用于辅助机动车驾驶员的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于在用于以缓慢的速度越过近地的障碍物的行驶过程中辅助机动车的、尤其是电动车的驾驶员的方法。在此，该方法具有如下步骤：将转矩传递（S1）至待驱动的车轮以越过障碍物；识别到（S6）障碍物已被越过，以及在识别之后立即自动减小转矩和/或自动产生（S7）制动力矩以用于使机动车减速。
【专利说明】用于辅助机动车驾驶员的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在为了越过近地的障碍物而以缓慢速度行驶的过程中辅助机动车驾驶员的方法，以及一种设计用于执行所述方法的控制设备。
【背景技术】
[0002]在具有传统的手动换挡变速箱和内燃机的机动车行驶时，驾驶员手动地且配合油门踏板和离合器来控制从静止状态经过障碍物(例如路缘石)的起动过程，从而首先在较小的离合器打滑幅度时将大的转矩传递至车轮，以便越过障碍物，且发动机不停转。在越过了障碍物后，一旦车辆开始运动，则驾驶员自动再次断开离合器，从而再次中断动力啮合，且车辆迅速滑行。
[0003]在具有变换器-全自动变速箱的机动车中，基于扭矩变换器的特征在越过了路缘石时产生适当的转矩，从而可以监控该路缘石并在机动车的持续的、平稳的移动的情况下越过该路缘石。
[0004]相反，目前为止电动车越过阶梯状的障碍物的起动过程是有问题的。在此,首先为了越过障碍物，驾驶员通过操纵油门踏板而要求增大的转矩。在越过障碍物之后行驶时，车辆向前猛冲加速，因为形成的高转矩仍始终作用于被驱动的车轮上。目前为止，对电动车来说不能安全且可靠地控制下述行驶情况:其中电动车从缓慢的行驶开始沿着期望的行驶方向而迅猛加速，从而达到过高的速度。可能经过较长的时间，直到驾驶员已经克服制动前慌张时刻(Schreckmoment)并做出合适的反应(例如制动)。因此,存在即将发生例如与障碍物附近的其它车辆碰撞的危险。
【发明内容】
[0005]在用于以缓慢的速度越过近地的障碍物的行驶过程中用于辅助机动车的、尤其是电动车的驾驶员的、根据本发明的方法具有如下步骤:将转矩传递至待驱动的车轮以越过障碍物；识别到障碍物已被越过，以及在识别之后立即自动减小转矩和/或自动产生制动力矩以用于使机动车减速。
[0006]此外，根据本发明还提供了 一种用于执行这种方法的控制设备。
[0007]概念“近地的障碍物”在此理解为一种例如具有从路基，例如地面、停车位向上延伸的、高度小于40cm、优选小于30cm、特别优选小于20cm的障碍物。例如，下沉的路缘石不在低于20cm的范围内。不直接从地面向上延伸，而是以上述距离处于地面之上的物体也属于概念“近地的障碍物”。
[0008]在该正文的语句中，概念“电动车”例如可以理解为仅通过电能驱动的机动车，然而还可以理解混合动力车，其具有电动机和内燃机或燃料电池的组合。
[0009]本发明实现了安全且可靠地控制尤其是电动车在障碍物处的起动。本发明允许在越过障碍物时机动车稳定的、平稳的继续运动。驾驶员不必为此采取特殊的措施或者注意油门踏板和制动踏板精确地配合。基于令人惊讶的车辆反应，之前所述的碰撞危险也被克月艮。同样解决了如下问题:机动车由于在其运动路径中的障碍物而被卡住，由此驱动装置会过热。在根据本发明的方法中，限制了驱动力矩并进而限制了驱动电机的电流消耗。由此避免了在起动时驱动电机的高能量负荷和电流峰值，并进而阻止了驱动电机或其功率电子装置的热过载。
[0010]按照根据本发明的方法的设计方案，为了识别或检测越过障碍物，检测并分析至少一个外部的和/或内部参量，如车道斜度和/或机动车的状态、例如机动车的速度和/或加速度。
[0011]由此可以使执行根据本发明的方法的控制设备的控制或调节算法与机动车的现有边缘条件或特殊的运行情况最佳地匹配。
[0012]按照根据本发明的方法的实施方案变型，机动车被电动驱动。在此，通过分析电动机的特征参量来识别障碍物越过，该特征参量尤其描述了电动机负荷的特征。
[0013]根据这种特征参量(例如消耗的发动机电流)可以迅速且可靠地识别出越过了障碍物，从而能够及时地引起所需的车辆反应。
[0014]在根据本发明的方法的一种实施方案中，为了识别越过障碍物，对机动车的轮胎中的压力进行分析。
[0015]胎压监控系统在现有技术中是已知的且能够简单和价廉地实现。在现代车辆中，大多本身就存在胎压监控系统，从而能将由胎压监控系统提供的信号同时用于上述目的。当存在这种胎压监控系统时，使用于根据本发明的方法的所需的附加成本最小化。
[0016]按照根据本发明的方法的一种设计方案，当存在驾驶员的被识别的起动期望时，油门踏板梯度低于预先给定的阈值时，以及在基于预先给定的上部极限值形成驱动力矩时机动车未沿行驶方向加速时，则识别到障碍物情况。
[0017]概念“油门踏板梯度”在此理解为踏板位置基于时间的变化。对油门踏板梯度的考虑基于这样的认识:在控制机动车以用于越过障碍物时，驾驶员仅缓慢地或延迟地操纵油门踏板。通过对障碍物情况的这种识别，根据之前所述的边缘条件可以推断出起动辅助的必要性，并因此确保了，仅当确实需要时才运行根据本发明的方法。
[0018]例如，为了确定起动期望检测驻车制动器和/或行车制动器的位置。
[0019]因此可以确保，不因为制动而导致检测到行驶阻力的变化。
[0020]在根据本发明的方法的一种设计方案中，为了确定起动期望，检测选择机构、尤其是换挡杆的位置，为了选择在变速箱侧待挂入的不同的变速档位，和/或为了选择不同的行驶程序，该换挡杆能运动至不同的选择位置中。
[0021]由换挡杆的位置能可靠地推导出起动期望。
[0022]按照根据本发明的方法的实施方案变型，通过环境传感装置或遥感设备识别到障碍物。在此，环境传感装置尤其构造为照相系统、超声波系统、雷达系统和/或激光雷达系统。由于可使用不同传感器类型或者可以组合不同传感器类型，所以在外部条件(下雨、有雾)变化时能够实现改进的可靠性。例如，借助于相片能够识别到阶梯状的障碍物。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1不出了具有多个与时间相关的图形的图表；
图2a示出了一图表，其中示出了作为时间的函数的、在上坡处和在路缘石处起动时驱动电机的发动机力矩；
图2b示出了一图表，其中示出了在上坡处和在路缘石处起动时，机动车的加速度的时间走向；以及
图3示出了根据本发明的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024]图1示出了根据本发明的方法的实施方案的时间流程。
[0025]图1的各个图表Ia)至If)分别基于相同的时标或者说时间标尺。在各个图表中，通过虚线曲线分别示出了在根据本发明的方法中相应地沿Y方向描述的纵坐标参量的时间走向，其中对驱动设备以及电动车的减速设备进行自动操控。相应地，通过实心曲线示出了在电动车常规起动时各个纵坐标参量的走向。也就是说，驾驶员以常规方式借助于油I ]踏板和制动踏板控制起动过程。
[0026]图表Ia示出了作为时间函数的车辆速度。示出了在电动车常规起动时车辆速度的走向的曲线Kl具有上升部段10，在时刻t1;该上升部段从值O开始急剧上升。曲线Kl示出了第一速度最大值Vmaxl，换句话说这表示，首先急剧上升的车辆速度逐渐变缓，直至车辆速度在时刻t2达到最大值Vmaxl。在经过最大值Vmaxl之后，车辆速度急剧下降，像通过下降的部段12反映的那样，并车辆速度在时刻t3重新达到O。
[0027]图1a中的虚线曲线K2反映了在根据本发明的方法中车辆速度的时间走向。首先，曲线K2的陡峭部段14的走向与在常规方法中速度的走向一致。如此解释这种一致，即在时刻t4才越过路缘石，且在时刻t4之前在常规方法中和在根据本发明的方法中，响应于通过下压油门踏板而要求的驱动力矩期望而实现电动车加速。
[0028]一旦由驾驶员通过操纵油门踏板要求的驱动力矩足够使电动车反作用于障碍物的行驶阻力而驶过，则在时刻h，速度从值O开始急剧增大，像通过上升的陡峭部段14示出的那样。曲线K2在时刻t4经过第二速度最大值Vmax2。在经过第二速度最大值Vmax2之后，速度像通过下降的陡峭部段16描述的那样迅速下降并在时刻t5达到值O。
[0029]图1b示出了作为时间函数的油门踏板位置。示出了在常规方法中的时间走向的曲线K3可以粗略分为三个部段，即具体而言分为上升部段18、与横坐标近似平行延伸的平行部段20和急剧下降的陡峭部段22。
[0030]上升部段18的小的斜度表明驾驶员缓慢地下压油门踏板。也就是说，驾驶员识别出在路缘石处起动的情况且通过缓慢地操纵油门踏板而要求相应的驱动力矩。上升部段连续地过渡至平行部段20。换句话说，这表示，从确定的时刻开始，油门踏板不再偏移，而是一像平行部段20描述的那样一在一段时间内保持恒定。在时刻t6，驾驶员经历了机动车的剧烈加速，并随后突然释放油门踏板，从而油门踏板在时刻t7又到达其静止位置。
[0031]图表Ic中沿着纵坐标绘出使电动车减速的制动力矩以及沿着横坐标绘出时间。曲线K4描述了在根据本发明的方法中的走向。在曲线K4处定义了两个分部段，一急剧上升的陡峭部段24以及一大致平行于X轴延伸的平行部段26。在时刻t8，根据本发明的控制设备借助于相应的传感器检测到，已越过了路缘石。为了阻止机动车向前的不期望的剧烈加速，在越过路缘石之后，立即使电动车一像通过陡峭部段24示出的那样一通过制动干预而自动地减速，所述制动干预例如可以由被电子稳定程序(ESP)控制的制动器来提供。[0032]在常规方法中，制动力矩的走向通过曲线K5来描述。在定性的走向方面，曲线K5与曲线K4 一致且也具有急剧上升的陡峭部段28以及平行部段30。陡峭部段28在时刻t7急剧上升，其中在越过路缘石之后，驾驶员对机动车的突然加速做出反应且驾驶员迅速下压制动踏板。像在图1b中示出的那样，在相同的时刻&，油门踏板已经到达其静止位置，这表示，驾驶员在时刻t7把脚从油门踏板换到了制动踏板。由于驾驶员的反应与自动制动干预相比明显缓慢，所以曲线K5相对于曲线K4沿正X方向在时间上错开了确定的时间。
[0033]图表Id表明，变速箱侧挂入的变速档位始终处于位置“D”。
[0034]在图表Ie中绘出了作为时间函数的机动车驱动力矩。在此，曲线K6描述了在根据本发明的方法中驱动力矩的走向。曲线K6具有平缓地上升的上升部段32，该上升部段在时刻t8达到了局部最大值Mmax,且在经过了该最大值Mmax之后，过渡为急剧下降的陡峭部段34。该下降的陡峭部段34描述了，在识别到越过了障碍物之后(时刻t4)立即由根据本发明设计的控制设备引起的驱动力矩迅速减小。在此，传递至被驱动的车轮上的驱动力矩与形成的制动力(图1c) 一致，从而实现了迅速且舒适的制动。图1e和Ic之间的比较说明，在开始的制动力时驱动力矩减小至零，从而制动器未过度承担负荷。
[0035]曲线K7描述了在常规方法中驱动力矩的走向。曲线K7示出了平缓地上升的上升部段36，该上升部段与曲线K6的上升部段32 —致，因为在常规方法中和在根据本发明的方法中在越过障碍物之前(在时刻t4)分别都通过驾驶员操纵油门踏板(图1b)来要求驱动力矩。在时刻t8，上升部段36过渡至一与横坐标平行地延伸的平行部段38中，该平行部段本身在时刻t9过渡至一下降的陡峭部段40。
[0036]图1f示出了机动车的加速度的时间走向。在此，该加速度曲线对应于在图1a中示出的速度曲线的第一时间导数。曲线K8描述了在根据本发明的方法中作为时间函数的机动车加速度。曲线K8具有形式为向下开口的抛物线的上部峰值部段42，相对于该抛物线所有纵坐标，也就是说车辆加速度都是正的(狭义上的电动车加速度)。上部峰值部段42表明，车辆加速度首先在时刻A如何剧烈上升以及迅速地达到最大值&_，以便在经过最大值afflax之后，在自动制动干预的影响下在驱动力矩减小同时急剧且迅速地减小，直至车辆加速度首先经过过零点(在该过零点中此时车辆速度是恒定的)。在过零点之后，曲线K8过渡至抛物线形的下部峰值部段44，对于该下部峰值部段来说，所有Y值都是负的(狭义上的机动车减速度)。机动车的减速度在时刻t4实现的过零点之后首先像通过负的陡峭部段46描述的那样急剧增大，经过局部的最小值amin，且随后像通过上升部段48示出的那样逐渐减小。曲线K8总体示出了周期性的曲线走向，从而可以定义第一周期持续时间！\。
[0037]描述了在常规方法中车辆加速度的时间走向的曲线K9示出了处于第一象限中且进而代表狭义上的机动车加速度的上部梯形部段50，该上部梯形部段在过零点之后伴随着变化的符号近似重复，从而整体得到曲线K9的近似周期性的走向。因此可以定义第二周期持续时间T2。在时刻t2实现的过零点之后，曲线K9的下部梯形部段52处于第四象限中，这表示:在相应的时刻，电动车加速度是负的。上部梯形部段50具有一陡峭部段54，该陡峭部段与根据本发明的方法的曲线K8的陡峭部段一致且表示了响应于通过下压油门踏板而要求的驱动力矩的机动车加速度。该加速度在一确定的持续时间中恒定地保持为最大值，像通过曲线K9的平行部段56描述的那样。换句话说，这表示:电动车以大的加速度向前运动相对较长的时间，该加速度由于驾驶员制动操纵才急剧下降，并且电动车在时刻t2具有过零点。当电动车持续如此长的大的加速度时，存在即将发生的与物体、例如附近的其它车辆碰撞的危险。此外，由于长的加速度阶段，达到了大的最大速度Vniaxl (图la)，该最大速度Vfflaxl是在根据本发明的方法中最大速度Vmax2的数倍。
[0038]相反，自动的车辆反应实际上在没有时间延迟的情况下实现，因为传感器在越过障碍物之后紧接着将相应的输出信号提供给根据本发明的控制设备以用于后续处理。与此相比，驾驶员的反应相对缓慢。根据本发明的控制设备和驾驶员之间的这种不同的反应特性一方面导致了，在常规方法中车辆加速度走向的周期持续时间T2是在根据本发明的方法中周期持续时间T1的数倍(T2)XT1X
[0039]此外，不同的反应时间还影响了机动车的停车制动距离。在此，该停车制动距离由在反应时间期间经过的距离和实际的制动距离来确定。因为在自动控制时反应时间实际为0，所以在这种情况下停车制动距离明显较小。通过图1a中的箭头B指示的时间段是用于常规方法相对于根据本发明的方法的停车制动距离的差值的标准。
[0040]由图1b中看出在根据本发明的方法中驾驶员对油门踏板的操纵。其中曲线KlO表示在根据本发明的方法中油门踏板位置的走向。在开始自动的制动过程或减速过程(时刻七8)之后，油门踏板仍相对较远地偏离静止位置。同时车辆还减速(图1f)。这表示:控制指令自动装置具有在驾驶员手动操纵之前的优先级，以便使手动和自动的控制指令彼此协调。在驾驶员在时刻t4经历了车辆减速之后，驾驶员在相应的反应时间之后缓慢地使油门踏板返回，如此以便阻止有意使车辆减速的自动行为和驾驶员彼此相对地工作。对于过于强烈的补充性的手动控制指令输入和自动产生的控制信号来说，可以使这些控制信号彼此自动协调地实现，以便例如阻止机动车过分强烈地减速。
[0041]为了在根据本发明的方法中在任何情况下都开始符合情况的车辆反应，优选检查，实际上障碍物情况是否存在，也就是说，是否实际上必须越过障碍物，或者是否大的行驶阻力是因为其它原因，例如像在斜坡处的起动(坡起)。为此，图2a示出了一图表，其中绘出了在坡起时(曲线BI)和在越过障碍物起动时(曲线Hl)驱动电动车的电动机的发动机力矩Md乍为时间函数。图2b示出了另一个图表，其中绘出了在坡起时(曲线B2)和在越过障碍物起动时(曲线H2)发动机旋转加速度(dnm(rt/dt)或车辆纵向加速度(ax)作为时间函数。两个图表2a和2b基于相同的时间标尺。在坡起时和在越过障碍物起动时，发动机力矩I首先增大至最大值Mtaax,同时机动车不运动。然而，在路缘石处起动时特征性的区别特征在于，当越过障碍物时负荷力矩突然减小。这例如可以通过由峰值P描述的发动机力矩埯的阶跃(例如可通过转子的突然旋转加速和/或驱动电机的改变的电流消耗来检测)确定。因此，示出一种如何能区分在阻挡的障碍物处的起动与在斜坡处起动的途经。
[0042]图3示出了根据本发明的方法的流程图。该方法在步骤SI中开始，在该步骤中，驾驶员通过操纵油门踏板要求一驱动力矩。在步骤SI后，该方法前进至步骤S2。在步骤S2中检查，是否存在障碍物情况，也就是说是否存在一种行驶情况，其中需要越过近地的障碍物。当满足如下结果或边缘条件a)至f)时，识别到这种障碍物情况:
a)根据本发明的控制设备获得信号“车辆静止”，
b)根据本发明的控制设备获得信号“未操纵驻车制动器”，
c)根据本发明的控制设备获得信号“未操纵行车制动器”，
d)在变速箱侧挂入的变速档位不是“N”或“P”， e)油门踏板梯度低于能预先给定的最小阈值(这表示，缓慢地操纵油门踏板)，
f)对应于驾驶员期望的驱动力矩超过了能预先给定的上部阈值，而机动车没有运动。
[0043]当步骤S2中的检查结果为否时，则在结束步骤S8中结束所述方法。
[0044]当步骤S2中的检查结果为是时，则利用步骤S3继续所述方法。在步骤S3中检查，由驾驶员要求的驱动力矩是否足够用于越过障碍物。
[0045]当步骤S3中的检查结果为否时(也就是说，驱动力矩不足以用于越过障碍物)，则所述方法前进至步骤S4。
[0046]在步骤S4中，为了防止组件热过载，在可使用的时间之后相应于能预先给定的例如斜面状的时间走向减小驱动力矩，且同时向驾驶员发出相应的警报指示。
[0047]在步骤S4后，在结束步骤S8中结束所述方法。
[0048]当步骤S3中的检查结果为是时，则利用步骤S5继续所述方法，在该步骤中检查，是否存在障碍物情况，或者增大的行驶阻力是否可能具有另一个起因，例如在斜坡处起动。为了避免重复，参考前述对图2a和2b的描述，其中详细地描述了如何能够区分障碍物情况和坡起的可能性。
[0049]所述方法根据实际上是否存在障碍物的情况而在决定S5中分支。当决定S5中确定了，不存在障碍物情况时，在步骤S8中结束所述方法。
[0050]当在决定S5中确定，存在障碍物情况时，也就是说，需要越过障碍物时，所述方法过渡至步骤S6。
[0051]在步骤S6中通过传感装置检测，是否已经越过障碍物。当在步骤S6中检测到，已经越过障碍物，则利用步骤S7继续所述方法。在步骤S7中，根据本发明的控制设备自动地开始制动干预，例如，该制动干预可以由被电子稳定程序控制的制动器提供。同时，在步骤S7中，根据本发明的控制设备使得传递至被驱动的车轮上的驱动力迅速地减小。在此，驱动力矩与形成的制动力一致，从而实现了迅速且舒适的制动。在步骤S7之后，在步骤S8中结束所述方法。
[0052]当在步骤S6中确定，仍未越过障碍物，则步骤S6重复如此之久，直至确定越过了障碍物。
[0053]总之，本发明提供了一种方法，在复杂的行驶情况中减轻驾驶员的负荷，在所述行驶情况中相应地需要越过路缘石，例如至停车位中的停车过程中，或者从出口驶出时。通过本发明实现了，尤其对电动车来说安全和可靠地控制这种行驶情况。
[0054]当然，可以在不脱离本发明思想的情况下通过多种方式修改本发明。
[0055]因此，例如可以设想，在越过障碍物或克服了大的行驶阻力之后(例如当拖船挂车需要被从水中拉出时或者需要从沟中拉出另一个车辆时)，不期望减小驱动力矩或者甚至期望加速度的增加。通过相应的一例如通过操纵ESP-Aus键得到的一驾驶员指令，可以使执行根据本发明的方法的系统去激活。在这种情况下，仅采取之前所述的热保护。
[0056]此外，原则上即使在常规的纯内燃机驱动的机动车中也可以使用本发明。
【权利要求】
1.一种用于在用于以缓慢的速度越过近地的障碍物的行驶过程中辅助机动车的、尤其是电动车的驾驶员的方法，其中所述方法具有如下步骤: -将转矩传递(Si)至待驱动的车轮以越过障碍物； -识别到(S6)障碍物已被越过，以及 -在识别之后立即自动减小(S7)转矩和/或自动产生制动力矩以用于使机动车减速。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，为了识别到(S6)越过障碍物，检测并分析至少一个外部的和/或内部的参量，如车道斜度和/或机动车的状态、例如机动车的速度和/或加速度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述机动车被电动驱动，并且通过分析电动机的特征参量而识别到(S6)越过障碍物，所述特征参量尤其描述了电动机负荷的特征。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中为了识别到(S6)越过障碍物，对机动车的轮胎中的压力进行分析。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，当存在驾驶员的被识别的起动期望时，油门踏板梯度低于预先给定的阈值时，以及在基于预先给定的上部极限值形成驱动力矩时机动车未沿行驶方向加速时，则识别到(S2)障碍物情况。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，为了确定起动期望，检测驻车制动器和/或行车制动器的位置。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，为了确定起动期望，检测选择机构、尤其是换挡杆的位置，为了选择在变速箱侧待挂入的不同的变速档位，和/或为了选择不同的行驶程序，所述换挡杆能运动至不同的选择位置中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中借助于环境传感装置或遥感设备来识别障碍物(S7)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述环境传感装置构造为照相系统、超声波系统、雷达系统和/或激光雷达系统。
10.用于机动车驱动系的控制设备，所述控制设备设计且设置用于，执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
【文档编号】B60W30/188GK103764472SQ201280042582
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年6月19日 优先权日:2011年8月29日
【发明者】H-G.霍斯特, U.戈特维克, J.宾德, R.比乌伦佐特洛 申请人:罗伯特·博世有限公司