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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen mit abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregelsystemen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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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 Geschwindigkeit 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. 30km/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.
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Weicht die vorgegebene Soll-Geschwindigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit, oder bei einer Folgefahrt der vorgegebene Abstand zum Zielobjekt vom aktuellen Abstand ab, wird im Rahmen der Geschwindigkeitsregelung ein positiver oder negativer Beschleunigungssollwert zum Beschleunigen oder Verzögern des Kraftfahrzeugs auf die vorgegebene Soll-Geschwindigkeit ermittelt. Der ermittelte Beschleunigungssollwert und die daraus resultierenden Beschleunigungsänderung sind ein Maß für die Dynamik des Kraftfahrzeugs im Regelbetrieb.
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Um die Ermittlung des Beschleunigungssollwertes für den Fahrer nachvollziehbar gestalten zu können, können verschiedene Parameter, wie zum Beispiel der geometrische Verlauf der Straße, in die Ermittlung des Beschleunigungssollwertes 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.
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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.
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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 ermittelte 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 verwendet.
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Weiter ist aus der
DE 10 2007 057 722 A1 ein Verfahren zur Abstandsregelung bekannt, bei dem ebenfalls Daten eines vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts berücksichtigt werden. Insbesondere wird hier der einzuregelnde Sollabstand zu dem Zielobjekt vergrößert, wenn erkannt wird, dass sich das Vorobjekt innerhalb eines kritischen Abstandsbereichs zum Zielobjekt befindet. Auf Basis des geänderten Sollabstands wird der (positive oder negative) Beschleunigungssollwert ermittelt.
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Schließlich offenbart die
EP 1 426 911 B1 noch eine Vorrichtung zur Abstandsregelung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Regelung derart erfolgt, dass weder ein ermittelter Mindestabstand zum vorausfahrendem Zielobjekt, noch ein ermittelter Mindestabstand zum vor dem vorausfahrendem Zielobjekt vorausfahrendem Vorobjekt unterschritten werden darf.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein im Hinblick auf die Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes verbessertes Verfahren zur Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen mit abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregelsystemen anzugeben, welches einfach in der Umsetzung ist und gleichzeitig sicherstellt, dass eine für den Fahrer nachvollziehbare Beschleunigungsstrategie erfolgt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei fehlender Betrachtung von spezifischen Daten eines vor einem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts, welches die Fahrweise des Zielobjekts maßgeblich beeinflusst, Dynamikausprägungen bei der Geschwindigkeitsregelung entstehen können, die für die jeweilige Verkehrssituation nicht passend sind. Dadurch kann es zu Irritationen 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.
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Dementsprechend sieht 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, vor, dass vor allem bei der Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit und/oder eines vorgegebenen Abstands auf ein vorausfahrendes Fahrzeug bzw. Zielobjekt während einer Folgefahrt die spezifischen Daten des vorausfahrenden Zielobjekts und des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts gleichzeitig berücksichtigt werden.
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Grundgedanke der Erfindung ist nun, dass auf beide Objekte (Zielfahrzeug und Vorobjekt) eine Instanz desselben Folgereglers mit derselben Parametrisierung (bestimmt durch die Umfeldinterpretation) gerechnet wird. Erst anschließend wird mittels eines Auswahlalgorithmus eine Priorisierung zwischen der Regelung auf das Zielobjekt und das Vorobjekt vorgenommen. Dies erfolgt derart, dass in einem ersten Schritt bei gleicher Umfeldinterpretation sowohl für das Zielobjekt als auch für das vor dem Zielobjekt befindliche Vorobjekt ein eigener, von den spezifischen Daten des jeweils anderen Objekts unabhängiger Vorbeschleunigungssollwert ermittelt wird, wobei bei der Berechnung des Vorbeschleunigungssollwertes im Hinblick auf das Vorobjekt ein vergrößerter Sollabstand zugrundegelegt wird. Erst im zweiten Schritt wird durch eine entsprechende Gewichtung der beiden ermittelten Vorbeschleunigungssollwerte der für die Regeleung maßgebliche Beschleunigungssollwert ermittelt wird.
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Erfindungsgemäß wird dies derart umgesetzt, dass zunächst in Abhängigkeit der spezifischen Daten des vorausfahrenden Zielobjekts ein von den spezifischen Daten des vorausfahrenden Vorobjekts unabhängiger erster Vorbeschleunigungssollwert zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit und/oder eines vorgegebenen Abstands auf das vorausfahrende Zielobjekt, und in Abhängigkeit der spezifischen Daten des vorausfahrenden Vorobjekts ein von den spezifischen Daten des Zielobjekts unabhängiger zweiter Vorbeschleunigungssollwert zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit und/oder eines vorgegebenen Abstands auf das vorausfahrende Vorobjekt mit einer bei der Ermittlung des ersten Vorbeschleunigungswerts herangezogenen Umfeldinterpretation identischen Umfeldinterpretation ermittelt wird. Anschließend wird aus dem ermittelten erster Vorbeschleunigungssollwert und dem ermittelten zweiten Vorbeschleunigungssollwert durch Gewichtung der beiden Vorbeschleunigungssollwerte der für die Geschwindigkeitsregelung maßgebliche Beschleunigungssollwert ermittelt und eine daraus ermittelte Momentenanforderung an eine Antriebseinheit oder Bremseinheit ausgeben.
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Erfindungsgemäß wird der für die Regelung maßgebliche Beschleunigungssollwert durch eine situative Gewichtung der beiden ermittelten Vorbeschleunigungssollwerte ermittelt, d. h. es erfolgt eine (gewichtete) Priorisierung zwischen der Regelung auf das Zielobjekt und auf das Vorobjekt. Durch die situative Gewichtung der beiden unabhängig voneinander ermittelten Vorbeschleunigungssollwerte kann sichergestellt werden, dass je nach aktueller (Verkehrs-)Situation eine genau auf diese Situation abgestimmte Gewichtung der beiden Vorsituationssollwerte, die von 0% - 100% gehen kann, vorgenommen wird und somit eine für die aktuelle Situation optimaler Beschleunigung des Fahrzeugs erfolgt. Durch die situative Gewichtung können somit sowohl Abbremssituationen (zum Beispiel beim Auffahren auf ein Stauende), also auch Beschleunigungssituationen (zum Beispiel bei einer Anfahrsituation) individuell berücksichtigt werden.
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Vorteilhafterweise wird die situative Gewichtung in Abhängigkeit vom Vorzeichen und/oder der Höhe der ermittelten Vorbeschleunigungssollwerte und/oder in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs und/oder von Umfeldbedingungen wie z. B. Straßenverlauf, Straßentyp, Anzahl der Spuren, Ampeln, usw. und/oder in Abhängigkeit von Informationen weiterer Verkehrsteilnehmer (z. B. auf der Nachbarspur, hinter dem Fahrzeug, Stausituation) vorgenommen.
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Um sicherstellen zu können, dass bei bestimmten Situationen keine Kollision mit dem vorausfahrendem Fahrzeug erfolgt, kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung unter der Voraussetzung, dass einer der ermittelten Vorbeschleunigungssollwert positiv und der andere der beiden ermittelten Vorbeschleunigungssollwerte negativ ist, eine derartige Gewichtung der beiden Vorbeschleunigungssollwerte vorgenommen werden, dass im Ergebnis ein negativer Beschleunigungssollwert ermittelt wird, insbesondere derart, dass der Beschleunigungssollwert identisch dem ermittelten negativem Vorbeschleunigungssollwert ist. In diesem Fall würde das bedeuten, dass der negative Vorbeschleunigungssollwert mit 100% und der positive Vorbeschleunigungssollwert mit 0% gewichtet wird. Im Unterschied zu dieser gerade beschriebenen Situation kann z. B. bei einer Anfahrsituation eine 50/50 Gewichtung der beiden ermittelten Vorbeschleunigungssollwerte sinnvoll sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren, sowie deren vorteilhafte Ausgestaltungen können mittels eines implementierten Algorithmus oder einer entsprechenden Baugruppenanordnung in einem dafür vorgesehenen Steuergerät durchgeführt werden.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine Verkehrssituation, bei der das erfindungsgemäße Verfahren eine wesentliche Verbesserung des Fahrerempfindens aufgrund der neuen Beschleunigungsstrategie liefert, und
- 2 ein Ablaufschema zur Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes Rahmen eines abstandsgeregeltes Geschwindigkeitsregelsystems bei einer Folgefahrt.
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Die 1 zeigt eine Verkehrssituation an einer Straßenkreuzung mit Ampelschaltung, wobei sich an einer Kreuzungseinmündung drei Fahrzeuge F0, F1 und F2 befinden. Das Fahrzeug F0 ist hier mir einem abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregelsystem ausgestattet und befindet sich aktuell in einem Folgefahrt-Modus auf das vorausfahrende Zielobjekt F1, wobei hier zusätzlich relevante Daten des vor dem Zielobjekt vorausbefindlichen Vorobjekts F2 berücksichtigt werden. In diesem Beispiel liegt zwischen dem (Regel-)Fahrzeug F0 und dem Zielobjekt F1 ein erster Abstand d1 und dem (Regel-)Fahrzeug F0 und dem Vorobjekt F2 ein zweiter Abstand d2.
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Sobald nun die Ampel auf Grün schaltet, würde hier zuerst das Vorobjekt F2 losfahren, während das Zielobjekt F1 vermutlich noch steht. Wird dieses Anfahren des Fahrzeugs F2 erkannt und im Rahmen der Geschwindigkeitsregelung ausgewertet, so kann das Fahrzeug F0 bspw. bereits zeitgleich mit dem Zielobjekt F1 losfahren.
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Die 2 zeigt nun ein Ablaufschema zur Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes as zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit oder eines vorgegebenen Abstands ds1 auf ein vorausfahrendes Zielobjekt F1. Die Sollgeschwindigkeit und der Abstand ds1 können entweder vom Fahrer vorgegeben werden oder anhand verschiedener Parameter durch das abstandsgeregeltes Geschwindigkeitsregelsystems selbst ermittelt werden. Befindet sich ein detektiertes Zielobjekt - hier F1 - vor dem mit dem abstandsgeregeltes Geschwindigkeitsregelsystems ausgestatteten Kraftfahrzeug - hier F0 -, welches sich mit einer geringeren Geschwindigkeit als der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit bewegt, wird eine Regelung der Geschwindigkeit unter Berücksichtigung des langsamer fahrenden Zielobjekts F1 vorgenommen.
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Gemäß der Erfindung wird dabei wie folgt vorgegangen: Zunächst wird auf der Basis des spezifischen Daten des Zielobjekt F1, insbesondere dem aktuellen Abstand d1 zwischen dem Fahrzeug F0 und dem Zielobjekt F1 und bspw. der Geschwindigkeit v0 des eigenen Fahrzeugs F0 und der des Zielobjekts F1 (=v1) unter Berücksichtigung des vorgegebenen Sollabstands ds1 zwischen dem Fahrzeug F0 und dem Zielobjekt F1 ein erster Vorbeschleunigungssollwert a1 ermittelt. Hier kann bereits das weitere Umfeld berücksichtigt werden. Weiter wird auf der Basis des spezifischen Daten des vor dem Zielobjekt F1 vorausbefindlichen Vorobjekts F2, insbesondere dem aktuellen Abstand d2 zwischen dem Fahrzeug F0 und dem Vorobjekt F2 und bspw. der Geschwindigkeit v0 des eigenen Fahrzeugs F0 und der des Vorobjekts F2 (=v2) unter Berücksichtigung eines definierten (gegenüber dem Sollabstand ds1 erhöhten) Sollabstands ds2 zwischen dem Fahrzeug F0 und dem Vorobjekt F2 ein zweiter Vorbeschleunigungssollwert a2 ermittelt. Hier wird mit gleichen Umgebungsbedingungen bzw. mit gleicher Parametrisierung wie bei der Ermittlung des ersten Vorbeschleunigungssollwertes a1. Der Sollabstand d2 ist dabei bspw. derart definiert, dass er sich aus dem Sollabstand ds1 zwischen dem Fahrzeug F0 und dem Zielobjekt F1 und einem definierten Abstand zwischen dem Zielobjekt F1 und dem Vorobjekt F2 (unter Berücksichtigung einer definierten Länge des Zielobjekts F1) ergibt. Alternativ kann auch mit einem vom ersten Sollabstand ds1 unabhängiger Sollabstand ds2 gerechnet werden.
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Aus diesen beiden ermittelten Vorbeschleunigungssollwerten
a1 und
a2, welche sowohl einen positiven, als auch einen negativen Wert annehmen können, wird nachfolgend durch eine situative Gewichtung der beiden Vorbeschleunigungssollwerte
a1 und
a2 der für die Geschwindigkeitsregelung letztendlich maßgebliche Beschleunigungssollwert a ermittelt. Die konkrete Ermittlung kann dabei folgenden Formelbestandsteil enthalten:
wobei die Parameter
K1 und
K2 als Gewichtungsfaktoren zur situativen Gewichtung der beiden Vorbeschleunigungssollwerte dienen. Die beiden Gewichtungsfaktoren
K1 und
K2 können dabei Werte zwischen
0 und
1 annehmen, wobei jedoch die Summe der beiden Faktoren
K1 und
K2 stets 1 ergeben muss. Zur Bestimmung der Gewichtungsfaktoren
K1 und
K2 werden u. a. verschiedene Parameter oder Daten u herangezogen und ausgewertet. Bei den Daten u kann es sich bspw. um vorliegende Informationen über den Straßenverlauf, Straßentyp, Anzahl der Spuren, Ampeln, usw. und/oder um Informationen weiterer Verkehrsteilnehmer handeln. Ebenso kann bei der Gewichtung das Vorzeichen und/oder die Höhe der Vorbeschleunigungssollwerte oder auch deren Differenz berücksichtigt werden. Wesentlich ist, dass aus dem beiden ermittelten Vorbeschleunigungssollwerte
a1 und
a2 durch eine situative Gewichtung die maßgebliche Sollbeschleunigung a ermittelt wird und nicht grundsätzlich nur der ermittele erste oder der ermittelte zweite Vorbeschleunigungssollwert
a1 oder
a2 eins zu eins umgesetzt wird.
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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 in allen Verkehrssituationen. Insbesondere kann dadurch mit geringem Aufwand früher auf eine Situationsänderung reagiert werden, da nur eine Umfeldinterpretation durchgeführt wird und anschließend auf beide Objekte eine Instanz desselben Reglers mit der gleichen Priorisierung gerechnet wird.
