DE102010040789A1

DE102010040789A1 - Geschwindigkeitsregelsystem mit Abstandssensorik für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010040789A1
Application number: DE102010040789A
Authority: DE
Inventors: Dr. Sauer Thomas
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2012-03-15
Also published as: CN103003085A; WO2012035009A3; CN103003085B; WO2012035009A2; US9026335B2; US20130204505A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitsregelsystem mit Abstandssensorik für ein Kraftfahrzeug (Ego-Fahrzeug), das in einem ersten Modus in Form einer Freifahrt eine vorgegebene Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit einstellt und in einem zweiten Modus in Form einer Folgefahrt einen vorgegebenen Mindestabstand zu einem ausgewählten Zielobjekt einstellt, wobei das Zielobjekt im zweiten Modus nach einem ersten Auswahlverfahren ausgewählt wird, das stehende Objekte als Zielobjekte ausblendet. Erfindungsgemäß wird bei Vorliegen mindestens einer definierten Bedingung ausgehend vom ersten Modus in einen dritten Modus in Form einer Verzögerungsfahrt übergegangen, bei dem ein zweites Auswahlverfahren gestartet wird, das auch stehende Zielobjekte auswertet, und bei dem bis zur Auswahl eines Zielobjektes eine Freifahrt mit Einleitung einer gegenüber der Folgefahrt reduzierten Verzögerung durchgeführt wird. Wird durch das zweite Auswahlverfahren ein Zielobjekt ausgewählt, wird unverzüglich vom dritten Modus in den zweiten Modus umgeschaltet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Geschwindigkeitsregelsystem mit Abstandssensorik für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Geschwindigkeitsregelsysteme mit automatischer Abstandsregelung, auch ACC („Active Cruise Control” oder „Adaptive Cruise Control”) genannt, sind in der Automobilbranche, so auch bei Fahrzeugen der Anmelderin, seit einigen Jahren im Einsatz. Diese erlauben grundsätzlich zwei Modi: die Freifahrt mit vorgegebener Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn kein vorausfahrendes Fahrzeug (Objekt) erkannt wird und die Folgefahrt mit vorgegebenem Soll-Abstand, wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug als Zielobjekt erkannt wird. Aus technischer Sicht können derartige Geschwindigkeitsregelsysteme als Erweiterung des herkömmlichen Tempomaten um einen Abstandssensor verstanden werden, der Informationen wie Abstand und Geschwindigkeit weiterer Fahrzeuge (Objekte) im Fahrumfeld des Ego-Fahrzeuges an den ACC-Regler liefert. Zunächst waren diese ACC-Systeme nur für den Einsatz auf Autobahnen und gut ausgebauten Schnellstraßen konzipiert und auf den Geschwindigkeitsbereich oberhalb von 30 km/h eingeschränkt. Speziell der Betrieb im Stau war damit nicht möglich. Diese Lücke wurde durch die nächste Generation geschlossen, die sogenannten ACC-Stop&Go Systeme.
Ein ACC-Stop&Go System verzögert das Ego-Fahrzeug bis in den Stillstand und fährt innerhalb gewisser Zeitschwellen auch wieder automatisch los, um einem Vorderfahrzeug zu folgen. Allerdings hat die Ausprägung dieses ACC-Stop&Go Systems den Nachteil, auf a-priori-stehende Fahrzeuge, also auf Fahrzeuge, die vom Sensor nie als fahrend detektiert worden sind, wie z. B. dem Ende einer Schlange an einer roten Ampel, nicht zu reagieren. Der Grund dafür ist in dem zentralen technischen Problem der ACC-Systeme zu sehen. Es genügt nicht, Objekte aus dem Verkehrsumfeld zu detektieren, sondern es muss auch entschieden werden, ob sich diese Objekte in der eigenen Fahrspur befinden. Diese Aufgabe wird nur unzureichend gelöst, so dass es zu einer nicht unerheblichen Anzahl von Falschreaktionen auf Fahrzeugen in Nachbarspuren kommen kann. Da die Abstandssensoren in der Regel eine weitaus größere Menge an stehendem Objekten (Leitplanken, Verkehrsschilder, Brücken usw.) als an bewegten Objekten detektieren, würde eine generelle Hinzunahme der stehenden Objekte zu den potentiellen Zielobjekten zu einer unakzeptablen Zunahme von Falschbremsungen führen.
Ein Geschwindigkeitsregelsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, das teilweise auch schon stehende Objekte in die Regelung einbezieht, ist aus der EP 1 304 251 B1 bekannt. Hierbei wird jedoch lediglich ein Abbremsen in den Stillstand berücksichtigt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Geschwindigkeitsregelsystem eingangs genannter Art im Hinblick auf eine Verhinderung von Falschbremsungen bei Einbeziehung von (a priori) stehenden Objekten weiterzubilden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind die Gegenstände der Unteransprüche.
Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitsregelsystem mit Abstandssensorik für ein Kraftfahrzeug (Ego-Fahrzeug), das in einem ersten Modus in Form einer Freifahrt eine vorgegebene Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit einstellt und in einem zweiten Modus in Form einer Folgefahrt einen vorgegebenen Mindestabstand zu einem ausgewählten Zielobjekt einstellt, wobei das Zielobjekt im zweiten Modus nach einem ersten Auswahlverfahren ausgewählt wird, das stehende Objekte als Zielobjekte ausblendet. Erfindungsgemäß wird bei Vorliegen mindestens einer definierten Bedingung ausgehend vom ersten Modus in einen dritten Modus in Form einer Verzögerungsfahrt übergegangen, bei dem ein zweites Auswahlverfahren gestartet wird, das auch stehende Zielobjekte auswertet, und bei dem bis zur Auswahl eines Zielobjektes eine Freifahrt mit Einleitung einer gegenüber der Folgefahrt reduzierten Verzögerung durchgeführt wird. Wird durch das zweite Auswahlverfahren ein Zielobjekt ausgewählt, wird unverzüglich vom dritten Modus in den zweiten Modus umgeschaltet.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
Zunächst kann zur Verhinderung von Problemen bei Einbeziehung von (a priori) stehenden Objekten eine Lösung die Fusion von Objekt-Detektionssystemen mittels konventionellen Abstandssensoren (Radar, Lidar) einerseits und mittels einem Bildverarbeitungssystem andererseits sein. Da letzteres zwischen Fahrzeugen und sonstigen Objekten unterscheiden kann, besteht dadurch prinzipiell die Möglichkeit, ein ACC-Stop&Go Geschwindigkeitsregelsystem mit Reaktion auf a-priori-stehende Ziele zu realisieren, ohne die Anzahl der Fehlbremsungen signifikant zu erhöhen. Der ACC-Betrieb unter Berücksichtigung von stehenden Objekten in einem städtischen Umfeld ist somit technisch möglich. Allerdings kennt ein solches System immer noch nur die zwei Modi: entweder wird ein detektiertes (fahrendes oder stehendes) Objekt der eigenen Spur zugeordnet und es wird in den sogenannten Folgemodus übergegangen oder ACC regelt im sogenannten Freifahrtmodus die vom Fahrer eingestellte Geschwindigkeit ein; also entweder erster Modus in Form einer Freifahrt oder zweiter Modus in Form einer Folgefahrt.
Dieses Konzept der zwei Modi Folgefahrt/Freifahrt bedeutet letztendlich, dass man sich bei der Applikation der Parameter für ein Auswahlverfahren zur Auswahl eines Zielobjekts im folgenden Konfliktfeld bewegt: rechtzeitige Zielobjektauswahl mit der Gefahr von zu vielen Fehlbremsungen auf Fahrzeuge in Nachbarspuren oder man verringert die Anzahl der zuletzt genannten Fehler unter dem Nachteil, dass echte Zielobjekte zu spät ausgewählt werden, so dass der Fahrer zu oft selber bremsen muss.
Verschärft stellt sich dieses Problem beim Geschwindigkeitsregelsystemen mit der Reaktion auf a-priori-stehende Ziele dar. Auch wenn nun durch die Bildverarbeitung nur auf Fahrzeuge reagiert wird, so kann es durch eine falsche Fahrspurzordnung, dem – wie oben erwähnt – zentralen Problem des ACC, dennoch zu Fehlbremsungen auf Parkreihen oder auf stehende Fahrzeuge in Nachbarspuren kommen. Eine zu konservative Zielobjektauswahl im Sinne der Reduzierung von Fehlbremsungen führt aber dazu, dass die Bremsung auf tatsächlich in der Ego-Spur vorhandene Fahrzeuge zu spät eingeleitet wird. Gerade im Hinblick auf die Reaktion auf stehende Objekte (Standziele) ist dies nicht zielführend, da in diesen Situationen hohe Relativgeschwindkeiten (50 km/h oder mehr) abgebaut werden müssen. Somit werden stehende Fahrzeuge zwar als Zielobjekte erkannt, diese Erkennung kann aber zu spät erfolgen, so dass nicht mehr genügend Bremsweg für die einem (ACC-)Geschwindigkeitsregelsystem erlaubten Verzögerungen zur Verfügung steht.
Als Lösung für den oben beschriebenen Zielkonflikt wird die Einführung eines dritten Modus für ACC vorgeschlagen, der im Folgenden durch ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel genauer beschrieben wird:
Der dritte Modus besteht aus 2 Teilen:

– 1. Was ist der dritte Modus?
– 2. Wodurch wird er ausgelöst?

1. Ein Übergang in den dritten Modus soll nur aus dem Freifahrtmodus (erster Modus) heraus erlaubt sein. Im dritten Modus bleibt die ACC-Funktion weiterhin aktiv, fordert aber vom Motor kein Antriebsmoment mehr an, sondern lässt das Fahrzeug in Schleppmoment oder in eine geringfügige Verzögerung übergehen. Der dritte Modus ist gleichsam eine gemäßigte Verzögerungsfahrt. Die ”Zielobjekt erkannt”-Anzeige soll nicht angesteuert werden, eine Folgefahrt liegt noch nicht vor. Alle ”ACC-Aktiv”-Anzeigen sollen weiterhin ACC-Betrieb signalisieren, ACC wird nicht ausgeschaltet. Trifft eine oder mehrere der folgenden Bedingungen zu, so soll ACC wieder aus dem dritten Modus in den ersten Modus in Form der Freifahrt wechseln: – Der Fahrer führt eine Bedienhandlung aus. – Der Fahrer übertritt das Fahrpedal. – Das eigene Fahrzeug (Ego-Fahrzeug) unterschreitet eine applizierbare untere Geschwindigkeitsgrenze. – Der dritte Modus dauert länger als ein applizierbarer Zeitraum an. Falls von Sensor und Zielobjektauswahl ein Zielobjekt gemeldet wird, soll sofort in den Folgemodus (zweiter Modus) gewechselt werden.
2. Für den Übergang in den dritten Modus muss vorzugsweise mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt sein: – ACC befindet sich im Freifahrtmodus. – Die Ego-Fahrzeuggeschwindigkeit liegt in einem applizierbaren Geschwindigkeitsintervall. Hintergrund: der dritte Modus soll nur bei typischen Stadtgeschwindigkeiten zugelassen werden. Das Auswahlverfahren bzw. der Algorithmus zur Zielobjektauswahl detektiert in einem applizierbaren Entfernungsbereich mindestens N Fahrzeuge (Anzahl N applizierbar), wobei keines dieser Fahrzeuge schneller als eine applizierbare Geschwindigkeitsgrenze fährt. Als eine Option soll diese Geschwindigkeitsgrenze als Funktion der aktuellen Ego-Geschwindigkeiten realisiert werden können.

Speziell für ACC-Systeme, die eine Reaktion auf stehende Fahrzeuge zulassen, wird durch den Wechsel in den dritten Modus die Situation ”Annäherung an Kreuzung bzw. Ampel” entschärft, wo typischerweise der Fall auftritt, dass sich eine Vielzahl von langsameren Fahrzeugen vor dem Ego-Fahrzeug befindet. Derzeitig in Entwicklung befindliche ACC-Systeme wählen ein Zielobjekt zu spät aus, so dass der Fahrer selbst bremsen muss. Da in solchen Situation wie erwähnt die Auslösebedingung für den dritten Modus vorliegt, wird durch den Übergang in eine Verzögerungsfahrt, beispielsweise durch Schleppmomentbereitstellung, bereits Geschwindigkeit abgebaut, so dass auch bei einem spät ausgewählten Zielobjekt die ACC-Verzögerung noch ausreicht, um im ACC-Regelbetrieb komfortabel durch den schnellen Übergang vom dritten Modus in den Folgemodus hinter dem Ziel zum Stehen zu kommen.
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

EP 1304251 B1 [0004]

Claims

Geschwindigkeitsregelsystem mit Abstandssensorik für ein Kraftfahrzeug (Ego-Fahrzeug), das in einem ersten Modus in Form einer Freifahrt eine vorgegebene Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit einstellt und in einem zweiten Modus in Form einer Folgefahrt einen vorgegebenen Mindestabstand zu einem ausgewählten Zielobjekt einstellt, wobei das Zielobjekt im zweiten Modus nach einem ersten Auswahlverfahren ausgewählt wird, das stehende Objekte als Zielobjekte ausblendet, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Vorliegen mindestens einer definierten Bedingung ausgehend vom ersten Modus in einen dritten Modus in Form einer Verzögerungsfahrt übergeht, bei dem ein zweites Auswahlverfahren gestartet wird, das auch stehende Zielobjekte auswertet, und bei dem bis zur Auswahl eines Zielobjektes eine Freifahrt mit Einleitung einer gegenüber der Folgefahrt reduzierten Verzögerung durchgeführt wird.
Geschwindigkeitsregelsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine definierte Bedingung eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Ego-Fahrzeuges unterhalb einer ersten vorgegebenen Ego-Fahrzeuggeschwindigkeits-Schwelle ist.
Geschwindigkeitsregelsystem nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine definierte Bedingung die Erkennung einer Mindestanzahl von Objekten in einem vorgegebenen Entfernungsbereich ist.
Geschwindigkeitsregelsystem nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine definierte Bedingung die Erkennung einer Mindestanzahl von Objekten in einem vorgegebenen Entfernungsbereich ist, wobei die Geschwindigkeiten der Objekte unterhalb einer vorgegebenen Objekt-Geschwindigkeits-Schwelle liegen.
Geschwindigkeitsregelsystem nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ego-Fahrzeuggeschwindigkeits-Schwelle und/oder die Objekt-Geschwindigkeitsschwelle abhängig von der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit des Ego-Fahrzeuges vorgebbar ist.
Geschwindigkeitsregelsystem nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vom dritten Modus in Form einer Verzögerungsfahrt in den ersten Modus in Form einer Freifahrt übergegangen wird, wenn – der Fahrer eine manuelle Bedienhandlung ausführt oder – der Fahrer das Fahrpedal betätigt oder – das Ego-Fahrzeug eine zweite untere Ego-Fahrzeuggeschwindigkeits-Schwelle unterschreitet oder – der dritte Modus länger als eine definierte Zeitspanne andauert.