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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen mit abstandsbezogenen Längsregelsystemen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Kraftfahrzeuge mit Längsregelsystemen sind seit langem bekannt. Die meisten derzeit erhältlichen Längsregelsysteme regeln die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf eine vorgegebene Wunsch- bzw. Soll-Geschwindigkeit. Neben diesen Längsregelsystemen können heute bereits bei einigen Herstellern auch um eine Abstandsregelung erweiterte Längsregelsysteme, sog. abstandsbezogene Längsregelsysteme erworben werden. Derartige, bspw. bei der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung unter der Bezeichnung „Active Cruise Control“ angebotene Systeme ermöglichen es, das Kraftfahrzeug unter Einhaltung eines gewünschten Abstands zu einem vorausfahrendem Fahrzeug mit einer gewünschten oder einer entsprechend geringeren Geschwindigkeit automatisch zu führen. Vom Prinzip her ist dabei die allgemein bekannte Längsregelung bzw. Fahrgeschwindigkeitsregelung, die eine bestimmte vorgegebene Geschwindigkeit einhält, um eine zusätzliche Abstandsfunktion erweitert, so dass der Einsatz einer solchen „aktiven“ Fahrgeschwindigkeitsreglung auch im dichten Autobahn- und Landstrassenverkehr möglich wird. Diese sog. „aktive Fahrgeschwindigkeitsregelung“ hält die vorgegebene Wunsch- bzw. Soll-Geschwindigkeit, wenn die eigene Fahrspur frei ist. Erkennt eine am Kraftfahrzeug angebrachte Abstandssensorik, die insbesondere auf Radarbasis arbeiten kann, ein vorausfahrendes Zielobjekt bzw. (Kraft-)Fahrzeug in der eigenen Spur, so wird die eigene Geschwindigkeit, bspw. durch Veranlassen eines geeigneten Bremsmoments, an die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Kraftfahrzeugs bzw. Zielobjekts derart angepasst, dass eine in der „aktiven Fahrgeschwindigkeitsreglung“ bzw. im entsprechenden Längsregelsystem enthaltene Abstandsregelung automatisch einen situationsgerechten Abstand zum vorausfahrenden Kraftfahrzeug bzw. Zielobjekt einhält. Derartige abstandsgeregelte Längsregelsysteme sind in der Regel nur bis zu einer minimalen Geschwindigkeit von bspw. 30km/h aktiv oder aktivierbar, können aber um eine sog. Stop-and-Go-Funktion erweitert werden, so dass eine abstandsbezogene Längsregelung bis und aus dem Stillstand möglich ist.
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Weicht die vorgegebene Soll-Geschwindigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit ab und wird kein vorausfahrendes Fahrzeug bzw. Zielobjekt detektiert, wird im Rahmen der Längsregelung ein Beschleunigungssollwert oder Verzögerungssollwert zum Beschleunigen oder Verzögern des Kraftfahrzeugs auf die vorgegebene Soll-Geschwindigkeit ermittelt. Der ermittelte Beschleunigungssollwert oder Verzögerungssollwert und die Beschleunigungsänderung, im folgenden Ruck genannt, sind ein Maß für die Dynamik des Kraftfahrzeugs im Regelbetrieb.
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In die Ermittlung des Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes fließen verschiedene Parameter, wie zum Beispiel der geometrische Verlauf der Straße, ein. Befindet sich das Kraftfahrzeug bspw. auf einer Geraden, kann eine größere Soll-Beschleunigung vorgegebene werden, als wenn sich das Kraftfahrzeug in einer Kurve befindet. Um den geometrischen Verlauf bei der Ermittlung der Soll-Beschleunigung berücksichtigen zu können, wird derzeitig die aktuelle Querbeschleunigung zur Ermittlung der Soll-Beschleunigung herangezogen.
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Weiter ist aus der
DE 196 11 502 A1 ein Verfahren zur Fahrgeschwindigkeitsregelung bekannt, bei dem die Dynamik und somit die Sollbeschleunigung des Kraftfahrzeugs in dynamischen Betriebszuständen, also bei einer Änderung der Geschwindigkeit während der Fahrgeschwindigkeitsregelung, in Abhängigkeit vom Fahrerverhalten vorgegeben wird.
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Aus der
DE 198 43 395 A1 ist ein Verfahren zur Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung bekannt, wobei für verschiedene Fahrsituationen, für verschiedene Verkehrssituationen - beispielsweise „Normalfahrt Autobahn“, „Überholen Autobahn“ oder „Stop-and-Go“ - und auch für individuelle Fahrerprofile - bspw. sportlich - charakteristische Längsdynamikprofile eingespeichert sind. So wird beispielsweise bei dem zu der Verkehrssituation „Überholen auf Autobahn“ zugehörigen Längsdynamikprogramm ein Zurückschalten im Getriebe, sowie eine entsprechende Betätigung der beschleunigenden Elemente des Antriebsmotors, bspw. Beeinflussung des Luftkraftstoffgemisches oder Öffnen von zusätzlicher Motorbeatmung, bewirkt. Ob und in wie weit die Ermittlung des Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes von der Auswahl des jeweiligen Längsdynamikprogramms beeinflusst wird, geht aus dem genannten Dokument nicht hervor.
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Aus der nachveröffentlichten
DE 10 2005 050 277 A1 ist bereits ein Abstands- und Geschwindigkeitsregler bekannt, welcher eine Stauerkennungseinrichtung und eine Anpassung der Regelparameter an eine erkannt Stausituation umfasst.
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Aus der
DE 103 49 434 A1 ist ein Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung bekannt, wobei bei Erkennen eines stop and go Fahrmanövers der automatische Eingriff in die Fahrzeugsteuerung beeinflusst bzw. modifiziert wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein im Hinblick auf die Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes verbessertes Verfahren zur Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen mit abstandsbezogenen Längsregelsystemen anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Ermittlung des Beschleunigungssollwertes und/oder des Verzögerungssollwertes die aktuelle Verkehrsituation berücksichtigt wird.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für die Ermittlung des Beschleunigungssollwertes und/oder des Verzögerungssollwertes zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit oder eines vorgegebenen Abstands während einer abstandsbezogenen Längsregelung eines Kraftfahrzeugs die aktuelle Verkehrsituation eine erhebliche Rolle spielt. Der Fahrer erwartet bei einer automatischen abstandsbezogenen Längsregelung eine zur jeweiligen Fahrsituation bzw. Verkehrsituation passende Längsführung, v. a. eine passende Beschleunigung und Verzögerung des Kraftfahrzeugs. Gerade in Stausituationen ist eine zur normalen Beschleunigung reduzierte Beschleunigung gewünscht, da der Fahrer ansonsten bei jedem Anfahren einem erheblichen Ruck ausgesetzt ist.
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Die Erfindung zur Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen mit abstandsbezogenen Längsregelsystemen, wobei zur Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit und/oder eines vorgegebenen Abstands auf ein vorausfahrendes Fahrzeug die aktuelle Verkehrssituation berücksichtigt wird, zeichnet sich in einer vorteilhaften Ausgestaltung dadurch aus, dass aus den Daten zur Ermittlung der aktuellen Verkehrsituation ein Stauwahrscheinlichkeitswert ermittelt wird, und in Abhängigkeit des Stauwahrscheinlichkeitswertes ein optimaler Beschleunigungssollwert und/oder Verzögerungssollwert ermittelt wird bzw. der ohne Berücksichtigung der Verkehrsituation ermittelte Beschleunigungssollwert und/oder Verzögerungssollwert in Abhängigkeit vom ermittelten Stauwahrscheinlichkeitswert korrigiert wird.
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Wie eingangs bereits erwähnt werden zur Ermittlung des Beschleunigungssollwertes bzw. des Verzögerungssollwertes verschiedene Parameter, bspw. das Fahrerverhalten oder die aktuelle Geschwindigkeit bzw. die Differenz zur vorgegebenen Geschwindigkeit oder der Abstand, ausgewertet. Hierbei kann es sich beispielsweise um fahrzeugbezogene Parameter, wie Geschwindigkeit, Lastsituation oder eingelegter Gang, oder um Straßenbedingungsparameter, wie Fahrbahnreibwert, Sichtverhältnisse, Straßenverlauf, Steigung oder Straßentyp handeln.
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Erfindungswesentlich ist die Auswertung der Verkehrsituation, die einen wesentlichen Einfluss auf die Sollwertvorgabe hat, da der Fahrer bei dichtem Verkehr eine geringere Beschleunigung für angenehm empfindet. Die Auswertung der Verkehrsituation erfolgt in der Weise, dass aus den Daten zur Ermittlung der aktuellen Verkehrsituation ein Stauwahrscheinlichkeitswert ermittelt wird, und in Abhängigkeit des Stauwahrscheinlichkeitswertes ein optimaler Beschleunigungssollwert und/oder Verzögerungssollwert ermittelt wird, wodurch unterschiedliche Dynamikausprägungen des abstandsbezogenen Längsregesystems dargestellt werden können. Dadurch wird ein komfortableres und situationsabgepasstes und fahrerähnliches Fahrzeugverhalten erreicht.
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In einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung wird vorteilhafterweise nur ein Vergleich der aktuell ermittelten Stauwahrscheinlichkeit mit einem Vergleichswert, hier einem Staugrenzwert vorgenommen. Überschreitet der ermittelte Stauwahrscheinlichkeitswert einen vorgegebenen Staugrenzwert, wird ein reduzierter Beschleunigungssollwert und/oder Verzögerungssollwert ermittelt, also ein Beschleunigungssollwert und/oder Verzögerungssollwert, der kleiner ist als bei einem ermittelten Stauwahrscheinlichkeitswert, der den vorgegebenen Staugrenzwert nicht überschreitet. Der Grenzwert stellt ein Maß dar, bei dessen Überschreitung der Fahrer des Fahrzeugs das Gefühl hat, dass er sich in einer Stausituation befindet.
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Alternativ oder in Kombination dazu kann in Abhängigkeit des Stauwahrscheinlichkeitswertes auch ein derartiger Beschleunigungssollwert und/oder Verzögerungssollwert ermittelt werden, dass mit steigender Stauwahrscheinlichkeit der Beschleunigungssollwert und/oder Verzögerungssollwert betragsmäßig kleiner wird. Der Zusammenhang zwischen Stauwahrscheinlichkeitswert und Beschleunigungssollwert und/oder Verzögerungssollwert kann bspw. in einem Kennfeld hinterlegt sein, oder als Korrekturgröße in die herkömmliche Ermittlung des Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes einfließen.
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Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung des Beschleunigungssollwertes in Abhängigkeit von der Verkehrsdichte bzw. dem ermittelten Stauwahrscheinlichkeitswert vor allem beim Losfahren aus dem Stillstand verwendet. Wird der Fahrer während der abstandsbezogenen Längsregelung aufgrund des vorausfahrenden bzw. „vorausstehenden“ Zielobjekts in den Stillstand geregelt, wird zum Losfahren aus dem Stillstand bei der Ermittlung des Beschleunigungssollwertes der Stauwahrscheinlichkeitswert berücksichtigt, so dass die Anfahrdynamik auf die entsprechende Verkehrsituation angepasst werden kann. Der Fahrer erfährt somit - falls ein Stau erkannt wird - ein wesentlich sanfteres Anfahren, als bspw. bei einem Anfahrvorgang nach dem Umschalten einer Ampel.
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Vorteilhafterweise wird auch mit steigendem Stauwahrscheinlichkeitswert der Einfluss von Abstands- (Differenz zwischen Soll- und Ist-Abstand) und Geschwindigkeitsfehler (Differenz zwischen Soll- und Ist-Geschwindigkeit) im Bezug auf den Vordermann für die Berechnung des Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes kleiner, was sich ebenfalls auf den Komfort auswirkt.
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Um die Verkehrssituation berücksichtigen zu können, müssen dem abstandsbezogenen Längsregesystem verschiedene Daten zur Ermittlung der aktuellen Verkehrssituation zur Verfügung gestellt werden. Bei den Daten zur Ermittlung der aktuellen Verkehrssituation kann es sich um umfeldüberwachende (Sensor-)Daten und/oder um Betriebsdaten des eigenen Kraftfahrzeugs handeln.
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Bei den umfeldüberwachenden (Sensor-)Daten handelt es sich um solche Daten, die Informationen über das Umfeld des Kraftfahrzeugs wiedergeben können. Solche Daten sind bspw. Daten zur Bestimmung der Anzahl aller relevanten detektierten fahrenden Objekte und/oder Daten zur Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung der relevanten Objekte und/oder Daten zur Bestimmung der Anhalte- und/oder Anfahrvorgänge der relevanten Objekte und/oder Daten zur Bestimmung des Straßentyps und/oder Daten zur Bestimmung der Straßenbeschaffenheit sind. Aus den Daten zur Bestimmung der Anzahl aller relevanten fahrenden Objekte kann auf die Verkehrsdichte geschlossen werden, aus den Daten zur Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung der relevanten Objekte und aus den Daten zur Bestimmung der Anhalte- und Anfahrvorgänge kann auf den Verkehrsfluss auf den jeweiligen Fahrspuren oder den mittleren Verkehrsfluss geschlossen werden.
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Bei den Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs handelt es sich beispielsweise um Daten zur Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kraftfahrzeugs und/oder um Daten zur Bestimmung der Anhalte- und/oder Anfahrvorgänge des Kraftfahrzeugs. Diese Daten geben in Kombination mit den umfeldüberwachenden (Sensor-)Daten bspw. Informationen über den Verkehrsfluss wieder.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur ein abstandsbezogenes Längsregelsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die 1 zeigt ein abstandsbezogenes Längsregelsystem aL zur Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes +asoll und/oder eines Verzögerungssollwertes -asoll zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit vsoll oder eines vorgegebenen Abstands dsoll. Die Geschwindigkeit vsoll und der Abstand dsoll können entweder vom Fahrer vorgegeben werden oder anhand verschiedener Parameter durch das abstandsbezogene Längsregelsystem aL selbst ermittelt werden. Befindet sich vor dem Kraftfahrzeug kein vorausfahrendes Zielobjekt, wird ein derartiger Beschleunigungssollwert +/-asoll vorgegeben, dass sich die vorgegebene Geschwindigkeit vsoll einstellt. Befindet sich jedoch ein detektiertes Zielobjekt vor dem mit dem abstandsbezogenen Längsregelsystem aL ausgestatteten Kraftfahrzeug, welches sich mit einer geringeren Geschwindigkeit als der vorgegebenen Geschwindigkeit bewegt, wird ein derartiger Beschleunigungssollwert +asoll oder Verzögerungssollwert -asoll ermittelt, so dass das eigene Kraftfahrzeug den vorgegebenen Abstand dsoll zu dem vorausfahrenden Zielobjekt einhält.
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Das abstandsbezogene Längsregelsystem umfasst drei Einheiten E1, E2 und E3. Die erste Einheit E1 erhält als Eingangssignale zumindest die vorgegebene Geschwindigkeit vsoll, den vorgegebenen Abstand dsoll, die aktuelle Geschwindigkeit vist und - falls ein vorausfahrendes Zielobjekt detektiert wird - den aktuellen Abstand dist zu diesem Zielobjekt. Aus diesen Eingangsdaten (und eventuell weiteren Daten, die hier nicht dargestellt sind) ermittelt die erste Einheit E1 einen vorläufigen Sollbeschleunigungswert +a oder einen vorläufigen Verzögerungssollwert -a, bei deren Ermittlung das Verkehrsumfeld noch nicht berücksichtigt wird. Diese Ermittlung ist bereits aus herkömmlichen abstandsbezogenen Längsregelsystemen bekannt.
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Die Einheit E2 ermittelt aus den Daten zur Ermittlung der aktuellen Verkehrssituation, hier aus umfeldüberwachenden Sensordaten uSD und aus Betriebsdaten BD des Kraftfahrzeugs einen Stauwahrscheinlichkeitswert WK_S. Der Stauwahrscheinlichkeitswert WK_S ist ein Maß dafür, mit welcher Wahrscheinlichkeit sich das Kraftfahrzeug im Stau befindet. Bei den umfeldüberwachenden Sensordaten handelt es sich beispielsweise um Daten zur Bestimmung der Anzahl aller relevanten detektierten fahrenden Objekte und/oder Daten zur Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung der relevanten Objekte und/oder Daten zur Bestimmung der Anhalte- und/oder Anfahrvorgänge der relevanten Objekte und/oder Daten zur Bestimmung des Straßentyps und/oder Daten zur Bestimmung der Straßenbeschaffenheit. Bei den Betriebsdaten BD des Kraftfahrzeugs können beispielsweise Daten zur Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kraftfahrzeugs und/oder Daten zur Bestimmung der Anhalte- und/oder Anfahrvorgänge des Kraftfahrzeugs ausgewertet werden.
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Unter Berücksichtigung des ermittelten Stauwahrscheinlichkeitswertes WK_S und des ermittelten vorläufigen Beschleunigungssollwertes +a oder des vorläufigen Verzögerungssollwertes -a ermittelt die Einheit E3 den endgültigen Beschleunigungssollwert +asoll oder Verzögerungssollwert -asoll. Der Stauwahrscheinlichkeitswert WK_S nimmt auf die vorläufig ermittelten Sollwerte +/-a einen derartigen Einfluss, dass mit steigender Stauwahrscheinlichkeit WK_S der endgültige Beschleunigungssollwert +asoll oder Verzögerungssollwert -asoll betragsmäßig kleiner wird. In einer einfachen Ausgestaltung werden die endgültigen Sollwerte +/-asoll nur dann betragsmäßig kleiner als die vorläufig ermittelten Sollwerte +/-a, wenn der Stauwahrscheinlichkeitswert WK_S einen Staugrenzwert überschreitet. In einer alternativen Ausgestaltung kann der ermittelte Stauwahrscheinlichkeitswert WK_S auch für jeden ermittelten Wert WK_S einen unterschiedlichen Einfluss auf die Ermittlung der endgültigen Sollbeschleunigungswerte +asoll und Verzögerungswerte - asoll nehmen. Da der Betrag der Sollwerte +/-asoll ein Maß für die Dynamik der Längsregelung, speziell beim Anfahren ein Maß für die Anfahrdynamik wiedergibt, wird somit mit steigender Stauwahrscheinlichkeit die Dynamik bzw. die Anfahrdynamik geringer, was der Fahrer als angenehmer empfindet.
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Die hier gezeigte Ausgestaltung ist jedoch nicht abschließend. Es besteht beispielsweise auch die Möglichkeit aus der Summe aller Eingangsdaten, also der Daten zur Ermittlung der aktuellen Verkehrssituation bzw. des daraus ermittelten Stauwahrscheinlichkeitswertes, der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit, des vorgegebenen Sollabstands, der aktuellen Geschwindigkeit und ggf. des aktuellen Abstands zu einem vorausfahrendem Fahrzeug ohne vorherige Ermittlung eines vorläufigen Beschleunigungssollwertes oder vorläufigen Verzögerungssollwertes gleich in einer einzigen Einheit einen endgültigen Beschleunigungssollwert oder Verzögerungssollwert in Abhängigkeit von der Verkehrsdichte zu ermitteln.