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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Längsbewegung
eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
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Aus
der
EP 1048538 A2 ist
ein Verfahren zur Steuerung der Längsbewegung eines Fahrzeugs
bekannt, bei dem das Fahrzeug vom Fahrer des Fahrzeugs durch Betätigen eines
Fahrpedals gesteuert wird, und bei dem bei unbetätigtem Fahrpedal ein automatischer
Bremseingriff als unterstützende
Maßnahme
durchgeführt
wird, um das Fahrzeug mit konstanter Verzögerung abzubremsen. Das Verfahren wird
an die momentane Verkehrsituation angepasst, indem die Bremsbetätigungen
des Fahrers erfasst werden und indem das Verfahren nur beim Erkennen eines
bestimmten, auf eine Stausituation hinweisenden Bremsbetätigungsmusters
aktiviert wird. In ungestörten
normalen Verkehrssituationen wird dem Fahrer keine Unterstützung angeboten.
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Aus
der
DE 19937942 A1 ist
ein Abstandsregelsystem bekannt, das die Umgebung eines Fahrzeugs
erfasst und den Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem erkannten
vorausfahrenden Fahrzeug auf einen geschwindigkeitsabhängigen Abstandssollwert
regelt oder die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf eine vorgebbare
Geschwindigkeitsobergrenze begrenzt, falls kein vorausfahrendes Fahrzeug
erkannt worden ist. Die Regelung basiert dabei auf der Berechnung
einer Sollbeschleunigung in Abhängigkeit
des Abstands und der Relativgeschwindigkeit zwischen den Fahrzeugen
und auf einer Regelung der Beschleunigung entsprechend der berechneten
Sollbeschleunigung. Solche Systeme bieten dem Fahrer zwar eine situationsangepasste Unterstützung an,
sie bevormunden ihn jedoch, da sie Fahrgeschwindigkeit selbst bestimmen.
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Aus
der
DE 19509492 C2 ist
ein auf beschleunigungsregelnden und geschwindigkeitsregelnden Eingriffen
beruhendes Verfahren zur Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit eines
Fahrzeugs bekannt. Eine Anpassung des Verfahrens an die momentane
Verkehrssituation ist nicht vorgesehen.
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Aus
der
DE 196 47 430
A1 ist ein Notbremsverfahren für ein Fahrzeug bekannt, bei
dem ein automatischer Bremseingriff durchgeführt wird, wenn eine Notsituation
vorliegt, die basierend auf einer Umgebungserfassung erkannt worden
ist. Der Bremseingriff wird hierbei unabhängig vom Fahrerwunsch durchgeführt und
kann als eine unangemessene Bevormundung empfunden werden, insbesondere dann,
wenn der Fahrer die Notsituation auf andere Weise, beispielsweise
durch Beschleunigen und Ausweichen in eine seitliche Lücke, entschärfen könnte.
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Aus
der
DE 3325714 C2 ist
ein Bremsassistenzsystem für
ein Fahrzeug bekannt, das mittels einer Abstandsradaranlage den
Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt vor dem Fahrzeug ermittelt
und das einen vom Fahrer durch Betätigung eines Bremspedals eingeleiteten
Bremsvorgang verstärkt,
falls die Bremspedalbetätigung
alleine nicht ausreicht, um einen ausreichenden Sicherheitsabstand
zu dem Objekt einzuhalten. Eine Unterstützung wird somit nur nach einer
Bremspedalbetätigung
angeboten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Steuerung der Längsbewegung
eines Fahrzeugs anzugeben, das dem Fahrer des Fahrzeugs eine komfortable
und an die Verkehrssituation angepasste Unterstützung über einen großen Geschwindigkeitsbereich
anbietet, ohne ihn hierbei zu bevormunden.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Steuerung der Längsbewegung
eines Fahrzeugs wird das Fahrzeug von einem Fahrer des Fahrzeugs in
herkömmlicher
Weise durch Betätigen
eines Beschleunigungsstellers gesteuert. Weiterhin werden ein Verzögerungswunsch
des Fahrers anhand der Position Beschleunigungsstellers sowie das
Vorhandensein eines Objektes vor dem Fahrzeug erkannt und mindestens
eine objektbezogene Umgebungszustandsgröße basierend auf dem erkannten
Objekt ermittelt. Falls eine Situation vorliegt, in der sowohl ein
Objekt als auch ein Verzögerungswunsch
des Fahrers erkannt werden, wird ein Bremsbereitschaftsmodus aktiviert,
in dem eine vom Fahrer über den
Beschleunigungssteller eingestellte Verzögerung in Abhängigkeit
der ermittelten mindestens einen objektbezogenen Umgebungszustandsgröße durch
einen Bremseingriff verstärkt
wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist für
den Fahrer aus folgenden Gründen
vorteilhaft:
- – Es entlastet Fahrer während der
Fahrt, da der Fahrer allein durch Loslassen des Beschleunigungsstellers,
beispielsweise eines Fahrpedals oder eines einem Fahrpedal entsprechenden Handbeschleunigungsstellers,
eine Verzögerung erzielen
kann, die an die momentane Verkehrssituation angepasst ist. Hierdurch
lässt sich
die Häufigkeit
der ansonsten erforderlichen Bremspedalbetätigungen reduzieren.
- – Das
Verfahren unterstützt
den Fahrer beim manuellen Fahren, d.h. bei einer handbetätigten oder fußbetätigten Steuerung.
Der unterstützende Bremseingriff
wird dabei nicht als Bevormundung empfunden, da er nicht im Widerspruch
zum Fahrerwunsch steht, denn er wird nur in Situationen durchgeführt, in
denen aufgrund des Betätigungszustands
des Beschleunigungsstellers ein Verzögerungswunsch auch tatsächlich besteht.
- – Der
Bremseingriff wird durch eine Betätigung des Bremspedals nicht
unterbrochen und kann vom Fahrer durch eine starke Bremspedalbetätigung überdrückt werden.
Falls der Fahrer das Bremspedal nur leicht betätigt oder zu früh wieder loslässt wird
der automatische Bremseingriff fortgesetzt, wenn aufgrund des Fahrzustands
des erkannten Objekts die Fortsetzung des Bremseingriffs weiterhin
erforderlich ist.
- – Ungerechtfertigte
Bremsungen aufgrund von fehlerhaft erkannten Objekten können vom
Fahrer leicht und schnell durch Betätigung des Beschleunigungsstellers überdrückt werden.
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Vorzugsweise
wird mindestens eine der folgenden Größen als objektbezogene Umgebungszustandsgröße ermittelt:
eine als Objektbeschleunigung bezeichnete Beschleunigung des erkannten Objektes,
eine als Objektgeschwindigkeit bezeichnete Geschwindigkeit des erkannten
Objektes, eine als Relativgeschwindigkeit bezeichnete Differenz
zwischen der Objektgeschwindigkeit und der Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeugs, eine als Relativbeschleunigung bezeichnete zeitliche Änderung
der Relativgeschwindigkeit oder ein als Objektabstand bezeichneter
der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem erkannten Objekt.
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Vorzugsweise
wird die Verstärkung
der vom Fahrer eingestellten Verzögerung entsprechend einer Sollbeschleunigung
vorgenommen, welche in Abhängigkeit
der mindestens einen objektbasierten Umgebungszustandsgröße des berechnet
wird und auf negative, einer Verzögerung entsprechende Werte
begrenzt wird.
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Die
Sollbeschleunigung wird dabei vorzugsweise gemäß der Gleichung as_AR
= Kvrel·v_rel
+ Karel·a_rel
+ Kff·a_objberechnet
und nach oben auf den Wert Null begrenzt. In der Gleichung stehen
dabei as_AR für
die berechnete Sollbeschleunigung, v_rel für die Relativgeschwindigkeit,
a_rel für
die Relativbeschleunigung, a_obj für die Objektbeschleunigung
(a_obj) und Kvrel, Karel sowie Kff für Regelparameter, die in Abhängigkeit
der Fahrsituation, insbesondere in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs bestimmt werden.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird ein Sollabstand
gemäß einem
vorgegebenen Abstandsgesetz bestimmt wird und die Sollbeschleunigung
dann, wenn der Objektabstand den Sollabstand unterschreitet, um
einen von der Differenz zwischen dem Objektabstand und dem Sollabstand
abhängigen
additiven Term ergänzt.
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Vorzugsweise
wird die Gleichung für
die Berechnung der Sollbeschleunigung wie folgt berechnet as_AR = Kvrel·v_rel + Karel·a_rel
+ Kff·a_obj
+
+ KT·(T – Ts)und
nach oben auf den Wert Null begrenzt, wobei v_rel die Relativgeschwindigkeit
bezeichnet, a_rel die Relativbeschleunigung bezeichnet, a_obj die
Objektbeschleunigung bezeichnet, T den Objektabstand bezeichnet,
Ts den Sollabstand bezeichnet und Kvrel, Karel, Kff sowie KT Regelparameter
bezeichnen, die in Abhängigkeit
der Fahrsituation, insbesondere in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs, bestimmt werden.
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Vorzugsweise
werden eine obere Abstandsgrenze und eine unterhalb der oberen Abstandsgrenze
liegende untere Abstandsgrenze vorgegeben und das Abstandsgesetz
zur Bestimmung des Sollabstands ist vorzugsweise davon abhängig, ob
der Objektabstand zum Zeitpunkt der Aktivierung des Bremsbereitschaftsmodus
in einem Bereich oberhalb der oberen Abstandsgrenze, in einem Bereich
unterhalb der unteren Abstandgrenze oder in einem Bereich zwischen
den beiden Abstandsgrenzen liegt.
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Die
Abstandsgrenzen werden dabei vorzugsweise als Kurven bestimmt, die
von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig sind, und können zusätzlich auch
von der Objektbeschleunigung und/oder Relativgeschwindigkeit sein.
Die Abstandsgrenzen werden somit adaptiv an die momentane Fahrsituation
angepasst.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird der Sollabstand
im Falle einer Aktivierung des Bremsbereitschaftsmodus bei einem
zwischen den Abstandsgrenzen liegenden Objektabstand derart bestimmt,
dass er gleich dem Objektabstand zum Zeitpunkt der Aktivierung des
Bremsbereitschaftsmodus ist und vorzugsweise während der Dauer der Aufrechterhaltung
des Bremsbereitschaftsmodus auf konstantem Wert festgehalten wird.
Der Sollabstand kann somit vom Fahrer individuell und fahrsituationsabhängig festgelegt
werden.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Sollabstand im Falle
einer Aktivierung des Bremsbereitschaftsmodus bei einem oberhalb
der oberen Abstandsgrenze liegenden Objektabstand derart bestimmt,
dass er auf der oberen Abstandsgrenze liegt. Bei einer Änderung
des Wertes der oberen Abstandsgrenze wird auch Sollabstand entsprechend dieser Änderung
variiert.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird der Sollabstand
im Falle einer Aktivierung des Bremsbereitschaftsmodus bei einem
unterhalb der unteren Abstandsgrenze liegenden Objektabstand derart
bestimmt, dass er auf der unteren Abstandsgrenze liegt. Bei einer Änderung
des Wertes der unteren Abstandsgrenze wird somit auch Sollabstand entsprechend
dieser Änderung
variiert. Der Fahrer kann somit einen unterhalb der unteren Abstandsgrenze
liegenden Objektabstand nur durch gezieltes Betätigen des Beschleunigungsstellers
halten. Bei einem Verzögerungswunsch wird
das Fahrzeug selbsttätig
aus dem kritischen Abstandsbereich herausgebracht.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung wird dem Fahrer die Möglichkeit
geboten, die obere Abstandsgrenze und vorzugsweise auch die untere
Abstandsgrenze zu verstellen.
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In
einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird das Verfahren mit
einer Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion, die die Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeugs auf eine vorgebbare Geschwindigkeitsobergrenze begrenzt,
derart kombiniert, dass die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in
einem Geschwindigkeitsbereich unterhalb der Geschwindigkeitsobergrenze
gehalten wird.
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Vorzugsweise
wird von der Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion hierzu eine Beschleunigung
zur Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf die Geschwindigkeitsobergrenze
als weitere Sollbeschleunigung berechnet, und der Bremseingriff
wird bei aktiviertem Bremsbereitschaftsmodus basierend auf dem kleineren
der beiden Sollbeschleunigungen und bei deaktiviertem Bremsbereitschaftsmodus
basierend auf der weiteren Sollbeschleunigung durchgeführt.
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Vorzugsweise
wird der Bremsbereitschaftsmodus bei einer Rückwärtsfahrt deaktiviert.
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Eine
Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
umfasst eine Objekterkennungseinheit zur Erkennung eines sich vor
dem Fahrzeug befindenden Objektes und zur Ermittlung von mindestens
einer objektbezogenen Umgebungszustandsgröße, mit einer Sensoreinheit
zur Detektion eines Verzögerungswunsches
des Fahrers basierend auf dem Betätigungszustand eines Beschleunigungsstellers,
und eine Steuereinheit zur Erzeugung eines Bremsbereitschaftssignals
für die
Dauer des Erkennens des Objekts und des Verzögerungswunsches und zur Durchführung eines
abstandsbegrenzenden Bremseingriffs in Abhängigkeit der ermittelten mindestens
einen objektbezogenen Umgebungszustandsgröße des Objekts und in Abhängigkeit
des Bremsbereitschaftssignals. Vorzugsweise ist die Steuereinheit
in einen Geschwindigkeitsmodus schaltbar, in dem die Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs auf einen Bereich unterhalb einer vorgebbaren Geschwindigkeitsobergrenze
begrenzt wird.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Figuren näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 Beispiele
von typischen Verkehrssituationen,
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2 ein
Geschwindigkeits-Abstandsdiagramm,
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3 ein
Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt
verschiedene Fallbeispiele für die
Position eines Fahrzeugs F1, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
gesteuert wird, sowie die Position eines dem Fahrzeug F1 in dessen
Fahrspur vorausfahrenden weiteren Fahrzeugs F2.
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Die
Fahrzeuge F1, F2 sind um einen Objektabstand T voneinander beabstandet.
Der Objektabstand T ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zeitabstand
definiert, d.h. als Zeit, die das Fahrzeug F1 benötigt, um
die freie Wegstrecke zwischen den Fahrzeugen F1, F2. bei Einhaltung
der aktuellen Fahrgeschwindigkeit zu durchfahren. Es sind jedoch selbstverständlich auch
Ausführungsbeispiele
denkbar, bei denen der Objektabstand T als Längenabstand definiert ist,
d.h. als Länge
der freien Wegstrecke zwischen den Fahrzeugen F1, F2.
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Für den Objektabstand
T werden zwei Abstandsgrenzen vorgegeben, und zwar eine nachfolgend
als kritische Abstandsgrenze Ts_krit bezeichnete untere Abstandsgrenze
und eine nachfolgend als Toleranzgrenze Ts_tol bezeichnete obere
Abstandsgrenze. Der Bereich unterhalb der kritischen Abstandsgrenze
Ts_krit stellt einen kritischen Abstandsbereich B_krit dar, der
während
der Fahrt aufgrund der dem geringen Objektabstand T inhärenten hohen Kollisionsgefahr
oder aufgrund von gesetzlichen Vorschriften auf jeden Fall vermieden
werden soll. Der Bereich zwischen der kritischen Abstandsgrenze Ts_krit
und der Toleranzgrenze Ts_tol stellt einen nachfolgend als Toleranzbereich
B_tol bezeichneten Abstandsbereich dar und der Bereich oberhalb
der Toleranzgrenze Ts_tol stellt einen nachfolgend als Komfortbereich
B_kom bezeichneten Abstandsbereich dar.
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Die
in der Figur gezeigten Fallbeispiele I bis V repräsentieren
Zustände
mit verschiedenen Objektabständen
T für den
Fall, dass sich das Fahrzeug F1 mit einer momentanen Fahrgeschwindigkeit
va nach vorne bewegt. Im Fallbeispiel I liegt der Objektabstand
T im Komfortbereich B_kom, im Fallbeispiel II liegt der Objektabstand
T auf der Toleranzgrenze Ts_tol, im Fallbeispiel III liegt der Objektabstand
T innerhalb des Toleranzbereichs B_tol, im Fallbeispiel IV liegt
der Objektabstand T im kritischen Abstandsbereich B_krit und im
Fallbeispiel V liegt der Objektabstand T auf der kritischen Abstandsgrenze
Ts_krit.
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In
dem in 2 gezeigten Geschwindigkeits-Zeitdiagramm sind
auf der Abszisse die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs F1 und
auf der Ordinate der als Zeitabstand definierte Objektabstand T dargestellt.
Gemäß der Figur
sind die Toleranzgrenze Ts_tol und die kritische Abstandsgrenze
Ts_krit jeweils als Kurven definiert, die von der Fahrgeschwindigkeit
v des Fahrzeugs F1 abhängig
sind. Die Kurvenverläufe
der beiden Abstandsgrenzen Ts_tol, Ts_krit können, wie durch die Doppelpfeile β1, β2 angedeutet,
vom Fahrer variiert werden.
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Die
Punkte P1 bis P5 repräsentieren
verschiedene, durch die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs F1 und
durch den Objektabstand T definierte Zustände des Fahrzeugs F1. Der Wert
va stellt einen Momentanwert der Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs
F1 dar und die Werte T1 bis T5 stellen die momentanen Abstandswerte
des Objektabstands T in den jeweiligen Zuständen P1 bis P5 dar. Der Zustand
P1 entspricht dem in 1 als Fallbeispiel I dargestellten
Zustand, der Zustand P2 dem in 1 als Fallbeispiel
II dargestellten Zustand, der Zustand P3 dem in 1 als
Fallbeispiel III dargestellten Zustand, der Zustand P4 dem in 1 als
Fallbeispiel IV dargestellten Zustand und der Zustand P5 dem in 1 als
Fallbeispiel V dargestellten Zustand.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird das Fahrzeug F1 vom Fahrer in herkömmlicher Weise durch Gasgeben,
d.h. durch Betätigen
eines Beschleunigungsstellers, beispielsweise eines Fahrpedals oder
eines dem Fahrpedal entsprechenden Handbeschleunigungsstellers,
gesteuert. Der Betätigungszustand
des Beschleunigungsstellers wird dabei überwacht, um einen Verzögerungswunsch
des Fahrers zu erkennen. Ein Verzögerungswunsch wird dabei dann
als vorliegend erkannt, wenn sich der Beschleunigungssteller in einem
Leergaszustand befindet, d.h. in einem in einem unbetätigten Zustand
befindet, was einer vollständigen
Gasrücknahme
entspricht.
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Das
Verfahren beruht auf einer Umgebungserfassung, um das vordere Fahrzeug
F2 als Objekt zu erkennen, und um objektbasierte Umgebungszustandsgrößen zu ermitteln.
Als objektbasierte Umgebungszustandsgrößen werden dabei insbesondere eine
der Beschleunigung des vorderen Fahrzeugs F2 entsprechende Objektbeschleunigung
a_obj, eine der Geschwindigkeit des vorderen Fahrzeugs F2 entsprechende
Objektgeschwindigkeit v_obj, eine der Differenz zwischen der Objektgeschwindigkeit
v_obj und der Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs F1 entsprechende
Relativgeschwindigkeit v_rel, eine der zeitlichen Änderung
der Relativgeschwindigkeit v_rel entsprechende Relativbeschleinigung
a_rel und der Objektabstand T ermittelt, wobei es durchaus denkbar
ist, dass nur eine Unterkombination aus der Menge dieser Größen ermittelt
und verwertet werden.
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Sobald
das vordere Fahrzeug F2 erkannt wird und weiterhin erkannt wird,
dass gleichzeitig ein Verzögerungswunsch
des Fahrers vorliegt, wird ein Bremsbereitschaftsmodus aktiviert
und solange aufrechterhalten, bis er vom Fahrer deaktiviert wird.
Die Deaktivierung kann dabei durch Betätigen eines hierzu vorgesehenen
Eingabemittels, durch erneutes Betätigen des Beschleunigungsstellers,
durch Abstellen des Motors oder durch Einleiten einer Rückwärtsfahrt erfolgen.
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Im
Bremsbereitschaftsmodus wird die vom Fahrer durch die vollständige Gasrücknahme
eingestellte Verzögerung
verstärkt,
wobei die Verstärkung durch
einen systemseitigen Bremseingriff erfolgt, der in Abhängigkeit
des sich auf das vordere Fahrzeug F2 beziehenden Umgebungszustands
durchgeführt wird.
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Der
Bremseingriff basiert auf der Berechnung einer Sollbeschleunigung
as_AR und der Einregelung der Beschleunigung des Fahrzeugs F1 auf diese
Sollbeschleunigung as_AR.
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Die
Berechnung der Sollbeschleunigung as_AR erfolgt gemäß den Gleichungen as_AR = Kvrel·v_rel + Karel·a_rel
+ Kff·a_obj
+
+ KT·(T – Ts) v_rel = v_obj – v a_rel
= a_obj – a
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Hierbei
bezeichnen as_AR die zu berechnende Sollbeschleunigung, v die Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs F1, v_obj die Objektgeschwindigkeit, v_rel die Relativgeschwindigkeit,
a die Beschleunigung des Fahrzeugs F1, a_obj die Objektbeschleunigung,
a_rel die Relativbeschleunigung, T den Objektabstand, Ts einen Sollabstand,
auf den der Objektabstand T begrenzt werden soll, und Kvrel, Karel,
Kff sowie KT verschiedene Regelparameter, die in Abhängigkeit
der Fahrsituation, insbesondere in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit
v, bestimmt werden und derart gewählt sind, dass sich ein gewünschtes
Einregelverhalten ergibt.
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Wesentlich
ist, dass die Sollbeschleunigung as_AR zusätzlich auf negative Werte begrenzt
wird, d.h. nach oben auf den Wert Null begrenzt wird, so dass nur
negative, einer Verzögerung entsprechende Werte
der Sollbeschleunigung as_AR für
die Beschleunigungsregelung berücksichtigt
werden. Somit wird dem Fahrer in Übereinstimmung mit seinem Verzögerungswunsch
lediglich bei einer Verzögerung des
Fahrzeugs F1 eine Unterstützung
angeboten.
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Der
Sollabstand Ts wird in Abhängigkeit
der Verkehrssituation zu dem Zeitpunkt der Aktivierung des Bremsbereitschafsmodus
bestimmt.
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Falls
der Bremsbereitschaftsmodus zu einem Zeitpunkt aktiviert wird, zu
dem der in 2 mit P1 bezeichnete Zustand
vorliegt (Fallbeispiel I in 1), d.h.
zu einem Zeitpunkt zu dem der Objektabstand T in dem Komfortbereich
B_kom oberhalb der Toleranzgrenze Ts_tol liegt und zu dem sich das Fahrzeug
F1 mit der Geschwindigkeit va bewegt, wird der Sollabstand Ts derart
bestimmt, dass er zunächst
gleich dem für
die Geschwindigkeit va geltenden Wert T2 der Toleranzgrenze Ts_tol
ist und bei einer anschließenden Änderung
der Toleranzgrenze Ts_tol entsprechend dieser Änderung variiert wird. Das
heißt,
der der Sollwert Ts entspricht zunächst dem Zustand P2 (Fallbeispiel
II) und wird anschließend
in Übereinstimmung
mit der Änderung
der Fahrgeschwindigkeit v entlang der Kurve Ts_tol bewegt, wie dies
in 2 durch den mit P2' bezeichneten Zustand angedeutet ist.
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Falls
der Bremsbereitschaftsmodus zu einem Zeitpunkt aktiviert wird, zu
dem der Zustand P3 (Fallbeispiel III) vorliegt, d.h. zu dem der
Objektabstand T in dem Toleranzbereich B_tol zwischen der Toleranzgrenze
Ts_tol und der kritischen Abstandsgrenze Ts_krit liegt und zu dem
sich das Fahrzeug F1 mit der Geschwindigkeit va bewegt, wird der
Abstandssollwert Ts derart bestimmt, dass er gleich dem Wert T3
des Objektabstands T zum Zeitpunkt der Aktivierung des Bremsbereitschaftsmodus
ist und für
die Dauer der Aktivierung des Bremsbereitschaftsmodus auf diesem
Wert T3 festgehalten wird. Der Fahrer kann den Abstandssollwert
Ts somit durch den Zeitpunkt der Gasrücknahme selbst bestimmen.
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Falls
der Bremsbereitschaftsmodus zu einem Zeitpunkt aktiviert wird, zu
dem der in 2 mit P4 bezeichnete Zustand
vorliegt (Fallbeispiel IV), d.h. zu einem Zeitpunkt zu dem der Objektabstand
T in dem kritischen Abstandsbereich B_krit unterhalb der kritischen
Abstandsgrenze Ts_krit liegt und zu dem sich das Fahrzeug F1 mit
der Geschwindigkeit va bewegt, wird der Sollabstand Ts derart bestimmt, dass
er gleich dem für
die Geschwindigkeit va geltenden Wert T5 der kritischen Abstandsgrenze
Ts_krit ist und bei einer Änderung
der kritischen Abstandsgrenze Ts_krit entsprechend dieser Änderung
variiert wird. Das heißt,
der der Sollwert Ts entspricht zunächst dem Zustand P5 (Fallbeispiel
V) und wird anschließend
in Übereinstimmung
mit der Änderung der
Fahrgeschwindigkeit v entlang der Kurve Ts_krit bewegt, wie dies
in 2 durch den mit P5' bezeichneten Zustand angedeutet ist.
Diese Art der Bestimmung des Sollabstands Ts hat zur Folge, dass
der Bremseingriff derart durchgeführt wird, dass sich zwischen
der Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs F1 und dem Objektabstand
T der durch die kritische Abstandsgrenze Ts_krit definierte Zusammenhang
ergibt. Das Fahrzeug F1 wird demnach aus dem kritischen Abstandsbereich
B_krit herausgebracht. Ein im kritischen Abstandsbereich B_krit
liegender Objektabstand T kann vom Fahrer nur durch aktives Gasgeben
erzwungen und gehalten werden.
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Die
beiden Abstandgrenzen Ts_tol und Ts_krit definieren somit drei Abstandsbereiche
B_krit, B_tol, B_kom für
die jeweils unterschiedliche Abstandsgesetze zur Bestimmung des Sollabstands
Ts definiert werden. Der Kurvenverlauf der Toleranzgrenze Ts_tol
kann, wie in 2 durch den Doppelpfeile β1 angedeutet,
vom Fahrer variiert werden. Es ist zwar denkbar, dem Fahrer auch
die Möglichkeit
zu bieten, die kritische Abstandsgrenze Ts_krit zu variieren, wie
dies in der 2 durch den Doppelpfeil β2 angedeutet
ist, vorzugsweise wird diese Grenze jedoch fest vorgegeben, da sie
aus technischer oder verkehrsrechtlicher Sicht rechtfertigt ist
und nicht von einer subjektiven Einschätzung des Fahrers abhängen soll.
Zumindest aber ist eine untere Grenze für die kritische Abstandsgrenze
Ts_krit fest vorgegeben und sichergestellt, dass der Fahrer die
kritische Abstandsgrenze Ts_krit nicht über diese untere Grenze hinaus
verringern kann.
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Die
Toleranzgrenze Ts_tol und die kritische Abstandsgrenze Ts_krit werden,
wie bereits ausgeführt,
in Abhängigkeit
der Fahrgeschwindigkeit v vorgegeben. Sie können aber zusätzlich auch
von weiteren Messgrößen abhängig sein,
insbesondere können
sie abhängig
sein von der Beschleunigung des Fahrzeugs F1, der Objektbeschleunigung
a_obj, der Relativgeschwindigkeit v_rel und/oder dem Objektabstand
T zum Zeitpunkt der Aktivierung des Bremsbereitschaftsmodus.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel wird
die oben genannte Gleichung zur Berechnung der Sollbeschleunigung
as_AR vereinfacht, indem einer oder mehrere der additiven Terme
aus der Gleichung entfernt werden. Dies entspricht dem Fall, dass
einer oder mehrere der Parameter Kvrel, Karel, Kff oder KT auf den
Wert Null gesetzt werden.
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Wenn
beispielsweise der Parameter KT auf den Wert Null gesetzt wird,
vereinfacht sich die Gleichung somit zu as_AR
= Kvrel·v_rel
+ Karel·a_rel
+ Kff·a_objund
man erhält
ein Verfahren, bei dem der Bremseingriff unabhängig vom Objektabstand T durchgeführt wird.
In diesem Fall ist es daher nicht erforderlich einen Sollabstand
Ts zu bestimmen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann mit einem herkömmlichen
Verfahren zur Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit v auf eine vorgegebene
Geschwindigkeitsobergrenze kombiniert werden, so dass der Bremseingriff
sowohl mit dem Ziel durchgeführt
wird, den Objektabstand T auf den Abstandssollwert Ts zu begrenzen,
als auch mit dem Ziel durchgeführt
wird, die Fahrgeschwindigkeit v auf einen Geschwindigkeitsbereich
unterhalb der vorgegebenen Geschwindigkeitsobergrenze zu begrenzen. Das
Verfahren unterstützt
den Fahrer somit sowohl bei der Vermeidung von zu geringen Abständen zu vorausfahrenden
Fahrzeugen als auch bei der Vermeidung von Geschwindigkeitsüberschreitungen.
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3 zeigt
eine Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Vorrichtung umfasst eine Objekterkennungseinheit 1, eine
Sensoreinheit 2 sowie eine Steuereinheit. Die Steuereinheit
umfasst ihrerseits eine Bedien- und Anzeigeeinheit 3, eine
Sollabstandsbestimmungseinheit 4, eine Bremsaktivierungsfreigabeeinheit 5,
eine Abstandsreglereinheit 6, eine Sollbeschleunigungskoordinationseinheit 7,
eine Beschleunigungsreglereinheit 8, eine Bremssteuereinheit 9,
eine Antriebssteuereinheit 10 und optional eine Fahrgeschwindigkeitsbegrenzungseinheit 11.
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Die
Objekterkennungseinheit 1 erkennt Objekte, die sich vor
dem Fahrzeug F1 auf dessen Fahrspur befinden und potentielle Hindernisse
darstellen, insbesondere vorausfahrende Fahrzeuge F2, und ermittelt
den Objektabstand T zwischen dem Fahrzeug F1 und einem solchen erkannten
Objekt, die Relativgeschwiridigkeit v_rel, mit der sich das Fahrzeug
F1 dem Objekt annähert,
sowie die Objektbeschleunigung a_obj und gibt diese Größen, die
objektbezogene Umgebungszustandsgrößen darstellen, als Zustandssignal
Y aus. Die Objekterkennungseinheit 1 gibt weiterhin ein
Objektvalidierungssignal Ov aus, durch das angezeigt wird, dass
ein gültiges
Objekt, d.h. ein potentielles Hindernis, erkannt worden ist.
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Die
Sensoreinheit 2 detektiert die Betätigung eines Beschleunigungsstellers,
beispielsweise eines Fahrpedals oder eines dem Fahrpedal entsprechenden
Handbeschleunigungsstellers, den Schaltzustand eines Kick-down-Schalters, die
Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs F1 und die Beschleunigung des
Fahrzeugs F1 und gibt dementsprechend ein der Betätigung des
Beschleunigungsstellers entsprechendes Beschleunigungsstellsignal
FP, ein die Betätigung
des Kick-down-Schalters
anzeigendes Kick-down-Signal KD, ein der Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeugs F1 entsprechendes Geschwindigkeitssignal v und ein der
Beschleunigung des Fahrzeugs F1 entsprechendes Beschleunigungssignal
a aus.
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Über die
Bedien- und Anzeigeeinheit 3 kann der Fahrer beispielsweise über eine
angezeigte Menüstruktur
wählen,
ob die erfindungsgemäße Unterstützungsfunktion
alleine aktiviert werden soll, als Zusatzfunktion zu einer optional
vorgesehenen Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion aktiviert werden
soll oder deaktiviert werden soll.
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Die
Bedien- und Anzeigeeinheit 3 kann einen Schalter, Taster
oder Tasthebel als Bedienelement zur Aktivierung bzw. Deaktivierung
der erfindungsgemäßen Unterstützungsfunktion
aufweisen und kann weiterhin ein vorzugsweise am Schalter, Taster
oder Tasthebel vorgesehenes Leuchtelement zur Anzeige des Aktivierungszustands
der Funktion aufweisen. Der Aktivierungszustand wird darüber hinaus
durch ein von der Bedien- und Anzeigeeinheit 3 ausgegebenes
Aktivierungszustandssignal Lim_akt angezeigt.
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Die
Bedien- und Anzeigeeinheit 3 umfasst ein weiteres Bedienelement,
beispielsweise ein Rändelrad, über das
der Fahrer ein von der Bedien- und Anzeigeeinheit 3 ausgegebenes
Kennlinienverstellsignal β1
zur Verschiebung der Toleranzgrenze Ts_tol variieren kann, wie dies
in 2 durch den Doppelpfeil β1 angedeutet ist. In entsprechender
Weise kann auch ein weiteres Bedienelement zur Ausgabe eines weiteren
Kennliniensignals β2
zur Verschiebung der kritischen Abstandsgrenze Ts_krit vorgesehen
sein.
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Die
Bedien- und Anzeigeeinheit 3 umfasst weiterhin eine Anzeigeeinrichtung,
um den Fahrer über
die Durchführung
eines systemseitigen Bremseingriffs zu informieren.
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Die
Bremsaktivierungsfreigabeeinheit 5 wertet das Beschleunigungsstellsignal
FP, das Kick-down-Signal KD, das Geschwindigkeitssignal v, das Beschleunigungssignal
a, das Objektvalidierungssingal Ov und das Aktivierungszustandssignal Lim_akt
aus und erzeugt hieraus ein Bremsbereitschaftssignal B_en, durch
das die Aktivierung des Bremsbereitschaftszustands angezeigt wird.
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Das
Bremsbereitschaftssignal B_en wird dabei dann ausgegeben, wenn anhand
des Beschleunigungsstellsignals FP erkannt wird, dass ein Leergaszustand
vorliegt. Die Ausgabe des Bremsbereitschaftssignals B_en wird unterbunden
und somit die Deaktivierung des Bremsbereitschaftszustands angezeigt,
wenn anhand des Beschleunigungsstellsignals FP oder anhand des Kick-down-Signals
KD erkannt wird, dass der Fahrer erneut Gas gegeben hat und der
Leergaszustand somit beendet worden ist, oder wenn anhand des Geschwindigkeitssignals
v und des Beschleunigungssignals a erkannt wird, dass das Fahrzeug
F1 sich auf einer Rückwärtsfahrt befindet.
Letzteres kann selbstverständlich
auch mit einem Gangsensor zur Detektion des eingelegten Ganges detektiert
werden.
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Die
Sollabstandsbestimmungseinheit 4 wertet das Zustandssignal
Y, die Kennlimienverstellsignale β1, β2, das Geschwindigkeitssignal
v, das Beschleunigungssignal a und das Bremsbereitschaftssignal
B_en aus erzeugt hieraus gemäß dem im
Zusammenhang mit den 1 und 2 im Detail
beschriebenen Abstandsgesetz ein dem Sollabstand Ts entsprechendes
Sollabstandssignal Ts.
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Die
Abstandsreglereinheit 6 erzeugt aus dem Zustandssignal
Y, dem Sollabstandssignal Ts, dem Geschwindigkeitssignal v und dem
Beschleunigungssignal a ein der Sollbeschleunigung as_AR entsprechendes
Sollbeschleunigungssignal as_AR. Die Berechnung der Sollbeschleunigung
erfolgt dabei gemäß der oben
im Detail beschriebenen Gleichung.
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Die
optionale Fahrgeschwindigkeitsbegrenzungseinheit 11 erzeugt
ein weiteres Sollbeschleunigungssignal as_VR, das eine weitere Sollbeschleunigung
repräsentiert,
die am Fahrzeug F1 einzuregeln ist, wenn die Fahrgeschwindigkeit
v auf eine vorgegebene Geschwindigkeitsobergrenze begrenzt werden
soll.
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Die
Sollbeschleunigungskoordinationseinheit 7 gibt das Sollbeschleunigungssignal
as_AR oder, falls zusätzlich
auch das weitere Sollbeschleunigungssignal as_VR bereitgestellt
wird, das eine stärkere
Verzögerung
bewirkende kleinere der beiden Sollbeschleunigungssignale as_AR,
as_VR als bewertetes Sollbeschleunigungssignal as aus, sofern anhand
des Bremsbereitschaftssignals B_en angezeigt wird, dass der Bremsbereitschaftsmodus
aktiv ist. Bei deaktiviertem Bremsbereitschaftsmodus wird das weitere
Sollbeschleunigungssignal as_VR als bewertetes Sollbeschleunigungssignal
ausgegeben, sofern die Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion nicht
deaktiviert ist. Ansonsten wird die Ausgabe des bewerteten Sollbeschleunigungssignals
as unterbunden. Bei Ausgabe des bewerteten Sollbeschleunigungssignals
as wird auch ein Funktionsstatussignal Lim_stat an die Bedien- und
Anzeigeeinheit 3 ausgegeben, um den Fahrer über die
Einleitung des automatischen Bremseingriffs zu informieren.
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Die
Beschleunigungsreglereinheit 8 erzeugt aus dem bewerteten
Sollbeschleunigungssignal as ein Antriebsstellsignal Ua und ein
Bremsstellsignal Ub. Das Antriebsstellsignal Ua wird der Antriebssteuereinheit 10 zugeführt, die
ihrerseits die Antriebsleistung des Fahrzeugmotors entsprechend
dem Antriebsstellsignal Ua steuert. Das Bremsstellsignal Ub wird
der Bremssteuereinheit 9 zugeführt, die ihrerseits die Stärke des
Bremseingriffs entsprechend dem Bremssteuersignal Ub steuert.
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Der
automatische Bremseingriff wird durch einen vom Fahrer durch Betätigung des
Bremspedals eingeleiteten manuellen Bremseingriff nicht unterbrochen.
Es dominiert jeweils der Bremseingriff mit der höheren Bremsanforderung. Der
Fahrer kann somit durch eine starke Bremspedalbetätigung den automatischen
Bremseingriff überbrücken und
wird bei einer zu zaghaften Bremspedalbetätigung durch den automatischen
Bremseingriff unterstützt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
eignen sich bestens für
den Einsatz in Fahrzeugen, die mit einer Abstandsregelvorrichtung
ausgestattet sind, da der Aufwand zur Implementierung der neuen
Abstandsbegrenzungsfunktion bei solchen Fahrzeugen aufgrund der
bereits vorhandenen Hardware gering ist.