DE102009001378A1

DE102009001378A1 - Verfahren und Vorrichtung zum frühzeitigen Erkennen einer Pedalbetätigung

Info

Publication number: DE102009001378A1
Application number: DE200910001378
Authority: DE
Inventors: Thomas Friedrich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2010-09-09

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer mittels Fußpedal betätigten Einrichtung eines Kraftfahrzeugs, bei dem das Umfeld des Pedals (1) bezüglich einer Fußbewegung überwacht wird, und, wenn die Dynamik der Bewegung ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, die Einrichtung aus einem Normalzustand in einen Notfallmodus versetzt wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mittels Fußpedal betätigten Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine mittels Fußpedal betätigte Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Bekannte Fahrzeuge umfassen eine Betriebsbremse, die mittels eines Fuß-Bremspedals betätigt wird. Am weitesten verbreitet sind einfache hydraulische oder pneumatische Bremsanlagen, bei denen ein mechanischer Durchgriff zwischen Bremspedal und den Radbremsen besteht. Die Höhe der Fahrzeugverzögerung ist dabei abhängig von der Kraft, mit der das Bremspedal gedrückt wird. Den bekannten Bremsanlagen ist allerdings gemein, dass sie erst ansprechen, wenn das Spiel der Bremse überwunden und das Bremspedal bis zum Druckpunkt durchgedrückt wurde. Dadurch wird in Gefahrensituationen unnötig viel Zeit verschenkt.
Aber auch im Falle der Kupplung oder des Fahrpedals kann es wünschenswert sein, eine Pedalbetätigung möglichst frühzeitig zu erkennen.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betreiben einer mittels Fußpedal betätigten Einrichtung, mit dem eine Betätigung des Fußpedals möglichst frühzeitig erkannt werden kann, sowie eine solche Einrichtung zu schaffen, die früher anspricht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Verschiedene Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, das Bewegungsverhalten eines Fußes zu beobachten und, wenn eine bestimmte Dynamik der Bewegung erkannt wurde, die mittels Fußpedal betätigte Einrichtung in einen Notfallmodus zu versetzen. So ist es beispielsweise möglich, die Bremsbacken bereits anzulegen, noch bevor der Fuß das Bremspedal tatsächlich berührt hat. Bei der anschließenden Betätigung des Bremspedals tritt die Bremswirkung dann schneller ein, so dass kürzere Bremswege erzielt werden können.
Die „mittels Fußpedal betätigte Einrichtung” kann im Sinne der Erfindung entweder die Bremsanlage, die Kupplung oder die Motorsteuerung sein. Das zugehörige Fußpedal ist entsprechend entweder das Brems-, Kupplungs- oder Fahrpedal.
Der Notfallmodus wird vorzugsweise aktiv, wenn die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung der Fußbewegung größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Der Notfallmodus kann dabei grundsätzlich unmittelbar nach dem Erkennen einer solchen Dynamik oder gegebenenfalls auch zu einem späteren Zeitpunkt eingestellt werden, z. B. erst dann, wenn der Fuß das Bremspedal tatsächlich berührt.
In Bezug auf die Fußbewegung kann überwacht werden, wie schnell sich der Fuß dem Fußpedal annähert. Wahlweise oder zusätzlich kann aber auch überwacht werden, mit welcher Dynamik sich der Fuß vom Fahrpedal entfernt. Ein sehr abruptes Lösen des Fahrpedals ist ebenfalls ein Hinweis auf eine möglicherweise bevorstehende Notbremsung.
Die Sensorik zur Überwachung der Fußbewegung kann beispielsweise kapazitive, induktive und/oder magneto-resistive Sensoren umfassen. Alternativ oder zusätzlich könnten auch optische Sensoren eingesetzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sieht der Notfallmodus vor, einen Bremsaktuator, wie z. B. eine Hydraulikpumpe oder einen Elektromotor, automatisch zu betätigen, noch bevor der Fuß das Bremspedal tatsächlich berührt hat. Ziel ist es dabei, die Bremsbacken möglichst rasch an die Bremsscheiben anzulegen.
Sofern der Fahrer das Bremspedal berührt und weiter durchdrückt, wird vorzugsweise bereits in der Anfangsphase der Pedalbetätigung, noch bevor ein Druckpunkt der Bremse erreicht ist, automatisch Bremskraft aufgebaut.
Im Falle der Bremsanlage kann der Notfallmodus auch vorsehen, dass eine zusätzliche Bremskraft aufgebaut wird, die den Fahrer beim Bremsen unterstützt. Das Fahrzeug verzögert in diesem Fall schneller als ohne die Unterstützung. Diese Funktion entspricht im Wesentlichen derjenigen eines bekannten Bremsassistenten, allerdings mit dem Unterschied, dass die erfindungsgemäße Bremsassistenz-Funktion früher aktiv wird als der aus dem Stand der Technik bekannte Bremsassistent. Die Entscheidung, ob eine Notsituation vorliegt oder nicht wird nämlich bereits zu einem Zeitpunkt getroffen, noch bevor der Fuß das Bremspedal berührt hat, und nicht erst während der Betätigung des Pedals.
Die Sensorik zur Überwachung der Fußbewegung kann gleichzeitig zum Steuern des Bremslichts genutzt werden. In diesem Fall besteht der Notfallmodus darin, das Bremslicht des Fahrzeugs einzuschalten, noch bevor der Fuß das Bremspedal berührt hat, oder wenn der Fuß das Pedal gerade berührt. Dadurch wird der Fahrer eines nachfolgenden Fahrzeugs früher gewarnt.
Wenn der Sensor zur Überwachung der Fußbewegung so ausgebildet ist, dass er ein Berühren des Bremspedals erkennt, kann er gleichzeitig als Bremslichtschalter verwendet werden. Der herkömmliche Bremslichtschalter kann in diesem Fall weggelassen werden.
Bei den zuletzt genannten Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, dass die Helligkeit des Bremslichts mit abnehmendem Abstand des Fußes zum Pedal zunimmt.
Die Sensorik zur Überwachung der Fußbewegung kann auch dazu genutzt werden, eine andere Sicherheitseinrichtung, wie z. B. einen Airbag oder Gurtstraffer in einen Notfallmodus zu versetzen.
Bei Fahrten mit Tempomat wird der rechte Fuß üblicherweise vor dem Fahrpedal abgestellt und befindet sich damit in einiger Distanz zum Bremspedal. In einer Gefahrensituation kann es nun vorkommen, dass der Fahrer das Bremspedal verfehlt und versehentlich das Fahrpedal betätigt. Für diesen Fall kann gemäß der Erfindung vorgesehen sein, dass die versehentliche Betätigung des Fahrpedals einfach ignoriert wird, d. h. die Einspritzmenge nicht erhöht wird. Voraussetzung hierfür ist natürlich ein Fahrzeug ohne direkten mechanischen Durchgriff zwischen Fahrpedal und Drosselklappe. Bei dem genannten Prozess können zusätzlich auch Daten einer Umfeldsensorik berücksichtigt werden. In diesem Fall wird der Beschleunigungswunsch vorzugsweise nur dann ignoriert, wenn neben einer schnellen Fußbewegung auch ein Hindernis im Bereich des Fahrzeugs festgestellt wird, mit dem das Fahrzeug zu kollidieren droht.
Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass die Betriebsbremse automatisch betätigt wird, obwohl der Fahrer mit dem Fuß versehentlich das Fahrpedal betätigt. Voraussetzung für diese Funktion ist eine Bremsanlage mit einem automatisch steuerbaren Aktuator.
Im Falle der Motorsteuerung kann der Notfallmodus z. B. vorsehen, das Fahrzeug automatisch zu beschleunigen, noch bevor der Fuß das Fahrpedal berührt hat, oder die Pedalkennlinie so zu verändern, dass das Fahrzeug bei gleicher Pedalstellung stärker oder auch langsamer beschleunigt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Fußpedals mit Näherungssensor in perspektivischer Ansicht;
2 den zeitlichen Verlauf des Bremsdrucks mit und ohne Bremsassistent bei einer bekannten Bremsanlage;
3 den zeitlichen Verlauf des Bremsdrucks mit und ohne Erfassung der Fußbewegung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
4 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt ein Fuß-Bremspedal 1 mit einem daran montierten Sensor 2, der die Annäherung des Fußes 3 an das Bremspedal überwacht. Der Sensor 2 kann z. B. ein kapazitiver, induktiver oder optischer Sensor sein. Wahlweise könnten auch mehrere Sensoren 2 verwendet werden.
Der Sensor 2 ist mit einem Steuergerät (nicht gezeigt) verbunden, das die Sensorsignale auswertet und insbesondere die Dynamik überwacht, mit der sich der Fuß 3 dem Bremspedal 1 annähert. Wenn die Annäherungsgeschwindigkeit einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird die Bremsanlage automatisch in einen Notfallmodus versetzt, wie im Folgenden anhand von 3 erläutert werden wird.
2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Bremsdrucks bei einer bekannten Bremsanlage mit und ohne Bremsassistent. Der Zeitpunkt tBerührung kennzeichnet dabei den Punkt, an dem der Fuß das Bremspedal 1 berührt, tBLS den Punkt, an dem der Bremslichtschalter einschaltet, und tDruck den Punkt, an dem der Druckpunkt der hydraulischen Bremse erreicht ist und ab dem Bremsdruck aufgebaut wird. Zwischen den Punkten tBerührung und tDruck wird nur das Spiel der Bremse überwunden und noch kein Bremsdruck aufgebaut.
Die Kurven 4 zeigen den Druckaufbau von verschiedenen Fahrern bei maximaler Betätigung der Bremse. Die Kurve 5 zeigt den Druckaufbau bei einem Fahrzeug mit Bremsassistenten. Wie zu erkennen ist, hat die Kurve 5 einen höheren Druckaufbaugradienten, da der Bremsassistent die Bremskraft automatisch erhöht und den Fahrer beim Bremsen unterstützt. Der Bremsassistent benötigt allerdings nach dem Berühren des Bremspedals noch eine bestimmte Zeitdauer, um festzustellen, ob die Aktivierungskriterien vorliegen. Der Performancegewinn eines Fahrzeugs mit Bremsassistenzfunktion gegenüber einem Fahrzeug ohne Bremsassistenzfunktion ist in 2 mit Δt-B angegeben.
3 zeigt den zeitlichen Verlauf des Bremsdrucks bei einer Bremsanlage mit einer Sensorik 2 zur Überwachung der Fußbewegung. Die beiden linken Kurven 7. 8 zeigen die Annäherung des Fußes an das Bremspedal mit niedriger (Kurve 7) und höherer Geschwindigkeit (Kurve 8). Sobald die Annäherungsgeschwindigkeit des Fußes 3 die eingestellte Schwelle überschreitet wird der Bremsaktuator, wie z. B. eine Hydraulikpumpe angesteuert, um Bremsdruck aufzubauen und die Bremsbeläge an die Bremsscheiben anzulegen.
Wie aus der Kurve 6 (siehe Abschnitt 9) zu erkennen ist, ist bereits ein geringer. Bremsdruck vorhanden, noch bevor der Fuß 3 im Zeitpunkt tBerührung das Bremspedal 1 berührt. Der Bremsdruck wird danach, sofern der Fuß das Pedal 1 berührt, weiter erhöht. Sobald die Bremsbeläge an den Bremsscheiben anliegen, beginnt das Fahrzeug langsam zu verzögern.
Nach dem Erreichen des Druckpunktes (tDruck) wird der Bremsassistent aktiv und erhöht den Bremsdruck weiter. Der Performancegewinn gegenüber der Bremsanlage ohne Überwachung der Fußbewegung (2) ist mit Δt-EV angegeben.
4 zeigt ein Flussdiagramm für ein spezielles Ausführungsbeispiel. In einem ersten Verfahrensschritt 10 wird eine Annäherung des Fußes 3 vom Sensor 2 erkannt und die Annäherungsgeschwindigkeit VA bestimmt. In einem zweiten Verfahrensschritt 20 unterscheidet ein Algorithmus aufgrund der gemessenen Geschwindigkeit, ob es sich um eine Notfallsituation handelt oder nicht. Handelt es sich um eine normale Bremsung (fall N) wird das Verfahren beendet, und es kann mit dem ersten Verfahrensschritt 10 neu starten. Handelt es sich um eine Notfallsituation (Fall J), wird die Bremseinrichtung aus einem Normal- in einen Notfallmodus versetzt. In diesem Ausführungsbeispiel sieht der Notfallmodus vor, eine Hydraulikpumpe oder ein anderer Aktuator anzusteuern, um die Bremsbeläge in Richtung der Bremsscheiben zu bewegen.
Sofern der Fuß 3 in Schritt 40 das Bremspedal 1 berührt, wird in Schritt 50 weiter Bremsdruck aufgebaut, wodurch das Fahrzeug zu verzögern beginnt. Die Berührung des Bremspedals 1 wird vorzugsweise ebenfalls mittels des Sensors 2 erkannt.
In Schritt 60 wird überprüft, ob der Bremslichtschalter (BLS) eingeschaltet ist. Falls der Bremslichtschalter ausgeschaltet ist (Fall N), erfolgt eine Entwarnung und die Bremsanlage wird wieder in den Normalzustand versetzt. Das Verfahren kann dann mit Schritt 10 neu starten. Sofern der BLS aktiv ist, wird in Schritt 80 überprüft, ob der Bremsdruck steigt.
Sofern der Bremsdruck nicht steigt, erfolgt in Schritt 90 eine Entwarnung, bei der die Bremsanlage wieder in Normalzustand versetzt wird. Nach der Entwarnung wird das Verfahren beendet, und es kann mit dem ersten Verfahrensschritt 10 neu starten. Wird dagegen ein steigender Bremsdruck festgestellt, wird in Schritt 100 die Bremsassistenzfunktion aktiviert und das Fahrzeug mit maximaler Bremskraft verzögert.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer mittels Fußpedal betätigten Einrichtung eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Umfeld des Fußpedals (1) bezüglich einer Fußbewegung überwacht wird, und, wenn die Dynamik der Fußbewegung ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, die Einrichtung aus einem Normalzustand in einen Notfallmodus versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Notfallmodus vorsieht, einen Bremsaktuator zu aktivieren, um die Bremsbeläge anzulegen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Notfallmodus vorsieht, den Bremsdruck in einer Anfangsphase der Betätigung des Bremspedals, noch bevor der Druckpunkt der Bremse erreicht ist, automatisch weiter zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Notfallmodus vorsieht, einen Bremsassistenten zu aktivieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Notfallmodus vorsieht, eine Bremsleuchte des Kraftfahrzeugs einzuschalten.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Notfallmodus die Helligkeit des eingeschalteten Bremslichts mit abnehmendem Abstand des Fußes (3) zum Pedal (1) zunimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Bremsanlage aus einem Normalzustand in einen Notfallmodus versetzt wird, wenn die Geschwindigkeit des Fußes (3) beim Annähern an das Bremspedal (1) und/oder beim Entfernen vom Fahrpedal größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Notfallmodus vorsieht, die Bremsanlage automatisch zu betätigen, wenn der Fahrer versehentlich das Fahrpedal betätigt.
Vorrichtung in einem Fahrzeug, die mittels eines Fußpedals (1) betätigt wird, gekennzeichnet durch wenigstens einen Sensor (2) zum Überwachen einer Fußbewegung im Umfeld des Fußpedals (1), sowie einer Auswerteeinheit, die die Sensorsignale in Bezug auf die Dynamik der Fußbewegung überwacht, wobei die Vorrichtung aus einem Normalzustand in einen Notfallmodus versetzt wird, wenn die Dynamik der Fußbewegung ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.