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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Fahrzeug-Bremsanlage, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 10.
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Bei
modernen Bremsanlagen werden durch elektrische Steuerung die an
den Rädern
ausgeübten
Bremskräfte
zumindest in einer Betriebsituation unabhängig vom Fahrer erhöht. Ein
Beispiel für
eine elektrische Steuerung, bei welcher die ausgeübte Bremskraft
unabhängig
vom Fahrer erhöht
wird, ist aus der gattungsbildenden
DE 197 38 690 A1 bekannt. Das dort vorgestellte
Steuersystem für
eine Bremsanlage erkennt auf der Basis des Fahrerbremswunsches,
wenn der Fahrer eine Bremsung mit nahezu maximaler Bremskraft wünscht. Wird
ein solcher Fahrerbremswunsch erkannt, so wird die Bremskraft zumindest
an ausgewählten
Radbremsen bis zur maximalen Bremskraft über die Fahrervorgabe hinaus
erhöht.
Bei der bekannten Lösung
ist das Fahrzeug ferner mit einer Einrichtung ausgestattet, mit
deren Hilfe das Gefahrenpotential beispielsweise für einen
Auffahrunfall des ausgerüsteten
Fahrzeugs abschätzbar
ist. Durch Erfassung des Abstands und/oder der Relativgeschwindigkeit
zu einem vor dem Fahrzeug sich befindenden Hindernis wird die Steuerung
der Bremsanlage empfindlicher oder unempfindlicher gemacht, wobei
bei einem hohen Gefahrenpotential bereits früh zeitig eine Fahrer unabhängige Bremskrafterhöhung erfolgt,
um beispielsweise Kollisionen zu vermeiden, während bei niedrigem Gefahrenpotential
erst bei größeren Fahrerbremswünschen eine
fahrerunabhängige
Bremskrafterhöhung
stattfindet. Das bekannte System verbessert daher das Bremsverhalten
eines Fahrzeugs, da ein Fahrer, um nahezu maximale Bremskraft zu
erreichen, nicht mehr mit voller Kraft auf die Bremse treten muß, sondern
lediglich anhand der Bremspedalbetätigung einen entsprechenden
Bremswunsch anzeigen muß.
Durch die Erkennung des Gefahrenpotentials vor dem Fahrzeug wird
die Steuerung weiter verbessert, da die Notwendigkeit zur Durchführung einer
solchen Bremskrafterhöhung
bei Gefahrenpotential früher
erkannt wird als bei fehlendem Gefahrenpotential. Nicht gelöst wird
dadurch jedoch das Problem des Folgeverkehrs. Wird bei einem entsprechend
ausgestatteten Fahrzeug eine solche automatische Bremskrafterhöhung durchgeführt und
ist ein Fahrzeug hinter diesem Fahrzeug nicht mit einer solchen
Funktion ausgestattet, besteht die Gefahr, daß das Folgefahrzeug auf dieses
Fahrzeug auffährt. Eine
solche Gefahr besteht überall
dort, wo durch elektrische Bremsensteuerung eine vom Fahrer unabhängige, größere Bremskraft
einstellbar ist, die von einem Normalfahrer nicht unter allen Bedingungen
erreicht wird.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben,
mit deren Hilfe die Gefahr reduziert werden kann, daß der Folgeverkehr
auf ein mit einer solchen Steuerung der Bremsanlage ausgerüstetes Fahrzeug
auffährt.
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Dies
wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und
10 erreicht.
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Aus
der nachveröffentlichten
DE 198 17 326 A1 ist
bekannt, nachfolgende Fahrzeuge bei Wirksamwerden des Bremsassistenten
zu warnen.
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Zur
Erkennung eines Fahrzeugs und/oder zur Messung des Abstandes zu
diesem Fahrzeug und/oder zur Berechnung der Relativgeschwindigkeit zu
diesem Fahrzeug sind aus dem eingangs genannten Stand der Technik
Einrichtungen bekannt, welche auf der Basis von Radarsignalen, von
Lasersignalen, von Ultraschall und Infrarotsignalen ein Fahrzeug
erfassen, ein den Abstand zu diesem Fahrzeug repräsentierendes
Signal ausgeben und auf dessen Basis die Relativgeschwindigkeit
zwischen den beiden Fahrzeugen ermitteln. Alternativ zu diesen Lösungen ist
im Stand der Technik auch bekannt, mittels wenigstens einer Videokamera
ein Fahrzeug zu erkennen und/oder den Abstand zu diesem Fahrzeug
zu messen (vgl. z. B.
US-Patent 5,410,346 ).
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Vorteile der Erfindung
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In
vorteilhafter Weise wird durch die nachfolgend beschriebene Vorgehensweise
die Gefahr von Auffahrunfällen
durch den Folgeverkehr zumindest vermindert, wenn eine automatische
Bremskrafterhöhung
vorzugsweise mit nahezu maximaler Bremskraftentwicklung durchgeführt wird.
Dies wird durch Ermittlung des Gefahrenpotentials hinter dem Fahrzeug
erreicht, wobei bei hohem Gefahrenpotential die erhöhte Bremskraft
reduziert wird, um ein Auffahren des Folgeverkehrs auf das Fahrzeug
zu verhindern bzw. die Gefahr für
ein solches Auffahren zu vermindern.
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Besonders
vorteilhaft ist, daß bei
der Bestimmung, ob eine Bremskraftreduzierung nach einer automatischen
Bremskrafterhöhung
stattfindet, neben dem Gefahrenpotential hinter dem Fahrzeug auch das
gemäß dem eingangs
genannten Stand der Technik abgeschätzte Gefahrenpotential vor
dem Fahrzeug miteinbezogen wird. Eine Gewichtung ergibt dann eine
Bremskraftreduzierung, wenn das Gefahrenpotential hinter dem Fahrzeug
wesentlich größer ist
als das vor dem Fahrzeug, während
keine oder nur eine geringere Bremskraftreduzierung nach einer automatischen
Bremskrafterhöhung
vorgenommen wird, wenn die Verhältnisse
umgekehrt sind.
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Besonders
vorteilhaft ist die Verwendung einer Kamera im Heckbereich des Fahrzeugs,
durch welche das Gefahrenpotential hinter dem Fahrzeug erfaßt werden
kann. Besonders vorteilhaft ist, wenn diese Videokamera ohnehin
in anderen Anwendungen, z. B. als Rückspiegel, Parkhilfe oder Zugangsberechtigung
eingesetzt wird. In diesem Fall wird diese vorhandene Kamera zur
Fahrzeug- und/oder Abstandserkennung eingesetzt.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw.
aus den abhängigen
Patentansprüchen.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen näher erläutert. 1 zeigt
anhand eines Zeitdiagramms die Wirkungsweise einer elektrisch gesteuerten
Bremsanlage, bei welcher in bestimmten Fahrsituationen eine automatische
Bremskrafterhöhung gemäß dem eingangs
genannten Stand der Technik durchgeführt wird. In 2 ist
ein Übersichtsblockschaltbild
eines Steuersystems für
eine Bremsanlage dargestellt, bei welchem die nachfolgend beschriebene
Steuerung zur Verringerung der Gefahr von Auffahrunfällen vermindert
wird. In 3 ist die Wirkungsweise dieser
Steuerung anhand eines Zeitdiagramms dargestellt, während in 4 eine
bevorzugte Realisierung der Steuerung als Rechnerprogramm anhand
eines Flußdiagramms
skizziert ist.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt
ein Zeitdiagramm, bei welchem der zeitliche Verlauf der Bremspedalstellung
BP (gestrichelt) und der aus geübten
Bremskraft BK (durchgezogen) aufgetragen ist. Basis der Darstellung
ist eine elektrische Steuerung der Bremsanlage, bei welcher bei
Vorliegen eines bestimmten Fahrerverhaltens, das beispielsweise
aus der zeitlichen Änderung
des Fahrerwunsches abgeleitet wird, eine Bremskrafterhöhung über den
vom Fahrer vorgegebenen Wert hinaus stattfindet, um den Bremsweg
zu verkürzen.
Diese sogenannte Bremsassistentenfunktion wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel
dann ausgelöst,
wenn die zeitliche Änderung
des Bremspedalbetätigungssignals
(Weg, Kraft, Vordruck, etc.) einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Zum Zeitpunkt TB leitet der Fahrer den Bremseneingriff durch Betätigen des
Bremspedals ein. Bis zum Zeitpunkt TE steigt die Bremspedalstellung
an, danach bleibt sie für
den restlichen Bremsvorgang konstant. Gemäß dem eingangs genannten Stand der
Technik wird ab dem Zeitpunkt TB der Gradient des Bremspedalbetätigungssignals
ermittelt. Zum Zeitpunkt TE wird erkannt, daß der Gradient den vorgesehenen
Schwellenwert überschreitet,
so daß ab dem
Zeitpunkt TE eine automatische Bremskrafterhöhung, in der Regel ein Vollbremsvorgang,
eingeleitet wird. Daher wird die bisher entsprechend der Bremspedalbetätigung verlaufende
Bremskraft ab dem Zeitpunkt TE wie in 1 dargestellt
erhöht,
bis ein Maximalwert erreicht ist. Dieser Maximalwert wird beibehalten,
solange der Fahrer nicht durch die Rücknahme des Bremspedals einen
Abbruch der Bremskrafterhöhung
vorgibt. Der Schwellenwert für den
Gradienten ist dabei veränderlich,
z. B. wie im eingangs genannten Stand der Technik abhängig davon,
ob vor dem Fahrzeug eine Gefahr (z. B. Hindernis in Kollisionsnähe) erkannt
wird.
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Diese
bekannte Lösung
berücksichtigt
die Gefahren für
den Folgeverkehr des Fahrzeugs nicht. Durch die Erhöhung der
Bremskraft auf einen Maximalwert ab dem Zeitpunkt TE wird die Bremswirkung des
Fahrzeugs für
die gegebenen Straßenbedingungen
optimiert, der Bremsweg verkürzt.
Fahrzeuge ohne entsprechende Ausstattung, bei denen die Bremswirkung
beispielsweise alleine vom Fahrer aufgebracht wird, können unter
Umständen
dieser Bremswegverkürzung
nicht folgen und fahren auf. Daher ist vorgesehen, durch eine Einrichtung
im Heckbereich des Fahrzeugs, beispielsweise einer Videokamera,
eines Abstandsradars, einer auf der Basis von Ultraschall-, Laser-
oder Infrarotsignalen arbeitenden Abstandsmeßeinrichtung zu ermitteln,
ob ein Fahrzeug sich hinter dem Fahrzeug befindet. Ist dies der
Fall, wird ein Gefahrenpotential hinter dem Fahrzeug ermittelt,
und wird ggf. vor dem Fahrzeug keine Gefahr erfaßt, so wird die Bremskraft
bei aktiver automatischer Bremskrafterhöhung reduziert. Dadurch ergibt
sich eine Bremswertverlängerung,
die zu einer Vermeidung des möglichen
Auffahrunfalles führen
kann. Eine Gefahr hinter dem Fahrzeug wird – wie auch vor dem Fahrzeugs – beispielsweise
dann angenommen, wenn das hintere Fahrzeug in einem vorzugsweise
geschwindigkeitsabhängig
Sicherheitsbereich des vorderen Fahrzeugs eindringt, wenn anhand
des ermittelten Abstands und/oder der berechneten Relativgeschwindigkeit
aller Voraussicht nach das hintere Fahrzeug ohne Kollision nicht
zum Stehen kommt, etc..
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Diese
Lösung
ist in 3 anhand eines zur 1 vergleichbaren
Zeitdiagramms dargestellt.
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Auch
hier betätigt
der Fahrer zum Zeitpunkt TB das Bremspedal. Dabei sind zwei unterschiedliche
Fahrertypen dargestellt, ein erster Fahrer, der das Bremspedal kräftig betätigt (I),
ein anderer Fahrer, der das Bremspedal schwächer betätigt (II). Mittels der im eingangs
genannten Stand der Technik beschriebene Einrichtung zur Ermittlung
des Gefahrenpotentials vor dem Fahrzeug wird der Schwellenwert zur
Auslösung
der automatischen Bremskrafterhöhung
abhängig
vom ermittelten Gefahrenpotential verändert, so daß beim starken
als auch beim schwachen Bremser die automatische Bremskraf terhöhung zum
Zeitpunkt TE eingeleitet wird. Daraufhin wird die Bremskraft auf
den Maximalwert unabhängig
von der Fahrervorgabe erhöht.
Zum Zeitpunkt TV wird aufgrund der im Heckbereich montierten Meßeinrichtung
festgestellt, daß hinter
dem Fahrzeug ein Gefahrenpotential sich ergibt, während vor
dem Fahrzeug ausreichend Bremsweg zur Verfügung steht. In diesem Fall
wird zum Zeitpunkt TV die Bremskraft vom Maximalwert auf einen vorgegebenen
Wert reduziert, immer noch unabhängig
von der Bremspedalbetätigung
des Fahrers.
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Die
Feststellung eines Gefahrenpotentials wird beispielsweise durch
die im eingangs genannten Stand der Technik beschriebene Vorgehensweise
ermittelt. Über
die im Heckbereich des Fahrzeugs montierte Meßeinrichtung, beispielsweise
einer Videokamera, wird das Vorhandensein eines Fahrzeugs festgestellt.
Ferner wird über
die Meßeinrichtung
der Abstand zu diesem Hindernis ermittelt und auf der Basis der
eigenen Fahrzeuggeschwindigkeit und der Abstandsveränderung
die Relativgeschwindigkeit zu diesem Fahrzeug berechnet. Im einfachsten
Fall wird ein Gefahrenpotential dann erkannt, wenn das hinterher
fahrende Fahrzeug innerhalb eines vorzugsweise geschwindigkeitsabhängigen Abstandsbereiches zum
eigenen Fahrzeug liegt. Eine etwas genauere Feststellung des Gefahrenpotential
ergibt sich dann, wenn die Relativgeschwindigkeit ermittelt wird
und auf der Basis der eigenen Geschwindigkeit und Verzögerung ermittelt
wird, ob der zum hinteren Fahrzeug zur Verfügung stehende Abstand für einen
Stillstand dieses Fahrzeugs ohne Kollision ausreicht. Ist dies der
Fall, wird kein Gefahrenpotential angenommen, während im gegenteiligen Fall
ein Gefahrenpotential vorhanden ist. Die vorn und hinten ermittelten Gefahrenpotentiale
werden miteinander verglichen. Dabei können die Ergebnisse gewichtet
werden. Beispielsweise wird eine Rücknahme der erhöhten Bremskraft
vorgenommen, wenn eine Gefahr von hinten aber keine Gefahr von vorne
erkannt wurde. In der Regel hat bei erkanntem Gefahrenpotential
vorn diese Information grundsätzlich
einen höheren
Stellenwert, als die Information, daß von hinten eine Gefahr droht.
Dies kann auch daran liegen, daß die
Erfassungsmittel vorn zuverlässiger
sind als die hinten. In diesem Fall könnte der Information von vorn
immer Vorrang eingeräumt
werden. Bei der Wichtung könnten
auch die im Fahrzeug vorhandenen Sicherheitseinrichtungen (Airbags,
etc.) berücksichtigt
werden. Eine Erhöhung
der Bremskraft findet immer dann statt, wenn der Fahrer über die
Predalbetätigung
eine höhere
Bremskraft vorgibt.
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Wird
die Gefahr hinter dem Fahrzeug höher bewertet,
als die vor dem Fahrzeug, wird die erhöhte Bremskraft abgesenkt. Vorzugsweise
wird dabei die Bremskraft nicht unter die vom Fahrer vorgegebene Bremskraft
reduziert. Die Bremskraftreduzierung kann davon abhängig gemacht
werden, wie groß die Gefahr
hinter dem Fahrzeug und die vor dem Fahrzeug ist, wobei die Bremskraftabsenkung
um so größer ist,
je größer die
Gefahr hinter dem Fahrzeug und je weniger groß die Gefahr vor dem Fahrzeug
ist.
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Ein
Abbrechen der Bremskraftreduzierung und eine erneute Erhöhung auf
die maximale Bremskraft erfolgt dann, wenn das Gefahrenpotential
hinter dem Fahrzeug im Verlauf kleiner wird und/oder der Fahrer
das Bremspedal weiter betätigt.
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2 zeigt
eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage, in welcher
die oben dargestellte Vorgehensweise implementiert ist. Es ist eine Steuereinheit 10 dargestellt,
welche wenigstens einen Mikrocomputer aufweist. Der Steuereinheit 10 wird über eine
Eingangsleitung 12 von einer entsprechende Meßeinrichtung 14 die
Betätigungssignalgröße des Bremspedals
zugeführt.
Ferner werden über Leitungen 16 Raddrehzahlinformationen
von Meßeinrichtungen 18 übermittelt.
Darüber
hinaus wird in einem bevorzugten Ausführungs beispiel über die Eingangsleitung 20 eine
Gaspedalbetätigungsgröße von einer
Meßeinrichtung 22 übermittelt.
Ferner ist eine Eingangsleitung 24 vorgesehen, über die
die Steuereinheit 10 mit der Steuereinheit 26 eines
adaptiven Fahrgeschwindigkeitsreglers verbunden ist. Über diese
Eingangsleitung wird die Signalgröße oder die Signalgrößen übermittelt,
aus denen das Gefahrenpotential vor dem Fahrzeug abgeleitet wird. Entsprechend
wird der Steuereinheit 10 über die Eingangsleitung 28 von
einer am Heck des Fahrzeugs montierten Videokamera 30 bzw.
ihrer Auswerteeinheit ein Signal bzw. Signale übermittelt, aus denen das Gefahrenpotential
hinter dem Fahrzeug ermittelt wird. Über die Ausgangsleitungen 32 betätigt die Steuereinheit 10 elektrisch
ansteuerbare Stellelemente 34 der Bremsanlage, die zu einem
Bremskraftaufbau an wenigstens einer Radbremse oder einem Bremskraftabbau
an dieser Radbremse führen. Im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
handelt es sich dabei um Ventile einer hydraulischen oder elektrohydraulischen
Bremsanlage, oder um Aktuatoren von Radbremsen mit elektromotorischer
Zuspannung.
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Im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden über
die Eingangsleitungen 24 und 28 Abstandsinformationen
zu den vor und hinter dem Fahrzeug befindlichen Hindernissen und/oder
deren Relativgeschwindigkeiten übermittelt.
Aus diesen Werten wird dann das Gefahrenpotential vor und hinter
dem Fahrzeug abgeleitet, indem z. B. die Abstandsinformation mit
definierten Sicherheitsgrenzen verglichen wird und/oder aus Abstand,
Relativgeschwindigkeit und eigener Verzögerung die Gefahr einer Kollision
mit dem Hindernis abgeschätzt
wird Ferner wird zusätzlich
der voraussichtlich Kurs des Hindernisses berücksichtigt, so daß ein Gefahrenpotential
nur dann erkannt wird, wenn sich das Hindernis auf Kollisionskurs
befindet.
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Im
Mikrocomputer der Steuereinheit 10 ist ein Programm implementiert,
welche die vorstehend dargestellte Vorgehensweise durchführen und
Ausgangssignale ermitteln, die zur entsprechenden Steuerung. der
Bremsanlage führen.
Ein Beispiel für ein
solches Programm ist als bevorzugte Realisierungsform im Flußdiagramm
der 4 skizziert.
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Das
skizzierte Programm wird zu vorgegebenen Zeitpunkten eingeleitet.
Im ersten Schritt 100 wird überprüft, ob der Fahrer eine automatische Bremskrafterhöhung anhand
des Fahrerverhaltens einleitet. Dies erfolgt mittels der aus dem
Stand der Technik bekannten Vorgehensweise, indem auf der Basis
eines Vergleichs des Gradienten des Bremspedalbetätigungssignals
mit einem Schwellenwert ein entsprechendes Verhalten abgeleitet
wird. Der Schwellenwert ist dabei variabel, insbesondere abhängig von
dem gemäß dem eingangs
genannten Stand der Technik ermittelten Gefahrenpotential vor dem
Fahrzeug. Liegt kein derartiges Verhalten vor, so wird gemäß Schritt 102 die
Bremskraft entsprechend der aktuellen Fahrervorgabe eingestellt,
das Programm beendet und zum nächsten
Zeitpunkt erneut gestartet.
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Liegt
gemäß Schritt 100 ein
Bremswunsch für
eine automatische Bremskrafterhöhung
vor, so wird gemäß Schritt 106 die
automatische Bremskrafterhöhung
eingeleitet, in dem beispielsweise eine maximale Bremskraft eingestellt
wird. Daraufhin wird im Schritt 104 überprüft, ob der Fahrer das Bremspedal
zurückgenommen
hat und einen Abbruch der automatischen Bremskrafterhöhung wünscht. Ist
dies der Fall, so wird diese abgebrochen und die Bremskraft gemäß Schritt 102 eingestellt.
Liegt keine ausreichende Rücknahme
des Bremspedals vor, wird im Schritt 108 überprüft, ob die
Bedingungen für
eine Absenkung der erhöhten
Bremskraft infolge eines Gefahrenpotentials hinter dem Fahrzeug
vorliegt. Zu diesem Zweck wird wie oben erwähnt, festgestellt, ob ein Fahrzeug hinter
dem Fahrzeug sich in einem Gefahrenbereich zum eigenen Fahrzeug
hin befindet, beispielsweise weil es in einen geschwindigkeitsabhängigen Abstandsbereich
sich befindet. Ferner wird überprüft, ob vor
dem Fahrzeug eine Gefahr besteht oder nicht, beispielsweise indem
das eigene Fahrzeug sich in einem entsprechenden Abstandsbereich zu
einem vorausfahrenden Fahrzeug befindet. Ist die Gefahr von hinten
größer zu bewerten
als die vorn, so wird die erhöhte
Bremskraft gemäß Schritt 110 abgesenkt.
Ist die Gefahr vorn höher
zu bewerten als die hinten, so wird bei unveränderter Bremskraft (automatische
Bremskrafterhöhung)
mit Schritt 104 beim nächsten
Durchlaufzeitpunkt fortgefahren.
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Wurde
die Bremskraft abgesenkt, so wird im Schritt 112 überprüft, ob der
Fahrer das Bremspedal stärker
betätigt.
Ist dies nicht der Fall, wird zum nächsten Zeitpunkt das Programm
mit Schritt 100 wiederholt. Betätigt der Fahrer das Bremspedal
stärker,
so wird das Programm zum nächsten
Zeitpunkt wieder mit Aufnahme der automatischen Bremskrafterhöhung im
Schritt 106 fortgefahren.
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Liegt
bereits zu Beginn der automatischen Bremskrafterhöhung ein
Gefahrenpotential von hinten vor, so wird keine oder eine geringere
Bremskrafterhöhung
vorgenommen, d. h. die erhöhte
Bremskraft begrenzt.