-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines in einem
Fahrzeug befindlichen verkehrsadaptiven Assistenzsystems mit geschwindigkeits-
und/oder abstandsbezogenen Größen des
Fahrzeugs und eines vorausfahrenden Fahrzeugs, wobei das Assistenzsystem
unter Verwendung dieser Größen eine
Beschleunigung oder eine Verzögerung
des Fahrzeugs bewirkt, und wobei in bestimmten Wertebereichen von Ist-Größen keine
Zielgrößen zur
Ansteuerung des Assistenzsystems verwendet werden. Dabei bezeichnen Ist-Größen aktuelle
Größen, z.B.
die derzeitige Geschwindigkeit des Fahrzeugs, und Zielgrößen gewünschte Größen, beispielsweise
einen zum vorausfahrenden Fahrzeug einzustellenden Abstand.
-
Ein
derartiges Verfahren wird von der Anmelderin in der
DE 103 08 256 A1 vorgeschlagen.
-
Bekanntlich
ergibt sich ein für
den Fahrzeugführer
besonders komfortables Assistenzsystem, wenn die Reaktion des Assistenzsystems
(d.h. die Beschleunigung bzw. Verzögerung des Fahrzeugs) auf die
Differenz zwischen dem Ist-Zeitabstand und dem Ziel-Zeitabstand
oder auf die Differenz zwischen der eigenen Geschwindigkeit und
der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs besonders „langsam" (d.h. kleine Beschleunigungs-
bzw. Verzögerungswerte
des Fahrzeugs) ausfällt.
Dies führt
jedoch dazu, dass aus Sicherheitsgründen ein meist relativ großer Abstand
zum vorausfahrenden Fahrzeug vorgesehen ist, wodurch andere Fahrzeuge
leicht einscheren und so den Fahrzeugführer stören können. Weiterhin hat sich gezeigt,
dass eine Abfolge von Fahrzeugen mit solchen „langsamen" Assistenzsystemen instabil ist. Diese
Instabilität
führt zur
Entstehung von sich bewegenden Staus im Verkehr wenn der Anteil
von Fahrzeugen mit „langsamen" Assistenzsystemen
größer als
ein kritischer Wert ist, siehe B.S. Kerner, „The Physics of Traffic" (Springer, Berlin, New
York 2004).
-
Demgegenüber ist
eine Abfolge von Fahrzeugen mit „schnellen" Assistenzsystemen (d.h. das Assistenzsystem
reagiert auf die Differenz zwischen dem Ist-Zeitabstand und dem
Ziel-Zeitabstand oder auf die Differenz zwischen der eigenen Geschwindigkeit
und der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs mit einer
relativ großen
Beschleunigung bzw. Verzögerung
des Fahrzeugs) stabil. Damit wirken solche „schnellen" Assistenzsysteme der Entstehung sich
bewegenden Staus im Verkehr entgegen. Als Ergebnis entstehen keine sich
bewegenden Staus im Verkehr, wenn der Anteil von Fahrzeugen mit „schnellen" Assistenzsystemen
größer als
ein kritischer Wert ist. Auch wird durch einen eher kleineren Abstand
zum vorausfahrenden Fahrzeug das ständige Einscheren anderer Fahrzeuge
verhindert. Andererseits sind „schnelle" Assistenzsysteme
für den
Fahrzeugführer
nicht sehr komfortabel. Denn während
ein Fahrzeugführer
selbst gewählte
relativ große Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswerte
akzeptiert, werden solche Werte abgelehnt wenn sie automatisch, d.h.
vom Assistenzsystem, eingestellt werden.
-
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Ansteuerung
eines in einem Fahrzeug befindlichen verkehrsadaptiven Assistenzsystems
anzugeben, das den Fahrkomfort erhöht ohne dabei die Verkehrssicherheit
zu gefährden,
und das der Entstehung sich bewegender Staus im Verkehr entgegenwirkt.
-
Die
Aufgabe wird jeweils gelöst
durch die Merkmale der beiden unabhängigen, nebengeordneten Ansprüche 1 und
2. Die Unteransprüche
betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
-
Erfindungsgemäß ist keine
Beschleunigung oder Verzögerung
des Fahrzeugs in Längsrichtung
vorgesehen, wenn die Differenz zwischen dem Ist-Zeitabstand und
einem Ziel-Zeitabstand kleiner als ein vorgebbarer, geschwindigkeitsabhängiger Wert
ist. Auch ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass keine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs in Längsrichtung
vorgesehen ist, wenn die Differenz zwischen der eigenen Geschwindigkeit
und der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs kleiner als
ein vorgebbarer, geschwindigkeitsabhängiger Wert ist.
-
Der
Hauptgedanke der Erfindung besteht darin, dass in bestimmten Fällen nicht
auf eine Änderung des
aktuellen Zeitabstandes und/oder der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen
dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug reagiert wird, nämlich falls
die Differenz zischen dem aktuellen Zeitabstand und einem gewünschten
Zeitabstand beziehungsweise die Differenz zwischen der eigenen Geschwindigkeit
und der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeuges kleiner als
eine entsprechend von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Funktion
ist. Zur Gewährleistung
der Verkehrssicherheit wird dies vorzugsweise bei relativ geringen
Fahrzeuggeschwindigkeiten vorgesehen. Es ergibt sich eine besonders
komfortable und energiesparende Ansteuerung des Assistenzsystems,
indem nicht auf kleinste Änderungen
zwischen den Fahrzeugen reagiert und dementsprechend das Assistenzsystem
angesteuert wird. Weiterhin wird die Stabilität des Verkehrs durch den vermehrten
Einsatz derart angesteuerter Assistenzsysteme deutlich erhöht indem
die Stauentstehungsgefahr reduziert wird.
-
Während üblicherweise
zur Ansteuerung von verkehrsadaptiven Assistenzsystemen (Regelung)
bei den "Auswirkungen" der Regelung angesetzt
wird, beispielsweise indem eine vom verkehrsadaptiven Assistenzsystem
in einem ersten Schritt bestimmte Beschleunigung anschließend in
einem zweiten Schritt begrenzt wird, setzt die Erfindung früher an.
Die Erfindung greift bei den "Ursachen" an, indem sie direkt
die zur Ansteuerung des verkehrsadaptiven Assistenzsystems vorgesehenen
Größen betrachtet
um zu prüfen,
ob eine Beschleunigung bzw. Verzögerung
in Längsrichtung
vorzusehen ist. Somit kombiniert die Erfindung die Vorteile eines
Menschen (Fahrzeugführer),
nämlich
bei dichtem Verkehr nicht auf eine geringfügige Änderungen des aktuellen Zeitabstandes
und/oder der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Fahrzeug und
einem vorausfahrenden Fahrzeug zu reagieren, mit dem Vorteil einer
Maschine (Assistenzsystem), nämlich
ohne Reaktionszeit sofort zu reagieren. Dies ergibt ein besonders
komfortables Assistenzsystem, da die durch die fehlende Reaktionszeit „gewonnene" Zeit bei notwendigen Änderungen
in eine entsprechend geringer eingestellte Beschleunigung bzw. Verzögerung umgesetzt
werden kann. Denn es steht ja mehr Zeit für den Beschleunigungs- bzw.
Verzögerungsvorgang
zur Verfügung.
-
Vorzugsweise
wird zur Wahl des geschwindigkeitsabhängigen Wertes unterschieden,
ob der Ist-Zeitabstand größer als
der Ziel-Zeitabstand oder kleiner als der Ziel-Zeitabstand ist und/oder
ob die eigene Geschwindigkeit größer oder
kleiner als die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs ist.
Dies ermöglicht ein
besonders sicheres Assistenzsystem.
-
Die
erfindungsgemäße Idee
kann durch verschiedene Kombinationen verwirklicht werden. So kann beispielsweise
entweder nur die Differenz zwischen dem aktuellen Zeitabstand und
einem gewünschten
Zeitabstand oder die Differenz zwischen der eigenen Geschwindigkeit
und der Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs berücksichtigt
werden. Alternativ ist vorgesehen, dass eine beliebige Kombination
dieser Größen verwendet
wird. Jede Realisierungsform kann zur Ansteuerung des Assistenzsystems
die eigene Fahrzeuggeschwindigkeit, die Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug und/oder
den aktuellen Zeitabstand verwenden.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass eine bestimmte, vorgebbare Fahrzeuggeschwindigkeit
vorgesehen ist, bei deren Überschreitung
vom Assistenzsystem ein konstanter Ziel-Zeitabstand zum vorausfahrenden
Fahrzeug verwendet wird. Dieser Zeitabstand wird beispielsweise
vom Fahrzeugführer
in herkömmlicher
Weise vorgegeben. Falls das Fahrzeug eine Geschwindigkeit aufweist,
die kleiner als diese Geschwindigkeit ist, so wird anstatt dieser
Konstante ein variabler Ziel-Zeitabstand verwendet. Die Variation
des Ziel-Zeitabstands
kann insbesondere abhängen
von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, dem aktuellen Zeitabstand
und/oder der Geschwindigkeitsdifferenz des Fahrzeuges zum vorausfahrenden
Fahrzeug.
-
Vorzugsweise
erfolgt die Variation des gewünschten
Zeitabstandes in Form einer Reduzierung, wobei die Reduzierung mit kleiner
werdendem Ist-Abstand und/oder kleiner werdender Ist-Geschwindigkeit und/oder größer werdender
Differenzgeschwindigkeit verstärkt
wird.
-
Wiederum
sind hier beliebige Kombinationen zwischen entweder einer Differenz
zwischen dem Ist-Zeitabstand und dem Ziel-Zeitabstand und/oder einer Differenz
zwischen der Ist-Geschwindigkeit
und der Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeuges vorgesehen.
-
Für den Fall
der Verwendung der Differenz zwischen der eigenen Geschwindigkeit
und der Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeuges ist vorzugsweise
zusätzlich
vorgesehen, dass wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eine bestimmte
Geschwindigkeitsschwelle überschreitet,
die Reaktion des Fahrzeuges auf die Differenz zwischen der eigenen
Geschwindigkeit und der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeuges vermindert
wird.
-
In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass ein gewünschter, beispielsweise vom Fahrzeugführer vorgegebener,
Ziel-Zeitabstand nur dann variiert wird, falls die Differenz zwischen
der Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeuges und der des vorausfahrenden
Fahrzeuges kleiner oder gleich Null ist. Alternativ oder zusätzlich kann
vorgesehen sein, dass die Differenzgeschwindigkeit entsprechend
verfahren wird. Dies ergibt eine komfortable und besonders sichere
Regelung.
-
In
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die jeweilige
Variation abhängig
von dem mittleren Zeitabständen
auf anderen Fahrspuren vorgenommen wird. Dies ergibt eine an die
spezielle Situation besonders gut angepasste Regelung. Die mittleren
Zeitabstände
auf anderen Fahrspuren können dabei
beispielsweise vom Fahrzeug gemessen oder von anderen Fahrzeugen
per Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation übertragen werden.
-
Die
Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt
die einzige Fig. eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
-
Bei
verkehrsadaptiven Assistenzsystemen, beispielsweise ACC (automatic
cruise control) oder Stop-and-Go-Assistenzsystem ist die Beschleunigung
bzw. Verzögerung an (n ist die Zeit) des Fahrzeugs eine Funktion
von der Differenz zwischen dem Ist-Zeitabstand (aktueller Zeitabstand)
zum vorausfahrenden Fahrzeug, τn = (dxn – d)/vn, dem Ziel-Zeitabstand (gewünschter
Zeitabstand) zum vorausfahrenden Fahrzeug, τACC, und
der Differenz der Fahrzeuggeschwindigkeiten: an =
f(Kτ(τn – τACC),
Kv(vl,n, – vn)), (1)mit
Kτ und
Kv als dynamischen Koeffizienten des Assistenzsystems,
vl,n als der Geschwindigkeit des vorausfahrenden
Fahrzeugs, d als Fahrzeugslänge.
Falls vn =
vl,n = v(0)n (2)und τn = τACC, (3)so ist an = 0 und es wird ein Zeitabstand τACC (der
als eine Konstante oder als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit
bzw. Fahrzeuggeschwindigkeiten angegeben wurde) gefahren, mit einem
Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug von dxn – d = v(0)n τACC. (4)
-
Nun
wird der dynamische Koeffizient K
τ abhängig davon
gesetzt, ob die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine vorgebbare
Fahrzeuggeschwindigkeit v
p und die Differenz τ
n – τ
ACC zwischen
dem Ist-Zeitabstand τ
n und Ziel-Zeitabstand τ
ACC außerhalb
eines Zeitbereiches ist, dessen Grenzen von der Fahrzeuggeschwindigkeit
und/oder davon anhängig
sind, ob τ
n – τ
ACC größer oder
kleiner als Null ist. Alternativ oder zusätzlich wird der dynamische
Koeffizient K
v abhängig davon gesetzt, ob die
Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als die vorgebbare Fahrzeuggeschwindigkeit
v
p und die Differenz v
l,n – v
n zwischen der Geschwindigkeit des vorausfahrenden
Fahrzeugs v
l,n und der Fahrzeuggeschwindigkeit
v
n außerhalb
eines Geschwindigkeitsbereiches ist, dessen Grenzen von der Fahrzeuggeschwindigkeit
und/oder davon anhängig
sind, ob v
l,n – v
n größer oder
kleiner als Null ist. Beispielweise kann dies wie nachfolgend dargestellt
realisiert werden:
wobei
der dynamische Koeffizient K
τ (v
n,
v
l,n – v
n, τ
n, τ
n – τ
ACC)
eine Funktion von v
n, v
l,n – v
n, τ
n und/oder τ
n – τ
ACC sein
kann und der dynamische Koeffizient K
v(v
n, v
l,n – v
n, τ
n) eine Funktion von v
n,
v
l,n – v
n und/oder τ
n sein
kann. Zusätzlich
kann in (5) der Ziel-Zeitabstand τ
ACC eine Funktion von v
n,
v
l,n – v
n und/oder τ
n sein.
Insbesondere ist τ
ACC eine, z.B. durch den Fahrzeugführer angegebene,
Konstante τ (0) / ACC nur
dann, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit
v
m ist, d.h.,
-
Bei
bestimmten Anwendungen kann die Funktion τACC(vn, vl,n – vn, τn) in (6) der folgenden Beziehung entsprechen 0 < τACC(vn, vl,n – vn, τn) ≤ τ(0)ACC . (7a)
-
Falls τ (0) / ACC kleiner
als ein vorgegebener Wert ist, kann in (6) im Gegensatz zu (7a) τACC(vn, vl,n – vn, τn) > τ(0)ACC (7b)gewählt werden,
beispielsweise wenn der Wert von τ (0) / A / CC in
freiem Verkehr sehr klein gewählt
wurde und nun zu klein für
dichten Verkehr ist.
-
Außerdem kann
in (5) vorgesehen werden, dass die Funktion Kτ =
Kτ(vn, vl,n – vn, τn, τn – τACC)je
größer ist,
je kleine vn und/oder τn sind,
z.B.
-
-
Alternativ
oder zusätzlich
kann in (5) vorgesehen werden
wobei
K (0) / v und K (0) / τ vorgegebene Konstanten sind und v
r und
v
t vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeiten
sind. Bei bestimmten Anwendungen können die Funktionen K
τ und
K
v in (8), (9) der folgenden Beziehungen
entsprechen
Kτ(vn, vl,n – vn, τn, τn – τACC) ≥ K(0)τ , Kv(vn vl,n – vn, τn) ≥ K(0)v .(10) -
Entsprechend
(5) wird bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten das Fahrzeug weder
Beschleunigen noch Verzögern,
solange die Differenz τn – τACC und/oder
die Differenz vl,n – vn innerhalb
der durch (5) bestimmten Bereiche festgestellt wird. Dadurch kann
der Fahrkomfort deutlicht erhört
werden, ohne die Sicherheit zu gefährden. Außerdem erlaubt dies, bei kleineren
Fahrzeuggeschwindigkeiten relativ große Werte der dynamischen Koeffizienten
Kv und Kτ zu
verwenden, um die Entstehung sich bewegender Staus zu verhindern,
ohne Fahrkomfort zu gefährden.
-
Durch
(6), (7) wird es möglich,
das verkehrsadaptive Assistenzsystem bei allen Fahrzeuggeschwindigkeiten
zu betreiben und so den Fahrzeugführer zu entlasten: Bei Fahrzeuggeschwindigkeiten
größer als
vm wird τACC = τ (0) / ACC,
bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten kann τACC reduziert
werden. Durch (8)–(10)
wird zusätzlich
die Reaktion des Fahrzeugs auf die Differenz τn – τACC und/oder
die Differenz vl,n – vn deutlich
erhöht, falls
die Fahrzeuggeschwindigkeit klein ist.
-
In
(5) kann auch vorgesehen werden, dass bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten τ
ACC und/oder
K
τ und/oder
K
v von den entsprechenden Konstanten τ
ACC = τ (0) / ACC bzw. K
τ =
K (0) / τ, K
v = K (0) / v abgewichen wird, abhängig davon,
ob v
l,n – v
n negativ
oder positiv ist:
Alternative
oder zusätzlich
kann in (5) auch vorgesehen sein, dass bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten τ
ACC und/oder
K
τ und/oder
K
v von den entsprechenden Konstanten τ
ACC = τ (0) / ACC bzw. K
τ =
K (0) / τ, K
v = K (0) / v abweichen, abhängig davon ob τ
n – τ
ACC negativ
oder positiv ist:
-
Die
Funktionen in (5)–(22) Kτ =
Kτ(vn, vl,n – vn, τn, τn – τACC, τ j),
i ≠ j, j
= 1, 2, ..., (23) Kv =
Kv(vn, vl,n – vn, τn, τ j), i ≠ j,
j = 1, 2, ..., (24) τACC = τACC(vn, vl,n – vn, τn, τ j), i ≠ j,
j = 1, 2, ... (25) Kτ =
K(s)τ (vn, vl,n – vn, τn, τn – τACC, τ j),
i ≠ j, j
= 1, 2, ..., s = 1, 2, 3, 4, (26) Kv =
K(s)v (s) (vn,
vl,n – vn, τn, τj), i ≠ j, j = 1,
2, ..., s = 1, 2, 3, 4, (27) τACC = τ(s)ACC (s)(vn, vl,n – vn, τn, τ j), i ≠ j,
j = 1, 2, ..., s = 1, 2, 3, 4. (28)können dabei
von den mittleren Zeitabständen
auf den anderen Fahrspuren (j = 1, 2, ...) abhängig sein, die z.B. durch das
Fahrzeug gemessen werden, wobei „i" die eigene Fahrzeugspur des Fahrzeugs
ist. Die Funktionen (23)–(28)
in (5)–(22)
können
auch von den Charakteristika des Verkehrs (d.h. von der zeitlich-räumlichen
Verteilung der Fahrzeugdichte, den Zeitabständen und der Fahrzeuggeschwindigkeit)
stromabwärts
vom Fahrzeug abhängig
sein, falls dynamische Informationen über diese Charakteristika im
Fahrzeug vorhanden sind.
