accelerator pedal monitoring module 5.
  • acceleration monitoring module 1 it is checked whether the actual acceleration a-, st is independent of a desired acceleration within one of the Driver regarded as controllable Beschufun Tos Kunststoffs, which spielmud stored in the second functional unit 11 is (acceleration monitoring).
  • a preventive acceleration monitoring via a nominal value monitoring is not shown in the present example, but could additionally or alternatively be provided.
  • setpoint gradient monitoring module 2 it is checked whether the gradient of the longitudinal dynamic control setpoint value M SO ⁇ is greater than a predefined threshold value (setpoint gradient monitoring or momentum gradient monitoring for preventive jerk monitoring).
  • a jerk monitoring via an acceleration gradient monitoring is not illustrated in the present example, but could additionally or alternatively be provided.
  • the safety functions thus prevent further output of valid setpoint values if the ranges considered to be manageable by the driver are exceeded.
  • the second functional unit 11 can also output a switch-off signal S1 ab or S2 ab to prevent the implementation of the currently issued longitudinal dynamic control target value M SO ⁇ to the engine when the brake pedal signal BP indicates a brake actuation performed by the driver, or if at a longitudinal dynamic control target value M.
  • SO JI in the form of a braking torque request, an accelerator pedal angle FP greater than zero (corresponding to an actuated accelerator pedal) is determined. (Monitoring of driver's penetration)
  • the present invention teaches separation of safety functions from each other and possible longitudinal dynamic driving functions.
  • the internal variables or other arithmetic variables generated by the controllers which are responsible for the driving functions are not monitored, but only the change of the control output or regulator output variable and the change of driving status resulting from the controller output variable (eg a ist ) are monitored for driver controllability to identify a fault of the controller and then initiate a safe state.
  • the vehicle reaction variables such as in particular the (vehicle) acceleration or jerk
  • the driving function unit and the safety function unit are in advantageously encapsulated by each other, wherein the driving function unit is under permanent control of the safety function unit.

Abstract

Eine Längsdynamiksteuervorrichtung mit Plausibilitätskontrolle für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer ersten elektronischen Funktionseinheit, mit der vorgegebene Fahrfunktionen durch Ausgabe eines Längsdynamiksteuer-Sollwertes durchgeführt werden, ist durch eine von der ersten Funktionseinheit unabhängige zweite Funktionseinheit, mit der die Fahrfunktionen betreffende Sicherheitsfunktionen unabhängig von internen Rechengrößen der ersten elektronischen Funktionseinheit durchgeführt werden, gekennzeichnet. Weitere unabhängige Ansprüche betreffen Sicherheitsfunktionen, insbesondere eine Beschleunigungsüberwachung und/oder eine Rucküberwachung. Mit der Beschleunigungsüberwachung wird überprüft, ob die Ist-Fahrzeugbeschleunigung und/oder die aufgrund des Längsdynamiksteuer-Sollwertes zu erwartende Fahrzeugbeschleunigung unabhängig von einer Soll-Fahrzeugbeschleunigung innerhalb eines vom Fahrer als beherrschbar angesehenen Beschleunigungsbereichs liegt. Mit der Rucküberwachung wird überprüft, ob die Änderung einer Ist-Fahrzeugbeschleunigung und/oder ob die Änderung einer aufgrund des Längsdynamiksteuer-Sollwertes zu erwartenden Fahrzeugbeschleunigungsänderung innerhalb eines vom Fahrer als beherrschbar angesehenen Bereichs liegt.

Description

Längsdynamiksteuervoπϊchtung für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Längsdynamiksteuervorrichtung für Kraftfahrzeuge.
Eine derartige Längsdynamiksteuervorrichtung ist beispielsweise aus der DE 199 60 782 A1 bekannt. Hierbei findet eine Beschleunigungsüberwachung durch den Vergleich einer Ist-Beschleunigung mit einer Soll-Beschleunigung statt.
Weiterhin ist aus der DE 39 05 479 C2 eine Längsdynamiksteuervorrichtung in Form einer Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung mit einer Störsicherheitsschaltung bekannt.
Beide bekannten Vorrichtungen beschäftigen sich mit einer Fehlererkennung, die eine Fehlfunktion der Längsdynamiksteuervorrichtung erkennt und gegebenenfalls beim Auftreten einer Fehlfunktion eine Sicherheitsfunktion ausführt. Die Fehlererkennung ist bei diesen bekannten Längsdynamiksteuervorrichtungen mit den Geschwindigkeitsregelfunktionen vermischt. Unter einer Längsdynamiksteuervorrichtung wird hier jedes Längsdynamikregelsystem oder Längsdynamiksteuersystem (im folgenden zusammenfassend kurz als LDM-System bezeichnet) verstanden, das als Komfortsystem zur Fahrerunterstützung eingesetzt werden kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Längsdynamiksteuervorrichtungen mit Sicherheitsfunktionen abzusichern, die möglicht einfach aber zuverlässig arbeiten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche. Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche auch miteinander kombinierbar sind.
Der Erfindung liegen folgende Erkenntnisse zugrunde:
Es sind beispielsweise Fahrgeschwindigkeitsregelsysteme als Längsdynamiksteuervorrichtungen mit einem Sicherheitskonzept bekannt, die Sicherheitsfunktionen mit Geschwindigkeitsregelfunktionen, im folgenden für Längsdynamiksteuervorrichtungen allgemein gültig Fahrfunktionen genannt, vermischen. Bei diesen Konzepten sind also lokale Fehlererkennungsmaßnahmen und Sicherheitsfunktionen abhängig vom Algorithmus der Fahrfunktionen. Ein Beispiel hierfür ist der Gegenstand der oben bereits genannten DE 39 05 479 C2.
Diese Vermischung von Fahrfuriktionen mit Sicherheitsfunktionen erfordert bei einer Änderung der Fahrfunktionen eine neue Anpassung der Sicherheitsfunktionen an die Fahrfunktionen. Eine erste Grundidee ist daher die Trennung der Sicherheitsfunktionen von den als nicht sicherheitsrelevant eingestuften Fahrfunktionen. Die Fahrfunktionen werden in einer ersten Funktionseinheit (Fahrfunktionseinheit) mit einem Hauptrechner ausgeführt. Die Fahrfunktionen können dabei bereits durch Begrenzungsfunktionen auf dem Hauptrechner teilweise abgesichert werden. Wesentlich ist aber, dass grundsätzlich die Sicherheitsfunktionen in einer unabhängigen zweiten Funktionseinheit (Sicherheitsfunktionseinheit), die entweder auch den Hauptrechner oder aber einen eigenen Überwachungsrechner umfasst, ausgeführt werden. Die beiden getrennt arbeitenden Funktionseinheiten können, müssen aber nicht, in einem gemeinsamen Steuergerät integriert sein. Unter Funktionseinheit wird insbesondere ein Softwaremodul in einem Steuergerät verstanden, durch das unter Verwendung der Steuergeräte- Hardware und anderer Fahrzeugkomponenten, bestimmte Funktionen im Fahrzeug ausgelöst werden können.
Mittels der zweiten Funktionseinheit wird ein sicherheitsrelevantes Teilsystem geschaffen, bestehend aus Software (Funktionseinheit), Hardware (Hardware des Steuergeräts, in der die Funktionseinheit integriert ist) und anderen Fahrzeugkomponenten, wie z. B. anderen elektronischen Steuergeräten, Sensoren und Aktuatoren. Dieses Teilsystem deckt die in einer Risikoanalyse identifizierten Gefährdungsszenarien ab.
Eine weitere Grundidee ist, dass im Hinblick auf die Sicherheitsfunktionen Überwachungen im Vordergrund stehen, die im Gegensatz zu der Einhaltung von Soll- und Istgrößen gemäß der DE 199 60 782 A1 möglichst unabhängig von den Fahrfunktionen sind. Die zweite Grundidee des Sicherheitskonzeptes kann von der ersten Grundidee abhängig oder unabhängig sein. Ziel der zweiten Grundidee ist es, die Beherrschbarkeit des jeweiligen Zustandes des Fahrzeuges durch den Fahrer zu ermitteln und eine Unbeherrschbarkeit zu verhindern. Die Ermittelung erfolgt durch Sicherheitsfunktionen anhand der Änderung dynamischer Größen des Fahrzeugs, die unabhängig von den die Fahrfunktionen betreffenden Rechengrößen der Längsdynamiksteuervorrichtung sind. Die Sicherheitsfunktionen beinhalten Plausibilisierungen von Eingangssignaien, die unabhängig von den Fahrfunktionen sind. Die Sicherheitsfunktionen sind funktional möglichst verschieden untereinander und möglichst unterschiedlich zu den Fahrfunktionen (funktionale Diversität).
Die Sicherheitsfunktionen in Abhängigkeit von der Änderung dynamischer Größen des Fahrzeugs, die unabhängig von den die Fahrfunktionen betreffenden Regelgrößen der Längsdynamiksteuervorrichtung sind, enthalten vorzugsweise insbesondere eine Beschleunigungsüberwachung und/oder eine Rucküberwachung. Im Rahmen der
Beschleunigungsüberwachung wird in einer ersten Alternative die Einhaltung der sicherheitstechnischen Grenzen von Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit oder in einer besonders vorteilhaften, da präventiven zweiten Alternative die Einhaltung der sicherheitstechnischen Grenzen von aufgrund der Änderung des Längsdynamiksteuer-Sollwertes zu erwartenden Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit hinsichtlich einer für den Fahrer beherrschbaren Fahrzeugdynamik überwacht. Im Rahmen der Rucküberwachung wird in einer ersten Alternative die Einhaltung der sicherheitstechnischen Grenzen von Änderungen der aktuellen Fahrzeug- Beschleunigung oder in einer besonders vorteilhaften, da präventiven zweiten Alternative die Einhaltung der sicherheitstechnischen Grenzen von aufgrund der Änderung des Längsdynamiksteuer-Sollwertes zu erwartenden Änderungen der Beschleunigung hinsichtlich einer für den Fahrer beherrschbare Fahrzeugdynamik überwacht. Die Beschleunigungsüberwachung und die Rucküberwachung können auch unabhängig von der Trennung in zwei Funktionseinheiten durchgeführt werden. Die Alternativen der Beschleunigungsüberwachung und der Rucküberwachung können beliebig miteinander kombiniert werden. Die mit Längsdynamiksteuervorrichtungen bzw. mit sogenannten LDM- Systemen durchgeführte Fahrfunktionen sind insbesondere Fahrerassistenzfunktion, die sich in Form von Längsregelungen dem Fahrer als geschwindigkeitsbezogene Fahrzeugreaktionen präsentieren (z. B. Geschwindigkeits- oder Abstandsregelfunktionen).
Das Ziel der Sicherheitsfunktionen, ist die Risiken abzufangen, die durch Fehler in den LDM Fahrfunktionen für den Fahrer entstehen können. Die anzunehmenden Fehler können mit Hilfe von Risikoanalyse und FMEA (Fehlermögiichkeit- und Fehlereinflussanalyse) ermittelt werden.
Sicherheitsziele sind beispielsweise:
• Ohne Fahreraktivierung darf durch das LDM keine fehlerhafte kritische Ansteuerung der Aktuatoren erfolgen.
• Im vom Fahrer aktivierten Zustand muss die Fahrzeugbeschleunigung im vom Fahrer beherrschbaren Bereich bleiben.
• Der Durchgriff des Fahrers auf das Fahrzeugverhalten muss sichergestellt sein.
• Das Fahrzeug darf nicht durch einen LDM Eingriff destabilisiert werden.
Die oben genannten Sicherheitsziele werden durch Sicherheitsfunktionen realisiert. Dabei sind die Sicherheitsfunktionen meist nicht nur einem Sicherheitsziel zugeordnet. Bei der vorliegenden Erfindung stehen wie oben genannt die Beschleunigungsüberwachung und die Rucküberwachung als Sicherheitsfunktionen im Vordergrund, die im folgenden näher erläutert werden:
1. (Fahrzeug-) Beschleunigungsüberwachung Diese Überwachung bezieht sich auf die durch die Fahrfunktionen generierte Fahrzeugbeschleunigung und überwacht diese auf Einhaltung von beherrschbaren Grenzen. Die Beherrschbarkeit des Fahrzeugverhaltens wird unter anderem bestimmt durch die Änderung der am Fahrzeug anliegenden Geschwindigkeit. Die Überwachung kann realisiert werden durch die Überwachung der gemessenen, am Fahrzeug anliegenden Beschleunigung und deren Überwachung gegenüber einem vom Fahrer als beherrschbar angesehenen Beschleunigungsbereich (derartige Bereiche können z. B. durch Spezifikationen und Standards vorgegeben sein).
Wenn kein Eingangssignal eines Beschleunigungssensors vorliegt, kann z. B. eine Ist-Fahrzeug-Beschleunigung aus einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal bzw. die für ein Bremsregelsystem . gemessenen Raddrehzahlen in der die Beschleunigungsüberwachung durchführenden Funktionseinheit generiert werden. Weiterhin wird unter dem Begriff Fahrzeugbeschleunigung auch jede der Fahrzeugbeschleunigung proportionale Größe verstanden. Die Überwachung ist vorzugsweise nur aktiv, wenn die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung aus der zu überwachenden LDM-Fahrfunktion resultiert. D.h. dem Fahrer soll immer die Möglichkeit einer Übersteuerung in Eigenverantwortung gegeben werden, so wie Beschleunigungs-/ Verzögerungsanforderungen von anderen Systemen in deren Verantwortung liegen sollen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Beschleunigungsüberwachung präventiv durch die Überwachung der (noch nicht messbaren) Fahrzeugbeschleunigung, die zu erwarten wäre, wenn der vorgegebene Längsdynamiksteuer-Sollwert tatsächlich umgesetzt werden würde, realisiert werden.
2. Rucküberwachung Außer der Änderung der Geschwindigkeit hat auch die Änderung der Beschleunigung (Ruck) entscheidenden Einfluss auf die Beherrschbarkeit des Fahrzeuges.
2a (erste Alternative): Beschleunigungsgradientenüberwachung
Hierbei wird die tatsächliche Änderung der Fahrzeug-Beschleunigung hinsichtlich einer Fahrerbeherrschbarkeit ausgewertet.
2b (zweite Alternative): Sollwertgradientenüberwachung bzw. Momentengradientenüberwachung
Diese Überwachung bezieht sich auf den Gradienten des Längsdynamiksteuer-Sollwertes, insbesondere auf den Gradienten der von einer LDM-Fahrfunktion ausgegebenen Antriebs- oder Bremsmomentanforderung, und begrenzt dessen Auswirkung auf die Beschleunigung auf einen vom Fahrer gerade noch beherrschbaren und/oder auf einen vom Fahrer gerade noch als komfortabel einzuschätzenden Grenzwert. Die Abstimmung dieses Sollwertgradienten-Grenzwertes wird beispielsweise empirisch durch Beurteilung der durch den Sollwertgradienten verursachten Fahrzeugreaktion, insbesondere einer Beschleunigungsänderung, ermittelt und in der Funktionseinheit abgespeichert.
Die Beschleunigungsüberwachung und die Rucküberwachung bilden gemeinsam den Rahmen, in dem sich die Fahrfunktion im vom Fahrer aktivierten Zustand bewegen darf. Insbesondere sollen sprunghafte Antriebs¬ oder Bremseingriffe verhindert werden. Die zu verhindernde „Sprunghaftigkeit" ist relativ und wird insbesondere hinsichtlich der Beherrschbarkeit ausgelegt. Durch die Überwachung der tatsächlichen Fahrzeugreaktion (Ist- Beschleunigung) werden langfristigere Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht. Durch die Überwachung des Sollwertes (Sollwertgradientenüberwachung) werden kurzfristigere Änderungen des Sollwerts überwacht, die zu ruckartigen Änderungen in der Fahrzeuggeschwindigkeit führen würden. Diese werden durch die Erfindung verhindert, bevor sich derartige Sollwertsprünge als Fahrzeugreaktion überhaupt auswirken können (präventiv).
3. Ausgabeüberwachung
Ergänzend zur Beschleunigungsüberwachung und zur Rucküberwachung kann auch die Zulässigkeit einer Sollwert-Ausgabe als zusätzliche Sicherheitsfunktion überwacht werden; denn die Ausgabe von Sollwerten kann gebunden an bestimmte Betriebszustände vom Fahrer nicht mehr beherrschbar sein. Dabei wird vorzugsweise auch die Zulässigkeit des Längsdynamiksteuer-Sollwertes, insbesondere einer Antriebs- oder Bremsmomentenanforderung, auf Konformität mit dem Aktivierungswunsch durch den Fahrer überwacht. D. h. wenn eine der Längsdynamiksteuervorrichtung zugeordnete manuell zu betätigende Bedieneinheit kein Einschaltsignal (Aktivierungswunsch durch den Fahrer) für die Längsdynamiksteuervorrichtung an die Funktionseinheit liefert, wird die Ausgabe eines Längsdynamiksteuer-Sollwertes, insbesondere einer Antriebs- oder Bremsmomentenanforderung, als unzulässig erkannt.
Es können auch weitere Überwachungen zusätzlich durchgeführt werden, wie z. B. die Überwachung des Fahrerdurchgriffs. Ziel der Überwachung des Fahrerdurchgriffs ist es sicherzustellen, dass der Fahrer seiner Verantwortung für das Fahrzeugverhalten gerecht werden kann und jederzeit korrigierend eingreifen kann. Insbesondere werden dabei die Sollwertanforderungen der Fahrfunktion auf Widersprüche mit dem Fahrerwunsch über die Pedalerie überprüft und verhindert.
Im folgenden werden die Grundgedanken der Erfindung kurz zusammengefasst:
1. Trennung der Fahrfunktioneinheit und der Sicherheitsfunktionseinheit, wobei die Sicherheitsfunktionen unabhängig von den internen Rechengrößen der Fahrfunktionseinheit ausgeführt werden; und/oder
2. Sicherheitsfunktionen abhängig von der Fahrzeugreaktion (aktuell) und vom Sollwert (präventiv); und/oder
3. Beschleunigungsüberwachung über Fahrzeugreaktion (aktuell) und/oder über Sollwert (präventiv); und/oder
4. Rucküberwachung über Fahrzeugreaktion (aktuell) und/oder über Sollwert (präventiv).
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 eine mögliche Darstellung der Längsdynamiksteuervorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Funktionseinheit und Fig. 2 Details der zweiten Funktionseinheit
In Fig. 1 ist ein Steuergerät LDM einer Längsdynamiksteuervorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer ersten elektronischen Funktionseinheit 10 und einer von der ersten Funktionseinheit 10 unabhängigen zweiten Funktionseinheit 11 dargestellt. Die beiden Funktionseinheiten 10 und 11 kommunizieren vorzugsweise per Datenbus sowohl miteinander als auch mit Sensoren, Aktuatoren und weiteren Steuergeräten. Die Funktionseinheiten 10 und 11 könnten auch in unterschiedlichen Steuergeräten integriert sein.
In Fig. 2 wird detaillierter auf das in Fig. 1 nur als Übersicht dargestellte LDM- Steuergerät eingegangen. Die erste elektronische Funktionseinheit 10 ist für die weiter oben dargestellten Fahrfunktionen zuständig und gibt als Ausgangssignal einen Längsdynamiksteuer-Sollwert in Form einer Antriebsmoment- oder Bremsmomentanforderung MSOιι aus. Da diese Fahrfunktionen Stand der Technik sind, wird hier nicht näher darauf eingegangen. Dieser Längsdynamiksteuer-Sollwert MS0)j ist ein Eingangssignal der zweiten Funktionseinheit 11 , die für die Sicherheitsfunktionen zuständig ist. Die zweite Funktionseinheit 11 erhält keinen Zwischenwert der Funktionseinheit 10, sondern ist von den in der Funktionseinheit 10 durchgeführten Algorithmen und internen Rechengrößen unabhängig. Die zweite Funktionseinheit 11 erhält als weitere Eingangssignale über den steuergeräte-extemen Datenbus CAN insbesondere die Ist-Beschleunigung ajSt des Fahrzeuges oder Signale, durch die die Ist-Beschleunigung aist des Fahrzeuges ermittelt werden kann. Weitere Eingangssignale sind beispielsweise der Fahrpedalwinkel FP, ein Bremspedalsignal BP und ein Aktivierungssignal A von einem dem LDM- System zugeordneten manueii zu betätigenden Bedienteil, durch das der Einschaltwunsch A=ein oder der Ausschaltwunsch A=aus des Fahrers bezogen auf das LDM-System an die Funktionseinheit 11 geliefert wird.
Die zweiten Funktionseinheit 11 enthät ein Beschleunigungsüberwachungsmodui 1 , ein
Sollwertgradientenüberwachungsmodul 2, ein Ausgabeüberwachungsmodul 3, ein Bremspedalüberwachungsmodul 4 und ein Fahrpedalüberwachungsmodul 5.
Im Beschleunigungsüberwachungsmodul 1 wird geprüft, ob die Ist-Beschleu¬ nigung a-,st unabhängig von einer Soll-Beschleunigung innerhalb eines vom Fahrer als beherrschbar angesehenen Beschfeunigungsbereichs, der bei¬ spielsweise in der zweiten Funktionseinheit 11 abgespeichert ist, liegt (Beschleunigungsüberwachung). Eine präventive Beschleunigungsüberwa¬ chung über eine Sollwertüberwachung ist im vorliegenden Beispiel nicht dar¬ gestellt, könnte aber zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein.
Im Sollwertgradientenüberwachungsmodul 2 wird geprüft, ob der Gradient des Längsdynamiksteuer-Sollwertes MSOιι größer als ein vorgegebener Schwellwert ist (Sollwertgradientenüberwachung bzw. Momentengradientenüberwachung zur präventiven Rucküberwachung). Eine Rucküberwachung über eine Beschleunigungsgradientenüberwachung ist im vorliegenden Beispiel nicht dargestellt, könnte aber zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein.
Im Ausgabeüberwachungsmodul 3 wird geprüft, ob die Ausgabe eines Längsdynamiksteuer-Sollwertes Mson aufgrund eines Aktivierungswunsches vom Fahrer und anderen möglichen Bedingungen zulässig ist; also ob eine der Längsdynamiksteuervorrichtung zugeordnete manuell zu betätigende Bedieneinheit (Bedienteil) ein Einschaltsignal A=ein für die Längsdynamiksteuervorrichtung an die Funktionseinheit 11 geliefert hat und weitere Systeme ihre Verfügbarkeit kommunizieren. (Ausgabeüberwachung)
Die zweite Funktionseinheit 11 gibt beispielsweise entweder ein Abschaltsignal S1ab an den CAN oder ein Abschaltsignal S2ab direkt an die erste Funktionseinheit 10 zur Verhinderung der Umsetzung des aktuell ausgegebenen Längsdynamiksteuer-Sollwertes Mson aus, wenn die Ist- Beschleunigung afet außerhalb des vom Fahrer als beherrschbar angesehenen Beschleunigungsbereichs liegt, wenn der Gradient des Längsdynamiksteuer-Sollwert größer als ein vorgegebener Schwellwert ist oder wenn ein gültiger Sollwert ausgegeben wurde, obwohl eine der Längsdynamiksteuervorrichtung zugeordnete manuell zu betätigende Bedieneinheit (Bedienteil) kein Einschaltsignal A=ein für die Längsdynamiksteuervorrichtung an die Funktionseinheit liefert. Allgemein wird durch die Sicherheitsfunktionen also eine weitere Ausgabe von gültigen Sollwerten verhindert, wenn die als vom Fahrer als beherrschbar angesehenen Bereiche überschritten werden.
Die zweite Funktionseinheit 11 kann auch ein Abschaltsignal S1ab oder S2ab zur Verhinderung der Umsetzung des aktuell ausgegebenen Längsdynamiksteuer-Sollwertes MSOιι an den Motor ausgeben, wenn das Bremspedalsignal BP eine vom Fahrer ausgeführte Bremsbetätigung anzeigt, oder wenn bei einem Längsdynamiksteuer-Sollwertes MSOJI in Form einer Bremsmomentanforderung ein Fahrpedalwinkel FP größer Null (entspricht einem betätigten Fahrpedal) ermittelt wird. (Überwachung des Fahrerdurchgriffs)
Bei der Beschleunigungsüberwachung und der Rucküberwachung können unterschiedliche Schwellwerte abhängig von unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen als beherrschbar angesehen werden.
Die vorliegende Erfindung lehrt die Trennung der Sicherheitsfunktionen untereinander und von möglichen längsdynamischen Fahrfunktionen. Hierbei werden nicht die vom für die Fahrfunktionen zuständigen Regler generierten internen Variablen oder andere Rechengrößen überwacht, sondern es werden lediglich einerseits die Änderung der Regierausgangs- bzw. Reglerausgabegröße und andererseits die von der Reglerausgabegröße resultierende Fahrzustandsänderung (z. B. aist) auf Fahrerbeherrschbarkeit überwacht, um ein Fehlverhalten des Reglers zu identifizieren und daraufhin einen sicheren Zustand einzuleiten. Durch die Fahrzeugreaktion beschreibende Größen, wie insbesondere die (Fahrzeug-) Beschleunigung oder Rucke, ist eine gesamtheitiiche Überwachung der Beherrschbarkeit des Fahrzeugverhaltens, insbesondere des Fahrzeuglängsverhaltens, möglich. Die Fahrfunktionseinheit und die Sicherheitsfunktionseinheit werden in vorteilhafterweise von einander gekapselt, wobei sich die Fahrfunktionseinheit unter permanenter Kontrolle der Sicherheitsfunktionseinheit befindet.

Claims

Längsdynamiksteuervorrichtung für KraftfahrzeugePatentansprüche
1. Längsdynamiksteuervorrichtung für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer ersten elektronischen Funktionseinheit, mit der vorgegebene Fahrfunktionen durch Ausgabe eines Längsdynamiksteuer- Sollwertes durchgeführt werden, gekennzeichnet durch eine von der ersten Funktionseinheit (10) unabhängige zweite Funktionseinheit (11), mit der die Fahrfunktionen betreffende Sicherheitsfunktionen unabhängig von internen Rechengrößen der ersten elektronischen Funktionseinheit (10) durchgeführt werden.
2. Längsdynamiksteuervorrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktionseinheit (11) die Sicherheitsfunktionen einerseits abhängig vom Ausgangssignal der ersten Funktionseinheit (10) in Form des Längsdynamiksteuer- Sollwertes (Mson) und/oder andererseits abhängig von mindestens einem Eingangssignal, das die durch das Ausgangssignal der ersten Funktionseinheit (10) generierte Fahrzeugreaktion (z. B. aιst) wiedergibt, durchführt.
3. Längsdynamiksteuervorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktionseinheit (11) als Sicherheitsfunktion eine Beschleunigungsüberwachung im Hinblick auf die Beherrschbarkeit einer Ist-Fahrzeugbeschleunigung (ajSt) und/oder einer aufgrund des Längsdynamiksteuer-Sollwertes (Mson) zu erwartenden Fahrzeugbeschleunigung durchführt.
4. Längsdynamiksteuervorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktionseinheit (11) die Ist- Fahrzeugbeschleunigung (aist) als ein die aktuelle Fahrzeugreaktion wiedergebendes Eingangssignal erfasst und die Beschleunigungsüberwachung im Hinblick auf die Beherrschbarkeit der Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a,-st) unabhängig von einer Soll-Beschleunigung durchführt.
5. Längsdynamiksteuervorrichtung nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktionseinheit (11) den von der ersten Funktionseinheit (10) ausgegebenen Längsdynamiksteuer-Sollwert (MSOιι) als Eingangssignal erfasst und die Beschleunigungsüberwachung im Hinblick auf die Beherrschbarkeit der aufgrund des Längsdynamiksteuer- Sollwertes (MSOιι) zu erwartenden Fahrzeugbeschelunigung durchführt.
6. Längsdynamiksteuervorrichtung nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktionseinheit (11) ein Abschaltsignal (S1ab; S2at>) zur Verhinderung der Umsetzung des aktuell ausgegebenen Längsdynamiksteuer- Sollwertes (Mson) ausgibt, wenn die Ist-Fahrzeugbeschleunigung (aist) und/oder die aufgrund des Längsdynamiksteuer-Sollwertes (Msoii) zu erwartende Fahrzeugbeschleunigung außerhalb eines vom Fahrer als beherrschbar angesehenen Beschleunigungsbereichs, der in der zweiten Funktionseinheit (11) abgespeichert ist, liegt.
7. Längsdynamiksteuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktionseinheit (11) als Sicherheitsfunktion eine Rucküberwachung im Hinblick auf die Beherrschbarkeit einer Ist- Fahrzeugbeschleunigungsänderung und/oder einer aufgrund des Längsdynamiksteuer-Sollwertes (Mson) zu erwartenden Fahrzeugbeschleunigungsänderung durchführt.
8. Längsdynamiksteuervorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktionseinheit (11) die Ist- Fahrzeugbeschleunigung (aist) als Eingangssignal erfasst und die Rucküberwachung im Hinblick auf die Beherrschbarkeit der Ist- Fahrzeugbeschleunigungsänderung unabhängig von einer Soll- Beschleunigung durchführt.
9. Längsdynamiksteuervorrichtung nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktionseinheit (11) den von der ersten Funktionseinheit (10) ausgegebenen Längsdynamiksteuer-Sollwert (MSOιι) als Eingangssignal erfasst und die Rucküberwachung in Form einer Sollwertgradientenüberwachung im Hinblick auf die Beherrschbarkeit der aufgrund des Längsdynamiksteuer- Sollwertes (Msoii) zu erwartenden Fahrzeugbeschleunigungsänderung durchführt.
10. Längsdynamiksteuervorrichtung nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktionseinheit (11) ein Abschaltsignal (S1at>; S2ab) zur Verhinderung der Umsetzung des aktuell ausgegebenen Längsdynamiksteuer-Sollwertes (MSOιι) ausgibt, wenn der Gradient der Ist-Fahrzeugbeschleunigung (aist) (Msoii) größer als beherrschbare Schwellwerte ist.
11. Längsdynamiksteuervorrichtung nach Patentanspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktionseinheit (11) ein Abschaltsignal (S1ab; S2ab) zur Verhinderung der Umsetzung des aktuell ausgegebenen Längsdynamiksteuer-Sollwertes (MSOιι) ausgibt, wenn der Gradient des Längsdynamiksteuer-Soflwertes (Msoii) größer als beherrschbare Schwellwerte ist.
12. Längsdynamiksteuervorrichtung für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer elektronischen Funktionseinheit, die zumindest ein der Ist- Beschleunigung proportionales Eingangssignal erhält, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (11 ; LDM) derart ausgestaltet ist, dass im Rahmen einer Bescheunigungsüberwachung überprüft wird, ob die Ist- Fahrzeugbeschleunigung (a,st) unabhängig von einer Soll- Fahrzeugbeschleunigung innerhalb eines vom Fahrer als beherrschbar angesehenen Beschleunigungsbereichs, der in der Funktionseinheit abgespeichert ist, liegt.
13. Längsdynamiksteuervorrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (11 ; LDM) ein Abschaltsignal (S1at>; S2ab) zur Verhinderung der Umsetzung eines aktuell ausgegebenen Längsdynamiksteuer-Sollwertes (MSOιι) ausgibt, wenn die Ist-Fahrzeugbeschleunigung (ajSt) außerhalb des vom Fahrer als beherrschbar angesehenen Beschleunigungsbereichs liegt.
14. Längsdynamiksteuervorrichtung für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer elektronischen Funktionseinheit, die zumindest ein der Ist- Beschleunigung proportionales Eingangssignal erhält, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (11 ; LDM) derart ausgestaltet ist, dass im Rahmen einer Rucküberwachung überprüft wird, ob die Änderung der Ist-Fahrzeugbeschleunigung (ajst) unabhängig von einer So)I-F ahrzeugbeschieunigung innerhalb eines vom Fahrer als beherrschbar angesehenen Bereichs, der in der Funktionseinheit abgespeichert ist, liegt.
15. Längsdynamiksteuervorrichtung nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (11 ; LDM) ein Abschaltsignal (S1at>; S2at>) zur Verhinderung der Umsetzung eines aktuell ausgegebenen Längsdynamiksteuer-Sollwertes (MSOιι) ausgibt, wenn der Gradient der Ist-Fahrzeugbeschleunigung (ajSt) außerhalb des vom Fahrer als beherrschbar angesehenen Bereichs liegt.
16. Längsdynamiksteuervorrichtung für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer elektronischen Funktionseinheit, die zumindest einen Längsdynamiksteuer-Sollwert (MSOιι) als Eingangssignal erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (11 ; LDM) derart ausgestaltet ist, dass im Rahmen einer Beschleunigungsüberwachung überprüft wird, ob die aufgrund des Längsdynamiksteuer-Sollwertes (MSOιι) zu erwartende Fahrzeugbeschleunigung innerhalb eines vom Fahrer als beherrschbar angesehenen Bereichs, der in der Funktionseinheit abgespeichert ist, liegt.
17. Längsdynamiksteuervorrichtung nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (11 ; LDM) ein Abschaltsignal (S1at>; S2ab) zur Verhinderung der Umsetzung eines aktuell ausgegebenen Längsdynamiksteuer-Sollwertes (MSOιι) ausgibt, wenn die aufgrund des Längsdynamiksteuer-Sollwertes (Msoii) zu erwartende Fahrzeugbeschleunigung außerhalb eines vom Fahrer als beherrschbar angesehenen Beschleunigungsbereichs, der in der zweiten Funktionseinheit (11) abgespeichert ist, liegt.
18. Längsdynamiksteuervorrichtung für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer elektronischen Funktionseinheit, die zumindest einen Längsdynamiksteuer-Sollwert (Msoiι) als Eingangssignal erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (11 ; LDM) derart ausgestaltet ist, dass im Rahmen einer Rucküberwachung überprüft wird, ob die aufgrund des Längsdynamiksteuer- Sollwertes (MSO||) zu erwartende
Fahrzeugbeschleunigungsänderung innerhalb eines vom Fahrer als beherrschbar angesehenen Bereichs, der in der Funktionseinheit abgespeichert ist, liegt.
19. Längsdynamiksteuervorrichtung nach Patentanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (11 ; LDM) ein Abschaltsignal (S1ab; S2ab) zur Verhinderung der Umsetzung eines aktuell ausgegebenen Läng'sdynamiksteuer-Sollwertes (MSOιι) ausgibt, wenn die aufgrund des Längsdynamiksteuer-Sollwertes (Ms0Ii) zu erwartende Fahrzeugbeschleunigungsänderung außerhalb eines vom Fahrer als beherrschbar angesehenen Bereichs, der in der Funktionseinheit abgespeichert ist, liegt.
20. Längsdynamiksteuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Funktionseinheit (11; LDM) ein Abschaltsignal (S1at>; S2ab) zur Verhinderung der Umsetzung des aktuell ausgegebenen Längsdynamiksteuer-Sollwertes (MSOιι) ausgibt, wenn eine der Längsdynamiksteuervorrichtung zugeordnete manuell zu betätigende Bedieneinheit (Bedienteil) kein Einschaltsignal (A=ein) für die Längsdynamiksteuervorrichtung an die Funktionseinheit liefert.
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