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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum automatischen Steuern einer Geschwindigkeit eines in einer Reihe von Fahrzeugen fahrenden ersten Fahrzeugs. Die vorliegende Offenbarung betrifft eine zum automatischen Steuern einer Geschwindigkeit eines in einer Reihe von Fahrzeugen fahrenden ersten Fahrzeugs ausgebildete Steueranordnung. Ferner betrifft die vorliegende Offenbarung ebenfalls ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zum Ausführen des Verfahrens.
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Hintergrund
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Moderne Fahrzeuge sind häufig mit einem Tempomat ausgestattet, das heißt einer Vorrichtung, mit der ein Fahrzeug zum automatischen Halten einer eingestellten Geschwindigkeit gesteuert werden kann. Der Tempomat wirkt beispielsweise auf die Beschleunigungsvorrichtung des Trägerfahrzeugs, beispielsweise ein Gaspedal für einen Motor, ein.
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Eine Weiterentwicklung des Tempomats ist der sogenannte abstandsgeregelte Tempomat (Adaptive/Autonomous Cruise Control, ACC). Die Ausstattung des Fahrzeugs mit einem Abstandssensor ermöglicht das Orten eines vorausfahrenden Fahrzeugs und das Berechnen von bestimmten Parametern für das vorausfahrende Fahrzeug. Der abstandsgeregelte Tempomat kann diese Parameter zum Steuern des Fahrzeugs verwenden, so dass es beispielsweise ein konstante Zeitlücke zum vorausfahrenden Fahrzeug hält. Zusätzlich zur Beeinflussung durch die Beschleunigungsvorrichtung des Trägerfahrzeugs kann die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs ebenfalls bei Bedarf mit einer Verzögerungsvorrichtung im Trägerfahrzeug, etwa einer Radbremse und/oder Zusatzbremse, verringert werden.
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Der Stand der Technik kennt abstandsgeregelte Tempomaten, bei denen vorgegebene Zeitfenster zwischen einem vorausfahrenden Fahrzeug und einem folgenden Fahrzeug manuell von einem Fahrer des folgenden Fahrzeugs ausgewählt werden können. Die Tempomatfunktion versucht typischerweise, stets ein konstantes Zeitfenster vor dem Fahrzeug zu halten, das heißt der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug variiert mit der Geschwindigkeit.
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Bei einem Stau kann aber die Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs beginnen, stark zu variieren, das heißt zu schwanken. In solch einer Situation versucht das System typischerweise weiter ein konstantes Zeitfenster in Bezug auf das vorausfahrende Fahrzeug zu halten. Bei Schwerlastfahrzeugen, die langsamer beschleunigen als das vorausfahrende Fahrzeug, das ein Personenkraftwagen sein kann, kann dies zu schnellem Bremsen gefolgt von einem anschließenden Beschleunigen führen. Dieses Verhalten verbraucht Energie und kann ebenfalls den Komfort von Fahrer oder Passagier beeinträchtigen. Ferner schaukeln sich die Schwankungen bei folgenden Fahrzeugen auf, da die Schwankungen eines vorausfahrenden Fahrzeugs durch jedes folgende Fahrzeug verstärkt werden.
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Zusammenfassung
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Eine Aufgabe der Offenbarung besteht im Beheben wenigstens einer der Nachteile bestehender Lösungen. Somit besteht eine Aufgabe im Bereitstellen einer Möglichkeit zum Steuern der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf eine energieeffiziente Weise. Eine weitere Aufgabe besteht im Bereitstellen einer Möglichkeit zum Steuern der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf eine Weise, die für Fahrer und/oder Passagier komfortabel ist.
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Diese und weitere Aufgaben werden wenigstens teilweise durch ein Verfahren zum automatischen Steuern einer Geschwindigkeit eines einer Reihe von Fahrzeugen folgenden ersten Fahrzeugs erfüllt, wobei die Reihe von Fahrzeugen wenigstens ein unmittelbar vor dem ersten Fahrzeug fahrendes zweites Fahrzeug umfasst. Das Verfahren umfasst das Schätzen einer Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen und das Erhalten eines zulässigen Intervalls für eine Größe einer Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug. Das Verfahren umfasst ferner das Ermitteln einer Istgröße der Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug und das Steuern der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs auf der Basis der geschätzten Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen, der ermittelten Istgröße der Lücke und des zulässigen Intervalls.
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Beim Verwenden des vorgeschlagenen Verfahrens fährt das Fahrzeug mit einer konstanteren Geschwindigkeit, was den von einem Passagier empfundenen Komfort erhöht. Durch das Vermeiden des Bremsens wird auch der Kraftstoffverbrauch gesenkt. Ein hinter dem ersten Fahrzeug fahrendes Fahrzeug kann ebenfalls diese Vorteile nutzen, da Schwankungen in der Reihe von Fahrzeugen verhindert werden.
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Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Steuern das Einstellen der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs auf die geschätzte Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen, wenn die Istgröße der Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug im zulässigen Intervall liegt; und das Steuern der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs, so dass die Istgröße der Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug im zulässigen Intervall liegt, wenn die Istgröße der Lücke jenseits des zulässigen Intervalls liegt. Somit wird die Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs so weit wie möglich auf der gleichen Geschwindigkeit wie die Reihe von Fahrzeugen gehalten.
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Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das kontinuierliche Überwachen einer Istgeschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs und das Schätzen der Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen auf der Basis der überwachten Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs. Somit wird die Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen statt der momentanen Geschwindigkeit verwendet, was das Steuern sanfter gestaltet. Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Schätzen das Berechnen einer Durchschnittsgeschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs und die Annahme, dass die Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen der Durchschnittsgeschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs entspricht. Diese Annahme erleichtert Berechnungen.
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Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Ermitteln auf der Basis des Überwachens, dass die Geschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen variiert, wobei die aufeinander folgenden Schritte des Verfahrens in Reaktion auf das Ermitteln durchgeführt werden. Somit wird das vorgeschlagene Verfahren nur aktiviert, wenn die Geschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen schwankt.
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Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Schätzen einer Größe einer Variation der überwachten Geschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen und das Schätzen der Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen auf der Basis der geschätzten Größe der Variation. Somit kann der Durchschnitt einfach beispielsweise durch Verwenden eines gleitenden Durchschnitts ermittelt werden.
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Gemäß einigen Ausführungsformen basiert das Steuern ebenfalls auf einer Topographie einer Straße, auf der das erste Fahrzeug fährt. Gemäß einigen Ausführungsformen wird das zulässige Intervall auf der Basis der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs, einer Zahl von Spuren einer Straße, auf der das erste Fahrzeug fährt, und/oder einer Topographie der Straße ermittelt. Somit kann das Steuern an die vorliegende Situation zum Erhöhen von Komfort und Leistung angepasst werden. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Offenbarung eine zum automatischen Steuern einer Geschwindigkeit eines einer Reihe von Fahrzeugen folgenden ersten Fahrzeugs, wobei die Reihe von Fahrzeugen wenigstens ein unmittelbar vor dem ersten Fahrzeug fahrendes zweites Fahrzeug umfasst, ausgebildete Steueranordnung. Die Steueranordnung ist zum Schätzen einer Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen und das Erhalten eines zulässigen Intervalls für eine Größe einer Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug und dem unmittelbar vor dem ersten Fahrzeug in der Reihe von Fahrzeugen fahrenden zweiten Fahrzeug ausgebildet. Die Steueranordnung ist ferner zum Ermitteln einer Istgröße der Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug und zum Steuern der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs auf der Basis der geschätzten Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen, der ermittelten Istgröße der Lücke und des zulässigen Intervalls ausgebildet. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steueranordnung ferner zum Ausführen des Verfahrens nach einem der zuvor und nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet.
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Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Fahrzeug umfassend wenigstens einen zum Schätzen einer Geschwindigkeit eines unmittelbar vor dem ersten Fahrzeug fahrenden zweiten Fahrzeugs ausgebildeten Sensor, wenigstens einen zum Überwachen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ausgebildeten Geschwindigkeitsmesser und eine zum Ausführen des Verfahrens gemäß einem der zuvor und nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildete Steueranordnung.
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Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Computerprogramm umfassend Anweisungen, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer zum Ausführen des zuvor und nachfolgend beschriebenen Verfahrens veranlassen.
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Gemäß einem fünften Aspekt betrifft die Offenbarung ein Computerprogrammprodukt umfassend Anweisungen, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, den Computer zum Ausführen des zuvor beschriebenen Verfahrens veranlassen.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der Offenbarung sind ausführlich in Bezug auf beigefügte Zeichnungen beschrieben, die Beispiele von Ausführungsformen der Erfindung darstellen.
- 1a zeigt ein Fahrzeug, in dem das vorgeschlagene Verfahren verwendet werden kann.
- 1b zeigt eine Steueranordnung des Fahrzeugs von 1a im Detail.
- 2 zeigt eine Reihe von Fahrzeugen.
- 3a zeigt ein Fließbild eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt.
- 3b zeigt den Schritt zum Schätzen einer Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen im Detail.
- 3c zeigt den Schritt zum Steuern der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs im Detail.
- 4 zeigt Ergebnisse einer Simulation mit dem vorgeschlagenen Verfahren.
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Ausführliche Beschreibung
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Das Lösen der zuvor beschriebenen Probleme wird durch Bereitstellen eines Verfahrens vorgeschlagen, das eine Möglichkeit zum Steuern der Geschwindigkeit eines in einer Reihe fahrenden Fahrzeugs vorsieht, wobei Schwankungen vermieden werden, die den Komfort beeinträchtigen und den Energieverbrauch erhöhen können. Das heißt, im Gegensatz zu den Lösungen nach dem Stand der Technik versucht die vorgeschlagene Lösung, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf einer konstanten Höhe zu halten, statt die Lücke zu einem vorausfahrenden Fahrzeug konstant zu halten. Um dies zu erreichen, stellt die Offenbarung ein Verfahren bereit, das die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs auf der Basis einer Durchschnittsgeschwindigkeit steuert, mit der die Reihe von Fahrzeugen fährt, solange die Zeitlücke zum vorausfahrenden Fahrzeug in einem vorgegebenen Intervall liegt. Das Intervall wird typischerweise so eingestellt, dass die Lücke stets groß genug ist, um Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, und klein genug ist, um die Gefahr zu vermeiden oder wenigstens zu verringern, dass andere Fahrzeuge in die Spur unmittelbar vor dem Fahrzeug fahren. Die Größe des Intervalls kann je nach den Umständen variieren.
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Nachfolgend sind eine Steueranordnung und ein Verfahren zum automatischen Steuern einer Geschwindigkeit eines in einer Reihe von Fahrzeugen fahrenden ersten Fahrzeugs beschrieben.
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1a zeigt ein Fahrzeug, hier als erstes Fahrzeug 1 bezeichnet, in dem das vorgeschlagene Verfahren verwendet werden kann. Das Fahrzeug 1 ist beispielsweise ein Nutzfahrzeug wie ein Lastkraftwagen oder eine Zugmaschine. Das erste Fahrzeug 1 umfasst eine Steueranordnung 12, einen Sensor 13, einen Geschwindigkeitsmesser 14, eine Kraftquelle 15 und eine oder mehrere Bremsen 16. 1a zeigt lediglich eine schematische Darstellung und stellt lediglich Teile des Fahrzeugs 1 dar, die mit der Offenbarung verknüpft sind.
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Die Steueranordnung 12, in 1a ein elektronisches Steuergerät, ist im Wesentlichen ein Digitalcomputer, der ein oder mehrere elektrische Systeme (oder elektrische Teilsysteme) des ersten Fahrzeugs 1 auf der Basis von beispielsweise von an verschiedenen Teilen und in verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 1 angeordneten Sensoren gelesenen Informationen steuert. Elektronisches Steuergerät ist ein allgemeiner Begriff, der in der Kraftfahrzeugelektronik für ein integriertes System verwendet wird, das ein oder mehrere elektronische Systeme oder Teilsysteme in einem Transportfahrzeug steuert. Die Steueranordnung 12 in 1a ist zum Ausführen des vorgeschlagenen Verfahrens zum automatischen Steuern einer Geschwindigkeit eines ersten Fahrzeugs 1 ausgebildet. Die Steueranordnung 12 kann beispielsweise ein speziell zum Ausführen einer Tempomatfunktion vorgesehenes elektronisches Steuergerät sein. Das erste Fahrzeug 1 umfasst aber typischerweise viele weitere elektronische Steuergeräte und das vorgeschlagene Verfahren kann im Prinzip von jedem beliebigen elektronischen Steuergerät oder einer Mehrzahl von elektronischen Steuergeräten ausgeführt werden. Die Steueranordnung ist nachfolgend ausführlicher in Bezug auf 1b beschrieben.
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Der Sensor 13 ist eine zum Schätzen einer Geschwindigkeit eines unmittelbar vor dem ersten Fahrzeug 1 fahrenden zweiten Fahrzeugs 2 (2) ausgebildete Sensorvorrichtung. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Sensor 13 ein nach vorne ausgerichteter Radarsensor. Der Sensor 13 in 1a kann aber ein beliebiger zum Beobachten einer Geschwindigkeit von einem oder mehreren vorausfahrenden Fahrzeugen verwendbarer Sensor sein.
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Der Geschwindigkeitsmesser 14 ist ein zum Überwachen der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs 1 ausgebildetes Instrument. Beispielsweise ist der Geschwindigkeitsmesser 14 ein Messgerät, das die überwachte Geschwindigkeit eines ersten Fahrzeugs 1 misst. Der Geschwindigkeitsmesser kann typischerweise die überwachte Geschwindigkeit als ein Signal bereitstellen (4, obere Kurve).
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Die Kraftquelle 15 ist eine zum Antreiben des ersten Fahrzeugs 1 über einen Antriebsstrang ausgebildete Vorrichtung. Die Kraftquelle ist beispielsweise ein Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine oder eine andere Kraftquelle.
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Die Bremsen 16 werden von einer oder mehreren Bremsanlagen des ersten Fahrzeugs 1 gesteuert. Ein Schwerlastfahrzeug umfasst typischerweise eine Betriebsbremsanlage und eine oder mehrere Zusatzbremsanlagen. Die Betriebsbremsanlage, auch als Radbremsanlage bezeichnet, in einem Fahrzeug ist die primäre Bremsanlage und wird manchmal als Hauptbremsanlage bezeichnet. Die Betriebsbremsanlage wird typischerweise mit dem Fuß betätigt und ist mechanisch von der Feststellbremse oder einer Notbremsanlage getrennt.
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2 zeigt ein typisches Szenario, in dem das vorgeschlagene Verfahren verwendet werden kann. In 2 fährt das erste Fahrzeug 1 hinter einer Reihe von Fahrzeugen 3. Die Reihe von Fahrzeugen 3 umfasst wenigstens ein unmittelbar vor dem ersten Fahrzeug 1 fahrendes zweites Fahrzeug 2. Die Reihe oder Schlange von Fahrzeugen 3 umfasst ein oder mehrere Fahrzeuge, die hintereinander auf einer Straße oder in einer Spur 4 fahren. Das heißt, eine Reihe von Fahrzeugen 3 bezeichnet hier ein oder mehrere Fahrzeuge, die in der gleichen Richtung auf der gleichen Straße oder in der gleichen Spur 4 fahren. Die Reihe von Fahrzeugen 3 kann ein Rückstau sein, das heißt eine lange Schlange von stehendem oder langsam fahrendem Verkehr, der sich von einer stark befahrenden Kreuzung oder einem ähnlichen Hindernis auf der Straße nach hinten erstreckt. Die Reihe von Fahrzeugen kann alternativ eine Kolonne von Fahrzeugen sein. In einigen Ausführungsformen kann eine Reihe von Fahrzeugen 3 durch Aufweisen eines Abstands zwischen jedem Fahrzeug und dem unmittelbar folgenden Fahrzeug, der unter einem Schwellenabstand liegt, definiert sein. Wenn der Abstand zwischen jedem Fahrzeug und dem unmittelbar folgenden Fahrzeug unter dem Schwellenabstand liegt, wird ermittelt, dass die Fahrzeuge in einer Reihe von Fahrzeugen fahren. Der Abstand wird beispielsweise als der Abstand zwischen dem Vorderteil des Fahrzeugs und dem Hinterteil des unmittelbar folgenden Fahrzeugs ermittelt.
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Wie zuvor beschrieben kann die Geschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 aus unterschiedlichen Gründen beginnen zu variieren oder sogar zu schwanken. Das heißt, in einigen Situationen kann die Geschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 und somit ebenfalls die Geschwindigkeit des unmittelbar vor dem ersten Fahrzeug 1 fahrenden zweiten Fahrzeugs 2 im Laufe der Zeit erheblich schwanken. Wie zuvor beschrieben können die Schwankungen für einen Tempomat problematisch sein.
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Nachfolgend ist ein Verfahren gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf das Beispielszenario von 2 und die Fließbilddiagramme von 3a-c beschrieben. 3a zeigt ein Fließbilddiagramm eines Verfahrens zum automatischen Steuern einer Geschwindigkeit eines einer Reihe von Fahrzeugen 3 folgenden ersten Fahrzeugs 1. 3b-c zeigen einige Ausführungsformen des Verfahrens in 3a im Detail. Das Verfahren kann jederzeit ausgeführt werden, wenn das erste Fahrzeug 1 hinter einer Reihe von Fahrzeugen 3 fährt, und insbesondere, wenn die Geschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 schwankt.
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Das Verfahren wird beispielsweise von der zuvor beschriebenen Steueranordnung 12 im ersten Fahrzeug 1 ausgeführt. Das vorgeschlagene Verfahren ist beispielsweise ein Teil einer Tempomatfunktion. Das Verfahren kann kontinuierlich ausgeführt werden, wenn ein Tempomat aktiv ist. Alternativ wird das Verfahren nur ausgeführt, wenn das Fahrzeug 1 einer Reihe von Fahrzeugen 3 folgt, beispielsweise in einer Rückstausituation. Das heißt, das Verfahren umfasst gemäß einigen Ausführungsformen das Ermitteln S0, dass das erste Fahrzeug ein folgendes Fahrzeug in der Reihe von Fahrzeugen 3 ist. Die folgenden Schritte des Verfahrens können anschließend als Reaktion auf das Ermitteln S0 ausgeführt werden. Das Ermitteln S0 kann das Empfangen einer Eingabe von einem Fahrer des ersten Fahrzeugs 1 umfassen, wobei die Eingabe eine Schlangensituation angibt. Eine Reihe von Fahrzeugen 3 kann ebenfalls von einem Radar erfasst werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Funktion immer aktiviert zu lassen und die Tatsache, dass ein unmittelbar vor dem ersten Fahrzeug 1 fahrendes zweites Fahrzeug 2 ruckartig fährt, als Hinweis zu verwenden, dass eine Reihe von Fahrzeugen 3 voraus ist. In jedem Fall funktioniert das Verfahren auch, wenn das zweite Fahrzeug 2 wegen anderer Gründe ruckartig fährt.
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Wie zuvor beschrieben kann die Geschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 in einigen Situationen variieren oder schwanken. Somit kann es wünschenswert sein, die Geschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 zu überwachen. Dies kann typischerweise durch den Sensor 13 erfolgen wie in Bezug auf 1a beschrieben. Das heißt, das Verfahren umfasst gemäß einigen Ausführungsformen das kontinuierliche Überwachen S1 einer Istgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3. Wie nachfolgend erläutert muss dies nicht notwendigerweise bedeuten, dass die Geschwindigkeit von jedem Fahrzeug in der Schlange überwacht wird. Typischerweise kann die Istgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 durch Überwachen von einem oder wenigen der Fahrzeuge in der Reihe von Fahrzeugen 3 geschätzt werden, da im Laufe der Zeit jedes Fahrzeug in der Reihe von Fahrzeugen 3 typischerweise die gleiche Durchschnittsgeschwindigkeit aufweist wie die gesamte Reihe von Fahrzeugen 3. Somit kann es ausreichen, das unmittelbar vor dem ersten Fahrzeug 1 fahrende zweite Fahrzeug 2 zu überwachen.
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Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren dann das Ermitteln S2 auf der Basis des Überwachens S1, dass die Geschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 variiert oder schwankt. Das Ermitteln umfasst beispielsweise das Erfassen eines Schwankens in der überwachten Istgeschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 2. Dies kann beispielsweise durch Verwenden eines analogen Filters oder Phasenregelkreises (Phase Locked Loop, PLL) erfolgen. Gemäß einigen Ausführungsformen werden die aufeinander folgenden Schritte, das heißt Schritt S3-S7 des Verfahrens, die nachfolgend beschrieben sind, anschließend als Reaktion auf das Ermitteln S2 ausgeführt. Das heißt, dies bedeutet im Wesentlichen, dass das vorgeschlagene Verfahren als Reaktion auf das Ermitteln, dass ein vorausfahrendes Fahrzeugs mit einer unregelmäßigen oder ruckartigen Geschwindigkeit fährt, aktiviert wird. Somit kann in einigen Ausführungsformen das vorgeschlagene Verfahren nur in Situationen aktiv sein, in denen die zuvor beschriebenen Probleme vermutlich auftreten.
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Wie zuvor beschrieben verwendet das Verfahren eine Durchschnittsgeschwindigkeit der vorausfahrenden Reihe von Fahrzeugen 3 zum Steuern der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs 1. Somit umfasst das Verfahren das Schätzen S4 einer Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3. Beispielsweise kann das Schätzen durch das Schätzen S3 einer Größe einer Variation der überwachten Geschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 und anschließend das Schätzen S4b der Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 auf der Basis der geschätzten Größe der Variation erfolgen. Die Variation kann beispielsweise eine Schwingungsfrequenz oder eine Standardabweichung von einem Durchschnittswert sein. Das Schätzen S4b kann beispielsweise das Ausfiltern der Schwingungsfrequenz von der überwachten Geschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 umfassen. Alternativ ist die Durchschnittsgeschwindigkeit ein Durchschnittswert oder Durchschnitt der überwachten Geschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 während eines vorgegebenen Zeitraums.
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In der Praxis kann die Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen auf unterschiedliche Weisen geschätzt werden. Eine einfache Möglichkeit besteht in der simplen Annahme, dass über einen längeren Zeitraum die Durchschnittsgeschwindigkeit eines einzelnen Fahrzeugs in der Reihe von Fahrzeugen der Durchschnittsgeschwindigkeit der gesamten Reihe von Fahrzeugen 3 entspricht (oder wenigstens fast die gleiche ist). Somit umfasst gemäß einigen Ausführungsformen das Schätzen S4 das Schätzen S4a der Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 auf der Basis der überwachten Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 2 (siehe 3b). Insbesondere kann dies durch Berechnen S4a1 einer Durchschnittsgeschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 2 und die Annahme, dass die Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 der Durchschnittsgeschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 2 entspricht, ausgeführt werden. Das heißt, es wird angenommen, dass die überwachte Geschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 der überwachten Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 2 entspricht (3b).
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Somit wird in einer beispielhaften Ausführung die Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 2 überwacht und es wird ein Schwanken in der überwachten Geschwindigkeit erfasst. Die Schwingungsfrequenz wird anschließend aus der überwachten Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 2 ausgefiltert. Anschließend wird angenommen, dass die Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen dem gefilterten Signal entspricht.
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Obwohl die Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 ein wichtiger Parameter zum Steuern des ersten Fahrzeugs 1 ist, ist es dennoch wichtig, die Größe der Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem zweiten Fahrzeug 2 zu verfolgen. Die Größe der Lücke kann anhand der Zeit (beispielsweise 1-3 Sekunden) oder des Abstands definiert sein. Eine zu kleine Lücke kann zu einem Unfall führen. Eine zu große Lücke kann aber dazu führen, dass ein Personenkraftwagen von einer angrenzenden Spur in die Spur vor dem ersten Fahrzeug fährt. Daher wird ein zulässiges Intervall der Größe der Lücke definiert. Die zulässige Intervall ist typischerweise durch eine untere Grenze und eine obere Grenze definiert. Die untere Grenze definiert den niedrigstzulässigen Abstand oder die niedrigstzulässige Zeit zu einem unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeug und die obere Grenze definiert den höchstzulässigen Abstand oder die höchstzulässige Zeit zum vorausfahrenden Fahrzeug. Das heißt, das Verfahren umfasst ferner das Erhalten S5 eines zulässigen Intervalls für eine Größe einer Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem zweiten Fahrzeug 2. Das Intervall kann auf verschiedene Weisen erhalten werden. Beispielsweise kann das Intervall in einem internen Datenspeicher, beispielsweise einem Speicher des Fahrzeugs, bei der Herstellung vorprogrammiert werden. Das Erhalten S5 umfasst dann das Lesen des zulässigen Intervalls von einem internen Datenspeicher. Alternativ kann das zulässige Intervall remote von einer externen Vorrichtung wie einem Computer oder System programmiert werden. Das Erhalten S5 umfasst dann das Empfangen des zulässigen Intervalls von einer externen Vorrichtung. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass das zulässige Intervall manuell von einem Fahrer oder Bediener des ersten Fahrzeugs 1 beispielsweise über eine Benutzerschnittstelle am Armaturenbrett konfigurierbar ist. Das Erhalten S5 umfasst dann das Empfangen des zulässigen Intervalls von einer Benutzerschnittstelle.
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Der Zweck des zulässigen Intervalls besteht darin, eine Istgröße der Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem zweiten Fahrzeug 2 mit dem zulässigen Intervall vergleichen zu können. Somit umfasst das Verfahren ferner das Ermitteln S6 einer Istgröße der Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem zweiten Fahrzeug 2. Die Istgröße der Lücke kann beispielsweise in einer Zeiteinheit wie Sekunden gemessen werden. Die Größe einer Zeitlücke kann mit dem am ersten Fahrzeug angeordneten und zum Messen des Abstands und/oder der relativen Geschwindigkeit zum zweiten Fahrzeug 2 ausgebildeten Sensor 13 (1) ermittelt werden. Zusätzlich muss die Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs bekannt sein. Die Geschwindigkeit kann beispielsweise mit dem Geschwindigkeitsmesser 14 (1) gemessen werden. Die Größe der Zeitlücke kann anschließend durch Teilen des gemessenen Abstands durch die Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs 1 berechnet werden.
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Alternativ kann anschließend die Größe der Zeitlücke durch Teilen des gemessenen Abstands durch die Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 2 berechnet werden. Diese Option liefert ein etwas stabileres Verhalten.
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Das Verfahren umfasst schließlich das Steuern S7 der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs 1 auf der Basis der geschätzten Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3, der ermittelten Istgröße der Lücke und des zulässigen Intervalls. Das heißt, das Verfahren schlägt das Steuern des Fahrzeugs vor, so dass die Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs 1 so gleichmäßig wie möglich ist, was typischerweise dem Halten der gleichen Durchschnittsgeschwindigkeit wie die gesamte Reihe von Fahrzeugen entsprechen würde. Das Einstellen nur einer Durchschnittsgeschwindigkeit ist jedoch typischerweise nicht wirksam und kann sogar gefährlich sein. Daher muss die Größe der Lücke zum zweiten Fahrzeug 2 in irgendeiner Weise berücksichtigt werden.
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Eine beispielhafte Ausführungsform ist in 3c dargestellt. In diesem Beispiel umfasst das Steuern S7 das Einstellen S7a (oder Steuern) der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs 1 auf die geschätzte Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3, wenn die Istgröße der Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem zweiten Fahrzeug 2 im zulässigen Intervall liegt, und das Steuern S7b der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs 1, so dass die Istgröße der Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und einem zweiten Fahrzeug 2 im zulässigen Intervall liegt, wenn die Istgröße der Lücke jenseits des zulässigen Intervalls liegt. Das heißt, solange die Größe der Lücke im zulässigen Intervall liegt, kann das Fahrzeug so gesteuert oder eingestellt werden, dass es die gleiche Geschwindigkeit wie die Reihe von Fahrzeugen hält. Wenn aber die Größe der Lücke das Intervall überschreitet, konzentriert sich das Steuern auf das Halten der Größe der Lücke im zulässigen Intervall. In der Praxis kann das Steuern mit dem Berücksichtigen der Größe der Lücke bereits beginnen, wenn die Istgröße beginnt, sich den Grenzen des Intervalls zu nähern. Beispielsweise wird das Fahrzeug nicht vorwärts bewegt, wenn die Größe der Lücke innerhalb einer Schwelle von der unteren Grenze des Intervalls liegt.
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In der Praxis umfasst das Steuern S7 wie bei einem normalen Tempomat das Steuern einer Kraftquelle 15 und/oder einer oder mehrerer Bremsen 16 des Fahrzeugs 1. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird aber das Bremsen typischerweise weniger häufig verwendet.
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Gemäß einigen Ausführungsformen basiert das Steuern S7 ebenfalls auf einer Topographie einer Straße, auf der das erste Fahrzeug 1 fährt. Die Idee hinter diesen Ausführungsformen ist, dass unnötiges Bremsen vermieden werden soll. Dies kann durch Kenntnis der Topographie der voraus befindlichen Straße, auf der das erste Fahrzeug 1 fährt, erzielt werden. Topographieinformationen können beispielsweise aus Kartendaten von einem Standardnavigationssystem, das üblicherweise in Fahrzeugen verwendet wird, erfasst werden. Wenn beispielsweise die Größe der Lücke zunimmt und sich das Fahrzeug einem Anstieg nähert, kann die Beschleunigung erhöht werden, selbst wenn die Größe der Lücke klein ist, da die Bewegung ohnehin am voraus liegenden Anstieg benötigt wird. Die dem zugrundeliegende Idee ist, dass die Steuerung so erfolgen soll, dass unnötiges Bremsen vermieden wird.
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Es kann ebenfalls wünschenswert sein, das zulässige Intervall je nach den Umständen variieren zu lassen. Wenn beispielsweise das Verkehrsaufkommen nicht so groß ist, kann eine größere Lücke zugelassen werden, als wenn wenig Verkehr ist. Informationen zur Verkehrslage können beispielsweise auf der Basis von Sensordaten geschätzt werden. In einem Beispielszenario sind mehrere Intervalle beispielsweise in einem internen Datenspeicher verfügbar. Das Intervall ist das auf der Basis von einem oder mehreren Parametern ausgewählte. Das heißt, gemäß einigen Ausführungsformen wird das zulässige Intervall auf der Basis der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs 1, einer Zahl von Spuren einer Straße, auf der das erste Fahrzeug 1 fährt, und/oder einer Topographie der Straße ermittelt S5.
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4 zeigt in zwei Graphen (oberer und unterer Graph), wie die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Istabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug während einer Simulation des vorgeschlagenen Verfahrens im Vergleich zu einer Simulation eines Tempomats nach dem Stand der Technik variiert. Der mittlere Graph zeigt die Geschwindigkeit eines simulierten vorausfahrenden Fahrzeugs und eine geschätzte Durchschnittsgeschwindigkeit, die mit einem Tiefpassfilter berechnet wird.
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Im oberen Graphen zeigt die durchgezogene Linie, wie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs variiert, wenn ein Tempomat nach dem Stand der Technik verwendet wird, der versucht, eine konstante Zeitlücke in Bezug auf das vorausfahrende Fahrzeug zu halten. Die gestrichelte Linie zeigt, wie die Variationen verringert werden, wenn das vorgeschlagene Verfahren ausgeführt wird.
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Im unteren Graphen ist der Istabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug dargestellt. Die durchgezogene Linie zeigt den Istabstand bei Verwenden eines Tempomats nach dem Stand der Technik und die gestrichelte Linie beim Verwenden des vorgeschlagenen Verfahrens.
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Es braucht eine bestimmte Zeit, bis das Filter die Schwingung ausfiltern kann. Danach ist die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ stabil, mit Ausnahme der zwei Zeitpunkte 41a, 42a, zu denen die Geschwindigkeit wesentlich abnimmt. Bei Betrachtung des unteren Graphen ist zu erkennen, dass diese Zeitpunkte 41b, 42b der Abnahme des Istabstands zum vorausfahrenden Fahrzeugs entsprechen. Zu diesen Zeitpunkten liegt der Istabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug außerhalb des zulässigen Intervalls. Der Istabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug ist nicht wesentlich größer beim Verwenden des vorgeschlagenen Verfahrens, obwohl die Geschwindigkeit wesentlich gleichmäßiger ist.
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1b zeigt eine beispielhafte Steueranordnung 12, hier ein elektronisches Steuergerät, im Detail. Die Steueranordnung ist zum Steuern einer Geschwindigkeit eines einer Reihe von Fahrzeugen 3 folgenden ersten Fahrzeugs 1 ausgebildet, wobei die Reihe von Fahrzeugen 3 wenigstens ein unmittelbar vor dem ersten Fahrzeug 1 fahrendes zweites Fahrzeug 2 umfasst. Das elektronische Steuergerät umfasst Hardware und Software. Die Hardware umfasst typischerweise verschiedene elektronische Komponenten auf einer gedruckten Schaltung. Die wichtigste dieser Komponenten ist typischerweise eine Verarbeitungseinheit/-schaltung 121, beispielsweise ein Mikroprozessor, mit einem Speicher 122, beispielsweise einem EPROM oder einem Flash-Speicherchip. Die Software (auch als Firmware bezeichnet) besteht typischerweise auf Softwarecode auf untergeordneter Ebene, der im Mikrocontroller ausgeführt wird. Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die Steueranordnung mehrere elektronische Steuergeräte.
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Die Steueranordnung ist zum Schätzen einer Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3, Erhalten eines zulässigen Intervalls für eine Größe einer Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem unmittelbar vor dem ersten Fahrzeug 1 in der Reihe von Fahrzeugen 3 fahrenden zweiten Fahrzeug 2 und Ermitteln einer Istgröße der Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem zweiten Fahrzeug 2 ausgebildet. Die Steueranordnung 12 ist ferner zum Steuern der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs 1 auf der Basis der geschätzten Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3, der ermittelten Istgröße der Lücke und des zulässigen Intervalls ausgebildet.
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Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steueranordnung zum Einstellen der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs 1 auf die geschätzte Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3, wenn die Istgröße der Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem zweiten Fahrzeug 2 im zulässigen Intervall liegt, und Steuern der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs 1, so dass die Istgröße der Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und einem zweiten Fahrzeug 2 im zulässigen Intervall liegt, wenn die Istgröße der Lücke jenseits des zulässigen Intervalls liegt, ausgebildet.
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Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steueranordnung zum kontinuierliche Überwachen einer Istgeschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 2 und Schätzen der Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 auf der Basis der überwachten Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 2 ausgebildet.
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Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steueranordnung zum Berechnen einer Durchschnittsgeschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 2 und die Annahme, dass die Durchschnittsgeschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 der Durchschnittsgeschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 2 entspricht, ausgebildet.
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Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steueranordnung zum Ermitteln, auf der Basis des Überwachens, dass die Geschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 schwankt, und Ausführen der aufeinander folgenden Schritte des Verfahrens in Reaktion auf das Ermitteln ausgebildet.
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Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steueranordnung zum Schätzen einer Größe einer Variation der Geschwindigkeit der Reihe von Fahrzeugen 3 und Schätzen der Durchschnittsgeschwindigkeit auf der Basis der geschätzten Größe der Variation ausgebildet.
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Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steueranordnung zum Ermitteln, dass das erste Fahrzeug ein folgendes Fahrzeug in der Reihe von Fahrzeugen 3 ist, ausgebildet.
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Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steueranordnung zum Steuern S7 einer Kraftquelle 15 und/oder einer oder mehreren Bremsen 16 des Fahrzeugs 1 ausgebildet.
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Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steueranordnung zum Steuern der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs 1 auf der Basis einer Topographie einer Straße, auf der das erste Fahrzeug 1 fährt, ausgebildet.
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Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steueranordnung zum Erhalten des zulässigen Intervalls auf der Basis der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs 1, einer Zahl von Spuren einer Straße, auf der das erste Fahrzeug 1 fährt, und/oder einer Topographie der Straße ausgebildet.
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Die Steueranordnung 12 ist ferner zum Ausführen einer Ausführungsform des Verfahrens wie zuvor beschrieben ausgebildet. Somit wird die Steueranordnung zum Ausführen eines beliebigen der Schritte des hier beschriebenen Verfahrens und zum Erzielen der entsprechenden Vorteile programmiert.
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Das Verfahren zum automatischen Steuern einer Geschwindigkeit eines einer Reihe von Fahrzeugen 3 folgenden ersten Fahrzeugs 1 ist typischerweise in einem Computerprogramm implementiert, das, wenn es auf einem Computer wie der Verarbeitungseinheit 121 ausgeführt wird, den Computer zum Ausführen des Verfahrens anweist. Das Computerprogramm wird beispielsweise im Speicher 122 der Steueranordnung 12 gespeichert.
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Das Computerprogramm besteht üblicherweise aus einem auf einem nichtflüchtigen digitalen Speichermedium gespeicherten Computerprogrammprodukt P, in dem das Computerprogramm auf dem computerlesbaren Medium des Computerprogrammprodukts integriert ist. Das computerlesbare Medium umfasst einen geeigneten Speicher wie beispielsweise: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-Speicher, EEPROM (Electrically Erasable PROM).