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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugbremssteuerungssystem
zum Unterstützen
eines durch einen Fahrer ausgeführten
sanften Bremsvorgangs.
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In
den vergangenen Jahren sind Bremssteuerungsvorrichtungen vorgeschlagen
worden, die einen durch einen Fahrer ausgeführten Bremsvorgang auf verschiedene
Weisen unterstützen.
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Beispielsweise
ist in der
JP-A-2004-256104 ein
Bremssteuerungssystem zum Berechnen eines Korrekturfaktors gemäß einem
Abstand zu einem vorausliegenden Hindernis, einem Abstand zu einem vorausfahrenden
Fahrzeug oder einem Straßengradienten
und zum Korrigieren des durch einen Fahrer erzeugten Bremsenbetätigungsgrades
unter Verwendung des Korrekturfaktors beschrieben. Gemäß diesem
System kann bei einem gleichen Bremsenbetätigungsgrad eines Bremspedals
bei einem Bremsvorgang während
einer Bergabfahrt die gleiche Bremsstrecke bzw. der gleiche Bremsweg
erhalten werden.
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Wenn
ein Fahrer sein/ihr Fahrzeug durch Abbremsen stoppt, kommt, wenn
der Bremspedalbetätigungsgrad
für eine
Soll-Stoppposition unzureichend ist, das Fahrzeug erst jenseits
der Sollposition zum Stillstand. Wenn das Bremspedal übermäßig betätigt wird,
stoppt das Fahrzeug vor der Sollposition. Der Fahrer versucht den
Bremsenbetätigungsgrad
derart einzustellen, dass das Fahrzeug an der Sollposition stoppt.
Bei diesem Vorgang erfährt
ein Insasse durch eine Änderung
des Verzögerungsgrades
ein unangenehmes Gefühl.
Das System stellt lediglich die gleiche Bremsstrecke entsprechend
dem gleichen Bremsenbetätigungsgrad
bereit. Dadurch wird der Fahrer nicht dabei unterstützt, das
unangenehme Gefühl
zu eliminieren, das Insassen aufgrund einer Änderung des Verzögerungsgrades
erfahren.
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Durch
eine oder mehrere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrzeugbremssteuerungsvorrichtung
bereitgestellt, die ein Fahrzeug an einer vorgegebenen Soll-Stoppposition sanft
stoppt, ohne dass ein Insasse eine unnötige Beschleunigung/Verzögerung oder
ein unangenehmes Gefühl
erfährt,
auch wenn ein Fahrer einen unnötigen Bremsvorgang
zum Stoppen des Fahrzeugs an der Sollposition ausführt.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
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Gemäß einer
oder mehreren Ausführungsformen
einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremssteuerungsvorrichtung
stoppt die Fahrzeugbremssteuerungsvorrichtung ein Fahrzeug sanft
an einer vorgegebenen Soll-Stoppposition, ohne dass ein Insasse
eine unnötige
Beschleunigung/Verzögerung oder
ein unangenehmes Gefühl
erfährt,
auch wenn ein Fahrer einen unnötigen
Bremsvorgang ausführt, um
das Fahrzeug an der Sollposition zu stoppen.
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Andere
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung
und der beigefügten
Zeichnungen verdeutlicht.
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Nachstehend
wird eine exemplarische Ausführungsform
der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm einer in einem Fahrzeug installierten
Bremssteuerungsvorrichtung;
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2 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Bremsunterstützungssteuerungsprogramms;
und
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3 zeigt
in der Bremsunterstützungssteuerung
definierte Parameter.
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Die 1 bis 3 zeigen
eine exemplarische Ausführungsform
der Erfindung. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm
einer in einem Fahrzeug installierten Bremssteuerungsvorrichtung. 2 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Bremsunterstützungssteuerungsprogramms. 3 zeigt
in der Bremsunterstützungssteuerung
definierte Parameter.
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In 1 bezeichnet
Bezugszeichen 1 ein Fahrzeug (eigenes Fahrzeug), z.B. ein
Automobil. Das Fahrzeug 1 weist eine darin installierte
Bremssteuerungsvorrichtung 2 zum Unterstützen eines durch
einen Fahrer ausgeführten
Bremsvorgangs auf.
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Die
Bremssteuerungsvorrichtung 2 besteht hauptsächlich aus
einer Stereokamera 3, einer Stereobilderkennungseinrichtung 4 und
einer Steuereinheit 5 (einer Stopppositionskandidatenerkennungeinrichtung,
einer Soll-Stopppositionssetzeinrichtung, einer Bremssteuerungsgradsetzeinrichtung
und einer Bremssteuerungsausführungseinrichtung).
Die Bremssteuerungsvorrichtung 2 wird grundsätzlich durch
ein später
beschriebenes Bremsunterstützungssteuerungsprogramm
gesteuert. Wenn der Fahrer versucht, das Fahrzeug durch Abbremsen
an einer vorausliegenden Stoppposition zu stoppen, verhindert die
Bremssteuerungsvorrichtung 2 unnötige Verzögerungsänderungen, die durch Betätigen eines
Bremspedals verursacht werden. Daher wird, wenn die Bremsunterstützungssteuerung
aktiviert ist, ein Bremssteuerungssignal an einen Bremsenantriebsabschnitt 6 ausgegeben.
Während
die Bremsunterstützungssteuerung
aktiviert ist, wird eine auf einem Armaturenbrett oder an einer ähnlichen
Stelle bereitgestellte LED 7 aktiviert, um dem Fahrer zu
signalisieren, dass die Bremsunterstützungssteuerung aktiviert ist.
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Die
Stereokamera 3 besteht aus einem Paar (einer rechten und
einer linken) LCD-Kameras, in denen ein Halbleiter– Bildaufnahmeelement,
wie beispielsweise ein ladungsgekoppelter Baustein (CCD), verwendet
wird, und die ein stereooptisches System bilden. Die rechte und
die linke CCD-Kamera sind in einem vorderen Bereich der Decke des
Fahrgastraums in einem vorgegebenen Abstand voneinander installiert
und führen
eine Stereoskopabbildung eines Objekts außerhalb des Fahrzeugs (eines
dreidimensionalen Objekts, wie beispielsweise eines Fußgängers, eines
vorausfahrenden Fahrzeugs, eines parkenden Fahrzeugs oder eines
Hindernisses und einer weißen
Linie) von verschiedenen Beobachtungspunkten aus und geben die Bilddaten
an die Stereoskopbilderkennungseinrichtung 4 aus.
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Die
Erkennungsverarbeitung für
die Bilddaten von der Stereokamera 3 in der Stereobilderkennungseinrichtung 4 wird
beispielsweise folgendermaßen
ausgeführt.
Ein durch das Kamerapaar aufgenommenes Paar Stereobilder eines Bereichs
vor dem eigenen Fahrzeug 1 werden einer Verarbeitung unterzogen,
um Abstandsinformation basierend auf einem Triangulationsprinzip
vom Versatzmaß einer entsprechenden
Position zu erhalten, und es wird ein Abstandsbild zum Darstellen
einer dreidimensionalen Abstandsverteilung erzeugt. Basierend auf
diesen Daten wird eine bekannte Gruppierungsverarbeitung ausgeführt. Die
Daten werden mit Fenstern vorgespeicherter dreidimensionaler Straßenformdaten, Seitenbegrenzungsdaten
zum Extrahieren von Daten für
dreidimensionale Objekte, wie beispielsweise Daten für weiße Linien,
Daten für
entlang einer Straße montierte
Leitplanken und Bordsteindaten, und Fahrzeug- und Fußgängerdaten
verglichen. Jedem derart extrahierten Datenelement unter den Daten
für weiße Linien,
Seitenbegrenzungsdaten und Daten für dreidimensionale Objekte
wird eine separate Nummer zugewiesen. Daten für weiße Linien und Daten für dreidimensionale
Objekte, die durch die Stereobilderkennungseinrichtung 4 erkannt
werden, werden zusammen mit ihrer Abstandsinformation an die Steuereinheit 5 ausgegeben.
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Das
Fahrzeug 1 weist einen Bremspedalsensor 8 als
Bremsenbetätigungsgraderfassungseinrichtung
zum Erfassen eines durch einen Fahrer erzeugten Bremsenbetätigungsgrades θp und einen
Fahrzeuggeschwindigkeitssenor 9 als Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung zum
Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit V auf, um eine Bremsunterstützungssteuerung
durch die Steuereinheit 5 auszuführen. Ein Signal von diesen Sensoren 8, 9 wird
der Steuereinheit 5 zugeführt. Ein Signal vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 9 wird auch
der Stereobilderkennungseinrichtung 4 zugeführt und
in einer Rechenverarbeitung zum Berechnen von Geschwindigkeitsinformation
für ein
erkanntes dreidimensionales Objekt verwendet.
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Nachstehend
wird ein Programm der durch die Steuereinheit 5 ausgeführten Bremsunterstützungssteuerung
unter Bezug auf das Ablaufdiagramm von 2 beschrieben.
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In
Schritt (nachstehend durch "S" abgekürzt) 101 wird
erforderliche Information geladen. In S102 wird bestimmt, ob ein
Bremsunterstützungssteuerungsausführungsflag
FL den Wert "1" (Steuerung ist aktiv)
oder "0" hat (Steuerung ist
inaktiv).
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Wenn
in S102 entschieden wird, dass FL = 0 ist, d.h., dass die Steuerung
inaktiv ist, schreitet die Verarbeitung zu S103 fort, wo Stopppositionskandidaten
P1 bis Pn von den Daten für
weiße
Linien und den Daten für
dreidimensionale Objekte extrahiert werden, die durch die Stereobilderkennungseinrichtung 4 erkannt
wurden, und die Positionen L1 bis Ln der Stopppositionskandidaten
P1 bis Pn werden erfasst.
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D.h.,
ein dreidimensionales Objekt in einem vorgegebenen Bereich (z.B.
in einem Fahrtbereich mit einer Breite von 2m um den Fahrtweg des
eigenen Fahrzeugs, der basierend auf einem Lenkradwinkel im Voraus
geschätzt
wird), wie beispielsweise eine weiße Linie, die den Fahrtbereich
kreuzt, unter den Daten für
weiße
Linien und Daten für
dreidimensionale Objekte, die durch die Stereobilderkennungseinrichtung 4 erkannt
werden, werden als Stoppositionskandidaten P1 bis Pn definiert,
und diese Positionen L1 bis Ln werden erfasst (vergl. 3).
Diese Verarbeitung wird in der in der Steuereinheit 5 vorgesehenen
Stopppositionskandidatenerkennungseinrichtung ausgeführt.
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Daraufhin
wird in S104 bestimmt, ob der aktuelle Brem senbetätigungsgrad θp innerhalb
eines vorgegebenen Bereichs liegt, d.h., ob θMAX ≥ θp ≥ θMIN ist.
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Wenn
als Ergebnis dieser Bestimmung entschieden wird, dass der aktuelle
Bremsenbetätigungsgrad θp größer ist
als θMAX
(θMAX < θp), besteht
die Möglichkeit,
dass der Fahrer einen scharfen Bremsvorgang ausführt. Die Verarbeitung schreitet zu
S105 fort, wo der Bremsvorgang mit dem durch den Fahrer erzeugten
Bremsenbetätigungsgrad θp akzeptiert wird.
In S106 wird bestimmt, dass FL = 0 ist, woraufhin das Programm beendet
wird.
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Wenn
festgestellt wird, dass der aktuelle Bremsenbetätigungsgrad θp kleiner
ist als θMIN (θMIN > θp), ist der durch den Fahrer
erzeugte Bremsenbetätigungsgrad
klein, so dass durch den durch den Fahrer erzeugten Bremsvorgang
kein Problem verursacht wird. Die Verarbeitung schreitet zu S105 fort,
wo der durch den Fahrer erzeugte Bremsvorgang mit dem Bremsenbetätigungsgrad θp akzeptiert wird.
In S106 wird festgestellt, dass FL = 0 ist, woraufhin das Programm
beendet wird.
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Wenn
in S104 festgestellt wird, dass θMAX ≥ θp ≥ θMIN ist,
schreitet die Verarbeitung zu S107 fort, wo entschieden wird, ob
der aktuelle Bremsenbetätigungsgrad θp stabil
ist, z.B., ob der Absolutwert |dθp/dt|
des Differentialwertes des aktuellen Bremsenbetätigungsgrades θp kleiner
oder gleich einem vorgegebenen Wert θc ist.
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Wenn
als Ergebnis dieser Entscheidung festgestellt wird, dass |dθp/dt| größer ist
als der vorgegebene Wert θc
(|dθp/dt| > θc), ist der aktuelle Bremsenbetätigungsgrad θp in dem
durch den Fahrer ausgeführten
Bremsvorgang instabil, und dieser Wert ist für eine Steuerung nicht geeignet.
Daraufhin schreitet die Verarbeitung zu S105 fort, wo der durch
den Fahrer erzeugte Bremsvorgang mit einem Bremsenbetätigungsgrad θp akzeptiert
wird. In Schritt S106 wird bestimmt, dass FL = 0 ist, woraufhin
das Programm beendet wird.
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Wenn
als Entscheidungsergebnis in S107 festgestellt wird, dass |dθp/dt| ≤ θc ist, ist
der Bremsenbetätigungsgrad θp stabil,
woraufhin die Verarbeitung zu S108 fortschreitet.
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In
S108 wird wird die Bremsstrecke Lb basierend auf einer aktuellen
Fahrzeuggeschwindigkeit V und einem Bremsenbetätigungsgrad θp geschätzt. In einer
Rechenverarbeitung wird beispielsweise der folgende Ausdruck verwendet. Lb = –(1/2)·(V2/(k·θp)) (1) wobei k
ein Faktor zum Umwandeln des Bremsenbetätigungsgra des θp in eine
Verzögerung
ist. Die Bremsstrecke Lb kann anstatt durch Gleichung (1) unter
Verwendung einer vorgegebenen Tabelle erhalten werden.
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Daraufhin
wird in S109 ein Stopppositionskandidat unter den in S103 extrahierten
Stopppositionskandidaten P1 bis Pn, der der Bremsstrecke Lb am nächsten liegt,
als Soll-Stoppposition
Lt gesetzt, woraufhin die Verarbeitung zu S111 fortschreitet. Im in 3 dargestellt
Beispiel liegt der Stopppositionskandidat P1 der Bremsstrecke Lb
am nächsten,
so dass die Position L1 des Stopppositionskandidaten P1 als Soll-Stoppposition
Lt gesetzt wird. Auf diese Weise bilden die Schritte S108 und S109
eine Soll-Stopppositionssetzeinrichtung.
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Wenn
entschieden wird, dass FL = 1 ist und die Steuerung in S102 aktiv
ist, schreitet die Verarbeitung zu S110 fort, wo die Position der
ausgewählten Soll-Stoppposition
Lt erneut gemessen wird, woraufhin die Verarbeitung zu S111 fortschreitet.
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Wenn
die Verarbeitung von S109 oder S110 zu S111 fortschreitet, wird
unter Verwendung des nachstehenden Ausdrucks (2) basierend auf der Soll-Stoppposition
Lt und einem Lernwert LL als später
beschriebener Korrekturwert eine korrigierte Soll-Stoppposition
Ltc berechnet. Ltc = Lt – LL (2)
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In
S112 wird unter Verwendung des Ausdrucks (3) basierend auf der korrigierten
Soll-Stoppposition Ltc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ein korrigierter
Bremsenbetätigungsgrad θpc als Bremssteuerungswert
erhalten. θpc = –(1/2)·(V2/(k·Ltc)) (3)
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Der
korrigierte Bremsenbetätigungsgrad θpc kann
anstatt durch den Ausdruck (3) unter Verwendung einer vorgegebenen
Tabelle oder eines Kennfeldes erhalten werden. Auf diese Weise bilden
die Schritte S111 und S112 eine Bremssteuerungswertsetzeinrichtung.
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In
S113 wird entschieden, ob der Absolutwert |θp – θpc| der Differenz zwischen
dem Bremsenbetätigungsgrad θp und dem
korrigierten Bremsenbetätigungsgrad θpc größer ist
als ein vorgegebener Schwellenwert α. Wenn |θp – θpc| kleiner oder gleich α ist (|θp – θpc| ≤ α), schreitet
die Verarbeitung zu S114 fort.
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In
S114 wird entschieden, ob |θp – θpc| kleiner
ist als ein vorgegebener Schwellenwert β. Wenn |θp – θpc| größer oder gleich β ist (α ≥ |θp – θpc| ≥ β), schreitet
die Verarbeitung zu S115 fort, wo eine Bremssteuerung basierend
auf dem korrigierten Bremsenbetätigungsgrad θpc ausgeführt wird.
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In
S116 wird bestimmt, ob das Fahrzeug gestoppt hat. Wenn das Fahrzeug
gestoppt hat, schreitet die Verarbeitung zu S106 fort, um die Bremsunterstützungssteuerung
zu deaktivieren, und es wird bestimmt, dass FL = 0 ist, woraufhin
das Programm beendet wird. Wenn das Fahrzeug nicht gestoppt hat, schreitet
die Verarbeitung zu S117 fort, um die Steuerung fortzusetzen, und
es wird bestimmt, dass FL = 1 ist, woraufhin das Programm beendet
wird. Die Schritte S113 bis S115 bilden die Bremssteuerungsausführungseinrichtung.
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Wenn
|θp – θpc| in Schritt
S114 kleiner ist als β (|θp – θpc| < β), besteht
keine Differenz zwischen dem Bremsenbetätigungsgrad θp und dem
korrigierten Bremsenbetätigungsgrad θpc, so dass
festgestellt wird, dass keine spezifische Steurung ausgeführt werden
muss und die durch den Fahrer erzeugte Bremsenbetätigung ausreichend
ist. Daher schreitet die Verarbeitung zu S105 fort, wo der Bremsvorgang
mit einem durch den Fahrer erzeugten Bremsenbetätigungsgrad θp akzeptiert
wird. Die Verarbeitung schreitet zu S106 fort, wo bestimmt wird,
dass FL = 0 ist, woraufhin das Programm beendet wird.
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Wenn
|θp – θpc| in Schritt
S113 größer ist
als α (|θp – θpc| > α), wird bestimmt, dass eine
wesentliche Differenz zwischen dem Bremsenbetätigungsgrad θp und dem
korrigierten Bremsenbetätigungsgrad θpc für die auszuführende Steuerung
besteht. Die Verarbeitung schreitet zu S118 fort, wo ein Bremsvorgang
basierend auf dem durch den Fahrer erzeugten Bremsenbetätigungsgrad θp ausgeführt wird.
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In
S119 wird bestimmt, ob |θp – θpc| größer ist
als ein vorgegebener Schwellenwert γ. Wenn |θp – θpc| größer ist als γ, d.h. (|θp – θpc| > γ), schreitet die Verarbeitung
zu S123 fort, wo ein Bremsvorgang basierend auf dem durch den Fahrer
erzeugten Bremsenbetätigungsgrad θp ausgeführt wird,
und es wird bestimmt, dass FL = 0 ist, woraufhin das Programm beendet
wird.
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Wenn
|θp – θpc| kleiner
oder gleich γ ist
(|θp – θpc| ≤ γ), ist die
Steuerungsseite möglicherweise mit
dem Bremsverhalten des Fahrers nicht vertraut. Dann schreitet die
Verarbeitung zu den Schritten S120 bis 122 als Verarbeitung zum
Verbessern des Lernwertes LL fort.
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Wenn
in S119 festgestellt wird, dass |θp – θpc| ≤ γ ist und die Verarbeitung zu
S120 fortschreitet, wird bestimmt, ob das Fahrzeug vor der Soll-Stoppposition
Lt gestoppt hat.
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Wenn
das Bestimmungsergebnis anzeigt, dass das Fahrzeug nicht vor der
Soll-Stoppposition Lt gestoppt hat, schreitet die Verarbeitung zu
S117 fort, wo eine Steuerung unter der Voraussetzung ausgeführt wird,
dass FL = 1 ist, woraufhin das Programm beendet wird. Wenn das Fahrzeug
vor der Soll-Stoppposition
Lt gestoppt hat, schreitet die Verarbeitung zu S121 fort, wo ein
Abstand ΔLL
zur Soll-Stoppposition Lt gemessen wird.
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In
S122 wird der Lernwert LL basierend auf dem Abstand ΔLL zur Soll-Stopposition
Lt einer Lern-Rechenverarbeitung unterzogen (z.B. wird ein gewichteter
Mittelwert LL = ((n-1)·LL + ΔLL/n gebildet;
wobei n die Anzahl bisheriger Abstandswerten ΔLL ist). In S123 wird bestimmt,
dass FL = 0 ist, woraufhin das Programm beendet wird.
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Auf
diese Weise wird gemäß der Ausführungsform
der Erfindung, wenn der Absolutwert |θp – θpc| der Differenz zwischen
dem Bremsenbetätigungsgrad θp und dem
korrigierten Bremsenbetätigungsgrad θpc die Bedingung α ≥ |θp – θpc| ≥ β erfüllt, die
Bremssteuerung basierend auf dem korrigierten Bremsenbetätigungsgrad θpc ausgeführt. Daher
kann, wenn der Fahrer einen unnötigen Bremsvorgang
ausgeführt
hat, um zu versuchen, das Fahrzeug an einer vorgegebenen Soll-Position
zu stoppen, das Fahrzeug an der Stopposition sanft gestoppt werden,
ohne dass eine unnötige
Beschleunigung/Verzögerung
erzeugt wird oder ein Insasse ein unangenehmes Gefühl erfährt.
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Im
Fall eines harten Bremsvorgangs, oder wenn der Absolutwert |θp – θpc| der
Differenz zwischen dem Bremsenbestätigungsgrad θp und dem korrigierten
Bremsenbetätigungsgrad θpc groß ist, wird
dem durch den Fahrer erzeugten Bremsvorgang oberste Priorität zugeordnet,
wodurch eine Steuerung bereitgestellt wird, die stabil und gleichzeitig
zuverlässig
ist.
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Die
korrigierte Soll-Stoppposition Ltc wird gemäß dem Lernwert LL derart gelernt,
dass sie dem Bremsgefühl
des Fahrers näherungsweise
entspricht. Dies ist eine Steuerung, die den Vorteil bietet, dass
der Fahrer kein unangenehmes Gefühl
empfindet.
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Obwohl
in der exemplarischen Ausführungsform
Parameter, wie beispielsweise ein Bremsenbetätigungsgrad, mit Schwerpunkt
auf eine allgemeine Bremsstrecke erhalten werden, können diese
Parameter auch unter Verwendung von Werten erhalten werden, die
hinsichtlich einer Änderung
des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten
oder einer Änderung
des Fahrzeuggewichts korrigiert werden.
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In
der auf dem korrigierten Bremsenbetätigungsgrad θpc basierenden
Bremssteuerung kann die Bremskraft der Vorderräder vermindert und diejenige
der Hinterräder
erhöht
werden, um das Absenken der Fahrzeugnase bei einem Bremsvorgang
zu kompensieren und einen komfortablen Bremsvorgang zu gewähr leisten.
Die Bremskraft der Hinterräder
kann freigegeben werden, nachdem die Bremskraft der Vorderräder freigegeben
worden ist, wenn der Fahrer den Bremsvorgang beendet, nachdem das
Fahrzeug gestoppt hat.