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Die Erfindung betrifft eine Kurvensteuerung für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung die Steuerung einer Längsgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt.
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Stand der Technik
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Ein Kraftfahrzeug umfasst ein Assistenzsystem zur Beeinflussung der Längsgeschwindigkeit. In einer Ausführungsform kann die Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs so lange auf einen vorbestimmten Wert geregelt werden, wie ein vor dem Kraftfahrzeug liegender Bereich frei von Hindernissen ist. Wird ein Hindernis erkannt, insbesondere ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug, so kann die Geschwindigkeitsregelung zugunsten einer Abstandsregelung zur Einhaltung eines vorbestimmten Abstands außer Kraft gesetzt werden. Geschwindigkeitssteuerungen sind bei Kraftfahrzeugen weit verbreitet und es wird erwartet, dass Neufahrzeuge in naher Zukunft durchgehend mit solchen Steuerungen ausgestattet sind.
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Durchfährt ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Geschwindigkeitssteuerung eine Kurve, so kann die Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs während der Kurvenfahrt zu hoch sein, um die Kurve sicher zu durchfahren. Durch eine kurvenbedingte Querbeschleunigung kann sich die Gefahr eines seitlichen Ausbrechens ergeben, wenn die Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs nicht während der Kurvenfahrt reduziert wird. Es sind daher Geschwindigkeitssteuerungen bekannt, die die Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt herabsetzen. Um einen Übergang zwischen dem Fahren mit der vorbestimmten Geschwindigkeit auf gerader Strecke und dem Fahren mit verringerter Geschwindigkeit innerhalb der Kurve fließend zu gestalten, erfolgt üblicherweise eine Herabsetzung der Geschwindigkeit am Kurveneingang mit einer vorbestimmten negativen Beschleunigung bzw. Verzögerung. Am Kurvenausgang kann dann die vorbestimmte Geschwindigkeit auf umgekehrtem Weg wieder erreicht werden.
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Diese gleichmäßige Verzögerung und Beschleunigung kann einem Fahrer unflexibel oder unangenehm erscheinen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Geschwindigkeitssteuerung für eine Längsgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die ein verbessertes Kurvenverhalten zeigt. Die Erfindung löst diese Aufgaben mittels eines Verfahrens, eines Computerprogrammprodukts und einer Steuereinrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Längssteuerung eines Kraftfahrzeugs bei einer Kurvenfahrt werden eine vorgegebene und eine aktuelle Geschwindigkeit miteinander verglichen und durch Beeinflussen einer Längssteuerung des Kraftfahrzeugs wird die aktuelle Geschwindigkeit an die vorgegebene Geschwindigkeit angenähert. Dabei ist ein erster Regelparameter vorgegeben, der auf eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs während der Beeinflussung hinweist, wenn die aktuelle Geschwindigkeit kleiner als die vorgegebene Geschwindigkeit ist. Darüber hinaus ist ein zweiter Regelparameter vorgegeben, der vom ersten verschieden ist und auf eine Verzögerung des Kraftfahrzeugs hinweist, wenn die aktuelle Geschwindigkeit größer als die vorgegebene Geschwindigkeit ist.
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Hier und im Folgenden beziehen sich Geschwindigkeiten und Beschleunigungen auf die Längsachse des Kraftfahrzeugs, falls nicht anders angegeben. Eine vorgegebene Geschwindigkeit außerhalb der Kurve kann beispielsweise von einem Fahrer vorgegeben sein und die vorgegebene Geschwindigkeit innerhalb der Kurve ist gegenüber dieser Geschwindigkeit abgesenkt. Es wird die jeweils aktuell vorgegebene Geschwindigkeit betrachtet, also die abgesenkte Geschwindigkeit, so lange sich das Kraftfahrzeug in der Kurve befindet.
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Durch das Vorsehen getrennter Regelparameter für das Beschleunigen und das Verzögern des Kraftfahrzeugs kann der Übergang zwischen Geradeausfahrt und Kurvenfahrt verbessert an Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs, Straßenverhältnisse oder eine Fahrererwartung angepasst werden. Dadurch können das Fahrpotential des Kraftfahrzeugs besser ausgenutzt und eine Erwartung des Fahrers an ein Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs verbessert erfüllt werden.
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In einer ersten Variante ist der erste Regelparameter größer als der zweite Regelparameter, sodass eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs größer als eine Verzögerung des Kraftfahrzeugs ist. Anders ausgedrückt kann beim Übergang zwischen geschwindigkeitsgesteuerter Geradeausfahrt und geschwindigkeitsreduzierter Kurvenfahrt eine relativ geringe Verzögerung auf das Kraftfahrzeug ausgeübt werden. Nachdem die Kurve durchfahren wurde, kann beim umgekehrten Übergang von der geschwindigkeitsreduzierten Kurvenfahrt in die geschwindigkeitsgesteuerte Geradeausfahrt eine Beschleunigung betragsmäßig größer als die Verzögerung am Kurveneingang sein. Dadurch kann einerseits ein starkes Verzögern des Kraftfahrzeugs am Kurveneingang bzw. innerhalb der Kurve verhindert werden, sodass die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs nicht gefährdet wird. Andererseits kann ein zügiges Beschleunigen aus der Kurve heraus einen Reisekomfort erhöhen und eine unnötig lange Langsamfahrt vermeiden.
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In einer zweiten, umgekehrten Variante ist der erste Regelparameter kleiner als der zweite Regelparameter, sodass eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs kleiner als eine Verzögerung des Kraftfahrzeugs ist. Dadurch kann eine defensive Fahrweise erreicht werden, indem die Geschwindigkeit im Bereich der Kurve frühzeitig relativ stark zurückgenommen wird und das Beschleunigen aus der Kurve heraus eher vorsichtig erfolgt. Schwierige Fahrsituationen, beispielsweise mehrere aufeinander folgende scharfe Kurven oder Kurven mit Abschnitten unterschiedlicher Griffigkeit können so stabiler durchfahren werden. Auch kann einem Fahranfänger auf diese Weise das Gefühl einer verbesserten Kontrolle über das Kraftfahrzeug vermittelt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Regelparameter von einem Lenkwinkel abhängig. Die Beschleunigung bzw. Verzögerung des Kraftfahrzeugs kann somit von einem Kurvenradius abhängig gemacht sein. Dabei sind sowohl positive als auch negative Zusammenhänge möglich. Die Beschleunigung bzw. Verzögerung kann also mit wachsendem Lenkwinkel alternativ ansteigen oder abfallen.
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In einer anderen Variante, die mit der letztgenannten Variante kombinierbar ist, können die Regelparameter auch von einer Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs abhängig sein. Dadurch kann eine Kombination aus dem Kurvenradius und der Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in die Festlegung der Beschleunigung bzw. Verzögerung des Kraftfahrzeugs einfließen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die vorgegebene Geschwindigkeit von einer Kurvensituation abhängig. Insbesondere ein Unterschied zwischen der vorgegebenen Geschwindigkeit auf gerader Strecke und der vorgegebenen Geschwindigkeit während des Durchfahrens der Kurve kann beispielsweise davon abhängig sein, wie klein der Kurvenradius ist, wie groß die vorbestimmte Geschwindigkeit bei Geradeausfahrt ist, welcher Reibwert zwischen Rädern des Kraftfahrzeugs und einer Fahrbahnoberfläche herrscht, ob mit Niederschlag zu rechnen ist, welche Außentemperatur vorliegt oder ob sich das Kraftfahrzeug im Bereich einer Steigung oder eines Gefälles befindet.
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Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.
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Eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung zur Längssteuerung eines Kraftfahrzeugs bei einer Kurvenfahrt umfasst eine erste Schnittstelle zur Erfassung einer vorgegebenen Geschwindigkeit, eine zweite Schnittstelle zur Erfassung einer aktuellen Geschwindigkeit, eine Verarbeitungseinrichtung zum Vergleichen der aktuellen Geschwindigkeit mit der vorbestimmten Geschwindigkeit und eine dritte Schnittstelle zur Verbindung mit einer Längssteuerung des Kraftfahrzeugs. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, die Längssteuerung zu beeinflussen, um die aktuelle Geschwindigkeit an die vorgegebene Geschwindigkeit anzunähern. Ein erster Regelparameter ist vorgegeben, der auf eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs während der Beeinflussung hinweist, wenn die aktuelle Geschwindigkeit kleiner als die vorgegebene Geschwindigkeit ist. Ferner ist ein zweiter Regelparameter vorgegeben, der vom ersten verschieden ist und auf eine Verzögerung des Kraftfahrzeugs während der Beeinflussung hinweist, wenn die aktuelle Geschwindigkeit größer als die vorgegebene Geschwindigkeit ist.
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Die beschriebene Steuereinrichtung kann anstelle einer bekannten Steuereinrichtung zur Längssteuerung eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
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1 ein Kraftfahrzeug beim Durchfahren einer Kurve;
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2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Längssteuerung des Kraftfahrzeugs von 1, und
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3 Graphen von Verläufen am Kraftfahrzeug von 1
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Genaue Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt ein System 100, das ein Kraftfahrzeug 105 auf einer Straße 110 umfasst. Die Straße 110 umfasst einen ersten geraden Abschnitt 115, einen daran angrenzenden Kurvenabschnitt 120 und einen folgenden zweiten geraden Abschnitt 125. Der Kurvenabschnitt 120 ist begrenzt von einem Kurveneingang 130 und einem Kurvenausgang 135.
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Das Kraftfahrzeug 105 umfasst einen Antriebsstrang 140 zur Längssteuerung des Kraftfahrzeugs 105. Zur Längssteuerung kann auch ein Bremssystem 142 verwendet werden, das auf Räder des Kraftfahrzeugs 105 wirkt. Zur Richtungssteuerung umfasst das Kraftfahrzeug 105 lenkbare Räder, die zur Kurvenfahrt einen Lenkwinkel 145 bezüglich einer Mittelstellung zur Geradeausfahrt einnehmen können. Eine Steuereinrichtung 150 ist zur Steuerung der Längsbewegung des Kraftfahrzeugs 105 vorgesehen. Bevorzugterweise umfasst die Steuereinrichtung 150 eine Verarbeitungseinrichtung 155, die insbesondere als programmierbarer Mikrocomputer ausgeführt sein kann. Ferner sind an der Steuereinrichtung 150 eine erste Schnittstelle 160 zur Erfassung einer vorgegebenen Geschwindigkeit, eine zweite Schnittstelle 165 zur Erfassung einer aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 105 und eine dritte Schnittstelle 170 zur Verbindung mit der Längssteuerung bzw. dem Antriebsstrang 140 des Kraftfahrzeugs 105 vorgesehen. Optional können noch eine vierte Schnittstelle 175 zur Erfassung des Lenkwinkels 145 oder eine fünfte Schnittstelle 180 zur Erfassung einer Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs 105 vorgesehen sein. In exemplarischer Weise kann die Querbeschleunigung von einem Sensor wie einem Gyroskop oder Accelerometer 185 bezogen werden. Die zweite Schnittstelle 165 kann mit einem Sensor zur Bestimmung der Geschwindigkeit oder mit einem Steuergerät verbunden werden, das diese Bestimmung durchführt. Die erste Schnittstelle 160 kann ebenfalls mit einem Steuergerät oder mit einer Eingabekomponente für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 105 verbunden werden.
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Die Steuereinrichtung 150 ist dazu eingerichtet, die Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 105, also die Geschwindigkeit in Fahrtrichtung, zu steuern. Während einer Geradeausfahrt auf den Abschnitten 115 oder 125 erfolgt eine Regelung der Geschwindigkeit auf einen vorbestimmten Wert, der beispielsweise vom Fahrer des Kraftfahrzeugs 105 vorgegeben sein kann. Während der Kurvenfahrt auf dem Kurvenabschnitt 120 wird die vorbestimmte Geschwindigkeit automatisch verringert. Bevorzugterweise erfolgt die Verringerung in Abhängigkeit des Lenkwinkels 145, der Querbeschleunigung oder der zuvor geltenden vorbestimmten Geschwindigkeit. Alternativ oder zusätzlich kann die Verringerung der Geschwindigkeit während der Kurvenfahrt auch auf der Basis einer Gierrate des Kraftfahrzeugs, die beispielsweise vom Gyroskop 185 bezogen werden kann, auf der basis unterschiedlicher Drehzahlen von Rädern des Kraftfahrzeugs 105, auf der Basis einer Position und Kartendaten über den Verlauf der Straße 105 im Bereich der bestimmten Position oder auf der Basis eines bildverarbeitenden Systems zur Bestimmung eines bevorstehenden Straßenverlaufs bestimmt werden. Im Bereich des Kurveneingangs 130 erfolgt ein Übergang zwischen der ursprünglich vorgegebenen Geschwindigkeit und der verringerten Geschwindigkeit. Umgekehrt erfolgt am Kurvenausgang 135 ein Übergang zwischen der verringerten Geschwindigkeit und der vorbestimmten Geschwindigkeit. Ändert sich die verringerte Geschwindigkeit während des Durchfahrens des Kurvenabschnitts 120, beispielsweise weil sich der Lenkwinkel 145 oder eine Fahreranforderung bezüglich der Geschwindigkeit ändert, so können noch weitere Geschwindigkeitsübergänge erfolgen.
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Die Steuereinrichtung 150 ist dazu eingerichtet, eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 105, wenn die aktuelle Geschwindigkeit kleiner als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist, auf der Basis eines ersten Regelparameters durchzuführen und eine Verzögerung, wenn die aktuelle Geschwindigkeit größer als die vorgegebene Geschwindigkeit ist, anhand eines zweiten Regelparameters. Beide Regelparameter betreffen eine Beschleunigung bzw. Verzögerung des Kraftfahrzeugs 105 in Längsrichtung bzw. in Fahrtrichtung, eine Querbeschleunigung oder -geschwindigkeit wird hierbei nicht gesteuert. Dabei wird vorgeschlagen, dass die beiden Regelparameter voneinander unterschiedlich sind, sodass die Verzögerung des Kraftfahrzeugs 105 am Kurveneingang 130 größer als die Beschleunigung am Kurvenausgang 135 ist oder umgekehrt. Werden die beiden Regelparameter gleich gewählt, so ist die vorgeschlagene Lösung deaktiviert und es ergibt sich eine Kurvensteuerung wie sie im Stand der Technik bekannt ist.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zur Längssteuerung des Kraftfahrzeugs 105 von 1. Das Verfahren 200 ist insbesondere zum Ablaufen auf der Verarbeitungseinrichtung 155 der Steuereinrichtung 150 des Kraftfahrzeugs 105 von 1 eingerichtet. Dabei ist die Reihenfolge der angegebenen Schritte exemplarisch zu verstehen, andere mögliche Reihenfolgen ergeben sich aus verständiger Würdigung durch einen Fachmann.
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In einem ersten Schritt 205 wird eine vorgegebene Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 105 erfasst. Diese Geschwindigkeit ist üblicherweise eine durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 105 vorgegebene Wunschgeschwindigkeit und bezieht sich auf eine Geradeausfahrt auf dem Abschnitt 115. In einem nachfolgenden Schritt 210 wird eine Kurvensituation des Kraftfahrzeugs 105 erfasst. Beispielsweise kann bestimmt werden, dass sich das Kraftfahrzeug 105 auf dem Kurvenabschnitt 120 befindet, wenn der Lenkwinkel 145 mehr als ein vorbestimmtes Maß von der Mittelstellung abweicht oder wenn kartographische Informationen auf das unmittelbare Bevorstehen des Kurveneingangs 130 hinweisen. Auf der Basis dieser Bestimmung wird in einem Schritt 215 die für das Kraftfahrzeug 105 vorgegebene Geschwindigkeit angepasst. Dabei wird die für die Geradeausfahrt zuvor vorgegebene Geschwindigkeit für den Bereich des Kurvenabschnitts 120 abgesenkt, wobei die Absenkung von einem oder mehreren Fahrparametern des Kraftfahrzeugs 105 abhängig sein kann. Diese Fahrparameter können insbesondere den Lenkwinkel 145 oder eine Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs 105 umfassen.
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In einem Schritt 220 wird die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 105 erfasst. Anschließend wird in einem Schritt 225 die aktuelle Geschwindigkeit mit der vorgegebenen Geschwindigkeit verglichen, wobei eine Abweichung zwischen den beiden Geschwindigkeiten bestimmt werden kann. In einem Schritt 230 wird dann bestimmt, ob die Abweichung aus Schritt 225 negativ ist, also die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 105 größer als die vorgegebene Geschwindigkeit ist. In diesem Fall wird in einem Schritt 235 ein erster Regelparameter ausgewählt. Andernfalls, wenn die Abweichung positiv ist bzw. die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 105 kleiner als die vorgegebene Geschwindigkeit ist, wird in einem Schritt 240 ein zweiter Regelparameter ausgewählt. Die beiden Regelparameter aus den Schritten 235 und 240 sind betragsmäßig voneinander verschieden.
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Nach einem der Schritte 235 oder 240 wird in einem Schritt 245 optional eine Querbeschleunigung oder der Lenkwinkel 145 des Kraftfahrzeugs 105 bestimmt. Danach kann in einem Schritt 250 eine Anpassung des in einem der Schritte 235 oder 240 ausgewählten Regelparameters erfolgen.
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Danach erfolgt in einem Schritt 255 eine Geschwindigkeitsregelung des Kraftfahrzeugs 105 auf der Basis des ausgewählten ersten oder zweiten Regelparameters. Zur Beeinflussung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 105 können insbesondere der Antriebsstrang 140 bzw. dessen Längssteuerung oder das Bremssystem 142 des Kraftfahrzeugs 105 beeinflusst werden. Je nachdem, ob eine Beschleunigung oder eine Verzögerung erforderlich ist und wie groß die Regelparameter absolut sind, erfolgt dann eine stärkere oder schwächere Beschleunigung oder Verzögerung des Kraftfahrzeugs 105. Danach kann das Verfahren 200 zum Schritt 205 zurückkehren und erneut durchlaufen. So kann eine kontinuierliche Längssteuerung bzw. Geschwindigkeitssteuerung des Kraftfahrzeugs 105 in Längsrichtung unter Berücksichtigung von geraden Abschnitten 115, 125 und Kurvenabschnitten 120 der Straße 110 durchgeführt werden.
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Im Bereich des Kurveneingangs 130 kann so im Schritt 230 eine negative Abweichung der Geschwindigkeiten bestimmt werden, so dass das Kraftfahrzeug 105 mit einer Beschleunigung, die vom ersten Regelparameter bestimmt wird, verzögert wird. Später kann im Bereich des Kurvenausgangs 135 die vorgegebene Geschwindigkeit wieder angehoben werden, so dass beim Vergleich im Schritt 230 eine positive Abweichung festgestellt wird und das Kraftfahrzeug 105 mit einer Beschleunigung, die vom zweiten Regelparameter bestimmt wird, beschleunigt wird.
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3 zeigt Graphen von Verläufen am Kraftfahrzeug 105 von 1. In einem oberen Bereich sind Messwerte während eines Abbiegens des Kraftfahrzeugs 105 und im unteren Bereich Messwerte beim Befahren einer Bergstrecke angetragen. In beiden Darstellungen ist in horizontaler Richtung eine Zeit und in vertikaler Richtung von oben nach unten eine Beschleunigung, eine Geschwindigkeit und ein Winkel angetragen. Ein erster Verlauf 305 betrifft den Lenkwinkel 145, ein zweiter Verlauf 310 die aktuelle Geschwindigkeit und ein dritter Verlauf 315 die vorgegebene Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 105. Ein vierter Verlauf 320 betrifft die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 105 im Rahmen der Längssteuerung durch die Steuereinrichtung 150, wobei, wie oben beschrieben wurde, zwei unterschiedliche Regelparameter für die Beschleunigung und die Verzögerung des Kraftfahrzeugs 105 zugrunde gelegt sind.
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Zum Vergleich ist auch ein fünfter Verlauf 325 angegeben, der die Regelbeschleunigung bei Verwendung nur eines einzigen Regelparameters für die Beschleunigung und die Verzögerung des Kraftfahrzeugs 105 darstellt. Ein sechster Verlauf 330 reflektiert die Summe der Eingriffe in die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs 105. In der oberen Darstellung ist zusätzlich noch ein siebter Verlauf 335 dargestellt, der eine Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs 105 repräsentiert.
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In Bereichen 340 befindet sich das Kraftfahrzeug 105 in Geradeausfahrt, beispielsweise auf einem der Abschnitte 115 und 125, während in Bereichen 345 eine Kurvenfahrt, beispielsweise auf dem Kurvenabschnitt 120, erfolgt.
