用於車輛自動制動的方法和控制裝置與流程

2023-11-02 10:21:35

本發明涉及一種用於控制車輛的自動制動的控制裝置和方法。自動制動可以以通常的方式由碰撞探測裝置觸發，它可以預判車輛可能發生的碰撞從而要求車輛的制動系統對輪邊制動器進行操作。本發明也包括一種具有根據發明的控制裝置的車輛。

背景技術：

通過根據發明的方法可以實現緊急輔助制動。當車輛駕駛員沒有察覺車輛周圍的物體或者即使發覺但是所施加的制動力不夠時，緊急輔助制動要求制動系統產生很大的減速度(負加速度)用於緊急制動或自動制動。但是每個制動系統在開始產生車輛減速度的時候會有一個反應時間。為了減小反應時間，緊急輔助制動系統在原本的自動制動之前可以要求制動系統進行準備或者說預處理，由此可以以儘可能短的反應時間對制動要求作出反應。例如可以將制動片布置並保持在制動盤的附近。通過預處理可以使制動系統從準備狀態進入激活狀態。

該方法的主要缺點在於，制動系統對制動要求的反應時間按照所使用的技術各不相同。為了確定製動系統的理想準備時間點，緊急輔助制動系統需要深刻理解制動系統本身。但是在實際情況下通常不能實行實現，因為車輛的制動系統可能由不同的供應商提供。因此在至今為止的緊急輔助制動解決方案中，制動系統的最佳準備時間點僅僅可以大致確定，這可能導致制動距離的損失或倉促的介入制動。

從現有技術例如de102010049351a1可知一種碰撞探測裝置。文中所述的用於探測碰撞的制動輔助裝置在駕駛員未採取行動時根據車輛和位於車輛前的物體之間的距離提供輔助功能。制動輔助裝置可以通過can總線(can-區域控制網路)與制動系統相連，從而向它發送一個制動請求信號。該信號會觸發制動系統介入。

從wo2011/069489a1中可以知道一種用於在啟動的時候輔助駕駛員的緊急制動輔助系統。其中設計一個識別單元用於從環境傳感器的信息中得到距離發生碰撞的時間，即所謂的ttc(timetocollision)，以及到開始進行制動需要的時間，即所謂的ttb(timetobreak)，從而避免與前車的碰撞危險。由此可以通過電子制動系統產生一個相應的制動介入信號並發送至制動系統從而在一定時間內進行自動和快速的制動介入。

技術實現要素：

本發明以以下任務為基礎，即在碰撞探測裝置和制動系統的共同作用下進行自動制動時減小制動系統的反應時間的影響。

該任務將通過獨立權利要求的內容得到解決。本發明的有利改進通過附屬權利要求、下文闡述以及圖示公開。

通過發明公開一種用於控制車輛緊急制動或者自動制動的方法。通過該方法可以協調車輛的碰撞探測裝置和制動裝置之間的共同作用。在該方法中碰撞探測裝置預測車輛可能發生的碰撞並且得到一個自動制動的制動時間點，這裡表示為ttb制動時間點(ttb-timetobreak)。在ttb制動時間點開始進行自動制動，即根據自動制動的需要第一次在車輪上產生制動力矩。制動系統處於準備狀態，這時以操作車輪制動器的方式對碰撞探測裝置的制動請求進行反應。制動請求例如可以是額定減速度，即負的理論加速度，這通過制動系統的車輪制動實現。為了將碰撞探測裝置的制動請求傳遞至制動系統上可以將兩個裝置例如通過通信總線，例如can總線相連。

這裡提及的準備狀態是車輛啟動之後制動系統所具有的通常工作狀態。為了從準備狀態出發第一次產生制動力矩，制動系統需要一個反應時間，從而藉助車輪制動器第一次產生制動要求的自動制動。

為了考慮到該反應時間，根據發明提供車輛制動系統的反應時間的持續時間。換句話說向車輛中實際安裝的制動系統提供持續時間值形式的時間說明，例如作為數字值。從制動系統的準備狀態出發可以在識別可能發生的碰撞時不會直到ttb制動時間點才操作車輪制動器，而是在之前的一個開始時間點(即從ttb制動時間點扣除反應時間的持續時間值)就已經操作車輪制動器。根據發明的方法不是在ttb制動時間點才開始操作車輪制動器，而是在開始時間點之前，從而將車輪制動器從準備狀態激活或者進行操作。由於這裡首先需要一定反應時間第一次在車輪制動器上產生制動力矩，可以通過上述對開始時間點的確定實際上在ttb制動時間點實現第一次通過車輪制動器產生制動力矩。由此可以基於根據發明的方法完全抵消或避免反應時間的影響。

本發明也包括可選的改進方案，通過其特徵可以得到其他的優點。

兩種改進方案涉及的問題是，碰撞探測裝置或制動系統其中的哪一個對反應時間的持續時間進行考慮。其中一種改進方案中進行設計，通過碰撞探測裝置在開始時間點發送制動請求開始進行自動制動。這裡碰撞探測裝置通過以下方式考慮了持續時間，即不在ttb制動時間點向制動系統發送制動請求，而是在之前的開始時間點。由此的優點是，為了實現根據發明的方法不再需要對制動系統進行特殊的設計，而可以以為人所知的方式通過將車輪制動器從準備狀態激活從而對制動請求作出反應，這裡可以允許一定反應時間，因為在原本的ttb時間點之前的開始時間點就已經接收到制動請求。

另一種改進方案為此進行設計，以如下方式進行自動制動，即，通過碰撞探測裝置在原本的制動請求之前將ttb制動時間點發送至制動系統上，制動系統本身得到開始時間點並且在開始時間點對車輪制動器進行操作而不需要制動請求。換句話說碰撞探測裝置通知制動系統下一次制動請求何時到達。這種改進方案的優點在於，制動系統本身可以考慮一個合適的反應時間。由此可以例如考慮到制動系統當前的工作狀態，該狀態可能對反應時間的持續時間產生影響。

這種改進方案具有一個額外的設計，即在某些情況下取消制動請求，因為碰撞探測裝置例如識別出不再需要自動制動。在這種改進方案中當取消制動請求時制動系統在ttb制動時間點中斷自動制動。因此可以避免通過制動系統產生制動力矩，儘管不存在制動請求。

如上文所述，反應時間表示一個階段，在該階段中制動系統從準備狀態過渡到通過車輪制動器實際在車輛的車輪上施加制動力矩的狀態。在準備狀態下例如車輪制動器的制動塊或制動片處於靜止位置。從該靜止位置出發，制動片在反應時間內例如運動至各個制動盤或者在其上進行加速。當制動片到達或者接觸制動盤時，反應時間結束，或者說開始產生摩擦力矩。換句話說根據本發明的一種結構示例，在反應時間內車輪制動器的制動片從靜止位置出發加速運動到車輪制動氣的制動盤上。

這裡特別有利的是，制動片在ttb制動時間點上保持運動。由此可以以有利的方式省去加速制動片所需的時間，從而提高制動片向車輪制動器的壓力。

本發明的一種改進方案中進行設計，在反應時間內利用一個泵用於提高自動制動所需的制動壓力。額外的或可選的也可以進行設計，對電磁製動力加強器的制動活塞進行加速。由此可以以有利的方式減少反應時間或者說增大壓力產生速度，由此可以通過制動系統增大制動壓力以實現自動制動。

在一種改進方案中對原本的預測ttb制動時間點進行了設計，通過碰撞探測裝置基於一個數字地圖預判或者預測碰撞的時間點。該時間點在這裡被稱為toc碰撞時間點(toc-timetocollision)，在現有技術中通常如此。從toc碰撞時間點可以得到ttb制動時間點作為最遲開始進行自動制動的時間點，即第一次通過制動系統產生制動力矩，從而通過自動制動避免碰撞或者至少限制在一個預設的傷害範圍，例如不超過預設的最高速度。例如可以通過碰撞探測裝置預判到兩秒鐘之內將發生碰撞。由此例如可以在當前時間加上一秒鐘作為ttb制動時間點。如果反應時間總計700毫秒，則通過根據發明的方法可以從當前時間點出發經過300毫秒之後操作車輪制動器，從而實際上在一秒之後，即在ttb制動時間點已經第一次產生制動力矩進行制動行為。

如上所述，本發明還包括一種用於車輛的控制裝置，藉助它可以實現根據發明的方法的一種結構形式。控制裝置被設計用於為自動制動從ttb制動時間點和車輛制動系統的反應時間的持續時間得到開始時間點，由此開始將制動系統從準備狀態(制動盤處於靜止位置和/或用於提供制動壓力的泵不工作或處於靜止狀態和/或制動力增強器的制動活塞靜止)激活對車輛的車輪制動器進行操作。控制裝置此外被設計用於在開始時間點，即在ttb制動時間點就已經對車輪制動器進行操作，從而使車輪制動器剛好在ttb制動時間點開始產生制動力矩並且處於動態運動中。控制裝置被設計用於實現根據發明的方法的一種結構形式。

最後本發明還包括一種具有制動系統和碰撞探測裝置的車輛。該制動系統和碰撞探測裝置的原理基於現有技術的一種相應裝置。根據發明對制動系統和/或碰撞探測裝置繼續進行改進，從而通過它提供一種根據發明的控制裝置。由此通過上述方式或者通過碰撞探測裝置，或者通過制動系統(或者也可以通過兩者組合)基於反應時間的持續時間得到用於操作車輪制動器的開始時間點，在預判到碰撞的時候在開始時間點，而不是在ttb制動時間點才激活車輪制動器用於進行自動制動。

根據發明的車輛優選的是轎車或者載重車輛。

附圖說明

下文將闡述本發明的一種結構示例。這裡示出：

圖1根據發明的車輛的一種結構形式的示意圖和

圖2圖1的車輛在進行自動制動時車輛減速的時間變化曲線。

具體實施方式

下文闡述的結構示例是本發明的一種優選結構示例。在這種結構示例中該結構形式的所述部件展示了本發明各個互相獨立的特徵，它們各自也是對本發明進行的互相獨立的改進，由此單獨或者以其他未展示的組合形式作為本發明的組成部件。此外所述的結構形式也通過本發明的其他或已經闡述的特徵進行限制。

附圖中功能相同的元件設有相同的附圖標記。

圖1展示一種車輛，這裡特別是轎車或載重汽車。車輛1具有車輪2，在其上通過制動系統3產生制動力矩從而減小車輛1的行駛速度v。制動系統3在這裡可以具有車輪制動器4。此外製動系統3例如具有一個控制單元5，它帶有一個制動控制器ecu和一個電子制動力加強器ebkv。制動控制器ecu例如可以對控制單元5的電子制動力加強器ebkv進行控制，從而由此在制動迴路6中產生液壓制動力。為了產生制動壓力控制單元5例如包括一個液壓泵10。所提及的部件例如可以通過電子穩定控制單元(esc-electronicstabilitycontrol)提供。

每個車輪制動器4都可以具有一個制動盤6和帶有制動片8的制動鉗7，這裡制動片8以為人所知的方式由控制單元5通過制動迴路6對制動片7施加擠壓。

車輛1此外可以具有一個碰撞探測裝置11，它例如基於處理器，例如微處理器或微控制器實現。碰撞探測裝置11可以從傳感器裝置13的傳感器數據12得到車輛1的周圍環境15的數字環境地圖14，並從中得到車輛1是否存在與外部物體碰撞的風險。如果存在風險則通過碰撞探測裝置11向制動系統3發送一個制動請求16。

制動請求16例如可以作為數位訊號通過總線系統17，例如can總線傳遞至制動系統3上。制動系統3根據請求信號16通過車輪制動器4產生用於減小汽車速度v的制動力矩。由此可以通過碰撞探測裝置11和制動系統3的共同作用實現車輛1的自動制動而不需要車輛1的駕駛員進行操作。

這裡在車輛1中保證制動力矩的產生，即速度減小在一個由碰撞探測裝置11計算得到的ttb制動時間點，即ttb(timetobreak)時間點開始，儘管將制動系統從準備狀態喚醒首先需要一個反應時間tl，從而使制動片9從準備狀態運動至制動盤7和/或在制動迴路6中產生一個足夠大的制動壓力。

由此車輛1可以以下述兩種方式的其中一種進行設計。通常在碰撞探測裝置11和/或制動系統3中提供反應時間tl的時間值18並在激活或者操作車輪制動器4的時候考慮到該時間值18。

這在下文的圖2中得到闡述。圖2展示車輛減速度(「負的a」)的時間變化曲線19、20，即負的加速度a，由此通過制動力矩減小車輛1的行駛速度v。變化曲線與時間相關。

現有技術的情況由時間變化曲線19表示。碰撞探測裝置11在期望的ttb制動時間點ttb發出制動請求16。制動系統3之後在制動管路6中產生制動壓力，從而使制動片9運動至制動盤7上並對制動盤7施加壓力。由此從制動片9的靜止位置出發第一次產生制動力矩，經過反應時間tl，因此在期望的ttb制動時間點和第一次產生車輛1減速之間存在反應時間tl，之後才產生車輛減速-a的時間變化曲線19。

根據一種結構示例碰撞探測裝置11可以從當前時間點21出發在開始時間點ts向制動系統3發射制動要求16。開始時間點ts由tbb制動時間點減去反應時間tl的時間值18得到。制動系統3由此可以以通常的方式對制動要求作出反應。由於在首次產生制動力矩之前需經過一個反應時間tl，因此在ttb制動時間點就已經開始產生制動力矩，並在之後通過將制動片9壓在制動盤7上持續增大，從而形成時間變化曲線20。ttb制動時間點例如可以由碰撞探測裝置以合適的方式從碰撞時間點toc例如藉助數字環境地圖14和當前行駛速度v得到。

除了上述在開始時間點ts發送制動要求16之外，碰撞探測裝置11還可以在一個前期信號22中向ttb制動時間點告知ttb制動時間點。制動系統3，例如制動控制器ecu可以從前期信號22中藉助關於ttb制動時間點的信息自動計算出開始時間點ts並且在開始時間點ts開始操作車輪制動器11，儘管還沒有接收到制動要求16。在碰撞探測裝置11為此提供反應時間tl的時間值18。當制動要求在ttb制動時間點由碰撞探測裝置11發出到達制動系統3時，制動片9已經處於運動並且正好接觸制動盤7。由此同樣可以得到汽車減速的時間變化曲線20。

在汽車1中，碰撞探測裝置11或者制動系統3因此放棄預處理制動系統什麼時候進行緊急制動或者自主制動。為此根據反應時間tl的時間值18並從ttb制動時間點(在該時間點應該開始緊急制動)出發，或者通過碰撞探測裝置11或者通過制動系統得到開始時間點ts。在開始時間點ts可以通過碰撞探測裝置提前發送制動要求16，或者可以將ttb制動時間點作為前期信號22告知制動系統3，從而使制動系統3可以自主提前作出決定。

在這種情況下由此得到下述流程：

1.緊急輔助制動系統，即碰撞探測裝置11監測車輛周圍15的物體。當確定將與物體發生碰撞之後，計算time-to-collisiontoc。

2.從toc中緊急輔助制動系統可以推導出ttb制動時間點，即timetobreakttb並在前期信號22中將該ttb制動時間點例如通過數據總線17傳遞至制動系統3。

3.制動系統從接收ttb制動時間點開始按照其特有的系統特性得到制動系統3進行準備(預處理)，例如液壓泵10和/或ebkv制動活塞開始運行的理想時間點。這裡重要的系統特性指的是反應時間tl的時間值18。理想時間點即開始時間點ts。

4.制動系統3的預處理如下實現，即從接收ttb制動時間點開始不存在時間延遲地馬上開始產生所需的車輛減速度。

5.緊急制動系統從接收ttb制動時間點開始通過制動要求16提出應產生的額定減速度。

為了實現通過傳達ttb制動時間點減小制動系統3在緊急制動時的反應時間tl，車輛1優選的配備有下述系統：

1.用於緊急輔助制動的控制器，即碰撞探測裝置11，它藉助傳感器裝置13的合適的傳感器(例如前雷達、攝像機)探測物體和測量toc並用於計算ttb制動時間點。

2.制動系統3藉助主動產生的(可通過制動控制器ecu進行控制的)制動力矩，即例如藉助ebkv和調節緊急制動產生制動要求16所需的額定減速度。

總而言之本文的示例展示了本發明如何在車輛制動系統中通過傳達預設的制動時間點在緊急制動時減少制動系統的反應時間。