CN107031587A - 用于车辆自动制动的方法和控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制车辆的自动制动的方法，这里碰撞探测装置预测可能发生的碰撞并且得到一个用于自动制动的TTB制动时间点(TTB)，这里应该在该时间点开始进行自动制动，制动***处于准备状态，这时对碰撞探测装置的制动请求进行反应并操作车辆的车轮制动器，制动***需要一定反应时间(TL)从准备状态中激活从而第一次借助车轮制动器产生制动力矩。这里需要对反应时间(TL)进行补偿。本发明为此进行设计，提供车辆的反应时间(TL)的持续时间，从制动***的准备状态出发可以在识别可能发生碰撞时在开始时间点(TS)操作车轮制动器，这里的开始时间点由TTB制动时间点(TTB)扣除反应时间(TL)的持续时间值得到。

Description

用于车辆自动制动的方法和控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制车辆的自动制动的控制装置和方法。自动制动可以以通常的方式由碰撞探测装置触发，它可以预判车辆可能发生的碰撞从而要求车辆的制动***对轮边制动器进行操作。本发明也包括一种具有根据发明的控制装置的车辆。
背景技术
通过根据发明的方法可以实现紧急辅助制动。当车辆驾驶员没有察觉车辆周围的物体或者即使发觉但是所施加的制动力不够时，紧急辅助制动要求制动***产生很大的减速度(负加速度)用于紧急制动或自动制动。但是每个制动***在开始产生车辆减速度的时候会有一个反应时间。为了减小反应时间，紧急辅助制动***在原本的自动制动之前可以要求制动***进行准备或者说预处理，由此可以以尽可能短的反应时间对制动要求作出反应。例如可以将制动片布置并保持在制动盘的附近。通过预处理可以使制动***从准备状态进入激活状态。
该方法的主要缺点在于，制动***对制动要求的反应时间按照所使用的技术各不相同。为了确定制动***的理想准备时间点，紧急辅助制动***需要深刻理解制动***本身。但是在实际情况下通常不能实行实现，因为车辆的制动***可能由不同的供应商提供。因此在至今为止的紧急辅助制动解决方案中，制动***的最佳准备时间点仅仅可以大致确定，这可能导致制动距离的损失或仓促的介入制动。
从现有技术例如DE 10 2010 049 351 A1可知一种碰撞探测装置。文中所述的用于探测碰撞的制动辅助装置在驾驶员未采取行动时根据车辆和位于车辆前的物体之间的距离提供辅助功能。制动辅助装置可以通过CAN总线(CAN-区域控制网路)与制动***相连，从而向它发送一个制动请求信号。该信号会触发制动***介入。
从WO 2011/069489 A1中可以知道一种用于在启动的时候辅助驾驶员的紧急制动辅助***。其中设计一个识别单元用于从环境传感器的信息中得到距离发生碰撞的时间，即所谓的TTC(Time To Collision)，以及到开始进行制动需要的时间，即所谓的TTB(TimeTo Break)，从而避免与前车的碰撞危险。由此可以通过电子制动***产生一个相应的制动介入信号并发送至制动***从而在一定时间内进行自动和快速的制动介入。
发明内容
本发明以以下任务为基础，即在碰撞探测装置和制动***的共同作用下进行自动制动时减小制动***的反应时间的影响。
该任务将通过独立权利要求的内容得到解决。本发明的有利改进通过附属权利要求、下文阐述以及图示公开。
通过发明公开一种用于控制车辆紧急制动或者自动制动的方法。通过该方法可以协调车辆的碰撞探测装置和制动装置之间的共同作用。在该方法中碰撞探测装置预测车辆可能发生的碰撞并且得到一个自动制动的制动时间点，这里表示为TTB制动时间点(TTB-Time To Break)。在TTB制动时间点开始进行自动制动，即根据自动制动的需要第一次在车轮上产生制动力矩。制动***处于准备状态，这时以操作车轮制动器的方式对碰撞探测装置的制动请求进行反应。制动请求例如可以是额定减速度，即负的理论加速度，这通过制动***的车轮制动实现。为了将碰撞探测装置的制动请求传递至制动***上可以将两个装置例如通过通信总线，例如CAN总线相连。
这里提及的准备状态是车辆启动之后制动***所具有的通常工作状态。为了从准备状态出发第一次产生制动力矩，制动***需要一个反应时间，从而借助车轮制动器第一次产生制动要求的自动制动。
为了考虑到该反应时间，根据发明提供车辆制动***的反应时间的持续时间。换句话说向车辆中实际安装的制动***提供持续时间值形式的时间说明，例如作为数字值。从制动***的准备状态出发可以在识别可能发生的碰撞时不会直到TTB制动时间点才操作车轮制动器，而是在之前的一个开始时间点(即从TTB制动时间点扣除反应时间的持续时间值)就已经操作车轮制动器。根据发明的方法不是在TTB制动时间点才开始操作车轮制动器，而是在开始时间点之前，从而将车轮制动器从准备状态激活或者进行操作。由于这里首先需要一定反应时间第一次在车轮制动器上产生制动力矩，可以通过上述对开始时间点的确定实际上在TTB制动时间点实现第一次通过车轮制动器产生制动力矩。由此可以基于根据发明的方法完全抵消或避免反应时间的影响。
本发明也包括可选的改进方案，通过其特征可以得到其他的优点。
两种改进方案涉及的问题是，碰撞探测装置或制动***其中的哪一个对反应时间的持续时间进行考虑。其中一种改进方案中进行设计，通过碰撞探测装置在开始时间点发送制动请求开始进行自动制动。这里碰撞探测装置通过以下方式考虑了持续时间，即不在TTB制动时间点向制动***发送制动请求，而是在之前的开始时间点。由此的优点是，为了实现根据发明的方法不再需要对制动***进行特殊的设计，而可以以为人所知的方式通过将车轮制动器从准备状态激活从而对制动请求作出反应，这里可以允许一定反应时间，因为在原本的TTB时间点之前的开始时间点就已经接收到制动请求。
另一种改进方案为此进行设计，以如下方式进行自动制动，即，通过碰撞探测装置在原本的制动请求之前将TTB制动时间点发送至制动***上，制动***本身得到开始时间点并且在开始时间点对车轮制动器进行操作而不需要制动请求。换句话说碰撞探测装置通知制动***下一次制动请求何时到达。这种改进方案的优点在于，制动***本身可以考虑一个合适的反应时间。由此可以例如考虑到制动***当前的工作状态，该状态可能对反应时间的持续时间产生影响。
这种改进方案具有一个额外的设计，即在某些情况下取消制动请求，因为碰撞探测装置例如识别出不再需要自动制动。在这种改进方案中当取消制动请求时制动***在TTB制动时间点中断自动制动。因此可以避免通过制动***产生制动力矩，尽管不存在制动请求。
如上文所述，反应时间表示一个阶段，在该阶段中制动***从准备状态过渡到通过车轮制动器实际在车辆的车轮上施加制动力矩的状态。在准备状态下例如车轮制动器的制动块或制动片处于静止位置。从该静止位置出发，制动片在反应时间内例如运动至各个制动盘或者在其上进行加速。当制动片到达或者接触制动盘时，反应时间结束，或者说开始产生摩擦力矩。换句话说根据本发明的一种结构示例，在反应时间内车轮制动器的制动片从静止位置出发加速运动到车轮制动气的制动盘上。
这里特别有利的是，制动片在TTB制动时间点上保持运动。由此可以以有利的方式省去加速制动片所需的时间，从而提高制动片向车轮制动器的压力。
本发明的一种改进方案中进行设计，在反应时间内利用一个泵用于提高自动制动所需的制动压力。额外的或可选的也可以进行设计，对电磁制动力加强器的制动活塞进行加速。由此可以以有利的方式减少反应时间或者说增大压力产生速度，由此可以通过制动***增大制动压力以实现自动制动。
在一种改进方案中对原本的预测TTB制动时间点进行了设计，通过碰撞探测装置基于一个数字地图预判或者预测碰撞的时间点。该时间点在这里被称为TOC碰撞时间点(TOC-Time To Collision)，在现有技术中通常如此。从TOC碰撞时间点可以得到TTB制动时间点作为最迟开始进行自动制动的时间点，即第一次通过制动***产生制动力矩，从而通过自动制动避免碰撞或者至少限制在一个预设的伤害范围，例如不超过预设的最高速度。例如可以通过碰撞探测装置预判到两秒钟之内将发生碰撞。由此例如可以在当前时间加上一秒钟作为TTB制动时间点。如果反应时间总计700毫秒，则通过根据发明的方法可以从当前时间点出发经过300毫秒之后操作车轮制动器，从而实际上在一秒之后，即在TTB制动时间点已经第一次产生制动力矩进行制动行为。
如上所述，本发明还包括一种用于车辆的控制装置，借助它可以实现根据发明的方法的一种结构形式。控制装置被设计用于为自动制动从TTB制动时间点和车辆制动***的反应时间的持续时间得到开始时间点，由此开始将制动***从准备状态(制动盘处于静止位置和/或用于提供制动压力的泵不工作或处于静止状态和/或制动力增强器的制动活塞静止)激活对车辆的车轮制动器进行操作。控制装置此外被设计用于在开始时间点，即在TTB制动时间点就已经对车轮制动器进行操作，从而使车轮制动器刚好在TTB制动时间点开始产生制动力矩并且处于动态运动中。控制装置被设计用于实现根据发明的方法的一种结构形式。
最后本发明还包括一种具有制动***和碰撞探测装置的车辆。该制动***和碰撞探测装置的原理基于现有技术的一种相应装置。根据发明对制动***和/或碰撞探测装置继续进行改进，从而通过它提供一种根据发明的控制装置。由此通过上述方式或者通过碰撞探测装置，或者通过制动***(或者也可以通过两者组合)基于反应时间的持续时间得到用于操作车轮制动器的开始时间点，在预判到碰撞的时候在开始时间点，而不是在TTB制动时间点才激活车轮制动器用于进行自动制动。
根据发明的车辆优选的是轿车或者载重车辆。
附图说明
下文将阐述本发明的一种结构示例。这里示出：
图1根据发明的车辆的一种结构形式的示意图和
图2图1的车辆在进行自动制动时车辆减速的时间变化曲线。
具体实施方式
下文阐述的结构示例是本发明的一种优选结构示例。在这种结构示例中该结构形式的所述部件展示了本发明各个互相独立的特征，它们各自也是对本发明进行的互相独立的改进，由此单独或者以其他未展示的组合形式作为本发明的组成部件。此外所述的结构形式也通过本发明的其他或已经阐述的特征进行限制。
附图中功能相同的元件设有相同的附图标记。
图1展示一种车辆，这里特别是轿车或载重汽车。车辆1具有车轮2，在其上通过制动***3产生制动力矩从而减小车辆1的行驶速度V。制动***3在这里可以具有车轮制动器4。此外制动***3例如具有一个控制单元5，它带有一个制动控制器ECU和一个电子制动力加强器eBKV。制动控制器ECU例如可以对控制单元5的电子制动力加强器eBKV进行控制，从而由此在制动回路6中产生液压制动力。为了产生制动压力控制单元5例如包括一个液压泵10。所提及的部件例如可以通过电子稳定控制单元(ESC-Electronic Stability Control)提供。
每个车轮制动器4都可以具有一个制动盘6和带有制动片8的制动钳7，这里制动片8以为人所知的方式由控制单元5通过制动回路6对制动片7施加挤压。
车辆1此外可以具有一个碰撞探测装置11，它例如基于处理器，例如微处理器或微控制器实现。碰撞探测装置11可以从传感器装置13的传感器数据12得到车辆1的周围环境15的数字环境地图14，并从中得到车辆1是否存在与外部物体碰撞的风险。如果存在风险则通过碰撞探测装置11向制动***3发送一个制动请求16。
制动请求16例如可以作为数字信号通过总线***17，例如CAN总线传递至制动***3上。制动***3根据请求信号16通过车轮制动器4产生用于减小汽车速度V的制动力矩。由此可以通过碰撞探测装置11和制动***3的共同作用实现车辆1的自动制动而不需要车辆1的驾驶员进行操作。
这里在车辆1中保证制动力矩的产生，即速度减小在一个由碰撞探测装置11计算得到的TTB制动时间点，即TTB(Time to Break)时间点开始，尽管将制动***从准备状态唤醒首先需要一个反应时间TL，从而使制动片9从准备状态运动至制动盘7和/或在制动回路6中产生一个足够大的制动压力。
由此车辆1可以以下述两种方式的其中一种进行设计。通常在碰撞探测装置11和/或制动***3中提供反应时间TL的时间值18并在激活或者操作车轮制动器4的时候考虑到该时间值18。
这在下文的图2中得到阐述。图2展示车辆减速度(“负的a”)的时间变化曲线19、20，即负的加速度a，由此通过制动力矩减小车辆1的行驶速度V。变化曲线与时间相关。
现有技术的情况由时间变化曲线19表示。碰撞探测装置11在期望的TTB制动时间点TTB发出制动请求16。制动***3之后在制动管路6中产生制动压力，从而使制动片9运动至制动盘7上并对制动盘7施加压力。由此从制动片9的静止位置出发第一次产生制动力矩，经过反应时间TL，因此在期望的TTB制动时间点和第一次产生车辆1减速之间存在反应时间TL，之后才产生车辆减速-a的时间变化曲线19。
根据一种结构示例碰撞探测装置11可以从当前时间点21出发在开始时间点TS向制动***3发射制动要求16。开始时间点TS由TBB制动时间点减去反应时间TL的时间值18得到。制动***3由此可以以通常的方式对制动要求作出反应。由于在首次产生制动力矩之前需经过一个反应时间TL，因此在TTB制动时间点就已经开始产生制动力矩，并在之后通过将制动片9压在制动盘7上持续增大，从而形成时间变化曲线20。TTB制动时间点例如可以由碰撞探测装置以合适的方式从碰撞时间点TOC例如借助数字环境地图14和当前行驶速度V得到。
除了上述在开始时间点TS发送制动要求16之外，碰撞探测装置11还可以在一个前期信号22中向TTB制动时间点告知TTB制动时间点。制动***3，例如制动控制器ECU可以从前期信号22中借助关于TTB制动时间点的信息自动计算出开始时间点TS并且在开始时间点TS开始操作车轮制动器11，尽管还没有接收到制动要求16。在碰撞探测装置11为此提供反应时间TL的时间值18。当制动要求在TTB制动时间点由碰撞探测装置11发出到达制动***3时，制动片9已经处于运动并且正好接触制动盘7。由此同样可以得到汽车减速的时间变化曲线20。
在汽车1中，碰撞探测装置11或者制动***3因此放弃预处理制动***什么时候进行紧急制动或者自主制动。为此根据反应时间TL的时间值18并从TTB制动时间点(在该时间点应该开始紧急制动)出发，或者通过碰撞探测装置11或者通过制动***得到开始时间点TS。在开始时间点TS可以通过碰撞探测装置提前发送制动要求16，或者可以将TTB制动时间点作为前期信号22告知制动***3，从而使制动***3可以自主提前作出决定。
在这种情况下由此得到下述流程：
1.紧急辅助制动***，即碰撞探测装置11监测车辆周围15的物体。当确定将与物体发生碰撞之后，计算Time-To-Collision TOC。
2.从TOC中紧急辅助制动***可以推导出TTB制动时间点，即Time To Break TTB并在前期信号22中将该TTB制动时间点例如通过数据总线17传递至制动***3。
3.制动***从接收TTB制动时间点开始按照其特有的***特性得到制动***3进行准备(预处理)，例如液压泵10和/或eBKV制动活塞开始运行的理想时间点。这里重要的***特性指的是反应时间TL的时间值18。理想时间点即开始时间点TS。
4.制动***3的预处理如下实现，即从接收TTB制动时间点开始不存在时间延迟地马上开始产生所需的车辆减速度。
5.紧急制动***从接收TTB制动时间点开始通过制动要求16提出应产生的额定减速度。
为了实现通过传达TTB制动时间点减小制动***3在紧急制动时的反应时间TL，车辆1优选的配备有下述***：
1.用于紧急辅助制动的控制器，即碰撞探测装置11，它借助传感器装置13的合适的传感器(例如前雷达、摄像机)探测物体和测量TOC并用于计算TTB制动时间点。
2.制动***3借助主动产生的(可通过制动控制器ECU进行控制的)制动力矩，即例如借助eBKV和调节紧急制动产生制动要求16所需的额定减速度。
总而言之本文的示例展示了本发明如何在车辆制动***中通过传达预设的制动时间点在紧急制动时减少制动***的反应时间。

Claims (10)

1.一种1.用于控制车辆(1)自动制动的方法，这里
-碰撞探测装置(11)预测车辆(1)可能发生的碰撞并且得到一个用于自动制动的TTB制动时间点(TTB)，这里应该在该TTB制动时间点开始进行自动制动，和
-制动***(3)处于准备状态，这时以操作车辆(1)的车轮制动器(4)的制动器的方式对碰撞探测装置(11)的制动请求(16)进行反应，制动***(3)需要一定反应时间(TL)从准备状态中出发地第一次借助车轮制动器(4)产生制动力矩实现制动要求(16)提出的自动制动，
其特征在于，
提供车辆(1)的制动***(3)的反应时间(TL)的持续时间(18)，从制动***(3)的准备状态出发在识别可能发生碰撞时在开始时间点(TS)操作车轮制动器(4)，这里的开始时间点(TS)由TTB制动时间点(TTB)扣除反应时间(TL)的持续时间值(18)得到。
2.根据权利要求1的方法，其中通过由碰撞探测装置(11)在开始时间点(TS)发送制动要求(16)开始进行自动制动。
3.根据权利要求1的方法，其中通过由碰撞探测装置(11)在制动要求(16)之前将TTB制动时间点(TTB)发送至制动***(3)，并且制动***(3)在未接受到制动要求(16)时已经在开始时间点(TS)开始操作车轮制动器(4)。
4.根据权利要求3的方法，其中制动***(3)在制动要求(16)取消时在TTB制动时间点(TTB)中断自动制动。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中车轮制动器(4)的制动片(9)在反应时间(TL)内从静止位置出发加速运动至车轮制动器(4)的制动盘(7)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中制动片(9)在TTB制动时间点(TTB)保持运动。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在反应时间(TL)内利用一个泵(10)提供自动制动所需的制动压力和/或对电磁制动力加强器(eBKV)的制动活塞进行加速。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中通过碰撞探测装置(11)基于一个数字环境地图(14)预判碰撞的TOC碰撞时间点(TOC)并从中确定TTB制动时间点(TTB)，最迟需要在该TTB制动时间点开始进行自动制动，从而通过自动制动避免碰撞或者至少限制在一个预设的伤害范围。
9.用于车辆(1)的控制装置(3，11)，它被设计用于为自动制动从TTB制动时间点(TTB)和车辆(1)的制动***(3)的反应时间(TL)的持续时间(18)得到开始时间点(TS)，由此开始将制动***(3)从准备状态激活并操作车辆(1)的车轮制动器(4)，这里在开始时间点(TS)就已经对车轮制动器(4)进行操作，从而使车轮制动器(4)在TTB制动时间点(TTB)已经开始产生制动力矩并且处于动态运动中，这里控制装置(3，11)被设计用于实现上述权利要求中任一项所述的方法。
10.具有制动***(3)和碰撞探测装置(11)的车辆(1)，其特征在于，通过制动***(3)和/或碰撞探测装置(11)提供一种根据权利要求9的控制装置(3，11)。
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