DE102005055322A1 - Verfahren zum Ermitteln einer Soll-Beschleunigung während einer Fahrgeschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich zum Ermitteln einer Soll-Beschleunigung während einer Fahrgeschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs zum Beschleunigen des Kraftfahrzeugs auf eine vorgegebene Soll-Geschwindigkeit, wobei die Soll-Beschleunigung in Abhängigkeit von aktuell ermittelten Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Erfindungsgemäß wird die Soll-Beschleunigung zusätzlich in Abhängigkeit von den Daten eines Navigationssystems ermittelt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln einer Soll-Beschleunigung während einer Fahrgeschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Kraftfahrzeuge mit Fahrgeschwindigkeitsregelsystemen sind seit langem bekannt. Die meisten derzeit erhältlichen Fahrgeschwindigkeitsregelsysteme regeln die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf eine vorgegebene Wunsch- bzw. Soll-Geschwindigkeit. Neben diesen Fahrgeschwindigkeitsregelsystemen können heute bereits bei einigen Herstellern auch um eine Abstandsregelung erweiterte Fahrgeschwindigkeitsregelsysteme 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 vor diesem fahrenden Kraftfahrzeug (dieses wird als Zielobjekt bezeichnet) mit einer gewünschten oder einer entsprechend geringeren Geschwindigkeit automatisch zu bewegen. Vom Prinzip her ist dabei die allgemein bekannte 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. Die se 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 Geschwindigkeits-Regelsystem enthaltene Abstandsregelung automatisch einen situationsgerechten Abstand zum vorausfahrenden Kraftfahrzeug bzw. Zielobjekt einhält.
  • Weicht die vorgegebene Soll-Geschwindigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit ab und ist kein Zielobjekt detektiert, wird im Rahmen der Fahrgeschwindigkeitsregelung eine Soll-Beschleunigung zum Beschleunigen des Kraftfahrzeugs auf die vorgegebene Soll-Geschwindigkeit ermittelt. Die ermittelte Soll-Beschleunigung und die Beschleunigungsänderung, im folgenden Ruck genannt, sind ein Maß für die Dynamik des Kraftfahrzeugs im Regelbetrieb.
  • Bei der Ermittlung der Soll-Beschleunigung spielt der geometrische Verlauf der Straße eine große Rolle. 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.
  • Weiter ist aus der DE 196 11 502 A1 ein Verfahren zur Fahrgeschwindigkeitsregelung bekannt, bei dem die Dynamik des Kraftfahrzeugs in dynamischen Betriebszuständen, also bei einer Änderung der Geschwindigkeit wäh rend der Fahrgeschwindigkeitsregelung, in Abhängigkeit vom Fahrerverhalten vorgegeben wird.
  • Schließlich ist aus der DE 102 10 546 A1 ein Verfahren zur Fahrgeschwindigkeitsregelung bekannt, bei dem sich aus dem bekannten geometrischen Straßenverlauf die Kurvenradien bestimmen lassen und in Abhängigkeit vom Kurvenverlauf angepasste Sollwerte oder Grenzwerte für die Fahrgeschwindigkeit abgeleitet werden.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung der Soll-Beschleunigung während einer Fahrgeschwindigkeitsregelung im Hinblick auf Fahrkomfort anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln einer Soll-Bescheunigung während einer Fahrgeschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs zum Beschleunigen des Kraftfahrzeugs auf eine vorgegebene Soll-Geschwindigkeit, wobei die Soll-Beschleunigung in Abhängigkeit von aktuell ermittelten Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass die Soll-Beschleunigung zusätzlich in Abhängigkeit von den Daten eines Navigationssystems ermittelt wird.
  • Dieses erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass zur Ermittlung der Soll-Beschleunigung nicht nur das aktuelle Betriebsverhalten des Kraftfahrzeugs berücksichtigt wird, sondern dass aus den Daten des Navigationssystems die Soll-Beschleunigung vorausschauend ermittelt werden kann. Somit kann bereits frühzeitig auf zukünftige Ereignisse bzw. Betriebsverhalten des Kraftfahrzeugs Einfluss genommen werden. Durch diese erfindungsgemäße Ermittlung der Soll-Beschleunigung und Ruck, die ein Maß für die Dynamik in dynamischen Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs sind, wird der Fahrkomfort erheblich gesteigert.
  • Bei den aktuell ermittelten Betriebsparametern handelt es sich bspw. um die Querbeschleunigung und/oder die Differenz zwischen der aktuellen und der Soll-Geschwindigkeit. Zusätzlich kann auch das Fahrerverhalten ausgewertet werden und in die Ermittlung der Soll-Beschleunigung einfließen.
  • Die Ermittlung der Soll-Beschleunigung in Abhängigkeit von den aktuell ermittelten Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs und den Daten des Navigationssystems kann auf verschiedene Arten erfolgen.
  • In einer ersten Alternative kann die Soll-Beschleunigung in einem einstufigen Verfahren ermittelt werden. In diesem Fall werden die aktuell ermittelten Betriebsparameter und die Daten des Navigationssystems derart ausgewertet, dass dadurch eine Soll-Beschleunigung aus allen zur Verfügung stehenden Daten und Messwerten ermittelt wird.
  • In einer zweiten Alternative kann die Soll-Beschleunigung in einem zweistufigen Verfahren derart ermittelt werden, dass in einer ersten Stufe die (Vor-) Soll-Beschleunigung in Abhängigkeit von den aktuell ermittelten Betriebsparametern ermittelt wird, und in einer zweiten Stufe die ermittelte (Vor-)Soll-Beschleunigung in Abhängigkeit von den Daten des Navigationssystems korrigiert wird. In diesem Fall wird somit zunächst die (Vor-)Soll-Beschleunigung nach einem bekannten Verfahren ermittelt und diese ermittelte (Vor-)Soll-Beschleunigung in Abhängigkeit von den Daten des Navigationssystems korrigiert.
  • Vorteilhafterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aus den Daten des Navigationssystems der geometrische Verlauf eines voraus liegenden Fahrbahnverlaufs ermittelt, und die Soll-Beschleunigung in Abhängigkeit vom geometrischen Verlauf des voraus liegenden Fahrbahnverlaufs ermittelt. Wird die Ermittlung der Soll-Beschleunigung gemäß der ersten Alternative durchgeführt, wird der geometrische Verlauf des voraus liegenden Straßenabschnitts direkt in die Ermittlung der Soll-Beschleunigung miteinbezogen. Falls die Ermittlung der Soll-Beschleunigung gemäß der zweiten Alternative durchgeführt wird, wird die ermittelte Soll-Beschleunigung in der zweiten Stufe in Abhängigkeit vom geometrischen Verlauf des voraus liegenden Straßenabschnitts korrigiert.
  • Durch die Miteinbeziehung des geometrischen Verlaufs der voraus liegenden Straße können zukünftige Veränderungen des Straßenverlaufs für die Ermittlung der Soll-Beschleunigung in der Weise berücksichtigt werden, dass z. B. eine kurze starke Beschleunigung des Kraftfahrzeugs unterbunden wird, wenn aus dem geometrischen Verlauf der Straße eine derartige Veränderung des geometrischen Verlaufs erkennbar ist, die zu einer geringeren Beschleunigung des Kraftfahrzeugs führen wird. Somit können also unnötige durch kurzzeitige Beschleunigungen des Kraftfahrzeugs hervorgerufene Rucke unterbunden werden.
  • Befindet sich das Kraftfahrzeug auf einem geraden Straßenabschnitt und wird aus den Daten des Navigationssystems der Beginn einer Kurve ermittelt, wird vorteilhafterweise eine zur zuvor ermittelten Soll-Beschleunigung reduzierte Soll-Beschleunigung ermittelt bzw. bei einer Vorgehensweise nach der zweiten Alternative die in der ersten Stufe ermittelte (Vor-)Soll-Beschleunigung in der zweiten Stufe reduziert. Somit fährt das Kraftfahrzeug nicht mit einer überhöhten Beschleunigung in die Kurve, die vom Fahrer als unangenehm empfunden werden könnte.
  • Wird aus den Daten des Navigationssystems zusätzlich noch der Kurvenradius ermittelt, kann vorteilhafterweise die Soll-Beschleunigung in Abhängigkeit vom Kurvenradius ermittelt werden.
  • Befindet sich das Kraftfahrzeug in einer Kurve und wird aus den Daten des Navigationssystems das Ende der Kurve ermittelt, wird vorteilhafterweise eine zur zuvor ermittelten Soll-Beschleunigung erhöhte Soll-Beschleunigung ermittelt bzw. bei einer Vorgehensweise nach der zweiten Alternative die in der ersten Stufe ermittelte (Vor-)Soll-Beschleunigung in der zweiten Stufe erhöht. Somit kann das Kraftfahrzeug bereits am Ende der Kurve stärker beschleunigt werden.
  • Vorteilhafterweise wird die Soll-Beschleunigung zusätzlich in Abhängigkeit von den Daten einer Kamera zur Vorraumüberwachung ermittelt. In Verbindung mit anderen Sensorinformationen, wie bspw. mit einer Kamera zur Vorraumüberwachung können die Daten des Navigationssystems verifiziert werden. Durch eine geeignete Schnittstelle stellt die Kombination aus Kamera und Navigationssystem eine Funktionsverbesserung dar. Zum Beispiel kann mit einer Kamera erkannt werden, dass sich das Kraftfahrzeug auf einer Ausfahrspur einer Autobahn befindet. Daraus kann wiederum die Information abgeleitet werden, dass demnächst eine enge Kurve befahren wird. Diese Information kann wiederum zur Ermittlung der Soll-Beschleunigung herangezogen werden.
  • Vorteilhafterweise wird die Fahrgeschwindigkeitsregelung im Rahmen einer abstandsbezogenen Fahrgeschwindigkeitsregelung vorgenommen, wobei die Soll-Beschleunigung zum Beschleunigen des Kraftfahrzeugs auf die vorgegebene Soll-Beschleunigung oder auf einen vorgegebenen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug ermittelt wird. Die erfindungsgemäße Ermittlung der Soll-Beschleunigung ist gerade bei abstandsbezogenen Fahrgeschwindigkeitsregelsystemen sinnvoll, da bei diesen Regelsystemen oft Situationen eintreten können, bei denen das Kraftfahrzeug beschleunigt wird.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt die einzige Figur eine Verkehrsituation, in der einerseits die ermittelte Soll-Beschleunigung ohne Optimierung mittels der Navigationsdaten, und andererseits die ermittelte Soll-Beschleunigung mit Optimierung mittels der Navigationsdaten dargestellt ist.
    •
  • In der Figur ist ein Straßenverlauf bzw. Fahrbahnverlauf S dargestellt, auf dem sich zwei Kraftfahrzeuge K1 und K2 zu verschiedenen Zeitpunkten t1, t2, t3 und t4 an verschieden Orten befinden, wobei zu jedem Zeitpunkt t1 bis t4 eine Soll-Beschleunigung aK1 bzw. aK2 für das jeweilige Kraftfahrzeug K1 bzw. K2 ermittelt wird.
  • Die Kraftfahrzeuge K1 und K2 sind jeweils mit einem abstandsbezogenen Fahrgeschwindigkeitsregelsystem ausgestattet, welches zu den hier dargestellten Zeitpunkten t1, t2, t3 und t4 aktiv ist. Weiter wird davon ausgegangen, dass die beiden Kraftfahrzeuge K1 und K2 auf eine vorgegebene Soll-Geschwindigkeit beschleunigt werden sollen, da ihre aktuelle Geschwindigkeit bspw. aufgrund einer vorangegangenen Folgefahrt geringer ist als die vorgegebene Soll- bzw. Wunschgeschwindigkeit.
  • Die beiden Kraftfahrzeuge K1 und K2 unterscheiden sich voneinander dadurch, dass bei dem Kraftfahrzeug K1 die Soll-Beschleunigung aK1 zu allen Zeitpunkten t1, t2, t3 und t4 lediglich in Abhängigkeit von aktuell ermittelten Betriebsparametern, bspw. der Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs K1 ermittelt wird. Im Gegensatz dazu wird bei dem Kraftfahrzeug K2 die Soll-Beschleunigung aK2 in Abhängigkeit von den aktuell ermittelten Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs K2 und den übermittelten Daten des Navigationssystems derart ermittelt, dass in einer ersten Stufe eine Vor-Soll-Beschleunigung in Abhängigkeit von den aktuell ermittelten Betriebsparametern entsprechend der Ermittlung gemäß dem Verfahren bei dem Kraftfahrzeug K1 ermittelt wird, und in einer zweiten Stufe die ermittelte Vor-Soll- Beschleunigung in Abhängigkeit von den Daten des Navigationssystems zur Soll-Beschleunigung aK2 korrigiert wird.
  • Wie aus der Figur ersichtlich ist, befinden sich zum Zeitpunkt t1 die beiden Kraftfahrzeuge K1 und K2 auf einem geraden Straßenabschnitt des Straßenverlaufs S, wodurch die Querbeschleunigung der Kraftfahrzeuge K1 und K2 in etwa Null ist. Das Kraftfahrzeug K1 ermittelt zu diesem Zeitpunkt t1 eine hohe Soll-Beschleunigung aK1, mit der das Kraftfahrzeug K1 die Kurve befährt. In der Kurve wirken zum Zeitpunkt t2 auf das Kraftfahrzeug K1 Fliehkräfte, wodurch es zu einer zum Zeitpunkt t1 erhöhten Querbeschleunigung bei dem Kraftfahrzeug K1 kommt. Aufgrund der erhöhten Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs K1 wird zum Zeitpunkt t2 eine zum Zeitpunkt t1 geringere Soll-Beschleunigung ermittelt, damit das Kraftfahrzeug ohne Probleme die Spurhalten kann. Am Ende der Kurve zum Zeitpunkt t3 weist das Kraftfahrzeug K1 noch die gleiche Querbeschleunigung wie zum Zeitpunkt t2 auf, wodurch auch zu diesem Zeitpunkt t3 die gleiche geringere Soll-Beschleunigung aK1 ermittelt wird, wie zum Zeitpunkt t2. Er wenn sich das Kraftfahrzeug K1 wieder auf einem geraden Straßenabschnitt befindet, wie zum Zeitpunkt t4, besitzt das Kraftfahrzeug K1 keine Querbeschleunigung mehr. Somit wird zum Zeitpunkt t4 eine Soll-Beschleunigung aK1 ermittelt, die im Wesentlichen der Soll-Beschleunigung aK1 zum Zeitpunkt t1 entspricht.
  • Wie bereits erwähnt, erfolgt beim Kraftfahrzeug K2 die Ermittlung der Soll-Beschleunigung in einem zweistufigen Verfahren, wobei in der ersten Stufe die Vor-Sollbeschleunigung gemäß dem Verfahren wie in dem Kraftfahrzeug K1 vorgenommen wird, und diese Voll-Soll-Beschleunigung in Abhängigkeit von den Daten des Navigationssystems korrigiert wird, wodurch die Soll-Beschleunigung aK2 zum Beschleunigen des Kraftfahrzeugs auf eine vorgegebene Soll-Geschwindigkeit ermittelt wird.
  • Zum Zeitpunkt t1, bei dem sich das Kraftfahrzeug K2 auf der Geraden parallel zu dem Kraftfahrzeug K1 befindet, wird in der ersten Stufe eine Vor-Soll-Beschleunigung ermittelt, die der Soll-Beschleunigung aK1 zum Zeitpunkt t1 entspricht. Da aus den Daten des Navigationssystems, aus denen der geometrische Verlauf eines voraus liegenden Fahrbahnverlaufs S ermittelt wird, der Beginn einer Kurve im voraus liegenden Fahrbahnverlauf S erkannt wird, wird in der zweiten Stufe zum Zeitpunkt t1 die ermittelte (Vor-)Soll-Beschleunigung zur Soll-Beschleunigung aK1 reduziert. Zum Zeitpunkt t2, bei dem sich das Kraftfahrzeug K2 parallel zum Kraftfahrzeug K1 in der Kurve befindet und das Ende der Kurve noch nicht erreicht wird, wird aus den aktuell ermittelten Betriebsdaten und den Daten des Navigationssystems eine Soll-Beschleunigung aK2 ermittelt, die der Soll-Beschleunigung aK1 zum Zeitpunkt t2 entspricht. Eine Korrektur wird hierbei nicht vorgenommen, da weder der Beginn noch das Ende einer Kurve aus den Daten des Navigationssystems zum Zeitpunkt t2 ermittelt wird.
  • Zum Zeitpunkt t3, bei dem sich das Kraftfahrzeug K2 am Ende der Kurve parallel zu dem Kraftfahrzeug K1 befindet, wird in der ersten Stufe eine Vor-Soll-Beschleunigung ermittelt, die der Soll-Beschleunigung aK1 zum Zeitpunkt t3 entspricht. Da aus den Daten des Navigationssystems das Ende der Kurve im voraus liegenden Fahrbahnverlauf S erkannt wird, wird in der zweiten Stufe zum Zeitpunkt t3 die ermittelte (Vor-)Soll-Beschleunigung zur Soll-Beschleunigung aK1 erhöht, wodurch das Kraftfahrzeug K2 bereits aus der Kurve heraus beschleunigen kann. Zum Zeitpunkt t4, bei dem sich das Kraftfahrzeug K2 parallel zum Kraftfahrzeug K1 wieder auf einer Geraden befindet, wird aus den aktuell ermittelten Betriebsdaten und den Daten des Navigationssystems eine Soll-Beschleunigung aK2 ermittelt, die der Soll-Beschleunigung aK1 zum Zeitpunkt t4 entspricht. Eine Korrektur wird hierbei nicht vorgenommen, da weder der Beginn noch das Ende einer Kurve aus den Daten des Navigationssystems zum Zeitpunkt t2 ermittelt.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Ermitteln einer Soll-Bescheunigung während einer Fahrgeschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs zum Beschleunigen des Kraftfahrzeugs auf eine vorgegebene Soll-Geschwindigkeit, wobei die Soll-Beschleunigung in Abhängigkeit von aktuell ermittelten Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Beschleunigung (aK2) zusätzlich in Abhängigkeit von den Daten eines Navigationssystems ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Beschleunigung (aK2) in einem einstufigen Verfahren in Abhängigkeit von den aktuell ermittelten Betriebsparametern und den Daten des Navigationssystems ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Beschleunigung (aK2) in einem zweistufigen Verfahren ermittelt wird, wobei in einer ersten Stufe die Soll-Beschleunigung in Abhängigkeit von den aktuell ermittelten Betriebsparametern ermittelt wird, und in einer zweiten Stufe die ermittelte Soll-Beschleunigung in Abhängigkeit von den Daten des Navigationssystems korrigiert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Daten des Navigationssystems der geometrische Verlauf eines voraus liegenden Fahrbahnverlaufs (S) ermittelt wird, und die Soll-Beschleunigung (aK2) in Abhängigkeit vom geometrischen Verlauf des voraus liegenden Fahrbahnverlaufs (S) ermittelt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Soll-Beschleunigung (aK2) reduziert wird, wenn aus den Daten des Navigationssystems der Beginn einer Kurve (t1) im voraus liegenden Fahrbahnverlauf (S) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Soll-Beschleunigung (aK2) erhöht wird, wenn sich aus den Daten des Navigationssystems das Ende einer Kurve (t3) im voraus liegenden Fahrbahnverlauf ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Beschleunigung (aK2) zusätzlich in Abhängigkeit von den Daten einer Kamera zur Vorraumüberwachung ermittelt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrgeschwindigkeitsregelung im Rahmen einer abstandsbezogenen Fahrgeschwindigkeitsregelung vorgenommen wird, wobei die Soll-Beschleunigung (aK2) zum Beschleunigen des Kraftfahrzeugs auf die vorgegebene Soll-Geschwindigkeit oder auf einen vorgegebenen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug ermittelt wird.
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