DE102012002236A1

DE102012002236A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Geschwindigkeitsregelanlage eines Kraftfahrzeuges oder zur Ausgabe von Geschwindigkeitsempfehlungen

Info

Publication number: DE102012002236A1
Application number: DE201210002236
Authority: DE
Inventors: Patrick Bartsch; Stefan Twieg; Christian Bruns
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-02-04
Filing date: 2012-02-04
Publication date: 2013-08-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Geschwindigkeitsregelanlage eines Kraftfahrzeugs oder zur Ausgabe von Geschwindigkeitsempfehlungen, mittels mindestens einer Recheneinheit (2), einer Positionserfassungseinrichtung (3) und einer digitalen Straßenkarte (4), wobei in der digitalen Straßenkarte (4) Streckenparameter abgelegt sind, wobei die Streckenparameter mindestens Steigungsdaten und Geschwindigkeitsbegrenzungen (R1–Rn) umfassen, wobei für einen vorab bestimmten Abschnitt (A) einer vorausliegenden Strecke Geschwindigkeitsbegrenzungen (R1–Rn) anhand der digitalen Straßenkarte (4) ermittelt werden und beginnend mit der letzten Geschwindigkeitsbegrenzung (Rn) mindestens eine Verzögerungskurve (Bn) berechnet wird, wobei die Verzögerungskurve (Bn) bis zur vorvorletzten Geschwindigkeitsbegrenzung (Rn-2) weiter berechnet wird, falls die vorletzte Geschwindigkeitsbegrenzung (Rn-1) oberhalb der Verzögerungskurve (Bn) liegt, oder eine Verzögerungskurve (Bn-1) von der vorletzten Geschwindigkeitsbegrenzung (Rn-1) bis zur vorvorletzten Geschwindigkeitsbegrenzung (Rn-2) berechnet, falls die vorletzte Geschwindigkeitsbegrenzung (Rn-1) unter der Verzögerungskurve (Bn) liegt, wobei diese Verfahrensschritte bis zur aktuellen Position (P) des Kraftfahrzeugs wiederholt werden, wobei die derart berechneten Verzögerungskurven (B) abgespeichert werden, wobei abhängig von der aktuellen Position (P) und Fahrzeugdynamik ein Schnittpunkt (S) mit einer ersten vorausliegenden Verzögerungskurve (B1) gebildet wird, wobei in Abhängigkeit des Schnittpunkts (S) ein Steuersignal für die Geschwindigkeitsregelanlage generiert wird oder eine Geschwindigkeitsempfehlung ausgegeben wird, sowie eine zugehörige Vorrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Geschwindigkeitsregelanlage eines Kraftfahrzeugs oder zur Ausgabe von Geschwindigkeitsempfehlungen.
Aus der DE 10 2009 040 682 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Geschwindigkeitsregelanlage eines Fahrzeugs bekannt, wobei in Abhängigkeit von einer aus Streckenparametern und Fahrzeugparametern ermittelten charakteristischen Fahrzeugsituation anhand mehrerer alternativer Steuervarianten durch eine Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstrangs und/oder einer Bremseinrichtung des Fahrzeugs eine Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch eingestellt wird, wobei die Streckenparameter, welche mindestens Steigungsdaten umfassen, aktuell für zumindest einen während der Fahrt des Fahrzeugs vorausliegenden Streckenabschnitt aus dreidimensionalen Kartendaten einer digitalen Straßenkarte ermittelt werden, wobei in Abhängigkeit von den Streckenparametern, aktuellen Fahrzeugparametern und/oder prognostizierten Fahrzeugparametern aus einer Mehrzahl der alternativen Steuervarianten eine oder mehrere geeignete Steuervarianten ausgewählt werden, wobei in Anwendungsfällen anhand einer Simulation eines Verlaufs der Fahrzeuggeschwindigkeit ein Einfluss der ausgewählten Steuervarianten und deren Eignung zur bedarfsgerechten Steuerung der Geschwindigkeitsregelanlage überprüft und eine geeignete Steuervariante oder mehrere geeignete Steuervarianten aktiviert und/oder eine ungeeignete Steuervariante oder mehrere ungeeignete Steuervarianten verworfen werden. Weiter umfassen die Streckenparameter Geschwindigkeitsbegrenzungsdaten. Dabei wird weiter vorgeschlagen, dass zur Bestimmung optimaler Positionen für den Übergang zwischen verschiedenen Heuristiken das System in gewissen Phasen ein gezielt positionsbasiertes Rückwärts-Rechnen von einem in der Zukunft gewünschten Zielzustand bis hin zur aktuellen Position verwendet.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Geschwindigkeitsregelanlage eines Kraftfahrzeuges oder zur Ausgabe von Geschwindigkeitsempfehlungen zu schaffen, die im Mittel weniger Rechenleistung benötigen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Verfahren zur Steuerung einer Geschwindigkeitsregelanlage eines Kraftfahrzeuges oder zur Ausgabe von Geschwindigkeitsempfehlungen erfolgt mittels mindestens einer Recheneinheit, einer Positionserfassungseinrichtung und einer digitalen Straßenkarte, wobei in der digitalen Straßenkarte Streckenparameter abgelegt sind, wobei die Streckenparameter mindestens Steigungsdaten und Geschwindigkeitsbegrenzungen umfassen. Dabei sei angemerkt, dass unter Geschwindigkeitsempfehlungen allgemein Empfehlungen für Eingriffe in die Fahrzeugdynamik verstanden werden, die beispielsweise auch darin bestehen können, vom Gaspedal zu gehen, einen Gang zu wechseln oder auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen oder zu verzögern. Weiter sei angemerkt, dass die Geschwindigkeitsbegrenzungen unmittelbar in der digitalen Straßenkarte abgelegt sein können (z. B. in einem Streckenabschnitt ist die maximal zulässige Höchstgeschwindigkeit 50 km/h) oder ermittelbar sind (z. B. sind Kurvenradien abgelegt, denen eine maximale Durchfahrtsgeschwindigkeit zuordenbar sind).
In einem ersten Schritt werden für einen vorab bestimmten Abschnitt einer vorausliegenden Strecke Geschwindigkeitsbegrenzungen anhand der digitalen Straßenkarte ermittelt. Dieser Abschnitt stellt den Voraussage-Horizont dar. Dieser kann konstant sein oder fahrdynamisch variieren, beispielsweise bei größeren Geschwindigkeiten größer oder kleiner werden. Ebenso kann die Länge des Abschnitts von Vorabinformationen aus der digitalen Straßenkarte variieren, beispielsweise in Abhängigkeit des Höhenprofils oder der Anzahl von abgelegten Streckenparametern.
Beginnend mit der letzten Geschwindigkeitsbegrenzung im Abschnitt wird mindestens eine Verzögerungskurve rückwärts bis zur vorletzten Geschwindigkeitsbegrenzung berechnet.
Dabei wird die Verzögerungskurve bis zur vorvorletzten Geschwindigkeitsbegrenzung weiter berechnet, falls die vorletzte Geschwindigkeitsbegrenzung oberhalb der Verzögerungskurve liegt. In diesem Fall ist die vorletzte Geschwindigkeitsbegrenzung irrelevant, da das Kraftfahrzeug an dieser Stelle bereits langsamer sein muss, um die letzte Geschwindigkeitsbegrenzung einzuhalten.
Liegt jedoch die vorletzte Geschwindigkeitsbegrenzung unterhalb der Verzögerungskurve, so wird eine Verzögerungskurve von der vorletzten Geschwindigkeitsbegrenzung bis zur vorvorletzten Geschwindigkeitsbegrenzung berechnet. Diese Verfahrensschritte werden bis zur aktuellen Position wiederholt, also der komplette Abschnitt konsequent rückwärts gerechnet.
Die so ermittelten Verzögerungskurven werden dann abgespeichert, wobei abhängig von der aktuellen Position und Fahrzeugdynamik ein Schnittpunkt mit der ersten vorausliegenden Verzögerungskurve gebildete wird, wobei in Abhängigkeit des Schnittpunktes ein Steuersignal für die Geschwindigkeitsregelanlage generiert wird oder eine Geschwindigkeitsempfehlung ausgegeben wird (z. B. ”Bitte in 50 m ausrollen.” oder ”Bitte in 50 m auf 79 km/h abbremsen.”), wobei die Geschwindigkeitsempfehlungen akustisch und/oder optisch ausgegeben werden können. Durch das konsequente Rückwärtsrechnen werden frühzeitig irrelevante Geschwindigkeitsbegrenzungen herausgefunden, so dass sich der Rechenaufwand reduziert.
Dabei sei angemerkt, dass das Verfahren ohne weiteres auch auf Beschleunigungsvorgänge erweitert werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform wird vor dem Steuersignal für die Geschwindigkeitsregelanlage eine Fahrerinformation ausgegeben, mittels derer über den bevorstehenden Eingriff in die Fahrdynamik informiert wird (z. B. ”In 50 m wird das Fahrzeug abgebremst.”). Durch diese Fahrerinformation ist das Verhalten der Geschwindigkeitsregelanlage für den Fahrer vorhersehbar und nachvollziehbar, was deren Akzeptanz erhöht und gegebenenfalls Eingriffe des Fahrers verhindert, da dieser das Verhalten als Fehlfunktion einordnet.
In einer weiteren Ausführungsform werden mittels einer Empfangseinrichtung dynamische Geschwindigkeitsbegrenzungen mit Positionsangaben erfasst, wobei die Recheneinheit überprüft, ob die empfangenen dynamischen Geschwindigkeitsbegrenzungen über oder unter einer Verzögerungskurve an der übermittelten Position liegen, wobei, wenn die dynamische Geschwindigkeitsbegrenzung unter der Verzögerungskurve liegt, die Verzögerungskuren ab der übermittelten Position rückwärts bis zur aktuellen Position neu berechnet werden. Andernfalls kann die dynamische Geschwindigkeitsbegrenzung ignoriert werden. Die dynamischen Geschwindigkeitsbegrenzungen können beispielsweise von anderen Fahrzeugen stammen (Car2Car-Info), die ein Stauende signalisieren. Eine mögliche andere Quelle von dynamischen Verkehrsbeschränkungen können Baustellen sein, die noch nicht in der digitalen Straßenkarte berücksichtigt sind und Geschwindigkeitsbegrenzungen aussenden, oder Staumeldeeinrichtungen. Hierdurch wird die Qualität der Geschwindigkeitsregelanlage signifikant verbessert.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Abschnitt fortlaufend aktualisiert, wobei in neuen Teilen des Abschnitts das Verfahren neu gestartet wird, bis eine bereits berücksichtige Geschwindigkeitsbegrenzung erreicht ist. Hierdurch kann die Recheneinheit immer auf einen etwa gleich langen Vorhersage-Horizont zurückgreifen.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Abschnitt in Segmente gleicher Steigung unterteilt, so dass insbesondere die Berechnung von Ausrollkurven vereinfacht wird.
In einer weiteren Ausführungsform werden von jeder Geschwindigkeitsbegrenzung mehrere Verzögerungskurven berechnet. Hierdurch kann flexibel auf Bedürfnisse des Fahrzeugführers reagiert werden. So kann beispielsweise ein Energiesparmodus vorgesehen sein, so dass bevorzugt auf Ausrollkurven bei der Verzögerung gesetzt wird. Möchte der Fahrzeugführer hingegen möglichst zügig fahren, wird verstärkt auf Verzögerungskurven unter Einsatz einer Betriebsbremse zurückgegriffen. Entsprechend sind verschiedene Mischformen von Verzögerungskurven möglich.
In einer weiteren Ausführungsform wird mittels einer Eingabeeinheit ein Fahrzeugverhalten eingegeben (z. B. Energiesparmodus), wobei anhand der Eingabe eine jeweilige Verzögerungskurve automatisch ausgewählt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels nähere erläutert. Die Fig. zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung einer Geschwindigkeitsregelanlage und
2 eine schematische Darstellung von Verzögerungskurven an Geschwindigkeitsbegrenzungen.
In der 1 ist schematisch eine Vorrichtung 1 zur Steuerung einer Fahrzeuggeschwindigkeitsregelanlage bekannt, umfassend eine Recheneinheit 2, eine Positionserfassungseinrichtung 3, eine digitale Straßenkarte 4, eine Empfangseinrichtung 5 für dynamische Geschwindigkeitsbegrenzungen R_d, eine Eingabeeinheit 6, eine Ausgabeeinheit 7, einen Speicher 8, ein Bremsensteuergerät 9, ein Getriebesteuergerät 10 und ein Motorsteuergerät 11, wobei die Steuergeräte 9–11 über ein Bussystem 12 mit der Recheneinheit 2 verbunden sind. Alternativ kann die Recheneinheit 2 auch in einem der Steuergeräte 9–11 integriert sein, beispielsweise im Motorsteuergerät 11.
Mittels der Positionserfassungseinrichtung 3, die beispielsweise als GPS-Empfänger ausgebildet ist, ermittelt die Recheneinheit eine aktuelle Ist-Position P (siehe 2) des Kraftfahrzeugs. Anhand einer ermittelten Route einer Navigationseinrichtung, eines vorgegebenen Streckenverlaufs der digitalen Straßenkarte 4 oder einem aus der digitalen Straßenkarte 4 ermittelten, wahrscheinlichsten Pfad ermittelt die Recheneinheit 2 einen Abschnitt A einer vorausliegenden Strecke, der beispielsweise 10 km lang ist. Anhand der digitalen Straßenkarte 4 ermittelt die Recheneinheit 2 in diesem Abschnitt A befindliche Geschwindigkeitsbegrenzungen R₁–R_n, wobei R₁ die erste und R_n die letzte Geschwindigkeitsbegrenzung ist. Beginnend mit der letzten Geschwindigkeitsbegrenzung R_n wird von der Recheneinheit 2 mindestens eine Verzögerungskurve B bzw. B_n rückwärts bis zur vorletzten Geschwindigkeitsbegrenzung R_n-1 berechnet. Da die Geschwindigkeit der Verzögerungskurve B_n an der vorletzten Geschwindigkeitsbegrenzung R_n größer ist, wird die Berechnung von B_n hier abgebrochen. Im nächsten Schritt wird dann rückwärts von R_n-1 eine Verzögerungskurve B_n-1 bis zur vorvorletzten Geschwindigkeitsbegrenzung R_n-2 berechnet usw. Liegt dabei eine Geschwindigkeitsbegrenzung R oberhalb der davor berechneten Verzögerungskurve, so kann diese Geschwindigkeitsbegrenzung ignoriert werden. Die so ermittelten Verzögerungskurven B werden dann in dem Speicher 8 abgelegt. Anhand der beispielsweise vom Motorgerät 11 übermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit sowie einer Beschleunigung ermittelt die Recheneinheit 2 einen Schnittpunkt S mit der ersten Verzögerungskurve B₁. Im dargestellten Beispiel von 2 ist dabei eine konstante Geschwindigkeit V_P dargestellt. Erreicht dann das Kraftfahrzeug den Schnittpunkt S, werden Steuersignale für mindestens ein Steuergerät 9–11 erzeugt, damit sich das Kraftfahrzeug auf der Verzögerungskurve B₁ bewegt. Weiter wird vor Erreichen des Schnittpunktes über die Ausgabeeinheit 7 der Kraftfahrzeugführer hierüber informiert. Über die Eingabeeinheit 6 kann der Kraftfahrzeugführer eine Wunschgeschwindigkeit für die Fahrzeuggeschwindigkeitsregelanlage eingeben. Des Weiteren kann bei mehreren Verzögerungskurven B je Geschwindigkeitsbegrenzung R eine bestimmte Präferenz für die Auswahl der Verzögerungskurven B eingegeben werden.
Empfängt die Empfangseinrichtung 5 für dynamische Geschwindigkeitsbegrenzungen R_d eine solche, so überprüft die Recheneinheit 2, ob die dynamische Geschwindigkeitsbegrenzung R_d über oder unterhalb der an dieser Position befindlichen Verzögerungskurve B ist. Im dargestellten Beispiel in 2 liegt R_d über der Verzögerungskurve B_n und kann daher ignoriert werden. Andernfalls würden die Verzögerungskurven rückwärts von R_d ab neu berechnet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009040682 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Geschwindigkeitsregelanlage eines Kraftfahrzeugs oder zur Ausgabe von Geschwindigkeitsempfehlungen, mittels mindestens einer Recheneinheit (2), einer Positionserfassungseinrichtung (3) und einer digitalen Straßenkarte (4), wobei in der digitalen Straßenkarte (4) Streckenparameter abgelegt sind, wobei die Streckenparameter mindestens Steigungsdaten und Geschwindigkeitsbegrenzungen (R₁–R_n) umfassen, wobei für einen vorab bestimmten Abschnitt (A) einer vorausliegenden Strecke Geschwindigkeitsbegrenzungen (R₁–R_n) anhand der digitalen Straßenkarte (4) ermittelt werden und beginnend mit der letzten Geschwindigkeitsbegrenzung (R_n) mindestens eine Verzögerungskurve (B_n) berechnet wird, wobei die Verzögerungskurve (B_n) bis zur vorvorletzten Geschwindigkeitsbegrenzung (R_n-2) weiter berechnet wird, falls die vorletzte Geschwindigkeitsbegrenzung (R_n-1) oberhalb der Verzögerungskurve (B_n) liegt, oder eine Verzögerungskurve (B_n-1) von der vorletzten Geschwindigkeitsbegrenzung (R_n-1) bis zur vorvorletzten Geschwindigkeitsbegrenzung (R_n-2) berechnet wird, falls die vorletzte Geschwindigkeitsbegrenzung (R_n-1) unter der Verzögerungskurve (B_n) liegt, wobei diese Verfahrensschritte bis zur aktuellen Position (P) des Kraftfahrzeugs wiederholt werden, wobei die derart berechneten Verzögerungskurven (B) abgespeichert werden, wobei abhängig von der aktuellen Position (P) und Fahrzeugdynamik ein Schnittpunkt (S) mit einer ersten vorausliegenden Verzögerungskurve (B₁) gebildet wird, wobei in Abhängigkeit des Schnittpunkts (S) ein Steuersignal für die Geschwindigkeitsregelanlage generiert wird oder eine Geschwindigkeitsempfehlung ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Steuersignal für die Geschwindigkeitsregelanlage eine Fahrerinformation ausgegeben wird, mittels derer über den bevorstehenden Eingriff in die Fahrdynamik informiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Empfangseinrichtung (5) dynamische Geschwindigkeitsbegrenzungen (R_d) mit Positionsangaben erfasst werden, wobei die Recheneinheit (2) überprüft, ob die empfangenen dynamischen Geschwindigkeitsbegrenzungen (R_d) über oder unter einer Verzögerungskurve (B) an der übermittelten Position liegen, wobei, wenn die dynamische Geschwindigkeitsbegrenzung (R_d) unter der Verzögerungskurve (B) liegt, die Verzögerungskurven (B) ab der übermittelten Position der dynamischen Geschwindigkeitsbegrenzung (R_d) rückwärts bis zur aktuellen Position (P) neu berechnet werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (A) fortlaufend aktualisiert wird, wobei in neuen Teilen des Abschnitts (A) das Verfahren neu gestartet wird, bis eine bereits berücksichtigte Geschwindigkeitsbegrenzung (R) erreicht wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (A) in Segmente gleicher Steigung unterteilt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von jeder Geschwindigkeitsbegrenzung (R) mehrere Verzögerungskurven (B) berechnet werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Verzögerungskurve (B) eine Ausrollkurve des Kraftfahrzeugs hat.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Eingabeeinheit (6) ein Fahrzeugverhalten eingegeben wird, wobei anhand der Eingabe eine jeweilige Verzögerungskurve automatisch ausgewählt wird.
Vorrichtung zur Steuerung einer Geschwindigkeitsregelanlage eines Kraftfahrzeugs oder zur Ausgabe von Geschwindigkeitsempfehlungen, umfassend mindestens eine Recheneinheit (2), eine Positionserfassungseinrichtung (3) und eine digitale Straßenkarte (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (2) derart programmiert ist, dass diese ein Verfahren nach Anspruch 1 durchführen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens eine Empfangseinrichtung (5) für dynamische Geschwindigkeitsbegrenzungen (R_d) umfasst.