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WO2013120484A2 - Verfahren zur steuerung eines kraftfahrzeugs während und unmittelbar nach einer flugphase - Google Patents

Verfahren zur steuerung eines kraftfahrzeugs während und unmittelbar nach einer flugphase Download PDF

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WO2013120484A2
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a motor vehicle during and immediately after a flight phase according to the preamble of claim 1.
  • Such a phase of flight is due to the uneven center of gravity distribution in the vehicle by a Abnicken, ie a rotation about the transverse axis of the vehicle, characterized as usually located there, heavy engine pulls the front of the vehicle due to the influence of gravity in the direction of the road.
  • a phase of flight differs from a so-called rollover situation in that the rollovers associated with the term "rollover” are primarily rotational movements of the vehicle about the longitudinal axis, ie the roll rate and its summation to an absolute roll angle and the achievement of a static roll or dynamic tilt angle goes.
  • the object of the present invention is therefore to present suitable measures for controlling a motor vehicle during and immediately after a flight phase.
  • An essential idea of the invention is that the environment detected in the direction of travel, so for example to recognize the course of the lane and any obstacles or oncoming traffic, and taking into account vehicle dynamics variables, at least the vehicle's own speed, evaluated and automatically depending on it in the brake control is intervened.
  • the brake control can be provided that the ESC system adapted, so for example its sensitivity is changed. It can brake preparation measures, such as the construction of the brake pressure (pre-brake) are initiated or even an automatic brake intervention.
  • These interventions in the brake control are alternative measures and intervene differently in the driving behavior. Of course, these can also be used together in combination.
  • a flight phase is detected.
  • the environmental detection sensor system detects the surroundings in the direction of travel and, taking into account vehicle-dynamic variables, at least the vehicle's own speed, assesses and automatically intervenes in the brake control as a function of this.
  • the strength of the brake control intervention as a function of the detection reliability of a hazard immediately after a flight phase varies, in particular with increasing recognition reliability, the strength of the brake control intervention is increased.
  • the brake control intervention is preferably terminated if the driver actuates the accelerator pedal, that is to say the gas pedal or the like.
  • the vehicle checks whether the vehicle can follow the course of the road after the flight phase. In such a case, the strength of the brake control intervention should not reach the full strength of emergency braking.
  • the braking control intervention is also limited in a landing on or immediate agreement on the opposite lane, so that the vehicle can still be moved away from the opposite lane, preferably the time is reduced on the opposite lane.
  • the strength of the brake control intervention is also varied in dependence on at least one of the following driving dynamics variables:
  • the environmental sensor detects the vertical inclination angle of the road in the direction of travel or the distance to the road or preferably both sizes. From this, taking into account the intrinsic speed of the vehicle, the severity and the risk potential of the situation are derived and, depending on this, ie, for example, correspondingly strong, automatically intervened in the brake control.
  • a motor vehicle has for this purpose a control unit, which is connected to at least one environment detection sensor.
  • the control unit has an evaluation algorithm for carrying out the method, wherein the sensor detects the surroundings in the direction of travel and the control unit evaluates the surroundings in consideration of the intrinsic speed of the vehicle and automatically intervenes in the brake control as a function of this, i. give appropriate signals to the brake control or the algorithm is integrated into the brake control unit and converts there.
  • the standard system for reducing kinetic energy is the brake system.
  • this can be combined with an Electronic Stability Control (ESC) function, which is independent of the driver capable of generating braking forces.
  • ESC Electronic Stability Control
  • This can be used to advantage in the present situation to withdraw kinetic energy from the vehicle.
  • Prerequisite is an unambiguous recognition of the dangerous situation and the consideration of the advantages and disadvantages of a driver-independent braking of the vehicle.
  • the amount of engagement for the "false positive" case can be dosed by the amount of brake intervention.
  • the thresholds for the activation criteria of the ESC system are lowered. This can be done sooner than in the default setting, where a compromise between sensitivity and robustness must be found.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs während und unmittelbar nach einer
Flugphase
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs während und unmittelbar nach einer Flugphase gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Als Flugphase eines Fahrzeugs wird dabei verstanden, wenn ein oder mehrere Räder oder sogar das gesamte Fahrzeug den Kontakt zur Straße verloren haben. Dies wird auch aus dem Englischen übernommen als so genannte "Airborne"-Situation bezeichnet und tritt insbesondere beim Überfahren von Hügeln, Rampen oder dergleichen auf, wobei für eine Flugphase die Änderung des Straßenverlaufs in vertikale Richtung, also in Hochachse des Fahrzeugs und damit senkrecht zu der aus Längsachse und Querachse bestimmten Fahrebene entscheidend ist.
Eine solche Flugphase ist aufgrund der ungleichen Schwerpunktverteilung im Fahrzeug durch ein Abnicken, also eine Drehung um die Querachse des Fahrzeugs, gekennzeichnet, da in der Regel der dort befindliche, schwere Motor die Fahrzeugfront aufgrund des Schwerkrafteinflusses in Richtung der Fahrbahn zieht. Eine solche Flugphase unterscheidet sich von einer so genannten Rollover-Situation dadurch, dass bei den mit dem Begriff "Rollover" verbundenen Überschlägen es primär um Drehbewegungen des Fahrzeugs um die Längsachse, also die Wankdrehrate und deren Aufsummierung zu einem absoluten Wankwinkel sowie das Erreichen eines statischen bzw. dynamischen Kippwinkels geht.
Während Rollover-Situationen mittlerweile durch eigene Algorithmen teils auf Basis zusätzlich im Fahrzeug angeordneter Drehratensensoren gut erkannt und durch Eingriffe des ESP Systems vermieden sowie bei Unvermeidbarkeit Schutzeinrichtungen aktiviert werden, sind geeignete Maßnahmen für solche Flugphasen bisher kaum diskutiert worden.
Unfallstatistiken zeigen jedoch, dass eine solche Flugphase oft zu extremem Fehlverhalten des Fahrers und schweren Unfällen mit schweren Verletzungen für die Insassen als auch andere beteiligte Verkehrsteilnehmer führt. Aus der EP2289753 A1 ist ein Verfahren sowie eine Steuerungseinrichtung zum Erkennen bzw. Plausibilisieren einer solchen Flugphase eines Fahrzeugs zu entnehmen. Dort werden insbesondere geeignete Sensoren und Algorithmen zum Erkennen einer solchen Flugphase auf Basis des Beschleunigungssignals in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs gelehrt. Primär werden dabei solche Flugphasen betrachtet, bei denen aufgrund der Schwere des Aufpralls Insassenschutzeinrichtungen ausgelöst werden müssen. Auch bei weniger schweren Airborne-Situationen ist der Fahrer jedoch für zumindest die Zeitspanne während und unmittelbar nach der Landung kaum in der Lage, das Fahrzeug tatsächlich zu führen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, geeignete Maßnahmen zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs während und unmittelbar nach einer Flugphase vorzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die Umgebung in Fahrtrichtung erfasst, also beispielsweise der Verlauf der Fahrspur sowie eventuelle Hindernisse oder Gegenverkehr zu erkennen, und unter Berücksichtigung fahrzeugdynamischer Größen, mindestens der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs, bewertet und in Abhängigkeit davon automatisch in die Bremssteuerung eingegriffen wird. Als Eingriff in die Bremssteuerung kann dabei vorgesehen sein, dass das ESC-System angepasst, also beispielsweise dessen Empfindlichkeit verändert wird. Es können bremsvorbereitende Maßnahmen, beispielsweise der Aufbau des Bremsdruck (Pre-Brake) eingeleitet werden oder sogar ein automatischer Bremseingriff erfolgen. Diese Eingriffe in die Bremssteuerung sind alternative Maßnahmen und unterschiedlich stark in das Fahrverhalten eingreifen. Diese können aber natürlich auch in Kombination gemeinsam verwendet werden.
Mittels Sensoren, beispielsweise Beschleunigungs-und Drehratensensoren, aber evt. bereits auch Umgebungserfassungssensorik, wird eine Flugphase erkannt. Zudem wird durch die Umgebungserfassungssensorik die Umgebung in Fahrtrichtung erfasst und unter Berücksichtigung fahrzeugdynamischer Größen, mindestens der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs, bewertet und in Abhängigkeit davon automatisch in die Bremssteuerung eingegriffen. Die Stärke des Bremssteuerungseingriffs in Abhängigkeit von der Erkennungssicherheit einer Gefahr unmittelbar nach einer Flugphase variiert, insbesondere mit zunehmender Erkennungssicherheit die Stärke des Bremssteuerungseingriffs erhöht wird. Der Bremssteuerungseingriff wird vorzugsweise abgebrochen, sofern der Fahrer das Fahrpedal, also das Gaspedal oder dergleichen betätigt.
Aus den Signalen des Umgebungssensors wird der weitere Straßenverlauf einerseits und aus den fahrdynamischen Signalen des Fahrzeugs der Bewegungsverlauf des Fahrzeugs während und unmittelbar nach der Flugphase andererseits abgeschätzt und die Stärke des Bremssteuerungseingriffs in Abhängigkeit davon variiert.
So wird beispielsweise geprüft, ob das Fahrzeug nach der Flugphase den Straßenverlauf weiter folgen kann. In einem solchen Fall soll die Stärke des Bremssteuerungseingriffs nicht die volle Stärke einer Notbremsung erreichen.
Wird hingegen erkannt, dass das Fahrzeug außerhalb des Straßenverlaufs landen wird oder das Fahrzeug auf der Gegenfahrbahn landen und mit hoher Wahrscheinlichkeit mit entgegenkommenden Fahrzeugen kollidieren wird oder das Fahrzeug von der Fahrbahn abkommen und mit hoher Wahrscheinlichkeit mit stehenden Hindernissen kollidieren wird, so sind starke Eingriffe in die Bremssteuerung erforderlich.
In eine besonders bevorzugte Weiterbildung wird zudem bei einem Landen auf bzw. unmittelbaren Abkommen auf die Gegenfahrbahn der Bremssteuerungseingriff so begrenzt, dass das Fahrzeug noch von der Gegenfahrbahn wegbewegt werden kann, vorzugsweise die Zeitdauer auf der Gegenfahrbahn reduziert wird.
Die Stärke des Bremssteuerungseingriffs wird zudem in Abhängigkeit von wenigstens einer der folgenden fahrdynamischen Größen variiert:
- Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs
- Lenkwinkel oder Lenkdrehrate
- Querbeschleunigung
- Gierdrehrate.
In Abhängigkeit dieser fahrdynamischen Größen wird nämlich ein Bremseingriff unterschiedlich stark auf die weitere Steuerbarkeit des Fahrzeugs wirken und darf ein solcher automatischer Eingriff in die Bremssteuerung keinesfalls diese Steuerbarkeit in dieser ehe schon schwierigen Verkehrssituation noch weiter verschlechtern. Der Umgebungssensor erfasst den vertikalen Neigungswinkel der Straße in Fahrtrichtung oder den Abstand zur Straße oder vorzugsweise beide Größen. Daraus wird unter Berücksichtigung der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs die Schwere und das Gefahrenpotential der Situation abgeleitet und in Abhängigkeit davon, d.h. bspw. entsprechend stark, automatisch in die Bremssteuerung eingegriffen.
Ein Kraftfahrzeug weist dazu ein Steuergerät auf, welches mit zumindest einem Umgebungserfassungssensor verbunden ist. Das Steuergerät weist einen Auswertealgorithmus zur Durchführung des Verfahrens auf, wobei der Sensor die Umgebung in Fahrtrichtung erfasst und das Steuergerät die Umgebung unter Berücksichtigung der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs bewertet und in Abhängigkeit davon automatisch in die Bremssteuerung eingreift, d.h. entsprechende Signale an die Bremssteuerung gibt oder der Algorithmus in das Bremssteuergerät integriert ist und dies dort umsetzt.
So ist es grundsätzlich in Gefahrensituationen von Vorteil die kinetische Energie des Fahrzeugs zu reduzieren, bevor es zu einem Unfall kommt. Das Standardsystem zur Reduzierung der kinetischen Energie ist die Bremsanlage. Nach dem Stand der Technik kann diese mit einer Electronic Stability Control-Funktion (ESC) kombiniert werden, die unabhängig vom Fahrer in der Lage ist, Bremskräfte zu erzeugen. Dies kann in der vorliegenden Situation vorteilhaft dazu genutzt werden, dem Fahrzeug kinetische Energie zu entziehen. Voraussetzung ist eine eindeutige Erkennung der Gefahrensituation und die Abwägung der Vor- und Nachteile einer vom Fahrer unabhängigen Abbremsung des Fahrzeugs. Über die Höhe des Bremseneingriffs kann die Kritikalität des Eingriffs für den „false positive" Fall dosiert werden.
Voraussetzung ist eine Situationserkennung, die eindeutig und verlässlich ist. Solche Erkennungen sind in der Forschung und Entwicklung bereits weit vorangeschritten und bedienen sich Kamera- und Radar-basierter Systeme, die durch Fusion ihrer einzelnen Informationen ein verlässliches Gesamtbild ergeben.
Es wird also ein Verfahren zur Verringerung der Unfallschwere beschrieben, wenn die Situation eindeutig erkennen lässt, dass das Fahrzeug nach einem Sprung und nach der Landung die Straße verlassen hat oder verlassen wird. Die Geschwindigkeit und der Gierwinkel des Fahrzeugs in Bezug auf den Straßenverlauf sind so groß, dass das Fahrzeug innerhalb der fahrphysikalischen Grenzen nicht mehr dem Straßenverlauf folgen kann. In dieser Situation können unabhängig vom Fahrer alle vier Bremsen gleichmäßig betätigt werden. Das ABS System sorgt dafür, dass die Räder nicht blockieren und die Lenkfähigkeit durch den Fahrer erhalten bleibt. Das System wird dabei bis in den Stillstand bremsen, es sei denn der Fahrer überstimmt das System und gibt wieder Gas. Das ESC-System hat in dieser Situation niedrigere Priorität als der beschriebene Bremseneingriff.
Wird anhand der Informationen der Umgebungssensorik abgeschätzt, dass das Fahrzeug auf die Gegenspur geraten wird und ein Frontalzusammenstoß mit entgegenkommendem Verkehr droht, wird ebenfalls gebremst. Die Geschwindigkeit und der Gierwinkel des Fahrzeugs in Bezug auf den Straßenverlauf sind auch hier so groß, dass das Fahrzeug innerhalb der fahrphysikalischen Grenzen nicht mehr der eigenen Spur folgen kann. In dieser Situation können unabhängig vom Fahrer alle vier Bremsen gleichmäßig betätigt werden. Die Geschwindigkeitsreduzierung muss dabei auf einen Wert begrenzt werden, der ein Optimum darstellt für die Zeit, die das Fahrzeug auf der Gegenspur ist. Extremfall Abbremsung auf der Gegenspur bis Okmh ist nicht vorteilhaft. Auch hier wird das Abbremsen durch Gasgeben des Fahrers abgebrochen. Das ESC- System bleibt in dieser Situation aktiv und kann radselektiv einen höheren Druck aufbauen, um das Fahrzeug zusätzlich zu stabilisieren. Zusätzlich kann das ESC sensitiv geschaltet werden, wie im nächsten Abschnitt beschrieben.
Wenn sich erkennen lässt, dass das Fahrzeug auf der eigenen Spur bleiben kann, werden die Schwellwerte für die Aktivierungskriterien des ESC-Systems abgesenkt. Damit kann der Eingriff früher erfolgen als in der Standardeinstellung, in der ein Kompromiss zwischen Empfindlichkeit und Robustheit gefunden werden muss.

Claims

Patentansprüche
1 ) Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs während und unmittelbar nach einer Flugphase, wobei mittels Sensoren eine Flugphase erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebung in Fahrtrichtung erfasst und unter Berücksichtigung fahrzeugdynamischer Größen, mindestens der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs, bewertet und in Abhängigkeit davon automatisch in die Bremssteuerung eingegriffen wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Bremssteuerungseingriffs in Abhängigkeit von der Erkennungssicherheit einer Gefahr unmittelbar nach einer Flugphase variiert, insbesondere mit zunehmender Erkennungssicherheit die Stärke des Bremssteuerungseingriffs erhöht wird.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremssteuerungseingriffs abgebrochen wird, sofern der Fahrer das Fahrpedal betätigt.
4) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Signalen des Umgebungssensors und fahrdynamischen Signalen des Fahrzeugs der weitere Straßenverlauf einerseits und Bewegungsverlauf des Fahrzeugs während und unmittelbar nach der Flugphase andererseits abgeschätzt wird und die Stärke des Bremssteuerungseingriffs in Abhängigkeit davon variiert wird.
5) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass geprüft wird,
ob das Fahrzeug nach der Flugphase den Straßenverlauf weiter folgen kann, und/oder ob das Fahrzeug außerhalb des Straßenverlaufs landen wird, und/oder
ob das Fahrzeug auf der Gegenfahrbahn landen und mit hoher Wahrscheinlichkeit mit entgegenkommenden Fahrzeugen kollidieren wird, und/oder
ob das Fahrzeug von der Fahrbahn abkommen und mit hoher Wahrscheinlichkeit mit stehenden Hindernissen kollidieren wird. 6) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Landen auf bzw. unmittelbaren Abkommen auf die Gegenfahrbahn der Bremssteuerungseingriff so begrenzt wird, dass das Fahrzeug noch von der Gegenfahrbahn wegbewegt werden kann, vorzugsweise die Zeitdauer auf der Gegenfahrbahn reduziert wird.
7) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Bremssteuerungseingriffs zudem in Abhängigkeit von wenigstens einer der folgenden fahrdynamischen Größen variiert wird:
- Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs
- Lenkwinkel oder Lenkdrehrate
- Querbeschleunigung
- Gierdrehrate.
8) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anderen Steuerungen, welche die Bremse kontrollieren, in dieser Situation eine niedrigere Priorität eingeräumt wird.
9) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungssensors den vertikalen Neigungswinkel der Straße in Fahrtrichtung und/oder den Abstand zur Straße erfasst und unter Berücksichtigung der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs bewertet und in Abhängigkeit davon automatisch in die Bremssteuerung eingegriffen wird.
10) Steuergerät für ein Kraftfahrzeug mit einem Umgebungserfassungssensor sowie einem Auswertealgorithmus zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Sensor die Umgebung in Fahrtrichtung erfasst und das Steuergerät unter Berücksichtigung der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs bewertet und in Abhängigkeit davon automatisch in die Bremssteuerung eingreift.
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