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Die Erfindung bezieht sich auf ein Längsregelsystem für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Kraftfahrzeuge mit Längsregelsystemen bzw. Geschwindigkeitsregelsystemen sind seit langem bekannt. Die meisten derzeit erhältlichen Geschwindigkeitsregelsysteme regeln die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf eine vorgegebene Wunsch- bzw. Soll-Geschwindigkeit. Neben diesen Längsregelsystemen können heute bereits bei einigen Herstellern auch um eine Abstandsregelung erweiterte Längsregelsysteme, sog. abstandsbezogene Längsregelsysteme bzw. 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 gewünschten Abstands zu einem vorausfahrendem Fahrzeug mit einer gewünschten oder einer entsprechend geringeren Geschwindigkeit automatisch zu führen. Vom Prinzip ist dabei die allgemein bekannte Längsregelung bzw. Fahrgeschwindigkeitsregelung, 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 Radar- und/oder Kamerabasis arbeiten kann, ein vorausfahrendes Zielobjekt bzw. (Kraft-)Fahrzeug in der eigenen Spur, so wird die eigene Geschwindigkeit – bspw. durch Veranlassen eines geeigneten Bremsmoments – an die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Kraftfahrzeugs bzw. des Zielobjekts derart angepasst, dass eine in der „aktiven Fahrgeschwindigkeitsreglung” bzw. im entsprechenden Längsregelsystem enthaltene Abstandsregelung automatisch einen situationsgerechten Abstand, oder genauer, eine vorgegebene Zeitlücke zum vorausfahrenden Kraftfahrzeug bzw. Zielobjekt einhält. Derartige abstandsgeregelte Längsregelsysteme 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 unter Berücksichtigung eines einzuhaltenden Mindestabstands zum Zielobjekt möglich ist.
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Weiter ist bekannt, dass bei einer Folgefahrt der Fahrer durch eine entsprechende Einstellung wählen kann, ob auf einen größeren, mittleren oder geringen Abstand zum Zielobjekt geregelt wird. Der einzuhaltende Mindestabstand im Stillstand beträgt in der Regel jedoch typischerweise konstant immer ca. 5 m.
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Aus der
DE 10 2012 213 815 DE ist bereits ein Geschwindigkeitsregelsystem und ein entsprechendes Verfahren bekannt, welches im sog. Stop-&-Go-Modus eine Regelung der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung bis in den Stillstand und aus dem Stillstand heraus ermöglicht. Dabei wird der Abstand zu einem definierten Zielobjekt und die eigene Geschwindigkeit erfasst und dahingehend ausgewertet, dass eine Regelung des Abstands zu dem Zielobjekt erfolgt, wenn die Geschwindigkeit größer als ein vorgegebener Grenzwert ist. Ist die Geschwindigkeit kleiner, erfolgt ein Anhalten des Kraftfahrzeugs durch das Bremsensteuergerät, wobei in Abhängigkeit des vorliegenden Umfelds nach Maßgabe des erfassten Abstands eine Sollstrecke vorgegeben wird, nach welcher das Kraftfahrzeug stehen soll. Die Sollstrecke kann hierbei bspw. in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrsituation (z. B. dichter Verkehr in der Innenstadt) angepasst werden, so dass sich ein unterschiedlicher Halteabstand zu dem Zielobjekt einstellt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Längsregelsystem bereitzustellen, welches bei einer Folgefahrt unter Einhaltung notwendiger Sicherheitskriterien dem Fahrer trotzdem ein für ihn schlüssiges Verhalten aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Längsregelsystem nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Grundlage der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Längsregelsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Sensorsystem zum Erkennen des vorausliegenden Verkehrsgeschehens, insbesondere zur Ortung vorausfahrender oder stehender Fahrzeuge, und mit einer Steuereinheit zur automatischen Steuerung der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit des vorausliegenden Verkehrsgeschehens, Das System ermöglicht dabei eine Steuerung oder Regelung der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung entweder auf eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit oder auf einen vorgegebenen einzuhaltenden Mindestabstand zu einem als Zielobjekt definierten vorausfahrenden oder stehenden Fahrzeug.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der einzuhaltende Mindestabstand zu dem vorausfahrenden oder stehenden Zielobjekt grundsätzlich relativ groß ausgelegt werden muss, da ein zu geringer Abstand vom Fahrer als störender empfunden wird, als ein zu großer Abstand. Das Abstandsempfinden des Fahrers hängt jedoch stark von der Größe des im Vorfeld befindlichen Objekts ab. So wird bei manueller Fahrweise hinter einem Lastkraftwagen gerne ein größerer Abstand eingehalten als hinter einem normalen Personenkraftwagen. Auch in Stausituationen auf Autobahnen wird aus Sicherheitsgründen gerne ein größerer Abstand eingehalten als in innerörtlichen Ampelsituationen.
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Um den Komfort des automatischen Längsregelsystems weiter zu verbessern wird unter Berücksichtigung obiger Erkenntnis das erfindungsgemäße Längsregelsystem derart ausgebildet, dass der einzuhaltende Mindestabstand zu dem im Vorfeld befindlichen Zielobjekt in Abhängigkeit einer ermittelten definierten Objektklasse des Zielobjekts vorgebbar ist. Da vor allem die Breite des Zielobjekts das Fahrerempfinden maßgeblich beeinflusst, kann vorteilhafterweise der einzuhaltende Mindestabstand insbesondere in Abhängigkeit einer ermittelten Breitenklasse des Zielobjekt vorgebbar sein bzw. vorgegeben werden. Mit anderen Worten ausgedrückt wird der einzuhaltende Abstand somit adaptiv an die Breitenklasse des Zielobjekts angepasst.
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Um eine derartige Anpassung bzw. Vorgabe des einzuhaltenden Mindestabstands ermöglichen zu können, kann vorteilhafterweise die Objektklasse des Zielobjekts, insbesondere die Breitenklasse des Zielobjekts aus den Daten eines radarbasierten und/oder kamerabasierten Umfelderkennungssystems und/oder aus mittels eines Car-to-Car-Kommunikationssystems übertragenen Daten ermittelt werden, indem über einen geeigneten Erkennungsalgorithmus aus den Daten eines entsprechenden Sensorsystems (Klassifikator einer Monokamera, 3D-Sicht einer Stereokamera oder Rückstreuamplitude eines Radarsensors) eine Breite oder Breitenklasse des Zielobjekts, wie z. B. PKW, LKW oder Zweirad) bestimmt wird und diese zur Anpassung oder Vorgabe des einzuhaltenden Mindestabstands verwendet wird. Vorteilhafterweise kann die Steuereinheit somit derart ausgestaltet sein, dass bei einem erkannten breiten Zielobjekt ein größerer Mindestabstand zu dem Zielobjekt vorgegeben wird als bei einem erkannten schmalen Zielobjekt. Dabei sollte jedoch stets gewährleistet bleiben, dass ein definierter Minimum-Mindestabstand zu dem vorausfahrenden oder stehenden Zielobjekt stets eingehalten wird.
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Da gerade in Stillstands-Situationen das Fahrerempfinden stark von der Größe des Zielobjekts beeinflusst wird, kann das erfindungsgemäße Längsregelsystems derart ausgestaltet sein, dass insbesondere oder nur der einzuhaltende Halte-Mindestabstand zu einem im Stillstand befindenden Zielobjekts in Abhängigkeit einer ermittelten definierten Objektklasse, insbesondere einer Breitenklasse des Zielobjekts vorgebbar bzw. anpassbar ist.
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Neben der Objektklasse bzw. Breitenklasse des Zielobjekts entscheidet auch die aktuelle Fahrsituation, insbesondere die Straßenklasse über das Fahrerempfinden bei einer sog. Folgefahrt bzw. bei Halteabstand zu eine vorausstehenden Zielobjekt. Um bei der Abstandsregelung einen für den Fahrer als angenehm empfundenen Abstand einstellen zu können, ist das erfindungsgemäße Längsregelsystem vorteilhafterweise derart weitergebildet, dass der einzuhaltende Mindestabstand zusätzlich in Abhängigkeit einer ermittelten Straßenklasse (z. B. Autobahn, Landstraße oder innerörtliche Straße), die gerade befahren wird, vorgebbar bzw. anpassbar ist. So kann insbesondere bei Regelungen bis in den Stillstand bei erkannter Landstraßenfahrt oder Autobahnfahrt als einzuhaltender bzw. einzustellender (Halte-)Abstand ein größerer Mindestabstand zu dem Zielobjekt vorgegeben werden als Innerorts.
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Zur Ermittlung der aktuell befahrenen Straßenklasse bietet sich vorteilhafterweise ein Auswertung der entsprechenden Daten eines Navigationssystems an. Alternativ oder zusätzlich kann die Straßenklasse auch aus den Daten einer im Fahrzeug angeordneten Umfeld-Erkennungssensorik und/oder aus mittels eines Car-to-X-Kommunikationssystems übertragenen Daten ermittelt werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt
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1 einen vereinfachten Aufbau eines für die Erfindung beispielhaften Längsregelsystems, und
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2 eine mögliche Ausgestaltung zur Anpassung des einzuregelnden Abstands bei Folgefahrt.
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Die 1 zeigt als zentrales Element des Längsregel- bzw. Geschwindigkeitsregelsystems eine Steuereinheit SE, welche verschiedene Eingangssignale fv, sS und Sn erhält und ein Ausgangssignal a erzeugt.
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Grundsätzlich ist die Steuereinheit SE derart ausgestaltet, dass diese in Abhängigkeit der Signale sS eines Umfelderfassungssystems S und der mittels einer manuellen Eingabeeinheit mEE vom Fahrer vorgegebenen Fahrervorgaben fv (z. B. Soll-Geschwindigkeit) ein Beschleunigungssignal a an eine entsprechende Aktuatorik Ak, die eine Antriebseinheit A und eine Bremseinheit B umfasst, zum Umsetzen des Beschleunigungswunsches a aussendet. Das Umfelderfassungssystem S ist dabei derart ausgestaltet, dass mittels eines Radarsystems und/oder eines Kamerasystems das vorausliegende Verkehrsgeschehen erkennbar ist und somit insbesondere für die Geschwindigkeitsregelung relevante Vorderfahrzeuge identifiziert werden können. Weiter werden Daten sS des Umfelderfassungssystems S übermittelt, welche eine Information über die Breitenklasse des detektierten Zielobjekts beinhalten.
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Weiter erhält die Steuereinheit SE relevante Daten sN eines Navigationssystems N, mittels derer die Straßenklasse der aktuell befahrenen Straße ermittelt werden kann oder aus denen die Information über die Straßenklasse bereits direkt erkennbar ist. In der Regel ist die Information über die Straßenklasse bereits im Navigationsgerät hinterlegt und wird direkt an die Steuereinheit SE übertragen.
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Diese relevanten Daten sS des Umfelderfassungssystems S und die Daten sN des Navigationssystems werden an die Steuereinheit SE zur weiteren Verarbeitung gesendet, so dass bei einer sog. Freifahrt die Regelung derart erfolgt, dass sich die vom Fahrer vorgegebene Soll-Geschwindigkeit fv einstellt, und bei sog. Folgefahrt (langsameres vorausfahrendes Zielobjekt) die Regelung derart erfolgt, dass ein in Abhängigkeit von der ermittelten Breitenklasse des Zielobjekts und der Straßenklasse der aktuell befahrenen Straße ermittelter Abstand zu dem Zielobjekt gewährleistet wird. Grundsätzlich kann die Regelung bin in den Stillstand und aus dem Stillstand heraus erfolgen.
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Unter Berücksichtigung der Informationen über die Straßenklasse und der (ggf. in der Steuereinheit noch zu ermittelnden) Information über die Breitenklasse des Zielobjekts kann eine erfindungsgemäße Anpassung des einzuregelnden Abstands erfolgen.
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Eine konkrete Ausgestaltung der Steuereinheit SE zur Anpassung des einzuregelnden Abstands bei Folgefahrt wird nun anhand nachfolgender Beschreibung zu 2 dargestellt, wobei davon ausgegangen wird, dass das zur Anpassung des Abstand maßgebliche Steuergerät SE entsprechend ausgebildet ist, relevante Eingangssignale zu erfassen, zu verarbeiten, die Soll-Abstandsvorgabe anzupassen und ein entsprechend dem angepassten Soll-Abstand ermitteltes Beschleunigungssignal a an die Aktuatorik zur Geschwindigkeitsregelung auszugeben.
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Das Ablaufdiagramm startet in Schritt 10, sobald das adaptive Geschwindigkeitsregelsystem ACC eingeschaltet und aktiv ist. Bei aktivem Geschwindigkeitsregelsystem ACC wird im nächsten Schritt 20 anhand der vorliegenden Daten eines Umfelderfassungssystems ermittelt, ob sich vor dem Fahrzeug ein relevantes Zielobjekt ZO befindet, so dass eine Folgefahrt-Regelung notwendig ist. Wird kein relevantes Zielobjekt erkannt, wird zu Schritt 30 übergegangen und eine derartige Regelung der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung a vorgenommen, dass das Fahrzeug mit der vom Fahrer vorgegebenen Sollgeschwindigkeit vsoll fährt.
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Wird jedoch in Schritt 20 festgestellt, dass ein Zielobjekt ZO detektiert wurde und somit eine Regelung auf die vorgegebene Sollgeschwindigkeit vsoll nicht umgesetzt werden kann, wird zu Schritt 40 übergegangen und anhand der Daten des Umfelderfassungssystems die Breitenklassen BK des Zielobjekts ZO bestimmt. Das System ist dabei derart aufgebaut, dass grundsätzlich zwischen 3 verschiedenen Breitenklassen BK unterschieden wird: einfacher Personenkraftwagen PKW, Lastwagen LKW oder Zweirad ZR. Für jede dieser definierten Breitenklassen PKW, LKW oder ZR ist in einer entsprechenden Tabelle T1 ein Abstands-Offsetwert dBKZO hinterlegt, mit dem der vom Fahrer aufgrund seiner Betriebswahl vorgegebene Grundabstandswert d in Schritt 50 entsprechend beaufschlagt wird.
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Wird bspw. als Zielobjekt ZO ein PKW (bzw. eine PKW-Breitenklasse) detektiert, wird als vorläufiger Soll-Abstand dsollBK der Grundabstandswert d beibehalten, da der Abstands-Offsetwert für PKWs „0” ist. Wird bspw. als Zielobjekt ZO ein LKW (bzw. eine LKW-Breitenklasse) detektiert, wird als vorläufiger Soll-Abstand dsollBK der Grundabstandswert d mit einem für LKWs hinterlegten Abstands-Offsetwert d1 addiert, so dass der vorläufige Abstandswert dsollBK größer ist, als bei PKWs. Wird als Zielobjekt ZO ein Zweirad ZR (bzw. eine ZR-Breitenklasse) detektiert, wird als vorläufiger Soll-Abstand dsollBK vom Grundabstandswert d ein für Zweiräder ZR hinterlegte Abstands-Offsetwert d2 subtrahiert, so dass der vorläufige Abstandswert dsollBK kleiner wird, als bei PKWs.
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Nach Ermittlung des vorläufiges Soll-Abstands dsollBK wird im nächsten Schritt 60 aus den Daten des Navigationssystems die Straßenklasse SK der aktuell befahrenen Straße ermittelt. Das System ist dabei derart aufgebaut, dass grundsätzlich zwischen 3 verschiedenen Straßenklassen SK unterschieden wird: Autobahn AB, Landstraßen LS oder innerörtliche Straße IO. Für jede dieser definierten Straßenklassen AB, LS oder IO ist in einer entsprechenden Tabelle T2 ein Straßenklassen-Abstands-Offsetwert dSK hinterlegt, mit dem der im Schritt 50 ermittelten vorläufige Soll-Abstand dsollBK entsprechend beaufschlagt wird.
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Wird bspw. erkannt, dass sich das Fahrzeug auf einer Autobahn AB befindet, wird als endgültiger Soll-Abstand dsoll, der nicht unterschritten werden darf, der zuvor ermittelte vorläufige Soll-Abstand dsollBK mit einem für Autobahnen AB hinterlegten Abstands-Offsetwert d3 addiert, so dass der endgültige Soll-Abstand dsoll größer wird. Wird erkannt, dass sich das Fahrzeug auf einer Landstraße LS befindet, wird als endgültiger Soll-Abstand dsoll der zuvor ermittelte vorläufige Soll-Abstand dsollBK mit einem für Landstraßen LS hinterlegten Abstands-Offsetwert d4 addiert, so dass der endgültige Soll-Abstand dsoll ebenfalls größer als der vorläufige Soll-Abstand dsollBK (allerdings kleiner als bei Autobahn-Fahrten) wird. Wird jedoch erkannt, dass sich das Fahrzeug auf einer innerörtlichen Straße IO befindet, wird als endgültiger Soll-Abstand dsoll der zuvor ermittelte vorläufige Soll-Abstand dsollBK beibehalten, da der für innerörtliche Straßen hinterlegte Abstands-Offsetwert „0” ist.
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Nach Ermittlung des endgültigen Soll-Abstands dsoll in Abhängigkeit von der Breitenklasse BK des Zielobjekts ZO und der Straßenklasse SK der aktuell befahrenden Straße erfolgt im Rahmen der grundsätzlich bekannten sog. Folgefahrt-Regelung die Regelung der Geschwindigkeit bzw. der Beschleunigung a derart, dass der ermittelte Soll-Abstand dsoll nicht unterschritten wird, wobei aufgrund des individuellen Soll-Abstands ein für den Fahrer angenehmer Abstand zu dem Zielobjekt eingehalten wird. Alternativ könnte dieser individuelle endgültige Soll-Abstand auch nur als Halteabstand beim einer Regelung bis in den Stillstand herangezogen werden, und für die normale Folgefahrt-Regelung eine Regelung auf einen vom Fahrer aufgrund seiner Betriebswahl vorgegebene Grundabstandswert d erfolgen. Durch diesen individuellen (Halte-)Abstand können auch Systemeingriffe des Fahrers, wie z. B. (Treten des Fahrpedals zur Verkürzung des (Halte-)Abstands oder Treten der Bremse zum Vergrößern des ansonsten automatisch erreichten (Halte-)Abstands) reduziert oder sogar ganz vermieden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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