DE102008057367A1

DE102008057367A1 - Verfahren zur Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102008057367A1
Application number: DE102008057367A
Authority: DE
Inventors: Maria-Christina Dr. Laiou
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2010-05-20
Anticipated expiration: 2028-11-15
Also published as: DE102008057367B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen mit abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregelsystemen, wobei bei einer Folgefahrt spezifische Daten eines vorausfahrenden Zielobjekts und eines vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts berücksichtigt werden. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass bei Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit und/oder eines vorgegebenen Abstands auf ein vorausfahrendes Zielobjekt die spezifischen Daten des vorausfahrenden Zielobjekts und des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts gleichzeitig berücksichtigt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen mit abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregelsystemen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Kraftfahrzeuge mit Geschwindigkeitsregelsystemen sind seit langem bekannt. Die meisten derzeit erhältlichen Geschwindigkeitsregelsysteme regeln die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf eine vorgegebene Wunsch- bzw. Soll-Geschwindigkeit. Neben diesen Geschwindigkeitsregelsystemen können heute bereits bei einigen Herstellern auch um eine Abstandsregelung erweiterte Längsregelsysteme, sog. abstandsgeregelte Geschwindigkeitsregelsysteme 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 vorgegebenen Abstands zu einem vorausfahrendem Fahrzeug mit einer gewünschten oder einer entsprechend geringeren Geschwindigkeit automatisch zu führen. Vom Prinzip her ist dabei die allgemein bekannte Geschwindigkeitsregelung, die eine bestimmte vorgegebene Geschwindig keit einhält, um eine zusätzliche Abstandsfunktion erweitert, so dass der Einsatz einer solchen „aktiven” Fahrgeschwindigkeitsreglung auch im dichten Autobahn- und Landstrassenverkehr möglich wird. Diese 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 im Rahmen einer sog. Folgefahrtregelung 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 Geschwindigkeitsregelsystem enthaltene Abstandsregelung automatisch einen situationsgerechten Abstand zum vorausfahrenden Kraftfahrzeug bzw. Zielobjekt einhält. Derartige abstandsgeregelte Geschwindigkeitsregelsysteme sind in der Regel nur bis zu einer minimalen Geschwindigkeit von bspw. 30 km/h aktiv oder aktivierbar, können aber um eine sog. Stop-and-Go-Funktion erweitert werden, so dass eine abstandsbezogene Geschwindigkeitsregelung bis und aus dem Stillstand möglich ist.
Weicht die vorgegebene Soll-Geschwindigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit, oder bei einer Folgefahrt der vorgegebene Abstand zum Zielobjekt von aktuellen Abstand ab, wird im Rahmen der Geschwindigkeitsregelung ein Beschleunigungssollwert oder Verzögerungssollwert zum Beschleunigen oder Verzögern des Kraftfahrzeugs auf die vorgegebene Soll-Geschwindigkeit ermittelt. Der ermittelte Beschleunigungssollwert oder Verzögerungssollwert und die daraus resultierenden Beschleunigungsänderung sind ein Maß für die Dynamik des Kraftfahrzeugs im Regelbetrieb.
Um die Ermittlung des Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes für den Fahrer nachvollziehbar gestalten zu können, können ver schiedene Parameter, wie zum Beispiel der geometrische Verlauf der Straße, in die Ermittlung des Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes einfließen. 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 derzeit die aktuelle Querbeschleunigung zur Ermittlung der Soll-Beschleunigung herangezogen.
Neben den oben genannten Parametern kann auch das Verkehrsumfeld berücksichtigt werden. Aus der DE 10 2006 056 631 A1 ist ein Verfahren zur Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen mit abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregelsystemen bekannt, wobei zur Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit und/oder eines vorgegebenen Abstands auf ein vorausfahrendes Fahrzeug die aktuelle Verkehrssituation derart berücksichtigt wird, dass aus den Daten zur Ermittlung der aktuellen Verkehrsituation ein Stauwahrscheinlichkeitswert ermittelt wird, und in Abhängigkeit des Stauwahrscheinlichkeitswertes ein optimaler Beschleunigungssollwert und/oder Verzögerungssollwert ermittelt wird. Die Daten zur Ermittlung der aktuellen Verkehrssituation liefern dabei umfeldüberwachende Sensordaten und/oder Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs. Bei den umfeldüberwachenden Sensordaten handelt es sich bspw. um Daten zur Bestimmung der Anzahl aller relevanten detektierten fahrenden Objekte, um Daten zur Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung der relevanten Objekte, um Daten zur Bestimmung der Anhalte- und/oder Anfahrvorgänge der relevanten Objekte, und/oder Daten zur Bestimmung des Straßentyps und/oder der Straßenbeschaffenheit. Die Daten teilweise verdeckter Objekte werden dabei nicht berücksichtigt.
Um eine möglichst vorausschauende Geschwindigkeitsregelung bereitstellen zu können, wird in der WO 2007/124704 A1 ein Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei dem auch die Fahrzeugumgebung zumindest in Fahrtrichtung berücksichtigt wird. Bei der Geschwindigkeitsregelung werden neben dem vorausfahrenden Zielobjekt auch zumindest teilweise verdeckte Objekte berücksichtigt. Dabei wird in einer bevorzugten Ausführungsform bei einer Folgefahrt (Regelung der Geschwindigkeit unter Berücksichtigung eines vorausfahrenden langsameren Zielobjekts unter Einhaltung eines vorgegebenen Abstands) als Sollbeschleunigung der Beschleunigungswert des vor dem vorausfahrenden Zielobjekts detektierten Vorobjekts für die Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs übernommen, wenn dieser Beschleunigungswert kleiner als der Beschleunigungswert des direkt vorausfahrenden Zielobjekts ist, d. h. für die Ermittlung des Beschleunigungssollwertes des eigenen Fahrzeugs wird entweder der Beschleunigungswert des vorausfahrenden Zielobjekts oder der Beschleunigungswert des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts berücksichtigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein im Hinblick auf die Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes verbessertes Verfahren zur Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen mit abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregelsystemen anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei fehlender Betrachtung von spezifischen Daten eines vor einem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts, welches die Fahrweise des Zielobjekts beeinflusst, Dynamikausprägungen bei der Geschwindigkeitsregelung entstehen können, die für die jeweilige Verkehrssituation nicht passend sind. Dadurch kann es zu Irritatio nen des Fahrers und zu fehlendem Vertrauen in das abstandsgeregelte Geschwindigkeitsregelsystem kommen. Deshalb müssen zur Ermöglichung eines fahrerähnlichen bzw. plausiblen Verhaltens der Geschwindigkeitsregelung neben den spezifischen Daten des Zielobjekts gleichzeitig auch die spezifischen Daten des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts berücksichtigt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen mit abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregelsystemen, bei denen zumindest bei einer Folgefahrt spezifischen Daten eines vorausfahrenden Zielobjekts und eines vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts berücksichtigt werden können, zeichnet sich dadurch aus, dass vor allem bei der Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit und/oder eines vorgegebenen Abstands auf ein vorausfahrendes Fahrzeug bzw. Zielobjekt die spezifischen Daten des vorausfahrenden Zielobjekts und des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts gleichzeitig berücksichtigt werden müssen. Dies bedeutet, dass der Beschleunigungs- oder Verzögerungssollwert nicht nur unter Berücksichtigung der Daten des Zielobjekts oder des Vorderobjekts, sondern unter gleichzeitiger Auswertung und Berücksichtigung der spezifischen Daten beider vorausfahrenden Fahrzeuge (Zielobjekt und Vorobjekt) ermittelt wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auch eine nur geringe Beeinflussung der Geschwindigkeitsregelung durch das vor dem Zielobjekt befindlichen Vorobjekts berücksichtigt werden kann. Die spezifischen Daten des Zielobjekts müssen immer berücksichtigt werden, da zu diesem Zielobjekt immer ein Mindestabstand eingehalten werden muss.
Um unterschiedliche Dynamikausprägungen des abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregelsystems – und somit unterschiedliche Beschleunigungs- und Verzögerungssollwerte – in Abhängigkeit von der jeweiligen Verkehrssi tuation vor dem Zielobjekt darstellen zu können, ist es notwendig die spezifischen Daten des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts zu berücksichtigen. Dabei sind als spezifische Daten des Zielobjekts und des Vorobjekts insbesondere die jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit, die jeweilige Fahrzeugbeschleunigung, und die Abstände zwischen dem Zielobjekt und dem eigenen Fahrzeug und dem Vorobjekt und dem eigenen Fahrzeug einzubeziehen. Die spezifischen Daten des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts können bspw. mittels einer Radareinheit oder eines Kamerasystems ermittelt werden.
Vorteilhafterweise können die spezifischen Daten des vorausfahrenden Zielobjekts und des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts derart gleichzeitig berücksichtigt werden, dass unter Berücksichtigung der spezifischen Daten zumindest für eine vorgegebene Situation ein Situations-Wahrscheinlichkeitswert ermittelt wird. In Abhängigkeit des ermittelten Situations-Wahrscheinlichkeitswertes wird anschließend der Beschleunigungssollwert und/oder Verzögerungssollwert ermittelt. Dies kann bedeuten, dass die spezifischen Daten des Zielobjekts und des Vorobjekts bspw. in Form von einer gewichteten Summe für die Erkennung von verschiedenen für die Abstandsregelung relevanten Situationen benutzt werden.
Bei den verschiedenen Situationen kann es sich bspw. das Erkennen von Stausituationen, starken Abbremssituationen, Anfahren oder um sonstige Situationen handeln. Sind mehrere ermittelbare Situationen vorgegeben, kann für jede mögliche Situation (z. B. Stau, Anfahren, starkes Bremsen) ein entsprechender Situations-Wahrscheinlichkeitswert berechnet werden. Diese ermittelten Situations-Wahrscheinlichkeitswerte werden anschließend bei der Ermittlung des Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes berücksichtigt.
Wird bspw. bei einem aufgrund der Geschwindigkeitsregelung im Stillstand gehaltenen Fahrzeug erkannt, dass das vor dem Zielobjekt stehende Vorobjekt wieder losfährt, kann mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass eine Anfahrsituation unmittelbar bevorsteht. Demnach kann der Anfahr-Wahrscheinlichkeitswert einen relativ hohen Wert annehmen, aufgrund dessen bereits Maßnahmen zum Anfahren des Fahrzeugs eingeleitet werden können. Sobald das Zielobjekt ebenfalls losfährt, kann aufgrund der bereits eingeleiteten Maßnahmen ebenfalls sofort angefahren werden. Die bei heutigen Systemen systembedingte Anfahrverzögerung kann damit deutlich reduziert werden.
Vorteilhafterweise kann der Beschleunigungssollwert und/oder Verzögerungssollwert in Abhängigkeit des zumindest einen ermittelten Situations-Wahrscheinlichkeitswertes derart ermittelt werden, dass in Abhängigkeit des zumindest einen ermittelten Situations-Wahrscheinlichkeitswertes der Einfluss eines ermittelten Abstandsfehlers und/oder Geschwindigkeitsfehlers auf die Ermittlung des Beschleunigungssollwertes (+asoll) und/oder Verzögerungssollwertes (–asoll) ermittelt bzw. vorgegeben wird. Bspw. wirkt sich ein ermittelter Stau-Wahrscheinlichkeitswert derart auf die Ermittlung des Beschleunigungs- oder Verzögerungssollwertes aus, dass mit steigendem Stau-Wahrscheinlichkeitswert der Einfluss von Abstandsfehler (Differenz zwischen Soll- und Ist-Abstand zum Zielobjekt) und Geschwindigkeitsfehler (Differenz zwischen Soll- und Ist-Geschwindigkeit) im Bezug auf das Zielobjekt für die Berechnung des Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes kleiner wird. Dies verbessert ebenfalls den Komfort des Systems.
Das erfindungsgemäße Verfahren, sowie deren vorteilhafte Ausgestaltungen können mittels eines implementierten Algorithmus oder einer entsprechenden Baugruppenanordnung in einem dafür vorgesehenen Steuergerät durchgeführt werden.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur ein Ablaufschema zur Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes und eines Verzögerungssollwertes im Rahmen eines abstandsgeregeltes Geschwindigkeitsregelsystems bei einer Folgefahrt.
Die 1 zeigt ein Ablaufschema zur Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes +asoll und/oder eines Verzögerungssollwertes –asoll zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit vsoll oder eines vorgegebenen Abstands dsoll. Die Geschwindigkeit vsoll und der Abstand dsoll können entweder vom Fahrer vorgegeben werden oder anhand verschiedener Parameter durch das abstandsgeregeltes Geschwindigkeitsregelsystems selbst ermittelt werden. Befindet sich ein detektiertes Zielobjekt vor dem mit dem abstandsgeregeltes Geschwindigkeitsregelsystems ausgestatteten Kraftfahrzeug, welches sich mit einer geringeren Geschwindigkeit als der vorgegebenen Geschwindigkeit vsoll bewegt, wird ein Beschleunigungssollwert +asoll oder Verzögerungssollwert –asoll zum Erreichen oder Einhalten des vorgegebenen Abstands dsoll zu dem vorausfahrenden Zielobjekt ermittelt.
Gemäß der Erfindung werden zur Ermittlung des Beschleunigungssollwert +asoll oder Verzögerungssollwert –asoll bei einer Folgefahrt neben den spezifischen Daten des Zielobjekts, also neben dem Abstand d1 zwischen dem Fahrzeug und dem Zielobjekt, der Geschwindigkeit v1 des Zielobjekts und der Beschleunigung a1 des Zielobjekts auch die analogen spezifischen Daten des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts, also der Abstand d2 zwischen dem Fahrzeug und dem Vorobjekt, die Geschwindigkeit v2 des Vorobjekts und die Beschleunigung a2 des Vorobjekts, berücksichtigt. Diese spezifischen Daten des Zielobjekts d1, v1 und a1 und des Vorobjekts d2, v2 und a2 werden in einer ersten Einheit 1 zur Ermittlung verschiedener Situations-Wahrscheinlichkeiten WK_1, WK_2 und WK_3 herangezogen, welche ein Maß für die Wahrscheinlichkeit der ihr zugeordneten Situation wiedergeben. Vordefinierte Situationen können bspw. Stausituationen, Anfahrsituationen und/oder starke Abbremssituationen sein. Neben den spezifischen Daten werden noch weitere Parameter p1, p2 und p3 berücksichtigt.
In Abhängigkeit der ermittelten Situations-Wahrscheinlichkeiten WK_1, WK_2 und WK_3 werden in einem nächsten Schritt in einer Einheit 2 Gewichtungsfaktoren X und Y für die Gewichtung der zuvor ermittelten Abstandsfehler Δd und Geschwindigkeitsfehler Δv hinsichtlich der Einflussnahme der beiden Fehler Δd und Δv auf die Ermittlung des Beschleunigungssollwertes +asoll und/oder eines Verzögerungssollwertes –asoll ermittelt. Unter dem Abstandsfehler Δd ist die Differenz zwischen dem vorgegebenen Sollabstand dsoll und dem aktuellen Abstand d1 zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem Zielobjekt zu verstehen. Analog dazu ist unter dem Geschwindigkeitsfehler Δv die Differenz zwischen der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit vsoll und der aktuellen Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs zu verstehen. Diese gewichten Abstandsfehler X·Δd und Geschwindigkeitsfehler Y·Δv werden anschließend der Einheit 3 zugeführt, in der unter Berücksichtigung der gewichteten Fehler X·Δd und Y·Δv – und weiterer relevanter Parameter, wie z. B. der Sollgeschwindigkeit vsoll und dem Sollabstand dsoll – der Beschleunigungssollwert +asoll oder Verzögerungssollwert –asoll ermittelt wird.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes und/oder eines Verzögerungssollwertes unter gleichzeitiger Berücksichtigung von spezifischen Daten des Zielobjekts und des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts ermöglicht ein fahrerähnliches und plausibles Verhalten bei der abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregelung allen Verkehrssituationen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006056631 A1 [0005]
- WO 2007/124704 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen mit abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregelsystemen, wobei bei einer Folgefahrt spezifische Daten eines vorausfahrenden Zielobjekts und eines vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts berücksichtigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes (+asoll) und/oder Verzögerungssollwertes (–asoll) zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit (vsoll) und/oder eines vorgegebenen Abstands (dsoll) auf ein vorausfahrendes Zielobjekt die spezifischen Daten des vorausfahrenden Zielobjekts (d1, v1, a1) und des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts (d2, v2, a2) gleichzeitig berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifischen Daten (d1, v1, a1, d2, v2, a2) des vorausfahrenden Zielobjekts und des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts derart gleichzeitig berücksichtigt werden, dass aus den spezifischen Daten (d1, v1, a1, d2, v2, a2) zumindest für eine vorgegebene Situation ein Situations-Wahrscheinlichkeitswert (WK_i) ermittelt wird, und in Abhängigkeit des ermittelten Situations-Wahrscheinlichkeitswertes (WK_i) der Beschleunigungssollwert (+asoll) und/oder Verzögerungssollwert (–asoll) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssollwert (+asoll) und/oder Verzögerungssollwert (–asoll) in Abhängigkeit des zumindest einen ermittelten Situations-Wahrscheinlichkeitswertes (WK_1, WK_2, WK_3) derart ermittelt wird, dass in Abhängigkeit des zumindest einen Situations-Wahrscheinlichkeitswertes (WK_1, WK_2, WK_3) ein Gewichtungsfaktor (X, Y) für den Einfluss eines ermittelten Abstandsfehlers (Δd) und/oder Geschwindigkeitsfehlers (Δv) auf die Ermittlung des Beschleunigungssollwertes (+asoll) und/oder Verzögerungssollwertes (–asoll) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifischen Daten des vorausfahrenden Zielobjekts und/oder des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts die jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit (v1, v2) und/oder die jeweilige Fahrzeugbeschleunigung (a1, a2) und/oder die Abstände zwischen dem Zielobjekt (d1) oder Vorobjekt (d2) und dem Kraftfahrzeug umfassen.