DE102019101443A1

DE102019101443A1 - Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugkolonne bei einer Notbremsung

Info

Publication number: DE102019101443A1
Application number: DE102019101443.3A
Authority: DE
Inventors: Felix Baitinger; Ulrich Gücker; Adnan Mustapha
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2020-07-23
Anticipated expiration: 2039-01-22
Also published as: CN111645649A; CN111645649B; DE102019101443B4

Abstract

Die Erfindung schlägt ein Verfahren vor, bei dem sobald von einem beliebigen Kraftfahrzeug (1) innerhalb einer Fahrzeugkolonne (100) eine Notbremsung initiiert wird, dies via V2V-Kommunikation (14) den nachfolgenden Kraftfahrzeugen (2, 4, 6, 8, 10) der Fahrzeugkolonne und insbesondere auch dem unmittelbar nachfolgenden Kraftfahrzeug (2) mitgeteilt wird. Alle nachfolgenden Kraftfahrzeuge (2, 4, 6, 8, 10) leiten daraufhin ebenfalls eine Notbremsung ein. Dabei bremst jedes Kraftfahrzeug (1, 2, 4, 6, 8, 10) zunächst mit der ihm maximal möglichen Verzögerung. Mit Hilfe der V2V-Kommunikation (14) übermitteln die notbremsenden Kraftfahrzeuge (1, 2, 4, 6, 8, 10) laufend ihre momentane Verzögerung, Geschwindigkeit sowie den Abstand (d) zum jeweils vorausfahrenden Kraftfahrzeug (1) an die anderen notbremsenden Kraftfahrzeuge (1, 2, 4, 6, 8, 10) der Fahrzeugkolonne. Mit diesen Werten kann ein jeweils vorausfahrendes Kraftfahrzeug (1) mit Hilfe des Verfahrens berechnen, mit welcher Verzögerung es maximal bremsen darf, um eine Kollision mit dem unmittelbar nachfolgenden Kraftfahrzeug (2) zu vermeiden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer ein vorausfahrendes erstes Kraftfahrzeug und wenigstens ein dem vorausfahrenden ersten Kraftfahrzeug elektronisch gekoppelt unmittelbar nachfolgendes zweites Kraftfahrzeug aufweisenden Fahrzeugkolonne, gemäß Anspruch 1.
Mittels der elektronischen Kopplung kann das Fahren in der Fahrzeugkolonne zumindest für die dem Führungsfahrzeug folgenden Kraftfahrzeuge soweit automatisiert werden, dass für die dem Führungsfahrzeug folgenden Kraftfahrzeuge ein autonomes Fahren möglich wird. Die Fahrzeugführer der nachfolgenden Kraftfahrzeuge müssen somit während der Kolonnenfahrt nicht mehr selbstständig die Verkehrsbedingungen überwachen. Es ist daher bekannt, Kraftfahrzeuge elektronisch gekoppelt, längs- und optional auch quergeregelt möglichst dicht hintereinander fahren zu lassen.
Eine solche elektronisch oder lose gekoppelte Fahrzeugkolonne umfasst somit ein erstes Führungsfahrzeug sowie ein letztes Kraftfahrzeug und evtl. mittlere Kraftfahrzeuge. Das jeweilige Folgekraftfahrzeug orientiert sich dabei beispielsweise optisch am vorausfahrenden Kraftfahrzeug. Die Kraftfahrzeuge einer solchen Fahrzeugkolonne sind dabei mit Mitteln zur Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V2V-Kommunikation) ausgestattet, wobei fahrzeugbezogene Daten wie Beschleunigung/Verzögerung und Geschwindigkeit der einzelnen Kraftfahrzeuge jedem Teilnehmer der Fahrzeugkolonne und vor allem dem Führungsfahrzeug übermittelt werden. Weiterhin wird der aktuelle Abstand zu einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug über einen Sensor in einem nachfolgenden Kraftfahrzeug bestimmt und auf einen vorgegebenen Sollwert, z.B. 8 Meter geregelt. Zur Abstandsmessung werden beispielsweise Radarsensoren oder Lidarsensoren verwendet. Derartige elektronisch oder lose gekoppelte Fahrzeugverbände oder Fahrzeugkolonnen von Kraftfahrzeugen werden in der Literatur auch als „Platoon“ bezeichnet.
Bei enger Kolonnenfahrt während Fahrten ab ca. 80 km/h können die Luftwiderstände der Kolonnenfahrzeuge um bis zu 30% reduziert werden. Hierbei sind typischerweise Abstände im Bereich von 8 m bis 20 m zwischen dem vorausfahrenden und dem diesem nachfolgenden Kraftfahrzeug günstig, um eine signifikante Reduktion des Luftwiderstands zu erreichen. Je kleiner die Abstände zwischen den an einer Fahrzeugkolonne beteiligten Kraftfahrzeugen sind, desto kleiner werden die Luftwiderstände der einzelnen Kraftfahrzeuge. Zur signifikanten Reduzierung des Luftwiderstands werden aufgrund der geringen Abstände höhere Anforderungen an die Fahrerassistenzsysteme zu automatischen Abstandshaltung gestellt.
Beispielhafte Verfahren zur elektronischen Kopplung von Kraftfahrzeugen zu Fahrzeugkolonnen sind in DE 10 2007 046 765 A1 oder EP 1 569 183 A2 beschrieben.
An die Steuerung und Regelung einer Fahrzeugkolonne werden unter anderem die folgenden Anforderungen gestellt:

- Einhalten eines kurzen Längsabstands der beteiligten Fahrzeuge untereinander (z.B. 8m - 20m) mit einer definierten Toleranz.
- Automatische Querführung der Folgefahrzeuge möglichst exakt in der Spur des Führungsfahrzeugs.
- Sicherstellen der Stabilität der Fahrzeugkolonne, d.h. insbesondere Vermeiden des „Ziehharmonika-Effekts“ (Kettenstabilität - string stability), der nicht nur zu einem erhöhten Verbrauch führt, sondern auch die Gefahr von Auffahrunfällen signifikant erhöht. Die Kettenstabilität ist dabei für Längs- und Querführung einzuhalten.
- Kleine Änderungen in der Geschwindigkeit der vorausfahrenden Kraftfahrzeuge der Fahrzeugkolonne dürfen nicht von den nachfolgenden Kraftfahrzeugen verstärkt ausgeführt werden.
- Für die Führung in Querrichtung darf es bei den nachfolgenden Kraftfahrzeugen nicht zu einem Schneiden von Kurven und damit zu einem Verlassen der Fahrspur kommen.
- Ausreichend schnelle Bremsreaktion der Folgefahrzeuge bei starkem Bremsen des Führungsfahrzeugs zur Vermeidung von Auffahrunfällen.

Durch unterschiedliche technische Ausrüstungen und Eigenschaften der an der Fahrzeugkolonne beteiligten Kraftfahrzeuge wie z.B. Motorleistung, Leistungsfähigkeit der Dauer- oder Betriebsbremse, Fahrzeugkonfiguration, Beladungszustand und Reifeneigenschaften ist die Einhaltung der obigen Anforderungen oft erschwert.
In einem Fall, in welchem beispielsweise vor dem Führungsfahrzeug der Fahrzeugkolonne plötzlich ein Hindernis auftaucht, die entweder den Fahrer des Führungsfahrzeugs oder eine Autopiloteinrichtung dieses Führungsfahrzeugs zu einer Notbremsung mit maximal möglicher Verzögerung zwingen würde, entsteht ein Dilemma.
Denn eigentlich könnte das Führungsfahrzeug mit seiner ihm maximal zur Verfügung stehenden Verzögerung bremsen, um das Kollisionsrisiko bzw. eine Kollisionsgeschwindigkeit mit dem Hindernis so gering wie möglich zu halten. Damit besteht aber das Risiko, dass es zum Auffahren von Kraftfahrzeugen innerhalb der Fahrzeugkolonne kommt, falls sich Kraftfahrzeuge in der Fahrzeugkolonne befinden, welche z.B. wegen schwächerer Bremsen oder einer höheren Beladung eine geringere maximale Verzögerung als das Führungsfahrzeug aufbringen können.
Damit die nachfolgenden Kraftfahrzeuge nicht aufeinander auffahren, könnte daher das Führungsfahrzeug mit der maximalen Verzögerung des am „schwächsten“ bremsenden Kraftfahrzeugs der Fahrzeugkolonne abgebremst werden. Dies würde allerdings dazu führen, dass das führende erste Kraftfahrzeug aufgrund der dann nach dem hinsichtlich Bremsen „schwächsten“ Teilnehmer festgelegten Vorgaben mit einer geringeren, nämlich der relativ geringen maximalen Verzögerung des am „schwächsten“ bremsenden Teilnehmers bremst. Infolgedessen würden in diesem Fall das Kollisionsrisiko bzw. die Kollisionsgeschwindigkeit mit dem Hindernis ansteigen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der oben beschriebenen Art derart weiter zu entwickeln, dass die Sicherheit von aus lose gekoppelten Kraftfahrzeugen bestehenden Fahrzeugkolonnen erhöht wird.
Dese Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Das eingangs beschriebene Dilemma kann gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zum Steuern einer ein vorausfahrendes erstes Kraftfahrzeug und wenigstens ein dem vorausfahrenden ersten Kraftfahrzeug elektronisch gekoppelt unmittelbar nachfolgendes zweites Kraftfahrzeug aufweisenden Fahrzeugkolonne vermieden werden, bei welchem die Kraftfahrzeuge auf Basis einer der Fahrzeugkolonne zugeordneten, vorgebbaren Gesamtbetriebsstrategie (Kolonnenregler) zumindest vorübergehend in einem vorgebbaren, gleichbleibenden Längsabstand zueinander entlang einer Fahrstrecke bewegt werden, wobei das erste Kraftfahrzeug und das zweite Kraftfahrzeug mittels einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V2V) untereinander Daten wenigstens betreffend die momentane eigene Längsverzögerung und wenigstens eine den momentanen Längsabstand zwischen dem zweiten Kraftfahrzeug und dem ersten Kraftfahrzeug repräsentierende Größe austauschen, beinhaltend wenigstens die folgenden Schritte:

a) Wenn das erste Kraftfahrzeug durch eine von seinem Fahrer und/oder durch eine bei dem ersten Kraftfahrzeug automatisch ausgelöste Notbremsung ab einem Auslösezeitpunkt der Notbremsung abgebremst wird, dann erfolgt ab dem Auslösezeitpunkt die Abbremsung des ersten Kraftfahrzeugs mit einem für das erste Kraftfahrzeug maximal möglichen ersten Verzögerungswert für die Längsverzögerung, wobei
b) die Auslösung des Notbremsung bei dem ersten Kraftfahrzeug mittels der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V2V) dem zweiten Kraftfahrzeug mitgeteilt wird, bei welchem dann im Wesentlichen ab dem Auslösezeitpunkt eine Notbremsung mit einem für das zweite Kraftfahrzeug maximal möglichen zweiten Verzögerungswert für die Längsverzögerung ausgelöst wird, und
c) falls auf der Basis der zwischen dem ersten und zweiten Kraftfahrzeug ausgetauschten Daten zu einem ersten, in Bezug auf den Auslösezeitpunkt späteren ersten Zeitpunkt erkannt wird, dass während der laufenden Notbremsung die den Längsabstand repräsentierende Größe sich so verändert, dass ein Auffahren des zweiten Kraftfahrzeugs auf das erste Kraftfahrzeug droht, dann wird die Längsverzögerung des ersten Kraftfahrzeugs zumindest phasenweise auf einen gegenüber dem maximal möglichen ersten Verzögerungswert betragsmäßig kleineren limitierten Verzögerungswert verringert, derart, dass weder während der Notbremsung noch in einem in den Stillstand eingebremsten Zustand des ersten und zweiten Kraftfahrzeugs ein Kontakt des zweiten Kraftfahrzeugs mit dem ersten Kraftfahrzeug zustande kommt.

Falls auf der Basis der zwischen dem ersten und zweiten Kraftfahrzeug ausgetauschten Daten zu dem ersten, in Bezug auf den Auslösezeitpunkt späteren ersten Zeitpunkt aber erkannt wird, dass während der laufenden Notbremsung die den Längsabstand repräsentierende Größe sich nicht verändert oder so verändert, dass kein Auffahren des zweiten Kraftfahrzeugs auf das erste Kraftfahrzeug droht, dann wird bevorzugt die (gesamte) Notbremsung des ersten Kraftfahrzeugs unverändert mit dem maximal möglichen ersten Verzögerungswert durchgeführt.
Unter einer „Notbremsung“ soll wie üblich eine Vollbremsung mit der maximal zur Verfügung stehenden Längsverzögerung verstanden werden.
Unter „Längsverzögerung“ wird hier im mathematischen Sinne eine negative Längsbeschleunigung verstanden, wobei eine Verringerung oder Reduktion der Längsverzögerung bedeutet, dass der Betrag der Längsverzögerung abnimmt, beispielsweise von -6m/s² auf -5m/s². Dasselbe gilt dann umgekehrt auch für eine Zunahme oder Erhöhung der Längsverzögerung, wobei dann der Betrag der Längsverzögerung zunimmt, beispielsweise von -5m/s² auf -6m/s².
Das vorausfahrende erste Kraftfahrzeug stellt nur ein „erstes“ Kraftfahrzeug in dem Sinne dar, dass es vor dem nachfolgenden „zweiten“ Kraftfahrzeug innerhalb der Fahrzeugkolonne herfährt. Jede Paarung aus einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug und einem diesem nachfolgenden Kraftfahrzeug innerhalb einer elektronisch gekoppelten Fahrzeugkolonne bildet daher das „erste“ und „zweite“ Kraftfahrzeug.
Das vorausfahrende erste Kraftfahrzeug kann beispielsweise durch das Führungsfahrzeug der Fahrzeugkolonne gebildet werden, wie es ständig die automatisch lose gekoppelte Fahrzeugkolonne anführt, ohne von dieser führenden Position abgelöst worden zu sein. Alternativ kann als vorausfahrendes erstes Kraftfahrzeug der Fahrzeugkolonne auch ein dem Führungsfahrzeug der Fahrzeugkolonne unmittelbar oder mittelbar nachfolgendes Kraftfahrzeug herangezogen werden, welches durch eine Notbremsung abgebremst wird oder abgebremst werden muss, wenn ein in Bezug auf die Fahrzeugkolonne externes Hindernis wie beispielsweise ein externes Fahrzeug vor diesem vorausfahrenden ersten Kraftfahrzeug in die Fahrzeugkolonne eingedrungen ist und dadurch ein Abbruchkriterium für die Fahrzeugkolonne ausgelöst worden ist. In einem solchen Fall bildet dann das vorausfahrende erste Kraftfahrzeug das (neue) Führungsfahrzeug einer restlichen und neu zu bildenden Fahrzeugkolonne aus dem vorausfahrenden ersten Kraftfahrzeug und wenigstens dem diesem nachfolgenden zweiten Kraftfahrzeug.
Das vorausfahrende erste Kraftfahrzeug kann den Bremsvorgang beispielsweise mittels einer Betätigung eines Bremsbetätigungsorgans durch den Fahrer und/oder durch eine Autopiloteinrichtung des ersten Kraftfahrzeugs abhängig von erfassten Umfelddaten automatisch einleiten, beispielsweise, wenn der Fahrer oder die Autopiloteinrichtung plötzlich ein Hindernis wie ein vor dem ersten führenden Fahrzeug einscherendes Kraftfahrzeug oder ein stationäres Hindernis detektiert und deshalb eine Notbremsung des ersten Kraftfahrzeugs und in der Folge auch ein Abbremsen der dem ersten Kraftfahrzeug nachfolgenden Kraftfahrzeuge oder der ganzen Fahrzeugkolonne notwendig ist.
Als die wenigstens eine den Längsabstand zwischen wenigstens zwei Kraftfahrzeugen der Fahrzeugkolonne repräsentierende Größe wird insbesondere der Längsabstand selbst und/oder eine Relativgeschwindigkeit und/oder eine Relativbeschleunigung zwischen den wenigstens zwei Kraftfahrzeugen der Fahrzeugkolonne herangezogen. Dabei kann die wenigstens eine den Längsabstand zwischen wenigstens zwei Kraftfahrzeugen der Fahrzeugkolonne repräsentierende Größe zwischen den beiden zwei unmittelbar aufeinander folgenden ersten und zweiten Kraftfahrzeugen gemessen oder bestimmt werden.
Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Umstand, dass das Brems- oder Verzögerungsvermögen der einzelnen Kraftfahrzeuge der elektronisch gekoppelten Fahrzeugkolonne, also deren maximal aufbringbare Längsverzögerung bei einer Notbremsung nicht bekannt ist, liegt der positive Effekt der Erfindung dann darin, dass bei einer drohenden Kollisionsgefahr zwischen dem ersten und zweiten Kraftfahrzeug bei einer Notbremsung die Längsverzögerung des ersten vorausfahrenden Kraftfahrzeugs ausgehend von dem maximal möglichen ersten Verzögerungswert derart angepasst oder reduziert wird, dass das Brems- oder Verzögerungsvermögen des nachfolgenden zweiten Kraftfahrzeugs nicht überfordert wird und dadurch eine Kollision zwischen den beiden Kraftfahrzeugen während der Notbremsung und auch in dem sich anschließenden eingebremsten Zustand vermieden wird. Folglich wird eine „koordinierte Notbremsung“ zwischen dem vorausfahrenden ersten Kraftfahrzeug und dem nachfolgenden zweiten Kraftfahrzeug vorgeschlagen, bei welcher die Verzögerungen der beiden Fahrzeuge wie oben beschrieben miteinander koordiniert werden.
Weiterhin wird unter dem Aspekt der Kollisionsvermeidung mit dem Hindernis das nachfolgende zweite Kraftfahrzeug im Laufe der gesamten Notbremsung bevorzugt mit dem maximal möglichen zweiten Verzögerungswert für die Längsverzögerung abgebremst.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale ergeben sich Fortbildungen der Erfindung, mit welchen weitere Vorteile erzielt werden können.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung wird der limitierte Verzögerungswert für das erste Kraftfahrzeug ab dem ersten Zeitpunkt laufend oder kontinuierlich angepasst. Mit anderen Worten wird der limitierte Verzögerungswert für das erste Kraftfahrzeug ab dem ersten Zeitpunkt abhängig von der Zeit laufend angepasst.
Diese erste Variante des Verfahrens basiert auf der Bedingung, dass zur Vermeidung einer Kollision zwischen dem ersten und zweiten Kraftfahrzeug bei der Notbremsung der Bremsweg des vorausfahrenden ersten Kraftfahrzeugs größer als der Bremsweg des nachfolgenden zweiten Kraftfahrzeugs abzüglich des zum Auslösezeitpunkt der Notbremsung vorliegenden Abstands zwischen dem ersten Kraftfahrzeug und dem zweiten Kraftfahrzeug sein muss.
Au dieser Bedingung basierend wird dann bei der ersten Variante des Verfahrens der limitierte Verzögerungswert für das erste Kraftfahrzeug ab dem ersten Zeitpunkt abhängig von einem minimal zugelassenen Längsabstand und wenigstens von folgenden erfassten und sich mit der Zeit ändernden Größen laufend angepasst: Geschwindigkeit und Längsverzögerung des zweiten Kraftfahrzeugs, Geschwindigkeit des ersten Kraftfahrzeugs und Längsabstand zwischen dem ersten und zweiten Kraftfahrzeug. Denn die genannten erfassten Größen ändern sich bei der bereits ausgelösten Notbremsung abhängig von der Zeit.
Insbesondere wird der limitierte Verzögerungswert für das erste Kraftfahrzeug ab dem ersten Zeitpunkt nach der folgenden Vorschrift angepasst: $a_{1, l i m} = \frac{1}{2} \frac{v_{1}^{2}}{s_{2} - d_{2} + d_{2, m i n}}$
wobei

a_1,lim: der limitierte Verzögerungswert für das erste Kraftfahrzeug,
s₂: der Bremsweg des zweiten Kraftfahrzeugs,
d₂: der Längsabstand zwischen dem ersten und zweiten Kraftfahrzeug,
d_2,min: ein minimal zugelassener Längsabstand zwischen dem ersten und dem zweiten Kraftfahrzeug,
v₁: die Geschwindigkeit des ersten Kraftfahrzeugs ist,

Der Bremsweg s₂ des zweiten Kraftfahrzeugs wird beispielsweise nach der folgenden Vorschrift bestimmt: $s_{2} = \frac{1}{2} \frac{v_{2}^{2}}{| a_{2} |}$
Gemäß einer zweiten Variante des Verfahrens wird

a) während einer ersten zeitlichen Phase, welche ab dem Auslösezeitpunkt der Notbremsung beginnt und sich bis zu dem ersten Zeitpunkt erstreckt, das erste Kraftfahrzeug mit dem maximal möglichen ersten Verzögerungswert gebremst, und
b) während wenigstens einer zweiten zeitlichen Phase, welche ab dem ersten Zeitpunkt beginnt und an einem zweiten Zeitpunkt endet, die Längsverzögerung des ersten Kraftfahrzeugs auf den limitierten Verzögerungswert verringert, wobei das erste Kraftfahrzeug solange mit dem limitierten Verzögerungswert verzögert wird, bis zu dem zweiten Zeitpunkt die erste Geschwindigkeit des ersten Kraftfahrzeugs im Wesentlichen gleich groß in Bezug auf die zweite Geschwindigkeit des zweiten Kraftfahrzeugs, und
c) während einer dritten zeitlichen Phase, welche ab dem zweiten Zeitpunkt beginnt und an einem dritten Zeitpunkt endet, an welchem der in den Stillstand eingebremste Zustand des ersten und zweiten Kraftfahrzeugs erreicht ist, das erste Kraftfahrzeug mit dem für das zweite Kraftfahrzeug maximal möglichen zweiten Verzögerungswert gebremst.

Vorzugsweise wird dabei das zweite Kraftfahrzeug in der ersten, zweiten und dritten zeitlichen Phase mit dem maximal möglichen zweiten Verzögerungswert gebremst.
Gemäß einer Weiterbildung ist während der wenigstens einen zweiten zeitlichen Phase der limitierte Verzögerungswert betragsmäßig kleiner als der maximal mögliche zweite Verzögerungswert.
Die zweite Variante des Verfahrens schlägt daher vor, die Notbremsung des vorausfahrenden ersten Kraftfahrzeugs in beispielsweise drei zeitliche Phasen mit jeweils unterschiedlichen Längsverzögerungen zu unterteilen. Die Längsverzögerung des nachfolgenden zweiten Kraftfahrzeugs wird dabei als konstant (z.B. maximal möglicher zweiter Verzögerungswert) und die Geschwindigkeiten des ersten und zweiten Kraftfahrzeugs zum Auslösezeitpunkt der Notbremsung als gleich groß angenommen.
Zu Beginn der Notbremsungen zum Auslösezeitpunkt bremsen beide Kraftfahrzeuge zunächst mit den ihnen jeweils maximal möglichen Verzögerungswerten. Ab dem ersten Zeitpunkt reduziert das vorausfahrende erste Kraftfahrzeug die Längsverzögerung auf den limitierten Verzögerungswert und behält diesen Verzögerungswert bis zum zweiten Zeitpunkt bei, in welchem beide Kraftfahrzeuge die gleiche Geschwindigkeit erreicht haben. Anschließend verzögert das vorausfahrende erste Kraftfahrzeug mit dem maximal möglichen zweiten Verzögerungswert des zweiten Kraftfahrzeugs solange bis der Zustand Stillstand für beide Fahrzeuge eingetreten ist. Das zweite Kraftfahrzeug verzögert indes bevorzugt ständig mit dem ihm maximal möglichen zweiten Verzögerungswert bis in den Stillstand.
Genaueres zu der zweiten Variante geht aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor.
Bevorzugt das leitet vorausfahrende erste Kraftfahrzeug den Notbremsvorgang mittels einer Betätigung eines Bremsbetätigungsorgans durch den Fahrer und/oder durch eine Autopiloteinrichtung des vorausfahrenden ersten Kraftfahrzeugs abhängig von erfassten Umfelddaten automatisch ein. Diese Umfelddaten können von einer Sensorik des vorausfahrenden ersten Kraftfahrzeugs, aber teilweise auch von einer externen Infrastruktur geliefert werden.
Gemäß einer Weiterbildung kann als die wenigstens eine den Längsabstand repräsentierende Größe der Längsabstand und/oder eine Relativgeschwindigkeit und/oder eine Relativbeschleunigung zwischen dem vorausfahrenden ersten Kraftfahrzeug und dem nachfolgenden zweiten Kraftfahrzeug herangezogen werden.
Bevorzugt können bei der Notbremsung des ersten und zweiten Kraftfahrzeugs neben einem Aktivieren der Bremseinrichtung auch Stellsignale zur Reduktion der Antriebsleistung einer Antriebsmaschine des ersten und zweiten Kraftfahrzeugs erzeugt werden.
Figurenliste
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 eine schematische Seitenansicht einer Fahrzeugkolonne aus miteinander lose oder elektronisch gekoppelten Kraftfahrzeugen;
2 eine schematische Draufsicht der Fahrzeugkolonne von 1;
3 eine schematische Seitenansicht eines ersten und zweiten Kraftfahrzeugs der Fahrzeugkolonne von 1;
4 eine schematische Seitenansicht des ersten und zweiten Kraftfahrzeugs der Fahrzeugkolonne in zu vier verschiedenen Zeitpunkten einer kooperativen Notbremsung;
5 Diagramme, welche die zeitlichen Verläufe von Längsverzögerung und Geschwindigkeit bei einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellen;

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 stellt eine schematische Seitenansicht einer Fahrzeugkolonne 100 (Platoon) aus miteinander lose oder elektronisch gekoppelten Fahrzeugen dar. Die Fahrzeugkolonne 100 umfasst ein Führungsfahrzeug 1 als erstes oder vorderstes führendes Fahrzeug sowie weitere Kraftfahrzeuge, ein zweites Kraftfahrzeug 2, ein drittes Kraftfahrzeug 4, ein viertes Kraftfahrzeug 6, ein fünftes Kraftfahrzeug 8 wie auch ein sechstes letztes Kraftfahrzeug 10. Statt der dargestellten sechs Kraftfahrzeuge kann die Fahrzeugkolonne 100 auch mehr oder weniger Kraftfahrzeuge umfassen. 2 stellt die Draufsicht auf die Fahrzeugkolonne 100 dar, wie sie entlang einer Linkskurve einer durch die Fahrzeugkolonne 100 befahrenen Fahrstrecke fährt. Die sechs Kraftfahrzeuge 1 bis 10 stellen dann jeweils einen Teilnehmer der Fahrzeugkolonne 100 dar. Es sei hier angenommen, dass die Bildung der Fahrzeugkolonne 100, d.h. die Verständigung der Kraftfahrzeuge 1 bis 10 untereinander darüber, dass aus ihnen allen eine lose gekoppelte Fahrzeugkolonne 100 gebildet werden soll, abgeschlossen ist.
Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Kraftfahrzeugen 1 bis 10 um schwere Nutzfahrzeuge mit jeweils einer elektrisch steuerbaren und hier beispielsweise als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine, einer elektrisch steuerbaren elektro-pneumatischen Betriebsbremseinrichtung, einer elektrisch steuerbaren elektro-pneumatischen Parkbremseinrichtung und einer elektrisch steuerbaren Lenkrichtung.
Die Kraftfahrzeuge oder Teilnehmer 1 bis 10 der Fahrzeugkolonne 100 können Daten über bordfeste Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung (V2V) austauschen. Im vorliegenden Fall handelt es sich hierbei um drahtlose Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtungen, bei welcher jedes der Kraftfahrzeuge 1 bis 10 jeweils mit einer Sendeeinrichtung sowie mit einer Empfangseinrichtung ausgestattet ist. Alternativ können die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtungen auch als Laser- oder Infrarotsende- und Empfangseinrichtung ausgeführt sein. In 2 wird eine aufgrund der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtungen stattfindende Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation durch einen Pfeil 14 symbolisiert.
Zusätzlich kann auch eine drahtlose Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikationseinrichtung (V2X) vorgesehen sein, welche beispielsweise in jedem der Kraftfahrzeuge oder Teilnehmer 1 bis 10 installiert ist und ebenfalls eine Sendeeinrichtung sowie eine Empfangseinrichtung umfasst. Damit kann jedes der Kraftfahrzeuge 1 bis 10 und insbesondere das Führungsfahrzeug 1 mit einer externen, mobilen oder stationären Infrastruktur X kommunizieren.
Der Betrieb jedes der sechs Kraftfahrzeuge 1 bis 10 wird durch eine gemeinsame Regelstrategie der Fahrzeugkolonne 100 (Kolonnenregler bzw. Fahrzeugfolgeregelung), welche auf einem Datenaustausch mittels der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtungen (V2V) hinsichtlich der jeweiligen Fahrbedingungen der einzelnen Kraftfahrzeuge 1 bis 10 wie Geschwindigkeit, Längsverzögerung usw. basiert, dahingehend gesteuert oder geregelt, dass ein Längsabstand d zwischen jeweils zwei Kraftfahrzeugen der Kraftfahrzeuge 1 bis 10 auf einen bestimmten Wert d einregelt wird.
Dadurch wird es ermöglicht, dass die Kraftfahrzeuge 2 bis 10 dem Führungsfahrzeug 1 jeweils durch den Abstand d voneinander beabstandet folgen können.
Hierzu sind einerseits erste Sensoreinrichtungen in den Kraftfahrzeugen 1 bis 10 verbaut, welche erste Daten betreffend die jeweiligen Fahrbedingungen eines Kraftfahrzeugs wie beispielsweise Geschwindigkeits- und Beschleunigungs-/Verzögerungsdaten generieren, welche dann über die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationen 14 an die anderen Kraftfahrzeuge und insbesondere an dem Führungsfahrzeug 1 übermittelt werden. Weiterhin sind andererseits zweite Sensoreinrichtungen in den Kraftfahrzeugen 1 bis 10 verbaut, welche zweite Daten betreffend den jeweiligen Abstand d, die Relativgeschwindigkeit und die Relativverzögerung bzw. Relativbeschleunigung zwischen dem betreffenden Kraftfahrzeug und dem jeweils diesem vorausfahrenden Kraftfahrzeug erzeugen. Auch diese zweiten Daten können über die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationen 14 an die anderen Kraftfahrzeuge und insbesondere an dem Führungsfahrzeug 1 übermittelt werden. Außerdem ist jedes der Kraftfahrzeuge 1 bis 10 mit einem elektronischen Steuergerät ausgestattet, in welchem die Steuer- und Regelroutinen der Regelstrategie implementiert sind, welche basierend auf den ersten Daten und den zweiten Daten arbeiten.
Je Kraftfahrzeug 1 bis 10 ist daher eine Sendeeinrichtung und eine Empfangseinrichtung der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung (V2V), eine Sensoreinrichtung, ein elektronisches Steuergerät sowie wenigstens eine elektrisch steuerbare Antriebsmaschine, eine elektrisch steuerbare Betriebsbremseinrichtung und optional auch eine elektrisch steuerbare Lenkrichtung als Aktuatoren vorhanden.
Aufgrund der Abstands- und Geschwindigkeitsdaten, welche jeweils von dem elektronischen Steuergerät empfangen werden, findet dann im Rahmen der gemeinsamen Regelstrategie der Fahrzeugkolonne 100 eine automatische elektrische Betätigung der elektro-pneumatischen Bremseinrichtungen, der elektrisch steuerbaren Antriebsmaschinen und optional auch der elektrischen Lenkeinrichtungen jedes in die Fahrzeugkolonne 100 eingegliederten Kraftfahrzeugs 1 bis 10 durch elektrische Stellsignale statt, um einer durch das Führungsfahrzeug 1 vorgegebenen Soll-Trajektorie, hier beispielsweise entlang einer Linkskurve gleich beabstandet zu folgen (siehe 2).
Unter der Regelstrategie soll hier insbesondere eine Längsregelung der Kraftfahrzeuge 1 bis 10 der Fahrzeugkolonne 100 berechnet aus den ersten Daten und zweiten Daten der einzelnen Kraftfahrzeuge 2 bis 12 der Fahrzeugkolonne 1 verstanden werden, aus denen dann Stellwerte für eine Antriebsmaschine und/oder für eine Bremseinrichtung der einzelnen Kraftfahrzeuge 1 bis 10 der Fahrzeugkolonne 100 bestimmt werden. Durch Eingriffe in die Bremsanlagen und/oder die Antriebsmaschinen der Kraftfahrzeuge 1 bis 10 können dann neben Querführungseingriffen auch Längsführungseingriffe erfolgen.
Weiterhin ist wenigstens das Führungsfahrzeug 1 beispielsweise mit einer Autopiloteinrichtung ausgestattet, welche es erlaubt, das Führungsfahrzeug 1 ohne Zutun des Fahrers autonom betrieben werden kann. Aufgrund dieser Autopiloteinrichtung bremst das Führungsfahrzeug 1 beispielsweise mit einer Notbremsung oder Vollbremsung automatisch ab, wenn sich in seiner Fahrtrajektorie ein Hindernis 16 beispielsweise in Form eines externen Kraftfahrzeugs in für die Sicherheit kritischer Weise befindet oder dort hineingerät. Die Notbremsung des Führungsfahrzeugs 1 wird dann mit einem maximal möglichen ersten Verzögerungswert a_1,max für die Längsverzögerung a des Führungsfahrzeugs 1 durchgeführt. Eine höhere als die maximal mögliche erste Verzögerungswert a_1,max ist bei dem Führungsfahrzeug nicht möglich.
Über die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtungen (V2V) des Führungsfahrzeugs 1 und des zweiten Kraftfahrzeugs 2 wird dann auch in dem zweiten Kraftfahrzeug 2 und in den weiteren Kraftfahrzeugen 4 bis 10 eine Notbremsung automatisch ausgelöst.
Sollte in einer solchen Situation ein maximal möglicher zweiter Verzögerungswert a2,max beispielsweise des dem Führungsfahrzeug 1 nachfolgenden zweiten Fahrzeugs 2 geringer sein der maximal mögliche erste Verzögerungswert a_1,max des Führungsfahrzeugs 1, d. h. wenn das Führungsfahrzeug 1 stärker bremsen kann als das zweite Kraftfahrzeug 2, ist es erforderlich, die Längsverzögerung des Führungsfahrzeugs 1 zu begrenzen, um ein Auffahren des zweiten Kraftfahrzeugs 2 auf das Heck des Führungsfahrzeugs 1 während der Notbremsung zu verhindern.
3 zeigt die Ausgangssituation des Führungsfahrzeugs 1 und des zweiten Kraftfahrzeugs 2 vor der Auslösung der Notbremsung. Dabei bewegen sich im Sinne der Regelstrategie der Fahrzeugkolonne 100 das Führungsfahrzeug 1 und das zweite Kraftfahrzeug 2 jeweils mit der Geschwindigkeit v₀ und in einem Abstand d2 zueinander. Wie oben ausgeführt, sei der maximal mögliche erste Verzögerungswert a1,max des Führungsfahrzeugs 1 größer als der maximal mögliche zweite Verzögerungswert a2,max des zweiten Kraftfahrzeugs 2.
Es wird nun der Ablauf der Notbremsung in 4 erläutert.
Zu einem Zeitpunkt t = t₀ (in 4 oberste Darstellung) erkennt das Führungsfahrzeug 1 mit Hilfe der ihm zur Verfügung stehenden Sensorik beispielsweise ein stehendes Hindernis in Form eines externen Fahrzeugs 16 im Abstand d_1,0 . Daraufhin leitet beispielsweise eine Autopiloteinrichtung im Führungsfahrzeug 1 eine Not- oder Vollbremsung ein, welche dann mit dem maximal möglichen ersten Verzögerungswert a1,max für die Längsverzögerung durchgeführt wird. Der Umstand, dass bei dem Führungsfahrzeug 1 eine Notbremsung ausgelöst wird, wird unverzüglich per V2V-Kommunikation dem zweiten Kraftfahrzeug 2 mitgeteilt, welches dann im Wesentlichen gleichzeitig ebenfalls eine Notbremsung, aber mit dem maximal möglichem zweitem Verzögerungswert a2,max einleitet, welcher jedoch betragsmäßig kleiner ist als der maximal mögliche erste Verzögerungswert a1,max, mit dem das Fahrungsfahrzeug 1 bremst. Insofern bildet der Zeitpunkt t = t₀ einen Auslösezeitpunkt für die Auslösung der Notbremsungen in beiden Fahrzeugen 1 und 2. Zum dem Auslösezeitpunkt t = t₀ liegt der Ausgangsabstand d_2,0 zwischen den beiden Fahrzeugen 1, 2 vor und das Führungsfahrzeug 1 bewegt sich mit der Geschwindigkeit v₁ , das nachfolgende zweite Kraftfahrzeug mit der Geschwindigkeit v₂ , wobei gilt: v₁ = v₂ = v₀ ist (3).
Zu einem ersten, in Bezug auf den Auslösezeitpunkt t₀ späteren Zeitpunkt t = t₁ (in 4 zweite Darstellung von oben) erkennt das zweite Kraftfahrzeug 2 durch laufende Auswertung des Abstands d₂ zum Führungsfahrzeug 1, dass trotz maximal möglichem zweitem Verzögerungswert a2,max eine Kollision droht, weil der Abstand d₂ immer kleiner wird. Per V2V-Kommunikation informiert dann das zweite Kraftfahrzeug 2 das Führungsfahrzeug 1 durch ein Signal darüber und fordert es auf, seine Verzögerung derart zu verringern, dass eine Kollision verhindert wird.
Zu einem zweiten, in Bezug auf den ersten Zeitpunkt t₁ späteren Zeitpunkt t = t₂ (in 4 dritte Darstellung von oben) ist das Führungsfahrzeug bis in den Stillstand eingebremst und hat während seines Bremsvorgangs die den Bremsweg s₁ zurückgelegt.
Zu einem dritten, in Bezug auf den zweiten Zeitpunkt t₂ späteren Zeitpunkt t = t₃ (in 4 vierte Darstellung von oben) ist nun auch das zweite Kraftfahrzeug 2 bis in den Stillstand eingebremst und kommt mit einem minimalen Sicherheitsabstand d_min hinter dem Führungsfahrzeug zum Stehen, wobei es während seines Bremsvorgangs einen Bremsweg s₂ zurückgelegt hat.
Es werden nun zwei Varianten zur Reduzierung der Verzögerung des Führungsfahrzeugs 1 vorgestellt, um die Kollision zu vermeiden:
Kontinuierliche Reduzierung der Verzögerung
Der Ansatz für eine kontinuierliche oder laufende Reduzierung der Verzögerung des Führungsfahrzeugs 1 entsteht aus der Bedingung, dass der Bremsweg s₁ des Führungsfahrzeugs 1 größer als der Bremsweg s₂ des zweiten Kraftfahrzeugs 2 abzüglich des anfänglichen Abstands d_2,0 sein muss. Die Verzögerung des Führungsfahrzeugs 1 soll von dem maximal möglichen ersten Verzögerungswert a1,max auf einen Verzögerungswert a_1,lim begrenzt oder reduziert werden, so dass das zweite Kraftfahrzeug 2 nicht mit dem Führungsfahrzeug 1 kollidiert und hier beispielsweise mit dem minimalen Sicherheitsabstand d_2,min hinter dem Führungsfahrzeug 1 zum Stehen kommt.
Um den Wert von a_1,lim zu bestimmen, wird der Bremsweg s₂ des zweiten Kraftfahrzeugs berechnet: $s_{2} = \frac{1}{2} \frac{v_{2}^{2}}{| a_{2} |}$
Der limitierte Verzögerungswert a_1,lim für das Führungsfahrzeug 1 ergibt sich damit zu: $a_{1, l i m} = \frac{1}{2} \frac{v_{1}^{2}}{s_{2} - d_{2} + d_{2, m i n}}$
Mit den sich während der Notbremsung mit der Zeit t ändernden Größen: Geschwindigkeit v₁ des Führungsfahrzeugs, Geschwindigkeit v₂ und Längsverzögerung a₂ des zweiten Kraftfahrzeugs 2 und Längsabstand d₂ zwischen den beiden Fahrzeuge 1 und 2 kann dann aus Gleichung (2) zu jedem Zeitpunkt t der laufenden Notbremsung innerhalb des Zeitintervalls [t₀, t₃] der limitierte und von der Zeit t abhängige Verzögerungswert a_1,lim = a_1,lim(t) für das Führungsfahrzeug 1 berechnet werden.
Änderung der Verzögerung in mehreren zeitlichen Phasen
Eine weitere Variante, um die Verzögerung des Führungsfahrzeugs 1 zu begrenzen bzw. zu reduzieren, besteht darin, die Notbremsung in mehrere zeitliche Phasen t_I , t_II und t_III mit jeweils unterschiedlichen Verzögerungswerten a_1,I , a_1,II und a_1,III zu unterteilen. Die Verzögerung a₂ des zweiten Kraftfahrzeugs 2 wird dabei als konstant angenommen und soll beispielsweise während der gesamten Notbremsung dem maximal möglichen zweiten Verzögerungswert a_2,max entsprechen. Auch sollen vor dem Auslösezeitpunkt t₀ der koordinierten Notbremsung wiederum die Ausgangsgeschwindigkeiten v₁ und v₂ der beiden Fahrzeuge 1 und 2 als gleich angenommen werden.
Wie die linke Darstellung von 5 illustriert, bremsen zum Auslösezeitpunkt t₀ der Notbremsung beide Fahrzeuge 1 und 2 zunächst mit den ihnen jeweils maximal möglichen Verzögerungswerten a_1,max bzw. a_2,max , wobei der zeitphasenabhängige erste Verzögerungswert a₁(t) des Führungsfahrzeugs 1 in strichpunktierter Linie und der im Zeitintervall [t₀, t₃] als konstant angenommene zweite Verzögerungswert a₂ (t) des zweiten Kraftfahrzeugs 2 in durchgezogener Linie dargestellt ist.
Ab dem ersten Zeitpunkt t₁ , an welchem die bei der oben beschriebenen ersten Variante das Führungsfahrzeug 1 von dem zweiten Kraftfahrzeug 2 zur Reduktion seiner Längsverzögerung aufgefordert wird, reduziert das Führungsfahrzeug 1 seine Längsverzögerung auf den Wert a_1,II und behält diesen Wert bis zum zweiten Zeitpunkt t₂ bei, an welchem beide Fahrzeuge 1 und 2 die gleiche Geschwindigkeit v aufweisen, wie aus der rechten Darstellung in 5 hervorgeht, in welcher der zeitliche Verlauf der ersten Geschwindigkeit v₁(t) des Führungsfahrzeugs 1 und der zeitliche Verlauf der zweiten Geschwindigkeit v₂ (t) des zweiten Kraftfahrzeugs 2 dargestellt sind.
Ab dem zweiten Zeitpunkt t₂ , übernimmt dann das Führungsfahrzeug 1 die Verzögerung des zweiten Kraftfahrzeugs 2 und wird bis zum Stillstand im dritten Zeitpunkt t₃ mit a_1,III = a_2,max gebremst.
Insgesamt bremst das Führungsfahrzeug 1 daher in drei zeitlich direkt aufeinander folgenden Phasen t_I , t_II und t_III mit jeweils unterschiedlichen, aber in der jeweiligen Phase t_I , t_II , t_III konstanten Verzögerungswerten a_1,I , a_1,II und a_1,III:

Phase t_I, Zeitintervall [t₀, t₁]: a_1,I = a_1,max
Phase t_II, Zeitintervall [t₁, t₂]: a_1,II < a_2,max< a_1,max
Phase t_III, Zeitintervall [t₂, t₃]: a_1,III = a_2,max

Vereinfacht werden hier Grenzen von zwei aneinanderstoßenden Zeitintervallen beiden Zeitintervallen zugerechnet.
In 5 sind die Flächen Δd_2,I und Δd_Z,II schraffiert dargestellt, welche in Summe dem während des Bremsvorgangs reduzierten Abstands Δd₂ entsprechen. Der zeitliche Verlauf der ersten Verzögerung a₁ des Führungsfahrzeugs 1 muss so bestimmt werden, dass der Abstand d₂ zwischen den Fahrzeugen 1, 2 während der Notbremsung bis maximal auf einen Mindestabstand d_2,min reduziert wird, ohne dass es dabei zu einer Kollision kommt.
Δd₂ lässt sich durch Integration der Geschwindigkeitsdifferenz Δv = v₂(t) - v₁(t) über die zeitlichen Phasen t_I und t_II bestimmen: $Δ d_{2} = \int_{t_{0}}^{t_{1}} Δ v (t) d t + \int_{t_{1}}^{t_{2}} Δ v (t) d t$
$Δ d_{2} = \frac{1}{2} \cdot (a_{1, I} - a_{2}) \cdot t_{I}^{2} + \frac{1}{2} \cdot (a_{2} - a_{1, I I}) \cdot t_{I I}^{2}$
Die Geschwindigkeitsdifferenz Δv(t₁), die während der ersten Phase t_I aufgebaut wurde, wird während der zweiten Phase t_II wieder abgebaut. Damit ergibt sich für das Verhältnis zwischen den zeitlichen Phasen oder Zeiträumen t_I und t_II folgender Zusammenhang: $t_{I I} = \frac{Δ v (t_{1})}{Δ a_{I I}} = \frac{a_{1, I} - a_{2}}{a_{2} - a_{1, I I}} \cdot t_{I}$
Der anfängliche Abstand d_2,0 soll während des Bremsvorgangs um Δd₂ auf einen minimalen Sicherheitsabstand d_2,min reduziert werden: $Δ d_{2} \overset{!}{=} d_{2,0} - d_{2, m i n}$
$\frac{1}{2} \cdot (a_{1, I} - a_{2}) \cdot t_{I}^{2} + \frac{1}{2} \cdot \frac{{(a_{1, I} - a_{2})}^{2}}{a_{2} - a_{1, I I}} \cdot t_{I}^{2} = d_{2,0} - d_{2, m i n}$
Mit diesem Zusammenhang lassen sich die Zeitspannen t_I und t_II in Abhängigkeit von dem limitierten Verzögerungswert a_1,II bestimmen: $t_{I} = \sqrt{\frac{2 \cdot (d_{2,0} - d_{2, m i n})}{a_{1, I} - a_{2} + \frac{{(a_{1, I} - a_{2})}^{2}}{a_{2} - a_{1, I I}}}}$
Wenn sich die Anfangsgeschwindigkeiten der beiden Fahrzeuge unterscheiden (v₁ ≠ v₂) ergeben sich ein zusätzlicher Zeitfehler t_ev sowie ein Abstandsfehler Δd_ev $t_{e v} = \frac{Δ v}{Δ a} = \frac{v_{2} - v_{1,0}}{a_{2} - a_{1, I}}$
$Δ d_{e v} = \frac{1}{2} \cdot Δ a \cdot t_{e v}^{2} = \frac{1}{2} \cdot (a_{2} - a_{1, I}) \cdot t_{e v}^{2}$
welche bei der Berechnung der Zeit t_I wie folgt berücksichtigt werden müssen: $t_{I} = \sqrt{\frac{2 \cdot (d_{2,0} - Δ d_{e v} - d_{2, m i n})}{a_{1, I} - a_{2} + \frac{{(a_{1, I} - a_{2})}^{2}}{a_{2} - a_{1, I I}}}} + t_{e v}$
Der limitierte Verzögerungswert a_1,II kann je nach Situation frei gewählt werden, wodurch sich entsprechende Werte für die Zeiträume oder Phasen t_I und t_II , ergeben.
Mit den zeitlich abhängigen Größen für v₁ , v₂ , a₂ und d₂ kann zu jedem Zeitpunkt t im Verlauf der Notbremsung die verbleibende Zeit Δt_I berechnet werden, bis das Führungsfahrzeug 1 seine Verzögerung von a_1,max auf a_1,II reduzieren muss.
Zusammenfassend wird daher ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem sobald von einem beliebigen Kraftfahrzeug innerhalb einer Fahrzeugkolonne eine Notbremsung initiiert wird, dies via V2V-Kommunikation den nachfolgenden Kraftfahrzeugen der Fahrzeugkolonne und insbesondere auch dem unmittelbar nachfolgenden Kraftfahrzeug mitgeteilt wird. Alle nachfolgenden Kraftfahrzeuge leiten daraufhin ebenfalls eine Notbremsung ein. Dabei bremst jedes Kraftfahrzeug zunächst mit der ihm maximal möglichen Verzögerung.
Mit Hilfe der V2V-Kommunikation übermitteln die notbremsenden Kraftfahrzeuge laufend ihre momentane Verzögerung, Geschwindigkeit sowie den Abstand zum jeweils vorausfahrenden Kraftfahrzeug an die anderen notbremsenden Kraftfahrzeuge der Fahrzeugkolonne. Mit diesen Werten kann ein jeweils vorausfahrendes Kraftfahrzeug mit Hilfe einer der beiden oben beschriebenen Varianten des Verfahrens berechnen, mit welcher Verzögerung es maximal bremsen darf, um eine Kollision mit dem unmittelbar nachfolgenden Kraftfahrzeug zu vermeiden.
Bezugszeichenliste

1: Führungsfahrzeug, erstes Fahrzeug
2: zweites Kraftfahrzeug
4: drittes Kraftfahrzeug
6: viertes Kraftfahrzeug
8: fünftes Kraftfahrzeug
10: sechstes Kraftfahrzeug
14: Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation
16: Hindernis
100: Fahrzeugkolonne

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007046765 A1 [0005]
EP 1569183 A2 [0005]

Claims

Verfahren zum Steuern einer ein vorausfahrendes erstes Kraftfahrzeug (1) und wenigstens ein dem vorausfahrenden ersten Kraftfahrzeug (1) elektronisch gekoppelt unmittelbar nachfolgendes zweites Kraftfahrzeug (2) aufweisenden Fahrzeugkolonne (100), bei welchem die Kraftfahrzeuge (1, 2) auf Basis einer der Fahrzeugkolonne (100) zugeordneten, vorgebbaren Gesamtbetriebsstrategie (Kolonnenregler) zumindest vorübergehend in einem vorgebbaren, gleichbleibenden Längsabstand (d₂) zueinander entlang einer Fahrstrecke bewegt werden, wobei das erste Kraftfahrzeug (1) und das zweite Kraftfahrzeug (2) mittels einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V2V) untereinander Daten wenigstens betreffend die momentane eigene Längsverzögerung (a1, a2) und wenigstens eine den momentanen Längsabstand (d2) zwischen dem zweiten Kraftfahrzeug (2) und dem ersten Kraftfahrzeug (1) repräsentierende Größe austauschen, beinhaltend wenigstens die folgenden Schritte: a) Wenn das erste Kraftfahrzeug (1) durch eine von seinem Fahrer und/oder durch eine bei dem ersten Kraftfahrzeug (1) automatisch ausgelöste Notbremsung ab einem Auslösezeitpunkt (t₀) der Notbremsung abgebremst wird, dann erfolgt ab dem Auslösezeitpunkt (t₀) die Abbremsung des ersten Kraftfahrzeugs (1) mit einem für das erste Kraftfahrzeug (1) maximal möglichen ersten Verzögerungswert (a_1,max) für die Längsverzögerung, wobei b) die Auslösung der Notbremsung bei dem ersten Kraftfahrzeug (1) mittels der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V2V) dem zweiten Kraftfahrzeug (2) mitgeteilt wird, bei welchem dann im Wesentlichen ab dem Auslösezeitpunkt (t₀) eine Notbremsung mit einem für das zweite Kraftfahrzeug (2) maximal möglichen zweiten Verzögerungswert (a_2,max) für die Längsverzögerung ausgelöst wird, und c) falls auf der Basis der zwischen dem ersten und zweiten Kraftfahrzeug (1, 2) ausgetauschten Daten zu einem ersten, in Bezug auf den Auslösezeitpunkt (t₀) späteren ersten Zeitpunkt (t₁) erkannt wird, dass während der laufenden Notbremsung die den Längsabstand (d₂) repräsentierende Größe sich so verändert, dass ein Auffahren des zweiten Kraftfahrzeugs (2) auf das erste Kraftfahrzeug (1) droht, dann wird die Längsverzögerung (a₁) des ersten Kraftfahrzeugs (1) zumindest phasenweise auf einen gegenüber dem maximal möglichen ersten Verzögerungswert (a_1max) betragsmäßig kleineren limitierten Verzögerungswert (a_1,lim; a_1,II) verringert, derart, dass weder während der Notbremsung noch in einem in den Stillstand eingebremsten Zustand des ersten und zweiten Kraftfahrzeugs (1, 2) ein Kontakt des zweiten Kraftfahrzeugs (4) mit dem ersten Kraftfahrzeug (2) zustande kommt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der limitierte Verzögerungswert (a_1,lim) für das erste Kraftfahrzeug (1) ab dem ersten Zeitpunkt (t₁) abhängig von der Zeit (t) laufend angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der limitierte Verzögerungswert (a_1lim) für das erste Kraftfahrzeug (1) ab dem ersten Zeitpunkt (t₁) abhängig von einem minimal zugelassenen Längsabstand (d2,min) und wenigstens von folgenden erfassten und sich mit der Zeit (t) ändernden Größen laufend angepasst wird: Geschwindigkeit (v₂) und Längsverzögerung (a₂) des zweiten Kraftfahrzeugs (2), Geschwindigkeit (v₁) des ersten Kraftfahrzeugs und Längsabstand (d₂) zwischen dem ersten und zweiten Kraftfahrzeug (1, 2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der limitierte Verzögerungswert (a_1lim) für das erste Kraftfahrzeug (1) ab dem ersten Zeitpunkt (t₁) nach der folgenden Vorschrift angepasst wird: $a_{1, l i m} = \frac{1}{2} \frac{v_{1}^{2}}{s_{2} - d_{2} + d_{2, m i n}}$
wobei a_1,lim der limitierte Verzögerungswert für das erste Kraftfahrzeug, s₂ der Bremsweg des zweiten Kraftfahrzeugs, d₂ der Längsabstand zwischen dem ersten und zweiten Kraftfahrzeug, d_2,min ein minimal zugelassener Längsabstand zwischen dem ersten und zweiten Kraftfahrzeug, und v₁ die Geschwindigkeit des ersten Kraftfahrzeugs ist, wobei der Bremsweg s₂ des zweiten Kraftfahrzeugs (2) nach der folgenden Vorschrift bestimmt wird: $s_{2} = \frac{1}{2} \frac{v_{2}^{2}}{| a_{2} |}$
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) während einer ersten zeitlichen Phase (t_I), welche ab dem Auslösezeitpunkt (t₀) beginnt und sich bis zu dem ersten Zeitpunkt (t₁) erstreckt, das erste Kraftfahrzeug (1) mit dem maximal möglichen ersten Verzögerungswert (a1,max) gebremst wird, und dass b) während wenigstens einer zweiten zeitlichen Phase (t_II), welche ab dem ersten Zeitpunkt (t₁) beginnt und an einem zweiten Zeitpunkt (t₂) endet, die Längsverzögerung des ersten Kraftfahrzeugs (1) auf den limitierten Verzögerungswert (a_1,II) verringert wird, wobei das erste Kraftfahrzeug (1) solange mit dem limitierten Verzögerungswert (a_1,II) verzögert wird bis zu dem zweiten Zeitpunkt (t₂) die erste Geschwindigkeit (v₁) des ersten Kraftfahrzeugs (1) im Wesentlichen gleich groß in Bezug auf die zweite Geschwindigkeit (v₂) des zweiten Kraftfahrzeugs (2) ist, und dass dann c) während einer dritten zeitlichen Phase (t_III), welche ab dem zweiten Zeitpunkt (t₂) beginnt und an einem dritten Zeitpunkt (t₃) endet, an welchem der in den Stillstand eingebremste Zustand des ersten und zweiten Kraftfahrzeugs (1, 2) erreicht ist, das erste Kraftfahrzeug (1) mit dem für das zweite Kraftfahrzeug (2) maximal möglichen zweiten Verzögerungswert (a2,max) gebremst wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kraftfahrzeug in der ersten, zweiten und dritten zeitlichen Phase (t_I, t_II, t_III) mit dem maximal möglichen zweiten Verzögerungswert (a_2,max) gebremst wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass während der wenigstens einen zweiten zeitlichen Phase (t_II) der limitierte Verzögerungswert (a_1,II) betragsmäßig kleiner als der maximal mögliche zweite Verzögerungswert (a_2,max) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vorausfahrende erste Kraftfahrzeug (1) den Notbremsvorgang mittels einer Betätigung eines Bremsbetätigungsorgans durch den Fahrer und/oder durch eine Autopiloteinrichtung des vorausfahrenden ersten Kraftfahrzeugs (1) abhängig von erfassten Umfelddaten automatisch einleitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als die wenigstens eine den Längsabstand (d2) repräsentierende Größe der Längsabstand (d2) und/oder eine Relativgeschwindigkeit und/oder eine Relativbeschleunigung zwischen dem vorausfahrenden ersten Kraftfahrzeug (1) und dem nachfolgenden zweiten Kraftfahrzeug (2) herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem ersten und zweiten Kraftfahrzeug (1, 2) bei der Notbremsung neben einem Aktivieren der Bremseinrichtung auch jeweils Stellsignale zur Reduktion der Antriebsleistung einer Antriebsmaschine des ersten und zweiten Kraftfahrzeugs (1, 2) erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vorausfahrende erste Kraftfahrzeug (1) durch ein Führungsfahrzeug der Fahrzeugkolonne oder durch ein Kraftfahrzeug gebildet wird, welches in der Fahrzeugkolonne (100) dem Führungsfahrzeug (1) unmittelbar oder mittelbar nachfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Notbremsung dadurch ausgelöst wird, dass von dem vorausfahrenden ersten Kraftfahrzeug (1) ein vor diesem befindliches Hindernis erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass falls auf der Basis der zwischen dem ersten und zweiten Kraftfahrzeug (1, 2) ausgetauschten Daten zu dem ersten Zeitpunkt (t₁) erkannt wird, dass während der laufenden Notbremsung die den Längsabstand (d₂) repräsentierende Größe sich nicht verändert oder so verändert, dass kein Auffahren des zweiten Kraftfahrzeugs (2) auf das erste Kraftfahrzeug (1) droht, dann wird die Notbremsung des ersten Kraftfahrzeugs (1) komplett mit dem ihm maximal möglichen ersten Verzögerungswert (a_1,max) durchgeführt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nachfolgende zweiten Kraftfahrzeug im Laufe der gesamten Notbremsung mit dem ihm maximal möglichen zweiten Verzögerungswert (a_2,max) für die Längsverzögerung abgebremst wird.