DE102004019164A1

DE102004019164A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Längsregelung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102004019164A1
Application number: DE102004019164A
Authority: DE
Inventors: Thilo Riegel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2005-11-10
Also published as: CN1942336A; JP2007533539A; US20070294020A1; EP1740408A1; WO2005102764A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Längsregelung eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, die einen Abstandsensor aufweisen, der mindestens den Abstand des eigenen, folgenden Fahrzeugs zu einem vorherfahrenden Fahrzeug und/oder die Relativgeschwindigkeit bezüglich des folgenden Fahrzeugs misst. Aus den Messwerten wird bestimmt, ob das detektierte, vorherfahrende Fahrzeug angehalten wurde, so dass das folgende Fahrzeug in einem Abstand hinter dem vorherfahrenden Fahrzeug selbsttätig angehalten wird. Wenn erkannt wird, dass das vorherfahrende Fahrzeug wieder anfährt, muss der Fahrer des folgenden Fahrzeugs eine Anfahrbestätigungsvorrichtung betätigen, wobei die Anfahrbestätigungsvorrichtung das Bremspedal ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Längsregelung eines Kraftfahrzeugs, die einen Abstandssensor aufweist, der mindestens den Abstand des eigenen, folgenden Fahrzeugs zu einem vorherfahrenden Fahrzeug und/oder die Relativgeschwindigkeit bezüglich des folgenden Fahrzeugs misst. Aus den Messwerten wird bestimmt, ob das detektierte, vorherfahrende Fahrzeug angehalten wurde, so dass das folgende Fahrzeug in einem Abstand hinter dem vorherfahrenden Fahrzeug selbsttätig angehalten wird. Wenn erkannt wird, dass das vorherfahrende Fahrzeug wieder anfährt muss der Fahrer des folgenden Fahrzeugs eine Anfahrbestätigungsvorrichtung betätigen, wobei die Anfahrbestätigungsvorrichtung das Bremspedal ist.

Aus dem SAE Paper 961010 mit dem Titel „Adaptive Cruise Control System Aspects and Development Trends" von Winner, Witte, Uhler und Lichtenberg, veröffentlicht auf der SAE International Congress & Exposition, Detroit, 26 – 29 Februar 1996 ist ein adaptiver Abstands- und Geschwindigkeitsregler bekannt, der mittels Radarstrahlung den Abstand und die Relativgeschwindigkeit des vorherfahrenden Fahrzeugs misst und in deren Abhängigkeit die Antriebseinrichtungen und Verzögerungseinrichtungen des Fahrzeugs derart ansteuert, dass das Fahrzeug automatisch in einem vorbestimmten Abstand hinter dem vorherfahrenden Fahrzeug folgt. Die Einsatzgrenzen dieses Systems werden durch die Geschwindigkeit begrenzt, so dass ein derartiger adaptiver Abstands- und Geschwindigkeitsregler nur bis zur Minimalgeschwindigkeiten von etwa 40 Stundenkilometern verwendbar ist. Weiterhin ist beschrieben, dass als Weiterentwicklung derartiger Systeme ein Stop-and-go-Acc entwickelt wird, das als Staufolgeassistent auch in der Lage ist, das Fahrzeug selbstständig bis in den Stillstand abzubremsen und bei wiederanfahrendem vorherfahrenden Verkehr das Fahrzeug automatisch zu beschleunigen. Da derartige Systeme als fahrerunterstützende Assistenzsysteme ausgelegt sind, ist zum Anfahren eine Bestätigung des Fahrers notwendig, da ausgeschlossen werden muss, dass eine Person oder ein Gegenstand direkt vor dem eigenen Fahrzeug positioniert ist und nicht durch die Abstandssensoren detektierbar ist. Erkennt ein derartiger Staufolgeassistent, dass der vorherfahrende Verkehr wieder anfährt, so wird der Fahrer des eigenen, folgenden Fahrzeugs aufgefordert, mittels einer Bestätigung eine Anfahrfreigabe abzugeben. Derartige Anfahrfreigaben können beispielsweise durch einen zusätzlichen Bedienknopf am Lenkrad oder im Armaturenbrett des Fahrzeugs vorgesehen sein oder durch eine kurze Betätigung des Gaspedals erfolgen.

Kern und Vorteile der Erfindung

Der Kern der vorliegenden Erfindung ist es, für ein Fahrzeug, das einen Staufolgeassistenten zur automatischen Längsführung des Fahrzeugs mit Anhalte- und Wiederanfahrfunktion aufweist, eine Anfahrbestätigungsvorrichtung anzugeben, die für den Fahrer intuitiv bedienbar und für das Umfeld, auch bei Fehlbedienung sicher und ungefährlich ist. Erfindungsgemäß wird dieses durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Eine Anfahrfreigabe durch Betätigung des Bremspedals ist wesentlich sicherer bezüglich des Fahrzeugumfeldes als ein kurzer Druck auf das Gaspedal, da ein zu starker Druck auf das Gaspedal als fahrerbetätigtes Übersteuern gewertet wird und das Fahrzeug weit stärker beschleunigt wird, als der Fahrer dieses erwartet, was zu einer Kollisionsgefährdung des Umfelds führen kann. Auch ein versehentliches Gegentreten gegen das Gaspedal könnte das eigene Fahrzeug ungewollt in Bewegung setzten, da hierdurch eine Anfahrfreigabe aus dem Stillstand erteilt werden würde. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteilhafterweise fährt das folgende Fahrzeug selbsttätig an, wenn der Fahrer das Bremspedal aus der Ruhestellung auslenkt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das folgende Fahrzeug selbsttätig anfährt, wenn der Fahrer das Bremspedal wieder loslässt.

Besonders vorteilhaft ist es, dass das folgende Fahrzeug selbsttätig anfährt, wenn ein vorbestimmter Mindestpedalweg phimin überschritten wurde.

Vorteilhafterweise fährt das folgende Fahrzeug selbsttätig wieder an, wenn eine vorbestimmte Mindestpedalkraft auf das Bremspedal überschritten wurde.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, dass das folgende Fahrzeug selbsttätig anfährt, wenn das Bremspedal länger als eine vorbestimmte Mindestbetätigungszeit betätigt wurde.

Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät eines Stauassistenten oder einer adaptiven Abstands- bzw. Geschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm gespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor oder Signalprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so dass dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt, wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Zeichnungen.

Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
1 ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
2 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In 1 ist eine Längsregeleinrichtung 1 dargestellt, die in der Lage ist, das zu regelnde Fahrzeug bei stockendem Verkehr bis in den Stillstand abzubremsen und nach Erkennen, dass der vorherfahrende, angehaltene Verkehr wieder weiterfährt, das zu regelnde Fahrzeug wieder selbsttätig in Bewegung zu setzen. Hierzu weist die Längsregeleinrichtung 1 eine Eingangsschaltung 2 auf, mittels der der Längsregeleinrichtung 1 Eingangssignale zuführbar sind. Diese Eingangssignale stammen unter anderem von einer Abstandssensorik 3, die vorherfahrende Fahrzeuge oder Objekte innerhalb des Sensorerfassungsbereichs erkennt, sowie deren Abstand d, Relativgeschwindigkeit vrel bezüglich des eigenen, folgenden Fahrzeugs sowie den Azimutwinkel des erkannten Objekts bezüglich der verlängerten Fahrzeuglängsachse zu ermitteln. Hierzu können ein oder mehrere Sensoren an der Vorderseite des Fahrzeugs verbaut sein. Diese Sensorik kann beispielsweise eine Radarsensorik, Ultraschallsensorik, Videosensorik, Lasersensorik und/oder eine Kombination aus diesen Sensorarten sein. Die von der Abstandssensorik 3 ermittelten Größen Abstand, Relativgeschwindigkeit und Azimutwinkel werden der Eingangsschaltung 2 der Längsregeleinrichtung 1 zugeführt. Weiterhin ist eine Bedieneinrichtung 4 vorgesehen, mittels der der Längsregeleinrichtung 1 Steuersignale zuführbar sind. So kann die Längsregeleinrichtung 1 mittels der Bedieneinrichtung 4 ein- bzw. ausgeschaltet werden sowie bestimmte Betriebsparameter und Einstellungen vorgenommen und verändert werden, so dass der Fahrer des Fahrzeugs in der Lage ist, die Längsregeleinrichtung 1 nach seinen Bedürfnissen einzustellen. Weiterhin ist als Eingangsgröße ein Geschwindigkeitssignal V vorgesehen, das von einem Geschwindigkeitssensor 5 erzeugt wird, der die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt. Durch die Kenntnis der eigenen Fahrzeuggeschwindigkeit V ist es möglich, die gemessene Relativgeschwindigkeit vrel des mittels der Abstandssensorik 3 erkannten, vorherfahrenden Objektes in eine Absolutgeschwindigkeitumzurechnen, so dass auch die Absolutgeschwindigkeit des vorherfahrenden Fahrzeugs bestimmbar ist. Weiterhin ist ein Bremspedalsensor 6 vorgesehen, der eine Betätigung des Bremspedals sowie die Intensität der Bremspedalbetätigung aufnimmt und in Form eines Eingangssignals an die Eingangsschaltung 2 der Längsregelungseinrichtung 1 weitergibt. Die Eingangsgrößen, die der Längsregelungseinrichtung 1 mittels der Eingangsschaltung 2 zugeführ wurden werden mittels einer Datenaustauscheinrichtung 7 einer Berechnungseinrichtung 8 zugeführt. Die Berechnungseinrichtung 8 kann beispielsweise ein Mikroprozessor oder ein Signalprozessor sein, auf dem das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines Programms abläuft. Die Berechnungseinrichtung 8 ermittelt aus den der Längsregeleinrichtung 1 zugeführten Eingangsgrößen, entsprechend dem ablaufenden Programm Ausgangsgrößen, die mittels der Datenaustauscheinrichtung 7 an eine Ausgangsschaltung 9 ausgegeben werden. Mittels der Ausgangsschaltung 9 werden die Ausgangsgrößen der Längsregelungseinrichtung 1 an nachgeordnete Stellglieder ausgegeben. Wird in Abhängigkeit der Eingangsgrößen mittels des Längsregelungsverfahrens, das auf der Berechnungseinrichtung 8 abläuft, festgestellt, dass das eigene Fahrzeug beschleunigt werden soll, so wird über die Ausgangsschaltung 9 eine Ausgangsgröße an ein leistungsbestimmendes Stellelement 10 der Antriebseinrichtung ausgegeben. Im Falle einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine kann dieses leistungsbestimmende Stellelement 10 beispielsweise eine elektrisch betätigte Drosselklappe sein. Im Fall einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine ist es möglich, dass das leistungsbestimmende Stellelement als Kraftstoffmengenzumesseinrichtung einer Einspritzvorrichtung ausgeführt ist. Weiterhin kann das leistungsbestimmende Stellelement 10 auch eine Steuerschaltung für ein Elektromotor zu Antriebszwecken sein. Wird festgestellt, dass das Fahrzeug zu schnell ist und verzögert werden muss, so wird über die Ausgangsschaltung 9 eine Stellgröße an die Verzögerungseinrichtungen 11 des Fahrzeugs ausgegeben. Diese Stellgröße wird beispielsweise einer Bremssteuereinrichtung 11 zugeführt, die hieraus einen Bremsdruck oder eine Bremskraft erzeugt, die die Bremseinrichtungen des Fahrzeugs ansteuern, so dass das Fahrzeug verlangsamt wird. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Ausgangsschaltung 9 ein Anfahraufforderungssignal an eine Anfahraufforderungseinrichtung 12 ausgeben kann. Wird erkannt, dass das eigene Fahrzeug infolge eines anhaltenden, vorausfahrenden Fahrzeugs bis in den Stillstand abgebremst wurde und wird weiterhin erkannt, dass das vorausfahrende Fahrzeug wieder anfährt und das eigene Fahrzeug beschleunigt werden kann, so wird, bevor das eigene Fahrzeug beschleunigt wird, der Fahrer aufgefordert, eine Anfahrbestätigung zu betätigen. Hierdurch wird sichergestellt, dass keine Personen oder Objekte direkt vor dem eigenen Fahrzeug vorhanden sind, die durch die Abstandssensorik 3 eventuell nicht detektierbar sind. Da der Fahrer des Fahrzeugs die Verantwortung der Fahrzeugführung nach wie vor behält und das Längsregelungssystem mit der Anhalte- und Anfahrfunktion lediglich Assistenzfunktionen übernimmt, ist eine Anfahrbestätigung des Fahrers notwendig, so dass dieser dem System mitteilen kann, dass er das Verkehrsgeschehen unter Kontrolle hat und ein Anfahren des Fahrzeugs möglich ist. Diese Aufforderung an den Fahrer, eine Anfahrbestätigung auszugeben, wird mittels der Anfahraufforderungseinrichtung 12 erzeugt. Diese kann beispielsweise eine Kontrollleuchte im Sichtbereich des Fahrers sein, die aufleuchtet oder eine Klartextanzeige im Kombiinstrument des Fahrzeugs sein, auf dem ein Symbol oder ein Text ausgegeben wird. Weiterhin kann diese Anfahraufforderungseinrichtung 12 ein akustisches System sein, das mittels eines Warntons oder einer Sprachausgabe den Fahrer zur Anfahrbestätigung auffordert. Ebenfalls ist es möglicht, dass die Anfahraufforderung eine Kombination aus optischen und akustischen Aufforderungen ist. Ist der Staufolgeassistent aktiviert und das eigene Fahrzeug infolge eines angehaltenen, vorherfahrenden Fahrzeugs ebenfalls im Stillstand und fährt das vorherfahrende Fahrzeug wieder an, so wird die Anfahraufforderungseinrichtung 12 aktiviert und gewartet, bis der Fahrer mittels des Bremspedalsensors 6 eine Anfahrbestätigung abgibt. Die Anfahrbestätigung, die mittels des Bremspedalsensors 6 detektiert wird, kann beispielsweise die Betätigung des Bremspedals sein oder aber das Loslassen des Bremspedals, bis dieses wieder in Ruhestellung zurückgekehrt ist. Weiterhin ist es möglicht, dass das Bremspedal so weit ausgelenkt werden muss, dass ein Mindestpedalweg des Bremspedals zurückgelegt werden musste, um ein versehentliches, leichtes Antippen des Bremspedals nicht als Anfahrbestätigung zu werten. Hierdurch würde die Sicherheit des Systems gegen das versehentliche Betätigen gesteigert werden. Weiterhin ist es möglich, dass das Bremspedal 6 für eine vorbestimmte Mindestbetätigungszeit aus der Ruhestellung ausgelenkt sein muss oder für diese Mindestbetätigungszeit weiter als ein vorbestimmter Mindestpedalweg ausgelenkt sein muss.
In 2 ist ein Ablaufdiagramm dieses Verfahrens dargestellt. Dieses beginnt im Schritt 13 bei Start, woraufhin in Schritt 14 die Bedingung erfüllt sein muss, dass die Längsregelung mit Anhaltefunktion (Staufolgeassistent) eingeschaltet ist. Ist dies nicht der Fall, so verzweigt der Ablauf nach Schritt 15, wo das Verfahren beendet wird. Ist die Längsregelung mit Anhaltefunktion gemäß Schritt 14 erfüllt, so wird das Verfahren in Schritt 16 fortgeführt, in dem geprüft wird, ob ein vorherfahrendes Fahrzeug angehalten hat. Dieses wird mittels der Abstandssensorik 3 unter Einbeziehung der eigenen Fahrzeuggeschwindigkeit V des Geschwindigkeitssensors 5 bestimmt. Hat das vorherfahrende Fahrzeug nicht angehalten, sondern ist noch in Bewegung, so verzweigt Schritt 16 nach Nein und wird in Schritt 14 fortgeführt. Wird in Schritt 16 festgestellt, dass das vorherfahrende Fahrzeug angehalten hat, so wird in Schritt 17 das eigene Fahrzeug im Abstand dziel hinter dem vorherfahrenden, angehaltenen Fahrzeug angehalten. Dies geschieht mittels Stellsignalen, die die Verzögerungsmittel steuern, die in die Verzögerungseinrichtungen 11 des Fahrzeugs eingreifen, wobei diese Stellsignale in Abhängigkeit der detektierten Messgrößen der Abstandssensorik 3, eines eingegebenen Zielabstands dziel, der mittels der Bedieneinrichtung 4 vorgebbar ist sowie der eigenen Geschwindigkeit V des Geschwindigkeitssensors 5 durch die Berechnungseinrichtung 8 berechnet wird. Solange das vorherfahrende Fahrzeug im Stillstand verweilt, verzweigt Schritt 18 nach Nein und wird in Schritt 18 fortgeführt, so dass eine Warteschleife entsteht. Wird erkannt, dass das vorherfahrende Fahrzeug wieder anfährt, so verzweigt das Verfahren in Schritt 19, in dem durch die Längsregelungseinrichtung 1 eine Anfahraufforderung mittels der Anfahraufforderungseinrichtung 12 an den Fahrer ausgegeben wird. Solange das Bremspedal nicht betätigt wird, verzweigt Schritt 20 nach Nein, so dass wiederum eine Warteschleife entsteht, in der die Anfahraufforderung aktiv bleibt und die Längsregelungseinrichtung auf eine Bremspedalbetätigung des Fahrers wartet. Wird in Schritt 20 erkannt, dass mittels des Bremspedals eine Anfahrbestätigung erteilt wurde, so wird das Verfahren in Schritt 21 fortgeführt, in dem die Längsregelung wieder aufgenommen wird und in Abhängigkeit des Abstands D zum vorherfahrenden Fahrzeug und der Relativgeschwindigkeit Vrel des vorherfahrenden Fahrzeugs bezüglich des eigenen Fahrzeugs eine Sollgeschwindigkeit eingeregelt wird.

Claims

Vorrichtung zur automatischen Längsregelung eines Kraftfahrzeugs, die einen Abstandsensor (3) aufweist, der mindestens den Abstand (d) des eigenen, folgenden Fahrzeugs zu einem vorherfahrenden Fahrzeug und/oder die Relativgeschwindigkeit (vrel) bezüglich des folgenden Fahrzeugs ermittelt, dass aus dem mindestens einen ermittelten Wert (d, vrel) bestimmt wird, ob das detektierte, vorherfahrende Fahrzeug angehalten wurde und dass das folgende Fahrzeug in einem Abstand (dziel) hinter dem vorherfahrenden Fahrzeug angehalten wurde und dass wenn erkannt wird, dass das vorherfahrende Fahrzeug wieder anfährt, der Fahrer des folgenden Fahrzeugs eine Anfahrbestätigungsvorrichtung (6) betätigen muss, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfahrbestätigungsvorrichtung (6) das Bremspedal ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, dass das folgende Fahrzeug selbsttätig anfährt, wenn der Fahrer das Bremspedal (6) aus der Ruhestellung auslenkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, dass das folgende Fahrzeug selbsttätig anfährt, wenn der Fahrer das Bremspedal (6) wieder loslässt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das folgende Fahrzeug selbsttätig anfährt, wenn ein vorbestimmter Mindestpedalweg (phimin) überschritten wurde.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das folgende Fahrzeug selbsttätig anfährt, wenn eine vorbestimmte Mindestpedalkraft überschritten wurde.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das folgende Fahrzeug selbsttätig anfährt, wenn das Bremspedal (6) länger als eine vorbestimmte Mindestbetätigungszeit (tmin) betätigt wurde.
Verfahren zur automatischen Längsregelung eines Kraftfahrzeugs, bei dem mittels eines Abstandsensors (3), der mindestens den Abstand (d) des eigenen, folgenden Fahrzeugs zu einem vorherfahrenden Fahrzeug und/oder die Relativgeschwindigkeit (vrel) bezüglich des folgenden Fahrzeugs ermittelt, aus dem mindestens einen ermittelten Wert (d, vrel) bestimmt wird, ob das detektierte, vorherfahrende Fahrzeug angehalten wurde (16) und dass das folgende Fahrzeug in einem Abstand (dziel) hinter dem vorherfahrenden Fahrzeug angehalten wurde (17) und dass wenn erkannt wird, dass das vorherfahrende Fahrzeug wieder anfährt (18), der Fahrer des folgenden Fahrzeugs eine Anfahrbestätigungsvorrichtung (6, 20) betätigen muss, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfahrbestätigungsvorrichtung (6) eine Bremspedalbetätigung (20) ist.