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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abstandsregelung von hintereinanderfahrenden, insbesondere autonom hintereinanderfahrenden Fahrzeugen in einem Fahrzeugverbund. Ferner betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung, ein Fahrzeug und ein Computerprogramm.
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Stand der Technik
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Kooperatives Fahren mit Schwerlastkraftwagen, wie z. B. Lkw, wird immer häufiger. Kooperatives Fahren ist allgemeiner als „Platooning“ bekannt. Studien zeigen, dass der Kraftstoffverbrauch durch Platooning wesentlich reduziert werden kann. Dazu fahren mehrere LKWs elektronisch gekoppelt nahe hinter einem Führungsfahrzeug auf, um verbrauchsmäßig vom Windschatten zu profitieren. Das Fahren in Fahrzeugkolonnen stellt an den Fahrer eines Kolonnenfahrzeuges insbesondere auf Grund der hohen Verkehrsdichte und der beachtlichen Dynamik des modernen Straßenverkehrs erhebliche Anforderungen. Platoons sind dabei auf die „elektronische Kopplung“ angewiesen. Eine Schwierigkeit besteht im Umgang mit denkbaren manuellen Bremsmanövern eines Fahrzeugs innerhalb eines Platoons. Manuelle Bremsmanöver sind sinnvoll als Notoption bei Ausfall von Ressourcen, wie beispielsweise Abstandsensoren, Kommunikation, Rechnerausfall, die für ein Platooning notwendig sind oder in Fall eines Hacking-Angriffs. Manuelle Bremsmanöver dürfen also auch innerhalb eines Platoons nicht systematisch unterdrückt werden. Das Fahren in einer solchen Kolonne ist einem standardisierten „Automated Driving Level 3 (ADL3)“ gemäß SAE J3016 zugeordnet. Gemäß diesem Standard bleibt der Fahrer in der Verantwortung für die Sicherheit. Das ist auch bei gemischten Platoons mit mindestens einem Fahrzeug gültig.
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Die
DE 102016012868 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Längsregelung eines Nutzfahrzeugs in einem Fahrzeugverband hintereinanderfahrender Fahrzeuge. Die Vorrichtung umfasst eine Kommunikationseinheit des Nutzfahrzeugs, die einen für die Fahrzeuge im Fahrzeugverband einheitlichen, ortsbezogenen Geschwindigkeitsverlauf für eine vorausliegende Fahrstrecke des Fahrzeugverbands bereitstellt. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Längsregelung des Nutzfahrzeugs, die einen variablen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug derart regelt, dass das Nutzfahrzeug eine vom ortsbezogenen Geschwindigkeitsverlauf vorgegebene Geschwindigkeit mit einer konstanten Zeitdifferenz zum vorausfahrenden Fahrzeug einhält.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung innerhalb eines Platoons bei manuellen Bremseingriffen dessen Risiken zu minimieren und eine sicherere Weiterfahrt zu gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird durch die Angabe eines Verfahrens zur Abstandsregelung von autonom hintereinanderfahrenden Fahrzeugen in einem Fahrzeugverbund mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch die Angabe einer Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Zudem wird die Aufgabe gelöst durch die Angabe eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und durch die Angabe eines Computerprogramms mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Angabe eines Verfahrens zur Abstandsregelung von autonom hintereinanderfahrenden Fahrzeugen in einem Fahrzeugverbund, umfassend der Schritte:
- Manuelle Bremsung eines Fahrers in einem Fahrzeug,
- Aussenden eines Kommunikationssignals des manuell bremsenden Fahrzeugs an jeweils, dem manuell bremsenden Fahrzeug nachfolgende Fahrzeuge, Empfangen des Kommunikationssignals, durch die, dem manuell bremsenden Fahrzeug nachfolgenden Fahrzeuge,
- Übermitteln von Abstandsdaten von den, dem manuell bremsenden Fahrzeug nachfolgenden Fahrzeugen, an das manuell bremsende Fahrzeug durch die nachfolgenden Fahrzeuge,
- Empfangen der Abstandsdaten durch das manuell bremsende Fahrzeug.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine manuelle Bremsung eines der Fahrzeuge, welche in einem Platoon fahren zunächst nicht koordiniert ist, das heißt, dass der Abstand zwischen den Fahrzeugen eigentlich zu gering ist und das manuell bremsende Fahrzeug in der Regel nicht in der Koordinationsrolle des Platoons ist. Die Folge ist, dass die nachfolgenden Fahrzeuge auf eine Vollbremsung nicht ausreichend reagieren können.
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Um die Sicherheit zu gewährleisten, werden erfindungsgemäß die Abstandsdaten der nachfolgenden Fahrzeuge an das manuell bremsende Fahrzeug übertragen. Anhand dieser Abstandsdaten kann eine Verzögerung der Bremsung berechnet werden, so dass die standardmäßigen Abstände zwischen den Fahrzeugen gerade noch sicher, bei einer ausreichenden ausgeführten Bremsung, ausgeregelt werden können.
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Wenn ein manuelles Bremsmanöver erfolgt, so sendet das manuell bremsende Fahrzeug ein spezielles Signal an die nachfolgenden Fahrzeuge aus, welches diese dazu veranlasst, eine Übertragung von notwendigen Abstandsdaten mit vorzugsweise hoher Wiederholrate, insbesondere über eine drahtlose Funkverbindung mit einer ersten Frequenz zu senden. Optional können auch zusätzliche Frequenzen bei der Funkverbindung oder andere Kommunikationsmittel hinzugezogen werden.
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Vorzugsweise werden die Abstandsdaten als Abstandsregelreserve eines nachfolgenden Fahrzeugs zum jeweils vorausfahrenden Fahrzeug ausgebildet. Die Abstandsdaten bestehen im Wesentlichen aus der Abstandsregelreserve des jeweiligen Fahrzeugs nach vorne hin. Diese Daten sind notwendig, um das Bremsverhalten des manuell bremsenden Fahrzeugs zu begrenzen. Das manuell bremsende Fahrzeug erfüllt in dieser Situation eine Koordination der kollektiven Bremsung.
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In bevorzugter Ausgestaltung umfassen die Abstandsdaten zusätzlich eine Geschwindigkeit und/oder eine Bremsverzögerung der nachfolgenden Fahrzeuge.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren die weiteren Schritte:
- Bewerten der jeweiligen Abstandsregelreserve und Generieren von Abstandsregelreservebewertungen anhand der Abstandsregelreserve der nachfolgenden Fahrzeuge,
- Berechnung von Bremsbegrenzungswerten anhand der jeweiligen Abstandsregelreservebewertungen.
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Vorzugsweise wird die jeweilige Abstandsregelreserve der nachfolgenden Fahrzeuge einzeln und/oder gemeinsam statisch und/oder gemeinsam dynamisch bewertet.
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In bevorzugter Ausgestaltung umfasst das Verfahren die weiteren Schritte: Berechnung der maximalen Gesamtbegrenzung aus dem Maximum der Bremsbegrenzungswerte der jeweiligen nachfolgenden Fahrzeuge, Anwenden der berechneten Gesamtbegrenzung als Bremsbegrenzung auf das manuell bremsende Fahrzeug.
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Vorzugsweise erfolgt bei einer maximalen Gesamtbegrenzung von Null keine Begrenzung der manuellen Bremsung und bei einer maximalen Gesamtbegrenzung von Eins eine vollständige Unterbindung der manuellen Bremsung.
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Dadurch kann eine sichere manuelle Bremsung eines Platoonfahrzeuges durchgeführt werden.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung umfasst das Verfahren die weiteren Schritte:
- Festlegung eines initialen Bremsbegrenzungswertes bei Bremsanfang der manuellen Bremsung,
- Kontinuierliches Verringern des initialen Bremsbegrenzungswertes bei anhaltender manueller Bremsung auf einen Bremsbegrenzungswert, kontinuierliche Bestimmung eines Maximalwertes aus der maximalen Gesamtbegrenzung und dem Bremsbegrenzungswert in Abhängigkeit von der Zeit,
- Anwenden des Maximalwertes als Bremsbegrenzung auf das manuell bremsende Fahrzeug.
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Dadurch wird auch bei Start der manuellen Bremsung durch das Fahrzeug eine sichere Weiterfahrt des Fahrzeugverbundes sichergestellt.
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Vorzugsweise wird der initiale Bremsbegrenzungswert in Abhängigkeit von der manuellen Bremskraft, welche vom Fahrer auf das Fahrzeug durch beispielsweise einen Druck auf das Pedal, ausgeübt wird, eingestellt. Somit kann eine erhöhte initiale Bremskraft bei einen stärkeren Bremswunsch erzielt werden.
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Vorzugweise gewinnt das direkt dem manuell bremsenden Fahrzeug nachfolgende Fahrzeug, einen Sicherheitsabstand über eine Geschwindigkeitsreserve des direkt dem manuell bremsenden Fahrzeug nachfolgenden Fahrzeugs.
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Die Aufgabe wird zusätzlich gelöst durch die Angabe einer Steuervorrichtung, zur Durchführung einer Abstandsregelung nach einem wie oben beschriebenen Verfahren, in einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug als autonom fahrendes Fahrzeug in einem Fahrzeugverbund mit, dem Fahrzeug nachfolgenden Fahrzeugen ausgebildet ist.
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Ferner wird die Aufgabe gelöst durch die Angabe eines Fahrzeugs mit einer wie oben beschriebenen Steuereinrichtung.
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Ferner wird die Aufgabe gelöst durch die Angabe eines Computerprogramms umfassend Befehle, die bewirken, dass die wie oben beschriebene Steuervorrichtung das wie oben beschriebene Verfahren ausführt. Dadurch ist eine einfache nachträgliche Installation in Fahrzeugen möglich.
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Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch:
- 1: schematisch das erfindungsgemäße Verfahren,
- 2 ein Diagramm mit einer Abstandsregelreservebewertung ARRB aufgetragen über den Abstand,
- 3: ein Diagramm der Gesamtbegrenzung BG als Funktion der Abstandsregelreservebewertung ARRB,
- 4: eine Bremsbegrenzungsregelung BG_reg aufgetragen über die Zeit t in einem Diagramm,
- 5: einen initialen Bremsbegrenzungswert BG_initramp(0) für verschiedene Bremswunschstärken aufgetragen über die Zeit t in einem Diagramm,
- 6: einen zeitlichen Abstandsverlauf bei der manuellen Bremsung
- 7: eine minimale Bremsstärke BS_min,
- 8: einen Zielabstand ZA, aufgetragen über die Zeit t in einem Diagramm.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, zu verlassen.
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1 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei ist eine Fahrzeugkolonne mit mehreren Fahrzeugen, welche in einem Platoon fahren vorgesehen. Platoons aus Fahrzeugen bestehen aus einem Führungsfahrzeug, das Geschwindigkeit und Richtung vorgibt, und einem oder mehreren, mit geringem Abstand folgenden Folgefahrzeugen, wobei sich ein nachfolgendes Folgefahrzeug am jeweils vorausfahrenden Vorderfahrzeug orientiert. Damit soll durch Windschattenfahren sowohl eine Kraftstoffeinsparung mit entsprechender Reduzierung der CO2-Emission als auch eine effizientere Nutzung der Verkehrsinfrastruktur bei erhöhter Verkehrssicherheit erreicht werden.
Innerhalb einer Kolonne können die Abstände der Fahrzeuge prinzipiell so weit reduziert werden, dass eine kollektive Vollbremsung, die vom Führungsfahrzeug eingeleitet und koordiniert wird, gerade noch sicher durchgeführt werden kann. Das Führungsfahrzeug selbst kann durch besonders große Sicherheitsabstände nach vorne sichern, dass eine starke Bremsung sehr unwahrscheinlich wird.
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Über eine drahtlose Datenkommunikation (vehicle-to-vehicle Kommunikation) wird zwischen den Fahrzeugen ständig ein V2V-Signal übermittelt, um die Fahrzeuge der Kolonne zu koordinieren bzw. überwachen zu können. Hierzu ist in jedem der Fahrzeuge eine Kommunikationseinheit zum Aussenden und Empfangen von Daten/Signalen vorgesehen. Die drahtlose Datenübertragung erfolgt über insbesondere einen Funkkanal.
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Eine manuelle Bremsung mbM (manuelles Bremsmanöver) eines der Folgefahrzeuge ist zunächst einmal nicht koordiniert, wobei der Abstand zum nachfolgenden Fahrzeug sehr gering ist. Zudem ist das manuell bremsende Fahrzeug für gewöhnlich nicht in der Koordinationsrolle des Platoons. Somit ist nicht gewährleistet, dass die nachfolgenden Fahrzeuge auf eine beispielsweise Vollbremsung angemessen reagieren können. Manuelle Bremsmanöver dürfen jedoch bei einer automatisierten Fahrt in einer Kolonne nicht unterdrückt werden.
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Bei einer solchen Fahrt, welche normalerweise einen Autonomielevel 3 (standardisiert gemäß SAE J3016) aufweist, bleibt der Fahrer in der Verantwortung für die Sicherheit. Dies ist auch bei gemischten Platoons mit mindestens einem Fahrzeug, welches einen Autonomielevel 3 aufweist, gültig.
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Es ist zu beachten, dass nachfolgend beschriebene Funktionen immer mit f bezeichnet werden, es sich aber um unterschiedliche Funktionen f handeln kann.
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In einem ersten Schritt S1 führt ein Fahrzeug PT_mbM (manuell bremsender Platoon-Teilnehmer) des Platoons eine manuellen Bremsung mbM durch.
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Während der manuellen Bremsung mbM des Fahrzeugs PT_mbM, sendet das Fahrzeug PT_mbM in einem Schritt S2 ein spezielles Signal an die anderen Fahrzeuge im Platoon aus, dass die nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i, i = 1..n im Platoon dazu veranlasst, eine Übertragung mit für diesen Sonderfall notwendigen Abstandsdaten vorzugsweise mit hoher Wiederholrate zu senden. Die Abstandsdaten sind hier die Abstandsregelreservebewertungen ARRB_i des jeweiligen nachfolgenden Fahrzeugs PT_Folge_i nach vorne hin, ausgebildet. Dabei ist i gleich 1 für das direkt, dem manuell bremsenden Fahrzeug PT_mbM, nachfolgende Fahrzeug PT_Folge_1 und n das letzte, dem manuell bremsenden Fahrzeug PT_mbM, nachfolgende Fahrzeug PT_Folge_n im Platoon. Diese Abstandsdaten werden über die Kommunikationseinheit der jeweiligen nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i gesendet und über die Kommunikationseinheit des Fahrzeugs PT_mbM empfangen. Vorzugsweise wird hierzu eine Funkverbindung mit einer Frequenz verwendet. Optional können auch zusätzliche Frequenzen oder andere Übertragungswege hinzugezogen werden.
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Die Abstandsregelreservebewertungen ARRB_i sind notwendig, um das Bremsverhalten des Fahrzeugs PT_mbM durch eine Bremseingriffsbegrenzung zu begrenzen. Das Fahrzeug PT_mbM erfüllt dann in dieser Situation eine Koordination der kollektiven Bremsung.
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In einem Schritt S4 werden zur Bestimmung der Bremseingriffsbegrenzung die, von jedem der nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i gesendete, Abstandsregelreservebewertung ARRB_i von dem Fahrzeug PT_mbM eingelesen und daraus eine gesamte Abstandsregelreservebewertung ARRB berechnet.
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2 zeigt eine beispielshafte Abstandsregelreservebewertung ARRB in einem Diagramm. Die Abstandsregelreservebewertung ARRB hat vorzugsweise einen kontinuierlichen Wertebereich. Das Fahrzeug PT_mbM wertet die ARRB_i der nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i vorzugsweise einzeln und/oder gemeinsam statisch und dynamisch aus.
Beispielhaft ist hier die Bremsbegrenzungsregelung in einer Grundform ausgeführt: Aus dem Abstand d_i von einem nachfolgenden Fahrzeug PT_Folge_i auf den vorausfahrenden PT_Folge_i -1 wird die jeweilige Abstandsregelreservebewertung ARRB_i gebildet.
ARRB_i ist somit eine Funktion f des Abstand d_i:
ARRB_i= f(d_i)
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Ab und unterhalb eines minimalen Abstands, der insbesondere aus Abstandsmessungenauigkeiten und einem Abstand, der gerade nicht zum Zusammenstoß führen würde, bestimmt wird, ist die Abstandsregelreservebewertung ARRB_i = 0 (für alle i). Bei einem normalen Abstand d_normPT innerhalb eines Platoons ist die Abstandsregelreservebewertung ARRB_i (für alle i, das heißt alle nachfolgenden Fahzeuge) vorzugsweise gleich 1. Der Verlauf zwischen diesen beiden Punkten kann als Gerade oder vorzugsweise als „Sättigungskurve“ angelegt werden. Die Verwendung einer „Sättigungskurve“ hat den Vorteil, dass die Bremsbegrenzungsregelung sehr einfach ausgeführt werden kann, da eine vorteilhafte Regelcharakteristik bereits in dieser Funktion angelegt ist. Insbesondere können dadurch bereits auch dynamische Effekte, beispielsweise eine sich stark ändernde Abstandsregelreservebewertung ARRB_i funktional über eine rein statische Berechnung fast vollständig mit abgebildet werden.
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Optional können auch Geschwindigkeiten und Verzögerungen mit in die Abstandsregelreservebewertung ARRB_i einbezogen werden. Z.B. könnte der normale Abstand d_normPT auch von der Geschwindigkeit abhängig sein. Die Geschwindigkeit kann als eine Größe v_i der jeweiligen Fahrzeuge PT_Folge_i dargestellt sein. Die jeweilige Abstandsregelreservebewertung ARRB_i wäre dann durch eine Funktion f(d_i, v_i) oder f(d_i(v_i)) gegeben. Alternativ kann die Geschwindigkeit die normale Platoon Geschwindigkeit v_norm sein. Die jeweilige Abstandsregelreservebewertung ARRB_i wäre dann durch eine Funktion f(d_i, v_norm) oder f(d_i(v_norm)) gegeben.
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In einem Schritt S5 wird die Bremsbegrenzung (BG), die auf das Fahrzeug PT_mbM wirkt, berechnet.
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3 zeigt eine Gesamtbegrenzung BG als Funktion der Abstandsregelreservebewertung ARRB. Die Bremsbegrenzung BG_i, die vom i-ten nachfolgenden Fahrzeug PT_Folge_i auf das Fahrzeug PT_mbM wirkt, wird besonders einfach unmittelbar als eine Funktion f von der jeweiligen Abstandsregelreservebewertung ARRB_i gebildet: f(ARRB_i).
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Die jeweiligen Bremsbegrenzungen BG_i, die von den Abstandsregelreservebewertungen ARRB_i, welche vom jeweiligen nachfolgenden i-ten Fahrzeug PT_Folge_i herrühren, ist eine Funktion von den jeweiligen Abstandsregelreservebewertungen ARRB_i :
BG_i = f(ARRB_i).
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Die Gesamtbegrenzung BG bildet sich aus dem Maximum aller BG_i, das heißt aller Bremsbegrenzung BG_i, die vom i-ten nachfolgende Fahrzeug PT_Folge_i auf das Fahrzeug PT_mbM wirkt.
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BG ist somit durch MAX(BG_i) für alle nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i mit i = 1...n gegeben.
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Vorzugsweise ist die Gesamtbegrenzung BG zwischen 0...1 normiert. „0“ bedeutet keine Begrenzung der manuellen Bremsung mbM und „1“ entspricht einer vollständigen Unterbindung der manuellen Bremsung mbM.
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Für einzelne nachfolgende Fahrzeuge PT_Folge_i kann die jeweilige Bremsbegrenzung BG_i vorzugsweise als Gerade ausgeführt sein. Insbesondere ist dies bei Verwendung einer Sättigungskurve wie in 1 beschrieben vorteilhaft.
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Bei der Abstandsregelreservebewertung ARRB gleich 1 ist die jeweilige Bremsbegrenzung BG_i vorzugsweise gleich 0.
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Das ist dadurch begründet, dass eine manuelle Bremsung innerhalb eines Platoons keine Komfortaktion darstellt. Es ist daher kein Raum dafür gegeben, systematisch alle Abstände gegenüber dem normalen Abstand d_normPT zu vergrößern. Im besten Fall können diese Abstände gehalten werden. Dies jedoch gilt nicht für das direkte, dem manuell bremsenden Fahrzeug PT_mbM, nachfolgende Folgefahrzeug PT_Folge_1 mit i gleich 1, für welches ein größerer Zielabstand sinnvoll ist. Bei einer Abstandsregelreservebewertung ARRB von 0, welche hier einem Minimalabstand entspricht, ist die jeweilige Bremsbegrenzung BG_i vorzugsweise gleich 1. Letzteres gilt ebenfalls für das direkt nachfolgende Folgefahrzeug PT_Folge_1 mit i gleich 1.
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Um einen Ziehharmonikaeffekt unter den nachfolgenden Folgefahrzeugen PT_Folge_i zu vermeiden, ist es zusätzlich sinnvoll, eine Durchschnittsbremsbegrengzungsbewertung BG_mean in Bezug auf die jeweilige Bremsbegrenzung BG_i aller nachfolgenden Folgefahrzeuge PT_Folge_i zu verwenden. Vorzugsweise wird die Durchschnittsbremsbegrengzungsbewertung BG_mean durch eine weitere Funktion f von einer vorab bestimmten mittleren Abstandsregelreservebewertung ARRB_mean berechnet: f(ARRB_mean).
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Dabei ist die Funktion f(ARRB_mean) bei einer Abstandsregelreservebewertung ARRB gleich 1 ist, gleich der jeweiligen Bremsbegrenzung BG_i, so dass der normale Abstand d_PTnorm für alle Fahrzeuge annähernd gehalten wird; es besteht somit keine Gefahr eines „Ziehharmonikaeffekts“. Es muss hier keine Durchschnittsbremsbegrengzungsbewertung BG_mean verwendet werden.
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Bei Annäherung von oben an eine Abstandsregelreservebewertung ARRB gleich 0, muss die Durchschnittsbremsbegrengzungsbewertung BG_mean größer als die jeweilige Bremsbegrenzung BG_i für alle nachfolgenden Folgefahrzeuge PT_Folge_i sein.
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Im einem weiteren Schritt S6 wird optional ein Begrenzungsregler BG_Regler eingerichtet. Dieser bewirkt, dass die manuelle Bremsung graduell über eine Zeit t, hier eine typische Bremseingriffszeit t, erfolgt, um den nachfolgenden Fahrzeugen Zeit für ein wirkungsvolles Bremsen zu verschaffen.
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4 zeigt eine solche Bremsbegrenzungsregelung BG_reg.
Hierzu wird bei Start der manuellen Bremsung (mbM) die manuelle Bremsung initial auf einen Bremsbegrenzungswert BG_initramp(0) begrenzt. Der Bremsbegrenzungswert BG_initramp(0) wird über die Zeit t auf einen Bremsbegrenzungswert BG_initramp(t) verringert. Parallel wird wie oben beschrieben die Bremsbegrenzung BG der manuellen Bremsung mbM berechnet. Diese startet ohne Begrenzung bei einem normalen Abstand d_normPT mit der Abstandsregelreservebewertung ARRB gleich 1 und wird zeitabhängig als Funktion der ARRB als BG(t) berechnet.
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Die Bremsbegrenzungsregelung BG_reg(t) wird vorteilhafterweise aus dem Maximum aus beiden Werten MAX(BG_initramp(t); BG(t)) gebildet. Sobald der Bremsbegrenzungswert BG_initramp(t) geringer als der Bremsbegrenzung BG(t) über die Zeit BG(t) ist, wird die Bremsbegrenzung BG voll wirksam.
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Es ist vorteilhaft, die Wunschbremsstärke des manuell bremsenden Fahrzeugs Fahrzeug PT_mbM direkt zu berücksichtigen, da nicht alle manuellen Bremsungen automatisch Vollbremsungen sind und manuelle Bremsungen häufig nicht mit maximaler Stärke beginnen, sondern zum Ende der Bremszeit an Stärke zunehmen. Damit lässt sich im allgemeinen Fall für die nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i eine Geschwindigkeitsreserve zum Fahrzeug PT_mbM ohne Vollbremsung aufbauen.
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Das kann realisiert werden, indem der initiale Bremsbegrenzungswert BG_initramp(0) für das Fahrzeug PT_mbM in Abhängigkeit der Wunschbremsstärke initialisiert wird.
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5 zeigt den initialen Bremsbegrenzungswert BG_initramp(0) für verschiedene Bremswunschstärken. Hierbei ist ein erster initialer Bremsbegrenzungswert BG_initramp(0)_1 für einen geringen Bremswunsch, ein zweiter initialer Bremsbegrenzungswert BG_initramp(0)_2 für einen mittleren Bremswunsch und dritter initialer Bremsbegrenzungswert BG_initramp(0)_3 für einen hohen Bremswunsch gezeigt.
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Bei stärkerem Bremswunsch wird vorteilhafterweise weniger begrenzt, der initiale Bremsbegrenzungswert BG_initramp(0) wird also geringer angesetzt. Weiterhin weist der Bremsbegrenzungswert BG_initramp(t) über die Zeit t eine Rampensteigung auf. Diese Rampensteigung von dem Bremsbegrenzungswert BG_initramp(t) über die Zeit t kann bei einem stärkeren Bremswunsch steiler ausfallen.
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Vorzugsweise sollen die nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i möglichst als Block Abstand zum Fahrzeug PT_mbM gewinnen, während sie untereinander den normalen Abstand d_normPT einhalten.
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6 zeigt einen zeitlichen Abstandsverlauf bei der manuellen Bremsung mbM des Fahrzeugs PT_mbM in Fahrtrichtung F bezüglich eines zeitlichen Bermsverlaufes t_z in Bezug auf eine relative Position Pos_rel.
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Je nach Situation kann der zeitlichen Abstandsverlauf variieren. Bei einer Vollbremsung gäbe es keine Reserve einen nennenswerten Zustandsabstand für die nachfolgenden Fahrzeuge zu gewinnen.
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In einem Schritt S7 wird die minimale Bremsstärke für die nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i berechnet.
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7 zeigt ein Diagramm der minimale Bremsstärke BS_min für die nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i. Vorzugsweise bremsen dazu alle nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i kollektiv mit einer Bremsstärke, die oberhalb der initial freigegebenen Bremsstärke BG_initramp(0) für das Fahrzeug PT_mbM liegt. Diese beträgt 1 - BG_initramp(0). Die minimale Bremsstärke für alle nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i muss so gewählt sein, dass zusammen mit der Rampensteigung über den initialen Bremsbegrenzungswert BG_initramp (t) genug Zeit bleibt, um eine Geschwindigkeitsreserve für die alle nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i zu erreichen. Die Zeit t_equal ist durch den Schnittpunkt der Funktion des Bremsbegrenzungswerts BG_initramp(t) über die Zeit t für die Bremsfreigabe für das Fahrzeugs PT_mbM mit der minimalen Bremsstärke BS_min der nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i gegeben. Die Zeit t_equal steht zur Verfügung, um eine Geschwindigkeitsreserve zu gewinnen. Bei schwächeren manuellen Bremsungen kann eine größere Geschwindigkeitsreserve gewonnen werden. Bei einer manuellen Vollbremsung soll mindestens die Bremsreaktionszeit der nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i sicher ausgeglichen werden, so dass das unmittelbare, dem manuell bremsenden Fahrzeugs PT_mbM , nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_1 noch den normalen Abstand d_normPT einhalten kann. Nach t_equal bestimmt das Regelverhalten den weiteren Verlauf.
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8 zeigt den Zielabstand ZA, in Abhängigkeit von der Zeit t, für die nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i, wobei mbM der Zeitpunkt der manuellen Bremsung ist und d_normal der normale Sicherheitsabstand wenn die Fahrzeuge nicht in einem Platoon fahren. Das unmittelbar nachfolgende Fahrzeuge PT_Folge_1, das auf das Fahrzeug PT_mbM folgt, hat eine Sonderrolle bzgl. der Abstandsregelung. Wenn es die manuelle Wunschbremsstärke zulässt, soll es über eine Geschwindigkeitsreserve Sicherheitsabstand zum Fahrzeug PT_mbM gewinnen. Dazu muss für dieses Fahrzeug der Zielwert der Abstandregelung angehoben werden, während er für die nachfolgenden Fahrzeuge PT_Folge_i gleich normalen Platoon Abstand d_normPT bleibt. Vorteilhaft ist es, den Zielwert bei Auslösung des manuellen Bremsmanövers stufenförmig anzuheben. Der weitere Verlauf kann graduell z.B. über eine Rampe erfolgen, um Überreaktionseffekte zu vermeiden.
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Das Fahrzeug PT_mbM überträgt somit erfindungsgemäß an die Folgefahrzeuge PT_Folge_i, i >= 1 die Information über seine Wunschbremsstärke.
Die Folgefahrzeuge PT_Folge_i, i >=1 übertragen ihre Abstandregelreservebewertungen ARRB_i und optional ihre Geschwindigkeiten v_i an das Fahrzeug PT_mbM.
Weiterhin müssen die initiale Rampenfunktion BG_initramp (t) für die Gesamtbegrenzung des Fahrzeug PT_mbM und die minimalen Bremsstärken BG_min der Folgefahrzeuge PT_Folge_i zusammen passen. Das kann entweder für alle Fahrzeuge festgelegt sein, oder die Daten werden innerhalb des Platoons festgelegt. Dazu hat jedes Folgefahrzeuge PT_Folge_i ein eigenes zusammenpassendes Set gespeichert.
Bei Platoonbildung werden die Daten vom Koordinator festgelegt. Z.B. überträgt der Koordinator sein Set aus BG_initramp (t) und passender minimaler Bremsstärke BG_min für Folgefahrzeuge PT_Folge_i an alle anderen Fahrzeuge, die diese Werte übernehmen und im Fall eines manuellen Bremsmanövers anwenden.
Für solche Abgleiche sind Geraden besonders einfach zu übertragen, besonders wenn zusätzlich über eine Wunschbremsstärke eine Parameterschaar gebildet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016012868 A1 [0003]
