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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugkollisionsvorbereitungssysteme,
die eine integrierte Bremsunterstützung enthalten, und
insbesondere ein Fahrzeugkollisionsvorbereitungssystem, das mehrere
Stufen an integrierter Bremsunterstützung bereitstellt,
um dadurch das Verhalten eines Fahrers vorwegzunehmen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
elektronische Stabilitätssteuerung (ESC) ist der Sammelbegriff
für Systeme, die konzipiert sind, um die Handhabung eines
Kraftfahrzeugs zu verbessern, speziell an den Grenzen, wo der Fahrer
die Kontrolle über das Kraftfahrzeug verlieren könnte.
Siehe beispielsweise das Dokument über ”Automotive
Stability Enhancement Systems”, Veröffentlichung
J2564 (12/2000, 6/2004) der Gesellschaft der Kraftfahrzeugingenieure (SAE).
Die ESC vergleicht die vom Fahrer beabsichtigte Richtung bei Lenk-
und Bremseingaben mit der Reaktion des Kraftfahrzeugs über
die Querbeschleunigung, das Drehen (Gieren) und die Drehzahlen einzelner Räder,
und bremst dann nach Bedarf einzelne Vorder- oder Hinterräder
und/oder verringert überschüssige Motorleistung,
um das Korrigieren einer Untersteuerung (Pflügen) oder Übersteuerung
(Schlingern) zu unterstützen. Die ESC integriert auch eine
Traktionssteuerung über alle Drehzahlen, welche einen Antriebsradschlupf bei
Beschleunigung erfasst und das oder die schlupfenden Räder
individuell abbremst, und/oder verringert überschüs sige
Motorleistung, bis die Kontrolle wiedererlangt wurde. Die ESC kann
die physikalischen Grenzen eines Fahrzeugs nicht aufheben. Selbstverständlich
kann die ESC einen Zusammenstoß nicht verhindern, wenn
ein Fahrer die Möglichkeiten des Fahrwerks des Fahrzeugs
und der ESC zu weit treibt. Sie ist ein Werkzeug, um den Fahrer
beim Beibehalten der Kontrolle zu unterstützen. Die ESC
kombiniert ein Bremsenantiblockiersystem, eine Traktionssteuerung
und eine Giersteuerung (Gieren ist das Drehen um die vertikale Achse).
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ESC-Systeme
verwenden mehrere Sensoren, um den Zustand zu ermitteln, in dem
der Fahrer das Kraftfahrzeug haben möchte (Fahreranforderung).
Andere Sensoren zeigen den tatsächlichen Zustand des Kraftfahrzeugs
an (Kraftfahrzeugreaktion). Der ESC-Steuerungsalgorithmus vergleicht
beide Zustände und entscheidet falls notwendig, dass der
Dynamikzustand des Kraftfahrzeugs nachgestellt werden muss. Die
für die ESC verwendeten Sensoren müssen jederzeit
Daten senden, um mögliche Defekte so bald wie möglich
zu detektieren. Sie müssen unempfindlich gegenüber
möglichen Störungsformen sein (Regen, Schlaglöcher
in der Straße usw.). Die wichtigsten Sensoren sind: 1)
ein Lenkradsensor, der verwendet wird, um den Winkel zu ermitteln,
den der Fahrer nehmen will, der oft auf anisotropen magnetoresistiven
Elementen (AMR-Elementen) basiert; 2) ein Querbeschleunigungssensor,
der zum Messen der Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs verwendet
wird; 3) ein Giersensor, der zum Messen des Gierwinkels (der Drehung)
des Kraftfahrzeugs verwendet wird, kann von der ESC mit den Daten
von dem Lenkradsensor verglichen werden, um eine Regelmaßnahme zu
ergreifen; und 4) Raddrehzahlsensoren, die zum Messen der Raddrehzahlen
verwendet werden.
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Die
ESC verwendet beispielsweise einen hydraulischen Modulator, um sicherzustellen,
dass jedes Rad die korrekte Bremskraft empfangt. Ein ähnlicher
Modulator wird bei Bremsenantiblockiersystemen (ABS) verwendet.
Ein ABS muss den Druck beim Bremsen nur verringern. Die ESC muss
bei einigen Situationen zusätzlich den Bremsdruck erhöhen.
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Das
Herz des ESC-Systems ist die elektronische Steuerungseinheit (ECU)
oder das elektronische Steuerungsmodul (ECM), d. h. ein Kraftfahrzeugcontroller
oder Mikroprozessor. Verschiedene Steuerungstechniken sind in die
ECU eingebettet und oft wird die gleiche ECU für verschiedene
Systeme gleichzeitig verwendet (ABS, Traktionssteuerung, Klimaregelung
usw.). Der Kraftfahrzeugsollzustand wird auf der Grundlage des Lenkradwinkels,
dessen Gradienten und der Raddrehzahl ermittelt. Gleichzeitig misst
der Giersensor den Istzustand. Der Controller berechnet die benötigte
Brems- oder Beschleunigungskraft für jedes Rad und regelt die
Betätigung beispielsweise der Ventile eines hydraulischen
Bremsmodulators.
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Kraftfahrzeuge,
welche elektronische Stabilitätssteuerungssysteme verwenden,
benötigen irgendwelche Mittel zum Bestimmen des von dem
Fahrer beabsichtigten Verhaltens des Kraftfahrzeugs (d. h. beabsichtigter
Pfad oder beabsichtigte Spur des Kraftfahrzeugs). In dem StabiliTrak-System
der General Motors Corporation (GM) werden diese Mittel durch den
Fahrerbefehlsinterpreter geschaffen, wie in dem
US-Patent 5,941,919 beschrieben ist,
das dem Anmelder dieser Anmeldung am 24. August 1999 erteilt wurde,
und der gesamte Offenbarungsgehalt dieses Patents ist hiermit durch
Bezugnahme hier aufgenommen.
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Mit
Bezug nun auf
1 ist die in dem
US-Patent 5,941,919 beschriebene beispielhafte
Steuerungsstruktur gezeigt. Der Controller
10 umfasst einen
Befehlsinterpreter
12, der die verschiedenen Systemeingaben
14 von
verschiedenen Fahrzeugsensoren empfängt. Der Befehlsinterpreter
12 entwickelt
Gierratensollbefehle in Ansprechen auf die verschiedenen Systemeingaben
und auf eine Datenstruktur
16, die in einem Festwertspeicher
des Controllers
10 gespeichert ist. Die Datenstruktur
16 verfügt über
eine Datenuntermenge
18, die dem Fahrzeugbetrieb in einem
linearen Modus entspricht, und eine Datenuntermenge
20,
die dem Fahrzeugbetrieb in einem nichtlinearen Modus entspricht.
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Wenn
sich der Fahrzeugbetrieb im linearen Modus befindet, liefert der
Befehlsinterpreter 12 unter Verwendung der Datenstrukturuntermenge 18 Befehle
an einen Steuerungsblock 22, die zum Beibehalten der linearen
Reaktion des Fahrzeugs konzipiert sind. Wenn die Steuerung gemäß diesem
Patent beispielsweise zum Steuern von Radbremsen verwendet wird,
um eine Fahrzeuggiersteuerung zu beeinflussen, modifizieren die
von dem Block 12 bereitgestellten Befehle den Radbremsbetrieb
nicht, während sich das Fahrzeug in dem linearen Modus
befindet. Wenn die Steuerung gemäß diesem Patent
zum Steuern eines Fahrzeugfederungssystems mit variabler Kraft verwendet
wird, wird die Federungssteuerung so bereitgestellt, dass die aktuellen Fahrbedingungen
beibehalten werden, und nicht, um eine Veränderung beim
Untersteuern oder Übersteuern einzuleiten.
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Wenn
sich der Fahrzeugbetrieb im nichtlinearen Bereich befindet, liefert
der Befehlsinterpreter 12 unter Verwendung der Datenstrukturuntermenge 20 Befehle
an den Steuerungsblock 22, die eine Gierrate befehlen,
die linear auf die Lenkradeingabe des Fahrzeugs reagiert. Der Block 22 verwendet
den bei Block 12 erzeugten Befehl zum Steuern eines oder
mehrerer Fahrzeugfahrwerksysteme, etwa steuerbarer Federungsstellglieder,
die durch Block 24 dargestellt sind, und/oder Bremsen,
die durch Block 26 dargestellt sind, um das tatsächliche
Gieren des Fahrzeugs in eine lineare Beziehung zu dem Lenkradwinkel
des Fahrzeugs zu bringen. Diese Steuerung hält somit die
Gierantwort des Fahrzeugs bezüglich der Lenkradein gabe
linear, selbst wenn das Fahrzeug in seiner nichtlinearen Verhaltensregion
arbeitet.
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Kollisionsvorbereitungssysteme
sind in der Technik bekannt, z. B. wie sie durch
US-Patent 7,280,902 , welches eine
Kraftfahrzeugverzögerungssteuerungsvorrichtung offenbart;
US-Patent 7,035,735 , welches
ein Verfahren und eine Einrichtung zum automatischen Auslösen
einer Verzögerung eines Kraftfahrzeugs offenbart; und US-Patentanmeldungsveröffentlichung
2004/0254729 beispielhaft dargestellt sind, welche eine Beurteilung
vor einer Kollision der Schwere einer möglichen Kollision
für Kraftfahrzeuge offenbart.
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Hinsichtlich
der vorliegenden Erfindung sind
US-Patent
5,952,939 , erteilt am 14. September 1999;
US-Patent 6,226,593 , erteilt am 1.
Mai 2001;
US-Patent 6,084,508 ,
erteilt am 4. Juli 2000;
US-Patent 6,517,172 ,
erteilt am 11. Februar 2003 und
US-Patent
7,213,687 , erteilt am 8. Mai 2007 von besonderem Interesse;
wobei die Offenbarungsgehalte aller vorstehend erwähnten
Patente (d. h. der Patente
5,952,939 ;
6,226,593 ;
6,084,508 ;
6,517,172 und
7,213,687 ) hiermit durch Bezugnahme
hier aufgenommen sind.
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Das
US-Patent 5,952,939 offenbart
eine Kollisionsverhinderungseinrichtung, die eine Fahrzeugbremskraft
auf der Grundlage des Vergleichs des Niederdrückwinkels
des Bremspedals und einer berechneten minimal benötigten
Bremskraft zum Vermeiden einer Kollision beinhaltet, wobei die größere
dieser zwei Kräfte zum Bremsen angewendet wird.
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Das
US-Patent 6,226,593 offenbart
ein Verfahren zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs bei niedrigen Geschwindigkeiten,
um eine Kollision mit einem Hindernis in seiner unmittelbaren Nähe
zu vermeiden. Die Distanz und die Relativgeschwindigkeit zwischen
dem Fahrzeug und dem Hindernis werden von einem Sensor ermittelt
und beruhen auf der Berechnung einer notwendigen Bremskraft oder
Verzögerung. Der Bremsdruck wird zumindest teilweise unabhängig
von dem Fahrer erzeugt.
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Das
US-Patent 6,084,508 offenbart
ein Kollisionsvorbereitungssystem, welches bei gewissen Situationen
für ein autonomes Bremsen sorgt. Das Verfahren und die
Anordnung zum Notfallbremsen eines Fahrzeugs umfassen ein Detektionssystem
an dem Fahrzeug, welches Hindernisse detektiert, die sich in oder
in der Nähe der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs befinden,
und entsprechende Daten erzeugt, Sensoren an dem Fahrzeug, welche
Daten erzeugen, die Kennlinienparameter des Zustands des Fahrzeugs
darstellen, und eine Auswerteeinheit, welche aus den Daten über
die Hindernisse und den Parametern des Zustands des Fahrzeugs Zielwerte
zum Steuern der Bewegung des Fahrzeugs bestimmt und nur dann, wenn
bestimmt wird, dass eine bevorstehende Kollision des Fahrzeugs mit
einem Hindernis durch eine beliebige Aktion an dem Fahrzeug durch
Lenken oder Bremsen nicht mehr vermieden werden kann, ein autonomes
Notfallbremsen für eine schnelle Verzögerung des
Fahrzeugs auslöst.
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Das
US-Patent 6,517,172 offenbart
ein Kollisionsvorbereitungssystem, welches ein Bremsunterstützungssystem
beinhaltet, das bei einigen Situationen für ein autonomes
Bremsen sorgt. Wenn eine Vorwärtsdetektionsvorrichtung
eine bevorstehende Kollision detektiert, bringt das Bremssystem
automatisch eine Bremskraft auf das Fahrzeug auf, während
die Drehzahl des Fahrzeugmotors verringert wird. Der aufgebrachte
Bremskraftbetrag ist eine stetige Funktion der Relativgeschwindigkeit,
des relativen Abstands, der Kollisionswahrscheinlichkeit und einer
Zielklassifizierung.
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Das
US-Patent 7,213,687 offenbart
ein Kollisionsvorbereitungssystem, welches ebenfalls ein Bremsunterstützungssystem
beinhaltet, das bei einigen Situationen für ein autonomes
Bremsen sorgt. Ein Fahrzeugnotfallbremssystem weist eine zweite
Bremse auf, um ein Fahrzeug durch Erhöhen des Reibungswiderstands mit
der Straßenoberfläche zu bremsen, einen Millimeterwellenradar
zum Detektieren eines beliebigen Hindernisses in einer Fortbewegungsrichtung,
einen Pedalgeschwindigkeitssensor zum Detektieren der Trittgeschwindigkeit
eines Bremspedals zum Betätigen einer ersten Bremse und
einen Controller zum Betätigen der zweiten Bremse.
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Die
vorstehend angeführten US-Patente sorgen für ein
automatisches Bremsen. Das automatische Bremsen ist entweder ein
automatisch eingeleitetes Bremsen oder ein Bremsen, das von dem
Fahrer eingeleitet wird, aber automatisch ausgeführt wird.
Beiden Möglichkeiten ist jedoch das Merkmal gemeinsam,
dass beim Bremsen eine starke Verzögerung zum Vermeiden
einer Kollision oder zum Verringern der Kollisionsgeschwindigkeit
auftreten kann, wobei diese Verzögerung in etwa der maximal
möglichen Fahrzeugverzögerung entspricht.
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Kraftfahrzeugkollisionsvorbereitungssysteme
(CPS), die Bremsunterstützungssysteme beinhalten, welche
einen berechneten Bremsbetrag (d. h. eine Verzögerung)
bereitstellen, der zum Vermeiden einer Kollision mit einem Hindernis
benötigt wird, wenn der Fahrer des Fahrzeugs anschließend
die Bremsen anwendet, werden hier als ”integrierte Bremsunterstützungssysteme” (IBA-Systeme)
bezeichnet.
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Nach
einer Betätigung eines CPS, das ein integriertes Bremsunterstützungssystem
(IBA) beinhaltet, berechnet das IBA konstant den zum Ver meiden einer
Kollision mit einem Hindernis benötigten Bremsbetrag (d.
h. die Verzögerung). Wenn der Fahrer des Fahrzeugs danach
die Bremsen anwendet, wird der berechnete Bremsbetrag (d. h. die
Verzögerung), der zum Vermeiden einer Kollision mit einem
Hindernis benötigt wird, automatisch angewendet, aber niemals
weniger als das vom Fahrer angeforderte Bremsen. Das heißt,
dass das vom Fahrer angeforderte Bremsen angewendet wird, wenn der
Fahrer mehr Bremsen (d. h. mehr Verzögerung) anfordert
als angewendet werden muss. Bei einigen Umständen kann
das IBA jedoch mehr Verzögerung des Fahrzeugs bereitstellen
als notwendig ist. Zum Beispiel kann für ein beschleunigendes
Hindernis oder ein Hindernis, welches bald aus dem Pfad des Fahrzeugs
heraus sein wird, weniger Verzögerung gewünscht
sein, als angewendet werden muss.
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Was
folglich in der Technik benötigt wird, ist das Bereitstellen
einer mehrstufigen integrierten Fahrzeugbremsunterstützung,
die nach einer Betätigung eines CPS, das ein IBA-System
beinhaltet, aktiviert wird, welche ein Bremsunterstützungsniveau
(d. h. eine Verzögerung) aus mehreren Niveaus der Bremsunterstützung
bereitstellen kann, das kleiner oder größer als
der Bremsbetrag (d. h. die Verzögerung) ist, der zum Vermeiden
einer Kollision mit einem Hindernis benötigt wird, die
es aber dem Fahrer ermöglicht, die bereitgestellte Bremsunterstützung
zu erhöhen oder zu entfernen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist ein mehrstufiges (oder mit mehreren Niveaus
ausgestattetes) integriertes Kraftfahrzeugbremsunterstützungssystem
(MSIBA-System), das nach der Betätigung eines CPS aktiviert wird,
wobei das MSIBA-System als das eingebaute integrierte Bremsunterstützungssystem
(IBA-System) des CPS dient. Das MSIBA-System kann mindestens ein
Bremsunterstützungsniveau einer Vielzahl vorbestimmter Niveaus
an Bremsunterstützung (d. h. Verzögerung) bereitstellen,
das kleiner oder größer als der von dem MSIBA
berechnete benötigte Bremsbetrag (d. h. Verzögerung)
zum Vermeiden einer Kollision mit einem Hindernis zu dem Zeitpunkt
ist, an dem der Fahrer ein Bremsen einleitet, das es aber dem Fahrer
erlaubt, das bereitgestellte vorbestimmte Niveau an Bremsunterstützung
zu erhöhen oder zu beseitigen.
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Diesbezüglich
werden Eingänge von dem Kraftfahrzeug und einem CPS in
einem elektronischen Controller gemäß einer vorbestimmten
Programmierung ausgewertet, wobei nach einer Betätigung
eines CPS ein MSIBA-System aktiviert wird und danach ein vom Fahrer
angefordertes Bremsen, das größer oder gleich
einem vorbestimmten Bremsunterstützungsniveau ist, so eingestellt
wird, dass mindestens ein Bremsunterstützungsniveau von
mehreren vorbestimmten Bremsunterstützungsniveaus bereitgestellt
wird.
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Das
MSIBA-System wird nach einer Betätigung eines CPS beispielsweise
durch eine vorbestimmte (d. h. empirisch ermittelte) oder aus Kraftfahrzeugdaten,
die dem CPS zur Verfügung stehen, berechnete Zeit oder
Distanz aktiviert. Die vorbestimmten Bremsunterstützungsniveaus
werden gemäß dem vom Fahrer eingeleiteten Bremsen,
wobei eine Bremspedalposition mit Bezug auf den Gesamtbremspedalweg
in Verbindung mit einer gleichzeitigen Bremspedalgeschwindigkeit
mit Bezug auf Prozente des Gesamtbremspedalwegs pro Sekunde die
Auswahl eines gegebenen Bremsunterstützungsniveaus mit
einem entsprechenden Bremsen (d. h. einer Verzögerung)
definiert, durch die Fahrzeugverzögerung festgelegt, die
benötigt wird, um eine Kollision mit einem Hindernis, wie
von dem MSIBA berechnet, zu dem Zeitpunkt, an dem der Fahrer das
Bremsen einleitet, zu vermeiden. Der Fahrer kann die bereitgestellte
Bremsunterstützung beseitigen, die bereitgestellte Bremsunterstützung
erhöhen (wenn sie nicht bereits bei dem maximalen Bremsunterstützungsniveau
liegt) oder ein Bremsen erhöhen. Der Gesamtbremspedalweg
und die Bremspedalgeschwindigkeit bezüglich der Prozente
des Gesamtbremspedalwegs pro Sekunde sind für jedes Fahrzeug
bekannte Parameter.
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Ein
erläuterndes Beispiel der vorstehenden Beschreibung des
MSIBA-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst drei Bremsunterstützungsniveaus (in dem MSIBA-System
können mehr oder weniger als drei Niveaus verwendet werden,
und drei Niveaus sind nur ein erläuterndes Beispiel). Für
die Erläuterung können, nachdem ein MSIBA-System
aktiviert ist, von dem MSIBA-System drei Bremsunterstützungsniveaus gewählt
(oder eingestellt) werden, die bezeichnet sind als: ”Bremsunterstützungsniveau
1”, welches ein relativ leichtes Niveau an Bremsunterstützung
ist; ”Bremsunterstützungsniveau 2”, welches
ein Niveau an Bremsunterstützung auf einem relativ mittleren
Niveau ist; und ”Bremsunterstützungsniveau 3”,
welches ein relativ hohes oder volles Niveau an Bremsunterstützung
ist. Die Parameter, welche definieren, welches Bremsunterstützungsniveau
von dem MSIBA-System als das operative Bremsunterstützungsniveau
gewählt (oder eingestellt) wird, sind bei Tabelle 1 zusammengefasst,
welche nur als ein Beispiel von Bremsniveaus und damit verbundenen
Parametern aufgefasst werden soll. TABELLE 1
| Bremsunterstützungsniveau | Bremspedalposition
(% des Gesamtbremspedalwegs) | Bremspedalgeschwindigkeit
(% des Gesamtbremspedalwegs pro Sekunde) | Bremsen
(Verzögerung) |
| 1 | ≥ 30% | ≥ 120% | 0,8
B |
| 2 | ≥ 50% | ≥ 150% | 0,9
B |
| 3 | ≥ 70% | ≥ 200% | 1,05
B |
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Das
Bremsunterstützungsniveau 1 wird festgelegt, wenn der Fahrer
das Bremspedal ≥ 30% des Gesamtbremspedalwegs niederdrückt
und die Bremspedalgeschwindigkeit gleichzeitig ≥ 120% des
Gesamtbremspedalwegs pro Sekunde ist; wobei das Bremsunterstützungsniveau
1 ein Bremsen (d. h. eine Verzögerung) von 0,8 B bereitstellt,
wobei B der Bremsbetrag (d. h. die Verzögerung) ist, der
zum Vermeiden einer Kollision mit einem Hindernis benötigt
wird, welcher von dem MSIBA zu dem Zeitpunkt berechnet wird, an
dem der Fahrer ein Bremsen einleitet.
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Das
Bremsunterstützungsniveau 2 wird festgelegt, wenn der Fahrer
das Bremspedal ≥ 50% des Gesamtbremspedalwegs niederdrückt
und die Bremspedalgeschwindigkeit gleichzeitig ≥ 150% des
Gesamtbremspedalwegs pro Sekunde ist; wobei das Bremsunterstützungsniveau
2 ein Bremsen (d. h. eine Verzögerung) von 0,9 B bereitstellt,
wobei B der Bremsbetrag (d. h. die Verzögerung) ist, der
zum Vermeiden einer Kollision mit einem Hindernis benötigt
wird, welcher von dem MSIBA zu dem Zeitpunkt berechnet wird, an
dem der Fahrer ein Bremsen einleitet.
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Das
Bremsunterstützungsniveau 3 wird festgelegt, wenn der Fahrer
das Bremspedal ≥ 70% des Gesamtbremspedalwegs niederdrückt
und die Bremspedalgeschwindigkeit gleichzeitig ≥ 200% des
Gesamtbremspedalwegs pro Sekunde ist; wobei das Bremsunterstützungsniveau
3 ein Bremsen (d. h. eine Verzögerung) von 1,05 B bereitstellt,
wobei B der Bremsbetrag (d. h. die Verzögerung) ist, der
zum Vermeiden einer Kollision mit einem Hindernis benötigt
wird, welcher von dem MSIBA zu dem Zeitpunkt berechnet wird, an
dem der Fahrer ein Bremsen einleitet.
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Wenn
das vom Fahrer angeforderte Bremsen jedoch zu einer Verzögerung
führt, die größer als diejenige ist,
die gegenwärtig von dem MSIBA-System bereitgestellt wird,
wird die Anforderung des Fahrers gewürdigt, wobei das Bremsen
dadurch auf die Bremsanforderungen des Fahrers anspricht. Das MSIBA
wird zu diesem Zeitpunkt noch als aktiv betrachtet und seine Anforderungen
werden gewürdigt, falls und sobald die vom Fahrer angeforderte
Verzögerung unter die von dem MSIBA angeforderte Verzögerung
fällt. Die Bremspedalposition und die Bremspedalgeschwindigkeit
für ein gegebenes Bremsunterstützungsniveau müssen,
wie bei Tabelle 1 angezeigt, beide erfüllt sein, um das
Bremsunterstützungsniveau mit dem entsprechenden Bremsen, wie
in Tabelle 1 dargestellt, festzulegen. Wenn z. B. das vom Fahrer
angeforderte Bremsen 70% des Gesamtbremspedalwegs beträgt
und die gleichzeitige Bremspedalgeschwindigkeit < 200% des Gesamtbremspedalwegs pro
Sekunde aber mindestens 150% des Gesamtbremspedalwegs pro Sekunde
ist, wird von dem MSIBA-System das Bremsunterstützungsniveau
2 gewählt (nicht das Bremsunterstützungsniveau
3). Wenn der Fahrer aber anschließend das Bremsen auf über
70% des Gesamtbremspedalwegs erhöht und die gleichzeitige
Bremspedalgeschwindigkeit ≥ 200% des Gesamtbremspedalwegs
pro Sekunde ist, dann wird von dem MSIBA-System das Bremsunterstützungsniveau
3 gewählt.
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Wenn,
nachdem das MSIBA-Niveau 1, 2 oder 3 aufgerufen ist und der Fahrer
die Bremsanforderung auf einen geringeren Betrag verringert, während
das Ereignis aktiv ist, soll das höchste MSIBA-Niveau,
das der Fahrer erreicht hat, weiterhin aktiv sein. Wenn der Fahrer
jedoch anschließend das Bremsen beendet, hört das
Bremsunterstützungsniveau auf, aktiv zu sein, und die entsprechende
Verzögerung wird beseitigt. Dort, wo das vom Fahrer angeforderte
Bremsen kleiner ist als das, welches das Bremsunterstützungsniveau
1 auslöst, wird das MSIBA-System nicht betätigt.
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In
dem Fall, dass das CPS bestimmt, dass eine bevorstehende Kollision
des Fahrzeugs mit einem Hindernis durch keine Aktion an dem Fahrzeug
durch Lenken oder Bremsen mehr vermeidbar ist, wird dann das Bremsunterstützungsniveau
3 von dem MSIBA-System eingestellt, vorausgesetzt, dass das vom
Fahrer angeforderte Bremsen gleich oder größer
als das Bremsunterstützungsniveau 1 ist. Mit ”bevorstehender
Kollision” ist gemeint, dass das Fahrzeug einen Punkt überquert,
der von dem CPS ermittelt wird, nach welchem eine bevorstehende
Kollision des Fahrzeugs mit einem Hindernis durch keine Aktion an
dem Fahrzeug durch Lenken oder Bremsen mehr vermeidbar ist, der
hier als die ”Kollisionsbeurteilungslinie” bezeichnet
wird.
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Im
Fall, dass der Fahrer ein Bremsen vor der Aktivierung des MSIBA-Systems
anfordert, wird das MSIBA-System nicht aktiviert, weil der Fahrer
bereits bremst.
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Folglich
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein mehrstufiges
(oder mit mehreren Niveaus ausgestattetes) integriertes Bremsunterstützungssystem
(MSIBA-System) bereitzustellen, das nach der Betätigung
eines CPS aktiviert wird, welches mindestens ein Niveau aus mehreren vorbestimmten
Niveaus an Bremsunterstützung (d. h. eine Verzögerung)
bereitstellt, das kleiner oder größer als der
von dem MSIBA benötigte Bremsbetrag (d. h. eine Verzögerung)
ist, um eine Kollision mit einem Hindernis zu dem Zeitpunkt, an dem
der Fahrer das Bremsen einleitet, zu vermeiden, es aber dem Fahrer
ermöglicht, das bereitgestellte vorbestimmte Niveau an
Bremsunterstützung zu erhöhen oder zu beseitigen.
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Diese
und zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform klarer werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm eines elektronischen Stabilitätssteuerungssystems
nach Stand der Technik.
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2 ist
ein Blockdiagramm eines Algorithmus zur Implementierung einer Programmierung
gemäß der vorliegenden Erfindung.
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3A ist
eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, das mit einem
CPS und einem beispielhaften mehrstufigen integrierten Kraftfahrzeugbremsunterstützungssystem
gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet
ist.
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3B ist
ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Ausführen der vorliegenden
Erfindung.
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4 ist
eine diagrammartige Erläuterung der Arbeitsweise der vorliegenden
Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Mit
Bezug nun auf die Zeichnung stellen 2 bis 4 Aspekte
eines Beispiels eines mehrstufigen (oder mit mehreren Niveaus ausgestatteten)
integrierten Kraftfahrzeugbremsunterstützungssystems (MSIBA-Systems)
dar, das beispielhaft drei Bremsunterstützungsniveaus verwendet,
welche nach einer Betätigung eines Kollisionsvorbereitungssystems
(CPS) implementiert werden.
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2 ist
ein Beispiel eines Programmalgorithmus 100 zur beispielhaften
erfindungsgemäßen Ausführung eines Kraftfahrzeug-MSIBA-Systems
mit drei Niveaus, wie vorstehend beschrieben, welcher in einem elektronischen
Controller vorhanden ist, der beispielsweise bei 240 von 3A und 3B veranschaulicht ist.
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Der
Algorithmus startet bei Block 102 und geht zu Block 104 weiter,
wo er darauf wartet, dass nach der Aktivierung des CPS das MSIBA-System
aktiviert wird. Wenn das MSIBA-System aktiviert wird, geht die Steuerung
zu Block 106 weiter und wartet, dass der Fahrer die Bremsen
anwendet, wonach die Steuerung zu Block 108 weitergeht.
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Wenn
der Fahrer bei Block 108 ein Bremsen anfordert, das größer
oder gleich dem Bremsunterstützungsniveau 1 ist, wie es
zuvor beschrieben und in Tabelle 1 dargestellt ist, geht die Steuerung
zu Block 110 weiter. Andernfalls geht die Steuerung zu
Block 106 weiter.
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Wenn
sich das Fahrzeug des Fahrers bei Block 110 hinter der
Kollisionsbeurteilungslinie befindet (d. h. der Fahrer hat ein Bremsen
nach der Kollisionsbeurteilungslinie eingeleitet; siehe z. B. 308 von 4),
geht die Steuerung zu Block 112 weiter, bei dem das Bremsunterstützungsniveau
3, wie es zuvor beschrieben und in Tabelle 1 dargestellt ist, eingestellt
wird, wonach die Steuerung zu Block 126 weitergeht. Andernfalls
geht die Steuerung zu Block 114 weiter. Wenn das vom Fahrer
angeforderte Bremsen bei Block 114 größer
oder gleich dem Bremsunterstützungsniveau 3 ist, geht die
Steuerung zu Block 112 weiter. Andernfalls geht die Steuerung
zu Block 116 weiter.
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Wenn
das Bremsunterstützungsniveau 3 bei Block 116 eingestellt
ist, geht die Steuerung zu Block 112 weiter, bei dem das
Bremsunterstützungsniveau 3 eingestellt bleibt. Andernfalls
geht die Steuerung zu Block 118 weiter.
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Wenn
der Fahrer bei Block 118 ein Bremsen anfordert, das größer
oder gleich dem Bremsunterstützungsniveau 2 ist, wie es
zuvor beschrieben und in Tabelle 1 dargestellt ist, geht die Steuerung
zu Block 120 weiter, bei dem das Bremsunterstützungsniveau
2 eingestellt wird, wonach die Steuerung zu Block 126 weitergeht.
Andernfalls geht die Steuerung zu Block 122 werter.
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Wenn
das Bremsunterstützungsniveau 2 bei Block 122 eingestellt
ist, geht die Steuerung zu Block 120 weiter, bei dem das
Bremsunterstützungsniveau 2 eingestellt bleibt. Andernfalls
geht die Steuerung zu Block 124 weiter, bei dem das Bremsunterstützungsniveau
1 eingestellt wird, wie es zuvor beschrieben und in Tabelle 1 dargestellt
ist, wonach die Steuerung zu Block 126 weitergeht.
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Wenn
der Fahrer bei Block 126 mit dem Bremsen aufhört
oder sich das Hindernis nicht langer in dem Pfad befindet und/oder
eine drohende Kollision nicht langer besteht (wie durch die vorbestimmte
Programmierung des CPS bestimmt wird), geht die Steuerung zu Block 128 weiter,
bei dem das MSIBA deaktiviert wird und das gegenwärtig
eingestellte Bremsunterstützungsniveau der Bremsunterstützungsniveaus
1, 2 oder 3 aufhört, aktiv zu sein, und die Verzögerung
beseitigt wird, wonach die Steuerung zu Block 102 weitergeht.
Andernfalls geht die Steuerung zu Block 110 weiter.
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3A und 3B stellen
eine Veranschaulichung einer Hardwareimplementierung für
den Fahrzeugpfadsteuerungsalgorithmus 100 von 2 dar.
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3A stellt
ein Kraftfahrzeug
200 mit einem Bremssystem
202 dar,
das Bremsenstellglieder
204a,
204b,
204c,
204d und
einen Bremscontroller
206 umfasst. Ein Stabilitätscontroller
208 arbeitet
zumindest teilweise wie der Controller
10 von
1.
Ein Kollisionsvorbereitungssystem (CPS)
210 steht mit dem
Bremssystem
202 in Verbindung. Das CPS
210 kann
z. B. durch die Offenbarung eines beliebigen der vorstehend erwähnten
US-Patente 5,952,939 ;
6,226,593 ;
6,084,508 ;
6,517,172 oder
7,213,687 implementiert sein und kann z.
B. einen Kurzbereichsradar
212a,
212b, einen Langbereichsradar
214 und
eine Auswertungseinheit
216 umfassen. Ein Bremseinstellcontroller
224 des
Kollisionsvorbereitungssystems steht mit dem Bremssystem
202 in
Verbindung, um das Bremsen erfindungsgemäß einzustellen,
und empfangt Betriebsdaten, um seine Funktion auszuführen,
beispielsweise von dem CPS
210 und dem Stabilitätscontroller
208.
Das MSIBA-System
240 befindet sich in einem Controller
und steht mit dem Bremseinstellcontroller
224 des Kollisionsvorbereitungssystems
in Verbindung, durch welchen das MSIBA-System das ausgewählte
Bremsunterstützungsniveau einstellt, wie hier vorstehend
beschrieben ist.
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3B stellt
die elektronische Implementierung von
3A dar,
wobei Eingaben
218 von verschiedenen Sensoren und anderen
Datenquellen des Kraftfahrzeugs
200 an den Stabilitätscontroller
208 geliefert werden.
Der Stabilitätscontroller
208 umfasst einen Befehlsinterpreter
220,
beispielsweise denjenigen, der bei
12 von
1 gezeigt
ist. Der Stabilitätscontroller
208 verwendet den
Befehlsinterpreter
220 und den Steuerungsbefehleblock
222,
z. B. denjenigen, der bei
22 von
1 gezeigt
ist, um den Betrieb des Bremssystems
202 auf die Weise
zu steuern, die hier vorstehend mit Bezug auf
1 und
US-Patent 5,941,919 beschrieben ist.
-
Gemäß dem
Beispiel von 3B werden dem CPS-Bremseinstellcontroller 224 über
eine Datenleitung 226 die Fahrerbremsanforderung, die Gierrate
und/oder andere Daten, welche tatsächliche Kraftfahrzeugfahrweginformationen
bereitstellen, und die Lenkradposition und/oder andere Daten, welche
die vom Fahrer beabsichtigte Kraftfahrzeugfahrweginformation bereitstellen,
geliefert, die alle bei dem Befehlsinterpreter 220 verfügbar
sind. Ferner stehen dem MSIBA-System 240 über
eine Datenleitung 244 die Bremspedalposition und die Bremspedalgeschwindigkeit
von der Datenleitung 226 und ferner über eine
Datenleitung 246 der Aktivierungsstatus des CPS 210 zur
Verfügung. Dem CPS-Bremseinstellcontroller 224 steht
ferner über eine Datenleitung 228 der Aktivierungsstatus
des CPS 210 zur Verfügung. Dem CPS-Bremseinstellcontroller 224 steht
ferner über eine Datenleitung 242 die Ausgabe
des MSIBA-Systems 240 zur Verfügung. Diesbezüglich bestimmt
das MSIBA das Bremsunterstützungsniveau 1, 2 oder 3 und
wählt es aus, wobei die Auswahl dann mit dem CPS-Bremseinstellcontroller
abgestimmt wird, wobei der CPS-Bremseinstellcontroller 224 erfindungsgemäß ein
Bremssignal über eine Datenleitung 230 an das
Bremssystem wie in 2 sendet.
-
4 ist
eine Fahrzeugpfaddarstellung 300 für das Kraftfahrzeug 200 von 3A,
die einen vom Fahrer beabsichtigten Kraftfahrzeugpfad 302 zeigt,
der in diesem Pfad ein Hindernis 304 aufweist, welches
von dem CPS (210 von 3A und 3B)
detektiert wurde und in Ansprechen darauf das MSIBA-System bei Punkt 306 des
Kraftfahrzeugpfades aktiviert wird, wobei die Kollisionsbeurteilungslinie
bei Punkt 308 dargestellt ist und der CPS-Bremseinstellcontroller
(224 bei 3A und 3B) erfindungsgemäß das
geeignete Bremsunterstützungsniveau bereitstellt.
-
Die
folgenden Beispiele veranschaulichen die Arbeitsweise der vorliegenden
Erfindung gemäß 2 unter
Verwendung der drei Bremsunterstützungsniveaus 1, 2 und
3, wie sie zuvor beschrieben und in Tabelle 1 angezeigt sind, wobei
zusätzlich auf 4 Bezug genommen wird.
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BEISPIEL 1
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Fahrer leitet kein Bremsen ein:
-
Das
Kraftfahrzeug 200 fährt auf einer zweispurigen
Straße und nähert sich einem abgestellten Auto 304 in
seinem Pfad 302. Der Vorfall wird detektiert und CPS und
das MSIBA-System werden aktiviert. Der Fahrer ist unaufmerksam und
drückt das Bremspedal zu keinem Zeitpunkt. Da der Fahrer
das Bremspedal niemals drückt, wird das MSIBA-System niemals
aktiv.
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BEISPIEL 2
-
Fahrer leitet Bremsen ein, bevor das MSIBA-System
aktiviert ist:
-
Das
Kraftfahrzeug 200 fährt auf einer zweispurigen
Straße und nähert sich einem abgestellten Auto 304 in
seinem Pfad 302. Der Fahrer beginnt mit dem Bremsen, um
das abgestellte Auto zu vermeiden, bevor das MSIBA-System aktiviert
ist. Der Vorfall wird detektiert und CPS wird aktiviert, aber das
MSIBA-System wird nicht aktiviert, weil der Fahrer bereits bremst.
-
BEISPIEL 3
-
Nachdem das MSIBA-System aktiviert ist,
leitet der Fahrer das Bremsen vor oder bei der Kollisionsbeurteilungslinie
ein:
-
Das
Kraftfahrzeug 200 fährt auf einer zweispurigen
Straße und nähert sich einem abgestellten Auto 304 in
seinem Pfad 302. Der Vorfall wird detektiert und CPS und
das MSIBA-System werden aktiviert. Der Fahrer leitet das Bremsen
vor der Kollisionsbeurteilungslinie 308 ein. Das Bremsunterstützungsniveau
wird so eingestellt, wie es zuvor beschrieben, in Tabelle 1 dargestellt
und in 2 veranschaulicht ist.
-
BEISPIEL 4
-
Fahrer leitet Bremsen nach der Kollisionsbeurteilungslinie
ein:
-
Das
Kraftfahrzeug 200 fährt auf einer zweispurigen
Straße und nähert sich einem abgestellten Auto 304 in
seinem Pfad 302. Der Vorfall wird detektiert und CPS und
das MSIBA-System werden aktiviert. Der Fahrer leitet das Bremsen
nach der Kollisionsbeurteilungslinie 308 ein, so dass,
wenn das festzulegende Bremsunterstützungsniveau mindestens
Bremsunterstützungsniveau 1 ist, es in diesem Fall dann
auf Bremsunterstützungsniveau 3 eingestellt wird, wie es
zuvor beschrieben, in Tabelle dargestellt und in 2 veranschaulicht
ist. Wenn das vom Fahrer angeforderte Bremsen jedoch zu einer Verzögerung
führt, die größer als diejenige ist,
die von dem Bremsunterstützungsniveau 3 bereitgestellt
wird, wird die MSIBA-Steuerung beendet, wobei das Bremsen dadurch
auf die Bremsan forderungen des Fahrers anspricht, wie es zuvor beschrieben,
in Tabelle 1 dargestellt und in 2 veranschaulicht
ist.
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BEISPIEL 5
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Der Fahrer leitet das Bremsen ein, bevor
das MSIBA-System aktiviert ist, und erhöht dann das Bremsen:
-
Das
Kraftfahrzeug 200 fährt auf einer zweispurigen
Straße und nähert sich einem abgestellten Auto 304 in
seinem Pfad 302. Der Fahrer beginnt mit dem Bremsen, um
das abgestellte Auto zu vermeiden, bevor das MSIBA-System aktiviert
ist, und erhöht dann anschließend das Bremsen.
Der Vorfall wird detektiert und CPS wird aktiviert, aber das MSIBA-System
wird nicht aktiviert, weil der Fahrer bereits bremst.
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BEISPIEL 6
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Der Fahrer leitet das Bremsen ein, nachdem
das MSIBA-System aktiviert ist, und erhöht dann das Bremsen:
-
Das
Kraftfahrzeug 200 fährt auf einer zweispurigen
Straße und nähert sich einem abgestellten Auto 304 in
seinem Pfad 302. Der Vorfall wird detektiert und CPS und
das MSIBA-System werden aktiviert. Der Fahrer leitet das Bremsen
vor der Kollisionsbeurteilungslinie 308 ein. Das Bremsunterstützungsniveau
wird so eingestellt, wie es zuvor beschrieben, in Tabelle 1 dargestellt
und in 2 veranschaulicht ist. Wenn der Fahrer das Bremsen
anschließend erhöht, dann wird das Bremsunterstützungsniveau
so eingestellt, wie es zuvor beschrieben, in Tabelle 1 dargestellt
und in 2 veranschaulicht ist.
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BEISPIEL 7
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Der Fahrer leitet das Bremsen ein, nachdem
das MSIBA-System aktiviert ist, und verringert dann das Bremsen:
-
Das
Kraftfahrzeug 200 fährt auf einer zweispurigen
Straße und nähert sich einem abgestellten Auto 304 in
seinem Pfad 302. Der Vorfall wird detektiert und CPS und
das MSIBA-System werden aktiviert. Der Fahrer leitet das Bremsen
vor der Kollisionsbeurteilungslinie 308 ein. Das Bremsunterstützungsniveau
wird so eingestellt, wie es zuvor beschrieben, in Tabelle 1 dargestellt
und in 2 veranschaulicht ist. Wenn der Fahrer das Bremsen
anschließend verringert, aber immer noch ein Bremsen anfordert,
dann wird das gegenwärtige Bremsunterstützungsniveau
eingestellt bleiben, wie es zuvor beschrieben und in 2 veranschaulicht
ist.
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BEISPIEL 8
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Der Fahrer leitet das Bremsen ein, nachdem
das MSIBA-System aktiviert ist, und beendet dann das Bremsen:
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Das
Kraftfahrzeug 200 fährt auf einer zweispurigen
Straße und nähert sich einem abgestellten Auto 304 in
seinem Pfad 302. Der Vorfall wird detektiert und CPS und
das MSIBA-System werden aktiviert. Der Fahrer leitet das Bremsen
vor der Kollisionsbeurteilungslinie 308 ein. Das Bremsunterstützungsniveau
wird so eingestellt, wie es zuvor beschrieben, in Tabelle 1 dargestellt
und in 2 veranschaulicht ist. Wenn der Fahrer das Bremsen
anschließend stoppt, dann hört das gegenwärtige
Bremsunterstützungsniveau auf, aktiv zu sein, und die Verzögerung
wird beseitigt, wie es zuvor beschrieben und in 2 veranschaulicht
ist.
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BEISPIEL 9
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Der Fahrer leitet das Bremsen ein, nachdem
das MSIBA-System aktiviert ist, und dann löst sich die
Vorwärtskonfliktsituation auf:
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Das
Kraftfahrzeug 200 fährt auf einer zweispurigen
Straße und nähert sich einem sich langsamer bewegenden
Auto 304 in seinem Pfad 302, aber der Fahrer erkennt,
dass das Auto gerade dabei ist, zu beschleunigen oder sich aus dem
Pfad heraus zu bewegen. Der Vorfall wird detektiert und CPS und
das MSIBA-System werden aktiviert. Der Fahrer leitet das Bremsen
vor der Kollisionsbeurteilungslinie 308 ein. Das Bremsunterstützungsniveau
wird so eingestellt, wie es zuvor beschrieben, in Tabelle 1 dargestellt
und in 2 veranschaulicht ist. Wenn sich das Auto anschließend
aus dem Pfad herausbewegt oder ausreichend voranbewegt, hört
das gegenwärtige Bremsunterstützungsniveau auf,
aktiv zu sein, das MSIBA-System wird deaktiviert und die Verzögerung
folgt der vom Fahrer angeforderten Verzögerung, wie es
zuvor beschrieben und in 2 veranschaulicht ist.
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Es
ist beabsichtigt, dass ein Stabilitätssteuerungssystem
(wie es beispielsweise im
US-Patent 5,941,919 erörtert
ist) eine Fahrzeugstabilität durch individuelles Einstellen
des Bremsens an den Rädern und/oder durch Einstellen der
Motorleistung bereitstellt. Folglich wird der Bremscontroller Befehlen
des Stabilitätssteuerungssystems in dem Fall Folge leisten,
dass ein Konflikt hinsichtlich der Bremseinstellung durch den MSIBA-Algorithmus
100 auftritt.
-
Für
Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, kann die
vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform Änderungen
oder Modifikationen unterliegen. Eine derartige Änderung
oder Modifikation kann ausgeführt werden, ohne den Umfang
der Erfindung zu verlassen, welcher nur durch den Umfang der beigefügten
Ansprüche begrenzt sein soll.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5941919 [0006, 0007, 0050, 0063]
- - US 7280902 [0010]
- - US 7035735 [0010]
- - US 5952939 [0011, 0011, 0012, 0049]
- - US 6226593 [0011, 0011, 0013, 0049]
- - US 6084508 [0011, 0011, 0014, 0049]
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- - US 7213687 [0011, 0011, 0016, 0049]