DE10114187A1

DE10114187A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Unterstützung eines Überholvorgangs bei Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE10114187A1
Application number: DE10114187A
Authority: DE
Inventors: Hermann Winner; Ralph Lauxmann; Albrecht Irion
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-09-26
Also published as: EP1381530A1; EP1381530B1; WO2002076780A1; JP4167069B2; US20030163239A1; US6842687B2; JP2004525814A; DE50213218D1

Abstract

Verfahren zur Unterstützung eines Überholvorgangs bei Kraftfahrzeugen (24) mit einer Abstands- und Geschwindigkeitsregeleinrichtung, bei dem auch Fahrzeuge (40, 42) auf der Überholspur (28) berücksichtigt werden und, wenn die mit Sensoren (18) erfaßte Verkehrssituation oder ein Eingriff des Fahrers auf einen Überholwunsch schließen läßt, vorübergehend auf eine erhöhte Überholgeschwindigkeit geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zu den auf der Überholspur befindlichen Fahrzeugen (40, 42) gemessen werden und die Überholgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den Abständen (d¶O¶, d¶i¶) des zu überholenden Fahrzeugs (32) und mindestens des unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeugs (40) auf der Überholspur (28) berechnet wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Überholvorgangs bei Kraftfahrzeugen mit einer Abstands- und Geschwindigkeitsregeleinrichtung, bei dem auch Fahrzeuge auf der Überholspur berücksichtigt werden und, wenn die mit Sensoren erfaßte Verkehrssituation oder ein Eingriff des Fahrers auf ei nen Überholwunsch schließen läßt, vorübergehend auf eine erhöhte Überholge schwindigkeit geregelt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführuing dieses Verfahrens.

Für Kraftfahrzeuge sind Abstands- und Geschwindigkeitsregeleinrichtungen be kannt, die auch als ACC-Systeme ("Adaptive Cruise Control") bezeichnet werden. Bei diesen Systemen werden Objekte, beispielsweise vorausfahrende Fahrzeuge, die sich auf der von dem eigenen Fahrzeug befahrenen Fahrspur befinden, mit Hilfe einer Sensoreinrichtung erfaßt. Typischerweise besteht die Sensoreinrich tung aus einem Radarsystem, mit dem der Abstand und die Relativgeschwindig keit des vorausfahrenden Fahrzeugs gemessen werden können. Mit Hilfe eines richtungssensitiven Radarsystems oder durch Zuhilfenahme zusätzlicher Para meter, beispielsweise des Lenkradeinschlags des eigenen Fahrzeugs, lassen sich die erfaßten Objekte auf ihre Plausibilität überprüfen, so daß beispielsweise Fahrzeuge auf der eigenen Spur von Verkehrsschildern oder Markierungen am Fahrbahnrad oder von Fahrzeugen auf anderen Spuren unterschieden werden können. Wenn sich ein vorausfahrendes Fahrzeug auf der eigenen Spur im Or tungsbereich des Radars befindet, wird die Fahrgeschwindigkeit durch Eingriff in das Antriebs- und Bremssystem des Fahrzeugs so geregelt, daß ein geschwin digkeitsabhängiger Sicherheitsabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einge halten wird. Befindet sich dagegen kein Fahrzeug im Ortungsbereich auf der ei genen Spur, so erfolgt eine Regelung auf eine vom Fahrer gewünschte, mit Hilfe eines Set-Befehls eingegebene Geschwindigkeit, die im folgenden als "Set-Ge schwindigkeit" bezeichnet werden soll.

In DE 42 00 691 A1 wird ein ACC-System beschrieben, bei dem die Regelung vorübergehend außer Kraft gesetzt wird, wenn der Fahrer aktiv in das Fahrge schehen eingreift, beispielsweise indem er den Fahrtrichtungsanzeiger betätigt. Insbesondere wird somit die Regelung inaktiviert, wenn der Fahrer zum Überho len ansetzt. Nach Ablauf einer gewissen Zeitspanne, wenn der Überholvorgang abgeschlossen ist, setzt die Regelung automatisch wieder ein, wobei im Falle ei nes dauerhaften Fahrspurwechsels ggf. ein anderes Zielobjekt verfolgt wird, das sich auf der neuen Fahrspur befindet.

In DE 198 21 122 A1 wird ein System beschrieben, bei dem, wenn der Fahrer - in Regionen mit Rechtsverkehr - den linken Blinkschalter betätigt und damit ei nen Überholwunsch zu erkennen gibt, die Abstandsregelung nicht inaktiviert wird, sondern vielmehr der Sollabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug vor übergehend auf einen bestimmten Mindestwert reduziert wird. Dies hat zur Fol ge, daß das Fahrzeug zur Vorbereitung des Überholvorgangs automatisch be schleunigt oder weniger stark verzögert als es bei der normalen Abstandsrege lung der Fall wäre. Hierdurch wird dem Fahrer das Einfädeln in den fließenden Verkehr auf der Überholspur erleichtert, und der Überholweg wird verkürzt, ohne daß der Fahrer aktiv das Gaspedal betätigen muß. Andererseits wird die Gefahr einer Kollision mit dem vorausfahrenden Fahrzeug vermieden, da stets ein gewisser Mindestabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug eingehalten wird.

Durch dieses System wird zwar der Fahrer bei der Einleitung des Überholvor gangs entlastet, so daß er sich stärker auf den rückwärtigen Verkehr konzen trieren kann, doch reagiert das System nicht in allen Verkehrssituationen ange messen. Wenn sich beispielsweise auch auf der Überholspur ein relativ langsam fahrendes Fahrzeug befindet, ist im Anschluß an die Beschleunigungsphase eine relativ starke Verzögerung des Fahrzeugs erforderlich, wenn der Spurwechsel vollzogen wurde und das langsame Fahrzeug auf der Überholspur in den Or tungsbereich des Radars gelangt ist. Die in dieser Situation unangebrachte Be schleunigung und anschließende Verzögerung des Fahrzeugs führt zu einem er höhten Kraftstoffverbrauch und zu einer Beeinträchtigung des Komforts und u. U. sogar zu einer Beeinträchtigung der Verkehrssicherheit.

Aus DE 197 57 063 A1 ist ein ACC-System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei dem das Radarsystem auch die Relativgeschwindigkeiten der Fahrzeuge auf der Überholspur mißt und fortlaufend einen Mittelwert aus die sen Relativgeschwindigkeiten bildet. Wenn ein Überholwunsch des Fahrers erkennbar ist, wird automatisch auf eine erhöhte, von diesem Mittelwert abhängi ge Fahrgeschwindigkeit beschleunigt. Auch bei diesem System kann es jedoch zu unangemessenen Reaktionen kommen, da die Geschwindigkeiten der Fahr zeuge auf der Überholspur nur statistisch ausgewertet werden.

In DE 196 37 245 A1 wird ein ACC-System beschrieben, bei dem die Plausibili tätsauswertung der Radarsignale modifiziert wird, wenn der Fahrer durch Betä tigen des linken oder rechten Blinkschalters die Absicht zu einem Spurwechsel zu erkennen gibt. In dieser Situation wird der für die Abstandsregelung in Be tracht gezogene Fahrstreifen vorübergehend auf die künftige neue Fahrspur er weitert, und für die Abstandsregelung werden im Sinne einer Minimumauswahl sowohl die Fahrzeuge auf der bisherigen Fahrspur als auch die Fahrzeuge auf der künftigen Fahrspur berücksichtigt. Auf diese Weise wird sowohl bei einem Spurwechsel von der rechten auf die linke Fahrspur als auch bei einem Wechsel von der linken auf die rechte Fahrspur eine konsistente Abstandsregelung er möglicht, es findet jedoch keine Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit zur Vorbe reitung auf einen Überholvorgang statt.

Aufgabe, Lösung und Vorteile der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein ACC-System zu schaffen, das den Fahrer bei der Einleitung eines Überholvorgangs unterstützt und dabei in der Lage ist, auf eine Vielzahl unterschiedlicher Verkehrssituationen angemessen zu reagieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Abstände zu den auf der Überholspur befindli chen Fahrzeugen gemessen werden und die Überholgeschwindigkeit in Abhän gigkeit von den Abständen des zu überholenden Fahrzeugs und mindestens des unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeugs auf der Überholspur berechnet wird.

Erfindungsgemäß werden somit bei einem erkennbaren Überholwunsch zumin dest die Abstände der beiden Fahrzeuge, die die höchste Relevanz haben, indivi duell erfaßt und bei der Berechnung der Überholgeschwindigkeit zugrundege legt. Auf diese Weise läßt sich die Überholgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der jeweiligen Verkehrssituation so bestimmen, daß einerseits ein möglichst kurzer Überholweg und ein gefahrloses Einfädeln in den fließenden Verkehr auf der Überholspur ermöglicht wird, andererseits jedoch sowohl ein zu dichtes Auffahren auf das zu überholende Fahrzeug als auch ein zu dichtes Auffahren auf ein auf der Überholspur befindliches Fahrzeug sicher vermieden wird. Der Fah rer kann somit seine Aufmerksamkeit verstärkt auf den rückwärtigen Verkehr konzentrieren. Ein unnötiger Wechsel zwischen Beschleunigungs- und Verzöge rungsphasen und die damit verbundene Beeinträchtigung des Komforts und Er höhung des Kraftstoffverbrauchs wird so weit wie möglich vermieden.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die Art und Weise, in der der Abstand zum Fahrzeug auf der Überholspur in die Berechnung der Überholgeschwindig keit eingeht, im allgemeinen nicht identisch mit der Berücksichtigung des Ab stands bei der normalen Abstands- und Geschwindigkeitsregelung, die außer halb von Überholvorgängen stattfindet und die im folgenden als Stationärrege lung bezeichnet werden soll. Hieraus ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, während eines Überholvorgangs vorübergehend auch in den regulären Sicher heitsabstand zum Fahrzeug auf der Überholspur einzutauchen, so daß der Überholvorgang verkürzt und der nachfolgende Verkehr nicht mehr als nötig be hindert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü chen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die vor und während des Überholvorgangs stattfindende Regelung auf die Überholgeschwindigkeit der normalen Stationärregelung überlagert. Dies bedeutet, daß das Regelsystem für die Stationärreglung auch bei einem erkannten Überholwunsch und während des Überholvorgangs aktiv bleibt. Die Sollgeschwindigkeiten oder Sollbeschleu nigungen, die aus den beiden parallel arbeitenden Regelsystemen resultierten, werden dann beispielsweise additiv überlagert. Äquivalent dazu ist eine Imple mentierung, bei der für die Stationärregelung, bei der wie üblich nur Fahrzeuge auf der eigenen Spur berücksichtigt werden, die gemessene Relativgeschwindig keit des vorausfahrenden Fahrzeugs durch eine fiktive Relativgeschwindigkeit ersetzt wird, die gleich der Summe aus der gemessenen Relativgeschwindigkeit und der berechneten Überholgeschwindigkeit ist.

Durch die Überlagerung der beiden Regelsysteme werden fließende Übergänge zwischen der Stationärregelung und der Überholhilfe ermöglicht. Außerdem läßt sich so eine Unterschreitung der Mindest-Sicherheitsabstände sehr einfach und sehr zuverlässig vermeiden. Wenn sich nämlich der Abstand zum vorausfahren den Fahrzeug einem kritischen Wert nähert, befiehlt die Stationärregelung eine Reduktion der Sollgeschwindigkeit, die die der Überholgeschwindigkeit entspre chende Geschwindigkeitserhöhung kompensiert, so daß der Abstand zum vor ausfahrenden Fahrzeug nicht weiter abnimmt. Auf diese Weise läßt sich insbe sondere auch problemlos die Ausnahmesituation beherrschen, daß der Fahrer zwar zunächst durch Setzen des Blinkers einen Überholwunsch anzeigt, dann jedoch erkennt, daß die Verkehrssituation keinen Spurwechsel zuläßt, und auf der bisherigen Spur verbleibt. Auch wenn die Überholhilfe erst mit einer gewis sen zeitlichen Verzögerung wieder inaktiviert wird, sorgt dann die Überlagerung der beiden Regelkreise dafür, daß der Mindestabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug nicht unterschritten wird.

Sofern in der Stationärregelung ein Differenzialanteil enthalten ist, der direkt auf Beschleunigungen oder Verzögerungen des vorausfahrenden Fahrzeugs rea giert, so wirkt sich dies aufgrund der Überlagerung auch auf das Verhalten bei zugeschalteter Überholhilfe aus, selbst wenn die im Rahmen der Überholhilfe berechnete Überholgeschwindigkeit nicht direkt von der Beschleunigung oder Verzögerung des vorausfahrenden Fahrzeugs abhängig ist.

Die Funktion der Überholhilfe wird bei einem erkannten Überwunsch augen blicklich aktiviert, ist jedoch vorzugsweise so ausgebildet, daß nach Ablauf ei ner gewissen Zeitspanne selbsttätig, vorzugsweise mit fließendem Übergang, eine Rückkehr zur Stationärregelung erfolgt. Dies gilt sowohl für den Fall, daß der Überholvorgang abgebrochen wird, als auch für den Fall, daß der Überhol vorgang tatsächlich ausgeführt wird. Wahlweise oder zusätzlich kann die Rück kehr zur Stationärregelung jedoch auch dann ausgelöst werden, wenn erkannt wird, daß der Spurwechsel tatsächlich vollzogen wurde. Zur Erkennung des Spurwechsels kann der Umstand ausgenutzt werden, daß das Radar-Echo von ein und demselben Zielobjekt vor und flach dem Spurwechsel aus unterschiedli chen Richtungen empfangen wird. Soweit vorhanden, können jedoch auch die Signale eines Kamerasystems oder anderer Spurerkennungssysteme ausgewer tet werden. Dies gilt insbesondere in dem Fall, daß das Fahrzeug zusätzlich mit einem automatischen Spurhaltesystem ausgerüstet ist.

Als Kriterium für die Erkennung eines Überholwunsches des Fahrers bietet sich in erster Linie die Betätigung des Fahrtrichtungsanzeigers an. Wählweise oder zusätzlich können jedoch auch andere Kriterien herangezogen werden, beispiels weise ein aktiver Lenkeingriff des Fahrers oder, soweit vorhanden, die Signale ei nes Spurerkennungssystems. Beispielsweise ist es zweckmäßig, die Betätigung des linken Fahrtrichtungsanzeigers (bei Rechtsverkehr) zu ignorieren, wenn das Spurerkennungssystem feststellt, daß sich das Fahrzeug bereits auf der äußer sten linken Spur der betreffenden Richtungsfahrbahn befindet.

Weiterhin ist es denkbar, einen speziellen Schalter vorzusehen, beispielsweise in Kombination mit dem Blinkschalter, mit dem der Fahrer aktiv einen Überhol wunsch anzeigen oder bestätigen kann. Falls das Fahrzeug ein Rückraumradar zur Überwachung des rückwärtigen Verkehrs auf der Überholspur aufweist, ist es sogar möglich, bei Annäherung an ein langsameres Fahrzeug automatisch die Verkehrssituation zu bewerten und dem Fahrer einen Überholvorgang vorzu schlagen, den dieser dann entweder bestätigt oder verwirft.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die berechnete Überholgeschwindig keit auch von der Absolutgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs abhängig. Die se Abhängigkeit kann zunächst darin bestehen, daß die Überholhilfe unterhalb einer bestimmten Grenzgeschwindigkeit von beispielsweise 70 km/h vollständig inaktiviert wird. Dem liegt die Überlegung zugrunde, daß Überholvorgänge im allgemeinen nur bei flüssigem Verkehr stattfinden und daß eine Geschwindig keit unterhalb von etwa 70 km/h auf zähfließenden Verkehr oder Stadtverkehr schließen läßt, so daß die Betätigung des Fahrtrichtungsanzeigers in diesem Fall eher auf einen Abbiegewunsch oder auf einen einfachen Spurwechsel als auf einen Überholwunsch hindeutet. Auch der Übergang zwischen vollständiger Inaktivierung und vollständiger Aktivierung der Überholhilfe kann fließend ge staltet werden, etwa dadurch, daß die Überholgeschwindigkeit durch eine von der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs abhängige Rampenfunktion begrenzt wird.

Die Überholgeschwindigkeit, die als Sollwert zu dem Sollwert der Stationärrege lung addiert wird, ist vorzugsweise als Relativgeschwindigkeit in bezug auf die aktuelle Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs definiert. Ein unbegrenztes An wachsen der resultierenden Sollgeschwindigkeit wird durch die zeitliche Begren zung der Überholhilfe verhindert. Zudem sorgt die Überlagerung mit der Statio närregelung für eine negative Rückkopplung.

Bei vollständig aktivierter Überholhilfe und sehr großen Abständen zu den vor ausfahrenden Fahrzeugen wird die Überholgeschwindigkeit vorzugsweise durch einen konstanten oder geschwindigkeitsabhängigen Vorgabewert bestimmt. Bei kleineren Fahrzeugabständen wird dann eine Begrenzung wirksam, die um so restriktiver ist, je kleiner die Abstände zu den vorausfahrenden Fahrzeugen auf der eigenen Spur und der Überholspur sind.

Wahlweise kann die Überholgeschwindigkeit auch einen additiven Anteil enthal ten, der zur Relativgeschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs auf der Überholspur proportional ist. Dadurch wird bei hinreichend großen Fahrzeugab ständen eine stärkere Anpassung an den fließenden Verkehr auf der Überhol spur erreicht.

Wenn sich innerhalb des Ortungsbereichs des Radars mehrere Fahrzeuge auf der Überholspur befinden, so wird vorzugsweise für jedes dieser Fahrzeuge eine Überholgeschwindigkeit berechnet, die vom Abstand und der Relativgeschwin digkeit dieses Fahrzeugs abhängig ist. Die endgültige Überholgeschwindigkeit wird dann durch Minimumauswahl bestimmt. Auf diese Weise läßt sich bei spielsweise auch vorausschauend der Situation Rechnung tragen, daß, während das eigene Fahrzeug zum Überholen ansetzt, das übernächste Fahrzeug auf der Überholspur plötzlich bremst.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich nung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines ACC-Systems;

Fig. 2 den Ortungsbereich eines mit dem ACC-System nach Fig. 1 aus gerüsteten Fahrzeugs auf einer dreispurigen Richtungsfahrbahn;

Fig. 3 einen Funktionsgraphen, der die Zeitabhängigkeit einer in dem ACC-System implementierten Überholhilfe angibt; und

Fig. 4 einen Funktionsgraphen, der die Geschwindigkeitsabhängigkeit der Überholhilfe angibt.

Da der Aufbau und die Funktionsweise eines ACC-Systems, d. h. eines Ab stands- und Geschwindigkeitsregelsystems für Kraftzeuge, als solche bekannt sind, zeigt Fig. 1 lediglich diejenigen Komponenten eines solchen Systems, die für das Verständnis der Erfindung von Bedeutung sind. Ein herkömmlich aufge bauter Stationärregler 10 wirkt über einen Treiber 12 auf das Antriebs- und Bremssystem des Fahrzeugs, die hier durch eine Drosselklappe 14 und eine Bremse 14' symbolisiert werden, und regelt den Absatand des Fahrzeugs zu ei nem vorausfahrenden Fahrzeug.

Mit einem winkelauflösenden Radarsystem 18 werden Hindernisse erfaßt, die sich vor dem eigenen Fahrzeug auf der Fahrbahn oder am Fahrbahnrand befin den. Das Radarsystem 18 liefert Richtungs- und Abstandsinformationen, die in einem Plausibilitätsmodul 20 ausgewertet werden. Informationen über die Rela tivgeschwindigkeiten der erfaßten Objekte lassen sich entweder durch Ableitung der Abstandinformationen oder direkt anhand der Dopplerverschiebung des Ra dar-Echos erfassen. Anhand dieser Informationen ist das Plausibilitätsmodul 20 in der Lage, zwischen vorausfahrenden Fahrzeugen oder sonstigen Hindernissen auf der von dem eigenen Fahrzeug befahrenen Fahrspur und stationären Objek ten am Fahrbahnrand oder Fahrzeugen auf Nebenspuren zu unterscheiden. Hierzu können insbesondere bei gekrümmtem Fahrbahnverlauf auch ergänzen de Informationen herangezogen werden, beispielsweise der Lenkeinschlag des Fahrzeugs.

Wenn das Plausibilitätsmodul 20 vorausfahrende Fahrzeuge auf der eigenen Fahrspur erkennt, so wird das unmittelbar vorausfahrende Fahrzeug als Zielob jekt ausgewählt und der Abstand d₀ und die Relativgeschwindigkeit vr₀ dieses Fahrzeugs werden an den Stationärregler 10 übermittelt. Der Stationärregler 10 veranlaßt dann erforderlichenfalls eine Verminderung der Fahrgeschwindigkeit, so daß ein von der jeweiligen Istgeschwindigkeit V abhängiger Abstand zum vor ausfahrenden Fahrzeug eingehalten wird. Dieser Abstand ist durch eine vom fahrer gewählte Sollzeitlücke bestimmt, die den zeitlichen Abstand repräsentiert, in dem die Fahrzeuge denselben Punkt auf der Fahrbahn passieren. Das Aus gangssignal des Stationärreglers 10 ist ein Stationär-Sollwert ΔV, der die jeweils erforderliche Verminderung oder Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit angibt.

Dieses Signal wird im Treiber 12 in einen Beschleunigungsbefehl umgerechnet, der dann im Antriebsystem des Fahrzeugs eine entsprechende Verzögerung oder Beschleunigung bewirkt.

Sofern die Fahrbahn frei ist, wird die Fahrzeuggeschwindigeit mit einem hier nicht gezeigten Regelsystem auf eine vom Fahrer gewählte Set-Geschwindigkeit geregelt. Das Ausgangssignal X dieses Regelsystems und ggf. weitere Regleran teile, z. B. für eine Regelung auf stehende Ziele, werden im Treiber 12 mit dem Signal der hier beschriebenen Regeleinrichtung kombiniert.

Ein Blinkschalter 22 liefert Ausgangssignale L und R, die anzeigen, daß der Fah rer den linken bzw. rechten Fahrtrichtungsanzeiger betätigt hat. Anhand dieser Signale erkennt das Plausibilitätsmodul 20, daß der Fahrer beabsichtigt, die derzeit befahrene Fahrspur zu wechseln.

Fig. 2 illustriert als Beispiel den Fall, daß ein Fahrzeug 24, das mit dem ACC- System gemäß Fig. 1 ausgerüstet ist, auf der äußersten rechten Spur 26 einer dreispurigen Richtungsfahrbahn fährt. Die mittlere und die linke Überholspur dieser Fahrbahn sind mit 28 und 30 bezeichnet. Solange der Blinkschalter 22 unbetätigt ist, wertet das Plausibilitätsmodul 20 nur die Daten von Fahrzeugen 32, 34 aus, die sich in dem in Fig. 2 dunkel schraffierten Ortungsbereich 36 des Radars auf der eigenen Spur 26 befinden. Da das Radar nur eine begrenzte Ortungstiefe hat, ist die Anzahl der erfaßbaren Fahrzeuge auf einen bestimmten Maximalwert begrenzt. Das unmittelbar vorausfahrende Fahrzeug 32 wird als Zielobjekt ausgewählt und der Abstandsregelung zugrunde gelegt.

Wenn nun das Signal L vom Blinkschalter 22 eintrifft, so wird im Plausibilitäts modul 20 der relevante Ortungsbereich um den in Fig. 2 hell schraffiert einge zeichneten Bereich 38 vergrößert, so daß in die Auswertung auch die Daten von Fahrzeugen 40, 42 einbezogen werden, die die Überholspur 28 befahren, auf die der Fahrer offenbar wechseln möchte.

Würde sich das Fahrzeug 24 auf der Überholspur 28 befinden und vom Blink schalter das Signal R eintreffen, so würde in entsprechender Weise der Ortungs bereich auf die rechts benachbarte Spur 26 ausgedehnt werden.

Wenn in Ländern mit Rechtsverkehr in der in Fig. 2 gezeigten Situation der linke Fahrtrichtungsanzeiger betätigt wird, so kann dies bedeuten, daß der Fahrer das vorausfahrende Fahrzeug 32 überholen möchte. es kann jedoch auch be deuten, daß der Fahrer, ohne Überholabsicht, einfach nur aus anderen Grün den die Fahrspur wechseln möchte. Das in Fig. 1 gezeigte ACC-System ist dazu ausgebildet, anhand plausibler Kriterien zwischen diesen beiden Möglich keiten zu unterscheiden und je nach Unterscheidungsergebnis eine unterschied liche Strategie zu verfolgen. Im Fall einer Überholabsicht wird eine Überholhilfe aktiviert, die später im einzelnen beschrieben werden soll. Im Fall eines Spur wechsels ohne Überholabsicht wird im Stationärregler 10 eine Spurwechselstra tegie verfolgt. Nach dieser Strategie wird unter den Fahrzeugen 32, 34, 40, 42, die sich im erweiterten Ortungsbereich befinden, dasjenige Fahrzeug als Zielob jekt ausgewählt, das bei dem eigenen Fahrzeug 24 die geringste (positive oder negative) Sollbeschleunigung hervorruft, beispielsweise das Fahrzeug 40. Zur Vorbereitung eines sicheren Spurwechsels erfolgt dann also eine Abstandsrege lung auf das Fahrzeug 40. Falls das Fahrzeug 40 einen sehr geringen Abstand aufweist oder langsamer ist als das Fahrzeug 32 (beispielsweise bei einem Stau), muß die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 24 zumindest vorübergehend reduziert werden. Dabei kann im Stationärregler 10 einen Eintauschstrategie verfolgt wer den, die es zuläßt, vorübergehend in den eigentlich vorgesehenen Sicherheitsab stand zum Fahrzeug 40 einzutauchen und sich dann wieder auf den regulären Sicherheitsabstand zurückfallen zu lassen. So wird eine übermäßig starke Ver zögerung des Fahrzeugs 24 vermieden, die den Fahrkomfort beeinträchtigen oder den Nachfolgeverkehr irritieren könnte.

Für die Entscheidung zwischen Spurwechselstrategie und Überholhilfe werden im gezeigten Beispiel zwei Kriterien herangezogen, nämlich die durch den Blink schalter 22 angezeigte Richtung des beabsichtigen Spurwechsels und die Istge schwindigkeit V des Fahrzeugs 24.

In Ländern mit Rechtsverkehr wird eine Überholabsicht in der Regel nur dann bestehen, wenn der linke Fahrtrichtungsanzeiger betätigt wird. Dies gilt insbe sondere in Ländern, in denen, wie in Deutschland, das Rechtsüberholen grund sätzlich verboten ist. Demgemäß wird in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel das Signal L über einen Schalter 44 an einen Funktionsgenerator 46 weitergeleitet, dessen Ausgangssignal ÜW(t) einen vermutlichen Überholwunsch des Fahrers repräsentiert. In Ländern mit Rechtsverkehr würde stattdessen das Signal R an den Funktionsgenerator 46 weitergeleitet werden. Die Funktion des Schalters 44 kann auch durch eine geeignete Software realisiert sein, in Verbindung mit ei nem Parameter, der zwischen Rechtsverkehr und Linksverkehr unterscheidet. Da mit Hilfe des Radarsystems 18 die Geschwindigkeiten der Fahrzeuge auf den verschiedenen Spuren 26, 28 und 30 unterschieden werden können und ggf. auch entgegenkommende Fahrzeuge auf der Gegenfahrbahn detektiert werden können, läßt sich der Parameter für Rechts- oder Linksverkehr auch automa tisch aus den Daten des Radarsystems ableiten.

Das Ausgangssignal ÜW(t) des Funktionsgenerators 46 nimmt im einfachsten Fall nur die Werte 0 und 1 an, wobei der Wert 1 für einen Überholwunsch steht.

Als weiteres Kriterium geht in die Entscheidung die mit dem Geschwindigkeits sensor 16 erfaßt Istgeschwindigkeit V ein. Ein Funktionsgenerator 48 erzeugt als Ausgangssignal einen von der Geschwindigkeit V abhängigen Funktionswert f(V) der unterhalb einer bestimmten unteren Grenzgeschwindigkeit V_min von beispielsweise 70 km/h den Wert Null hat und oberhalb dieser unteren Grenzge schwindigkeit maximal den Wert T annimmt.

Die Ausgangssignale der Funktionsgeneratoren 46 und 48 werden an einem Multiplikationspunkt 50 miteinander multipliziert, und das Produkt P(t, v) wird an ein Überholhilfe-Modul 52 übermittelt.

An das Überholhilfe-Modul 52 werden außerdem die Abstände d_i und ggf. die Relativgeschwindigkeiten vr_i sämtlicher Fahrzeuge 32, 34, 40, 42 übermittelt, die sich im erweiterten Ortungsbereich 36, 38 befinden. Der Index i identifiziert die einzelnen Fahrzeuge. Der Index i = 0 steht dabei für das Fahrzeug 32, das dem Fahrzeug 24 auf der eigenen Spur 26 unmittelbar vorausfährt.

Anhand dieser Daten berechnet das Überholhilfe-Modul 52 eine Überholge schwindigkeit Vr, die an einem Summationspunkt 54 zu dem Stationär-Sollwert ΔV addiert wird. Auf diese Weise wird die Funktion der Überholhilfe der Statio närregelung überlagert.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt die Berechnung der Überholge schwindigkeit Vr anhand der folgenden Gleichungen:

Vr = MIN(Vr_i; i = 0, . . ., n) (1)

Vr_i = MIN(P(t, V).Vr_max, MAX((2.a.d_i)^1/2, Vr_min)) (2)

a = MIN(a₀, a(V)) (3)

Die Größen Vr_i in Gleichung (1) sind Überholgeschwindigkeiten, die gemäß glei chung (2) individuell für jedes der Fahrzeuge 32, 34, 40, 42 berechnet werden, unabhängig von der Fahrspur und unabhängig von den übrigen Fahrzeugen. Unter diesen Überholgeschwindigkeiten wird gemäß Gleichung (1) das Minimum ausgewählt. Damit ist ausgeschlossen, daß die Überholgeschwindigkeit im Hin blick auf eines der Fahrzeuge im Ortungsbereich zu hoch gewählt wird.

In Gleichung (2) bezeichnet Vr_max einen Vorgabewert, der dann gültig ist, wenn der Abstand d_i zu dem betreffenden Fahrzeug so groß ist, daß er für die Bemes sung der Überholgeschwindigkeit unberücksichtigt bleiben kann. Der Wurzel ausdruck (2.a.d_i)^1/2 entspricht einer Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs 24 in bezug auf das betreffende vorausfahrende Fahrzeug (z. B. 32), die innerhalb des Relativabstands d_i auf 0 abgebaut werden kann, wenn das Fahrzeug 24 konstant mit der Beschleunigung -a verzögert wird. Durch diesen Term wird die Überholgeschwindigkeit begrenzt und verhindert, daß das Fahrzeug zunächst zu stark beschleunigt wird und dann mit einer unerwünscht starken Verzögerung (< -a) wieder verzögert werden muß, um eine Kollision mit dem vorausfahrenden Fahrzeug zu vermeiden. Bei der hier zugrunde gelegten Beschleunigung a han delt es sich gemäß Gleichung (3) um das Minimum aus einer konstanten Be schleunigung a₀ und einer variablen Beschleunigung a(v). Die konstante Be schleunigung a₀ ist so gewählt, daß sie vom Fahrer oder den Insassen des Fahr zeugs 24 nicht als unkomfortabel oder beunruhigend empfunden wird. Die va riable Beschleunigung a(V) repräsentiert die tatsächliche Beschleunigungsfähig keit des Fahrzeugs, die von der Fahrgeschwindigkeit und ggf. auch von anderen Parametern, beispielsweise von der Zuladung, abhängig sein kann.

Die Größe Vr_min in Gleichung (2) repräsentiert eine Mindest-Überholgeschwin digkeit, die dann gelten soll, wenn der Wurzelausdruck bei sehr kleinem Fahr zeugabstand nahezu 0 ist. Diese Mindest-Überholgeschwindigkeit kann auch gleich 0 gesetzt werden. Auch bei positivem Wert führt sie jedoch nicht zu einer Kollisionsgefahr, da ihre Wirkung bei zu starker Annäherung an das vorausfahrende Fahrzeug durch eine entsprechende Abnahme des Stationär-Sollwertes ΔV kompensiert wird. In jedem Fall ist die obere Grenze für die Überholgeschwin digkeit Vr_i durch P(t, V).Vr_max gegeben, und diese Größe ist gleich 0, wenn das Produkt P(t, V) gleich 0 ist.

Die Funktion der Überholhilfe soll nun anhand einiger praktischer Beispiele illu striert werden.

Zunächst soll angenommen werden, daß das Fahrzeug 24 mit höherer Ge schwindigkeit auf das Fahrzeug 32 auffährt und die Überholhilfe aktiviert wird (P(t, V) = 1. Der Stationärregler 10 würde dann normalerweise eine Verzögerung des Fahrzeugs entsprechend dem abnehmenden Abstand zum Fahrzeug 32 ver anlassen. Das Überholhilfe-Modul 52 wirkt dem jedoch dadurch entgegen, daß die Sollgeschwindigkeit um Vr erhöht wird. Das Fahrzeug 24 wird somit nicht oder nur wenig langsamer werden, so daß das Einfädeln auf die Spur 28 erleich tert wird.

Da Vr jedoch nach Gleichung (2) in Abhängigkeit vom Abstand zum Fahrzeug 40 begrenzt wird, läßt sich vermeiden, daß das Fahrzeug 24 so weit auf das Fahr zeug 40 auffährt, daß ein gefahrloser Spurwechsel auf die Spur 28 nicht mehr möglich wäre. Im Regelfall wird jedoch das überholende Fahrzeug 40 eine relativ hohe Geschwindigkeit haben, so daß der zugehörige Abstand d_i rasch zunimmt und die entsprechende Reduktion der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 24 relativ klein ausfällt.

Wenn das Fahrzeug 40 nicht vorhanden wäre und der Abstand zum Fahrzeug 32 noch relativ groß ist, könnte sich sogar eine Beschleunigung des Fahrzeugs 24 ergeben, so daß der Überholvorgang verkürzt würde.

Als weiteres Funktionsbeispiel soll der Fall betrachtet werden, daß das Fahrzeug 24 bereits seit einiger Zeit mit konstantem Abstand dem Fahrzeug 32 folgt und der Fahrer erst dann den linken Fahrtrichtungsanzeiger betätigt. In diesem Fall ist der Stationär-Sollwert ΔV annähernd 0, während die Überholgeschwindigkeit Vr auf jeden Fall positiv ist. Infolgedessen wird das Fahrzeug 24 automatisch beschleunigt. Weil sich das Fahrzeug 40 rasch entfernt und somit die Beschleu nigung nicht wirksam begrenzt, entspricht der Sollwert, der letztlich dem Treiber 12 zugeführt wird, einer Geschwindigkeitserhöhung um Vr_max. Diese Geschwindigkeitserhöhung kann beispielsweise etwa 20 km/h betragen.

Wie Fig. 3 zeigt, ist ÜW(t) eine zeitabhängige Funktion, die auch Zwischenwer te zwischen 0 und 1 annehmen kann. Wenn zum Zeitpunkt t₀ der linke Blinker gesetzt wird, steigt die Funktion sprunghaft auf 1 an und bleibt dann für eine gewisse Zeit, beispielsweise für drei Sekunden, konstant auf dem Wert 1. Nach Ablauf dieser Zeitspanne, bei t_min, nimmt der Funktionswert dann stetig ab, bis er zur Zeit t_max, beispielsweise nach weiteren drei Sekunden, wieder den Wert 0 erreicht.

Da ÜW(t) als Faktor in das Produkt P(t, V) und damit auch in die Gleichung (2) eingeht klingt die an den Summationspunkt 54 ausgegebene Überholgeschwin digkeit Vr zwischen t_min und t_max auf jeden Fall wieder auf 0 ab, mit der Folge, daß die Stationärregelung allmählich wieder die alleinige Kontrolle gewinnt. Die ses Zeitverhalten ist unabhängig davon, ob das Fahrzeug 24 tatsächlich auf die Überholspur 28 wechselt oder ob es auf der Spur 26 bleibt. In beiden Fällen er folgt ein allmählicher Übergang zur Abstandsregelung, entweder auf das Fahr zeug 32 oder auf das Fahrzeug 40. Entsprechend wird auch im Plausibilitätsmo dul 20 nach einer gewissen Zeitspanne allmählich oder sprunghaft der Ortungs bereich wieder auf die Fahrspur eingeengt, die von dem Fahrzeug tatsächlich be fahren wird.

Wie Fig. 4 zeigt, kann auch die geschwindigkeitsabhängige Funktion f(V) Zwi schenwerte zwischen 0 und 1 annehmen. Bis zur Geschwindigkeit Van (z. B. 70 km/h) hat die Funktion den Wert 0. Im Geschwindigkeitsbereich zwi schen V_min und V_max (z. B. 100 km/h) nimmt der Funktionswert linear auf 1 zu und bleibt dann konstant auf 1, so daß die Überholhilfe erst bei Geschwin digkeiten oberhalb von etwa 100 km/h ihre volle Wirksamkeit entfaltet. Im Zwi schenbereich zwischen V_min und V_max ist die Überholhilfe zwar wirksam, doch ist die Überholgeschwindigkeit Vr dann entsprechend kleiner. Dies hat den Vor teil, daß bei langsamer fließendem Verkehr rasante Beschleunigungsmanöver vermieden werden.

Unabhängig von der Geschwindigkeitsabhängigkeit der Funktion f(V) können auch die Werte Vr_max und Vr_min in Gleichung (2) geschwindigkeitsabhängig sein.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel erfolgt die Berechnung der Überholge schwindigkeit Vr im Überholhilfe-Modul 52 nach den folgenden Gleichungen:

Vr = MIN(Vr', (a.d₀)^1/2) (4)

Vr' = MIN(vr_i; i = 1, . . ., n) (5)

vr_i = MAX(0, vr₀ + (a.d₀)^1/2) (6)

In Gleichungen 4 und 6 hat die Beschleunigung a die gleiche Bedeutung wie in Gleichungen (2) und (3). Das Fehlen des Faktors 2 im Wurzelausdruck in glei chung (6) (vergl. Gleichung (2)) bedeutet, daß hier als relevanter Abstand nur der halbe Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug benutzt wird, so daß eine größere Sicherheitsmarge erreicht wird.

Bei dieser Ausführungsform wird die Überholgeschwindigkeit Vr' zunächst ohne Berücksichtigung des auf derselben Spur unmittelbar vorausfahrenden Fahr zeugs 32 berechnet. Wahlweise können auch sämtliche Fahrzeuge auf der eige nen Spur, also auch das Fahrzeug 34, unberücksichtigt bleiben. Der Abstand zum unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeug 32 findet hier nur in Gleichung (4) Berücksichtigung, in der Form einer abstandabhängigen Begrenzung der Über holgeschwindigkeit Vr'.

Die Gleichung (5) unterscheidet sich weiterhin von der Gleichung (2) dadurch, daß zu dem abstandsabhängigen Wurzelterm die Relativgeschwindigkeit vr_i des vorausfahrenden Fahrzeugs, also beispielsweise des Fahrzeugs 40 oder 42 ad diert wird. Da diese Relativgeschwindigkeiten auch negativ sein können, erfolgt weiterhin eine Begrenzung nach unten auf die Überholgeschwindigkeit 0.

Da bei dieser Ausführungsform die Überholgeschwindigkeit auch von der Rela tivgeschwindigkeit der Fahrzeuge 40, 42 auf der Überholspur abhängig ist, wird die letztlich gültige Überholgeschwindigkeit Vr um so kleiner, je langsamer das langsamste der Fahrzeuge 40, 42 auf der Überholspur ist. Wenn beispielsweise das Fahrzeug 42 plötzlich bremst, kann auch dies schon zu einer Begrenzung der Überholgeschwindigkeit führen. Dies ist auch sinnvoll, weil dann absehbar ist, daß auch der Fahrer des Fahrzeugs 40 bremsen wird, so daß auch das Fahrzeug 24 verzögert werden muß, wenn der Fahrer zum Überholen ansetzt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, zusätz lich auch die Relativbeschleunigungen der beteiligten Fahrzeuge 32, 34, 40, 42 zu berücksichtigen.

Während weiterhin in den gezeigten Ausführungsbeispielen die Überholge schwindigkeit im Sinne einer Minimumauswahl begrenzt wird, um den Abstän den der verschiedenen Fahrzeuge Rechnung zu tragen, ist es in anderen Aus führungsformen auch möglich, die Überholgeschwindigkeit fahrzeugweise oder für alle Fahrzeuge zusammen in der Form einer gewichteten Summe zu bilden, die sich aus geschwindigkeits- und/oder abstandsabhängigen Anteilen zusam mensetzt.

Claims

1. Verfahren zur Unterstützung eines Überholvorgangs bei Kraftfahrzeugen (24) mit einer Abstands- und Geschwindigkeitsregeleinrichtung, bei dem auch Fahrzeuge (40, 42) auf der Überholspur (28) berücksichtigt werden und, wenn die mit Sensoren (18) erfaßte Verkehrssituation oder ein Eingriff des Fahrers auf einen Überholwunsch schließen läßt, vorübergehend auf eine erhöhte Überhol geschwindigkeit geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zu den auf der Überholspur befindlichen Fahrzeugen (40, 42) gemessen werden und die Überholgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den Abständen (d₀, d_i) des zu überholenden Fahrzeugs (32) und mindestens des unmittelbar vorausfahren den Fahrzeugs (40) auf der Überholspur (28) berechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn kein Überholwunsch vorliegt, eine Stationärregelung auf einen vom Fahrer gewählten Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (32) durchgeführt wird und daß im Falle eines Überholwunsches eine Überholhilfe-Funktion parallel zu der Sta tionärregelung ausgeführt wird und das der Überholgeschwindigkeit (Vr) ent sprechende Ausgangssignal mit einer von der Stationärregelung gelieferten Stell größe (ΔV) überlagert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgröße der Stationärregelung ein Stationär-Sollwert (ΔV) für eine Erhöhung oder Absen kung der Fahrgeschwindigkeit ist und die Überholgeschwindigkeit (Vr) zu dem Stationär-Sollwert (ΔV) addiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Überholhilfe-Funktion nach einem erkannten Überholwunsch nur für eine begrenzte Zeitspanne aktiv ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Über holgeschwindigkeit (Vr) repräsentative Ausgangssignal gemäß einer zeitabhängi gen Funktion (ÜW(t)) begrenzt ist, deren Funktionswert nach einer gewissen Zeitspanne stetig auf null abnimmt.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Überholhilfe-Funktion nur bei Fahrzeuggeschwindigkeiten oberhalb einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit (V_min) aktiv ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Über holgeschwindigkeit (Vr) repräsentative Ausgangssignal gemäß einer geschwin digkeitsabhängigen Funktion (f(V)) begrenzt ist, die unterhalb der Grenzge schwindigkeit (V_min) den Wert null hat und von der Grenzgeschwindigkeit ab stetig zunimmt.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß für jedes der erfaßten vorausfahrenden Fahrzeuge (32, 40) eine geson derte fahrzeugspezifische Überholgeschwindigkeit (Vr_i) berechnet wird und daß die endgültige Überholgeschwindigkeit (Vr) durch Minimumauswahl aus den fahrzeugspezifischen Überholgeschwindigkeiten bestimmt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrzeugspe zifische Überholgeschwindigkeit (Vr_i) nach oben durch eine vom Abstand (d_i) des betreffenden Fahrzeugs abhängige Größe begrenzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die abstandsab hängige Größe proportional zur Quadratwurzel des Abstands (d_i) ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Überholgeschwindigkeit auch von den Relativgeschwindigkeiten (vr_i) zumin dest der auf der Überholspur (28) befindlichen Fahrzeuge (40, 42) abhängig ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes der erfaßten Fahrzeuge (40, 42) auf der Überholspur (28) eine fahrzeugspezifische Überholgeschwindigkeit (Vr_i) berechnet wird, die von der Relativgeschwindigkeit (vr_i) und dem Abstand (d_i) des betreffenden Fahrzeugs abhängig ist und daß die endgültige Überholgeschwindigkeit (Vr) durch Minimumauswahl aus den fahr zeugspezifischen Überholgeschwindigkeiten (Vr_i) bestimmt wird, mit zusätzlicher Begrenzung nach oben durch eine Größe, die vom Abstand (d₀ des auf der ei genen Spur (26) unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeugs (32) abhängig ist.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehen den Ansprüche, mit einem auf das Antriebssystem (14) eines Fahrzeugs (24) ein wirkenden Treiber (12), einem Abstandssensor (18) zur Erfassung des Abstands vorausfahrender Fahrzeuge (32, 34, 40, 42), einem Stationärregler (10), der in der Form eines Stationär-Sollwertes (ΔV) einen Befehl zum Erhöhen oder Absen ken der Fahrzeuggeschwindigkeit an den Treiber (12) liefert und entweder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf eine vom Fahrer gewählte Set-Geschwindig keit oder den Abstand des Fahrzeugs zum auf derselben Spur vorausfahrenden Fahrzeug (32) regelt, und einer Einrichtung (22, 44, 46, 48) zur Erkennung ei nes Überholwunsches des Fahrers, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab standssensor (18) dazu ausgebildet ist, den Abstand zu Fahrzeugen (40, 42) auf einer Überholspur (28) zu erfassen, und daß ein Überholhilfe-Modul (52) vorge sehen ist, das bei erkanntem Überholwunsch den Stationär-Sollwert (ΔV) um eine Überholgeschwindigkeit (Vr) erhöht, die vom Abstand des unmittelbar vor ausfahrenden Fahrzeugs (32) auf derselben Spur und vom Abstand mindestens des unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeugs (40) auf der Überholspur abhängig ist.