DE102020107880A1 - Verfahren zum Steuern eines Geschwindigkeitsregelsystems in einem Kurvenverlauf - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs mit einer adaptiven Geschwindigkeitsregelanlage in einem Kurvenverlauf bereitgestellt, bei dem die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs dynamisch in Abhängigkeit von der geplanten Ausfahrt aus dem Kreisverkehr und der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs angepasst wird. Es wird weiterhin ein Kraftfahrzeug zum Ausführen des Verfahrens bereitgestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs mit einer adaptiven Geschwindigkeitsregelanlage in einem Kurvenverlauf sowie ein Kraftfahrzeug zum Ausführen des Verfahrens.
  • Adaptive Geschwindigkeitsregelsysteme (adaptive cruise control, ACC), die die Drehzahl eines Motors automatisch derart regeln, dass das Fahrzeug eine vom Fahrer vorgegebene Geschwindigkeit nach Möglichkeit einhält, sind bekannt. Viele Fahrzeuge weisen häufig ein Fahrassistenzsystem zur Unterstützung des Fahrers bei der Einhaltung des aktuellen Geschwindigkeitslimits auf dem augenblicklich befahrenen Straßenabschnitt auf, nämlich eine sogenannte Intelligente Geschwindigkeitsassistenz bzw. Intelligente Geschwindigkeitsregelsysteme (intelligent adaptive cruise control, IACC). Das IACC reagiert dabei auf andere Fahrzeuge und Verkehrszeichen, um die Geschwindigkeit des betreffenden Kraftfahrzeugs anzupassen.
  • Ein automatisches Anpassen der Geschwindigkeit ist in Kurvenfahrten, besonders in Kreisverkehren, nicht einfach. Das IACC muss die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der geplanten Abfahrt steuern, erkennen, wo sich das Kraftfahrzeug befindet und dass es wirklich abbiegt. In der DE 10 2012 213 933 A1 wird ein Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung vor, in und nach einer Kurvenfahrt beschreiben. In der DE 10 2015 226 840 A1 wird ein Verfahren zum Durchfahren eines Kreisverkehrs beschrieben, bei dem die Geschwindigkeit zwischen Einfahren in den und Ausfahren aus dem Kreisverkehr im Wesentlichen konstant gehalten wird. Es besteht die Aufgabe, die Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs in einem Kurvenverlauf dynamisch zu steuern.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Figuren und den Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsformen der Erfindung können in vorteilhafter Weise miteinander kombiniert werden.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs mit einem intelligenten Geschwindigkeitsregelsystem und einem Navigationssystem in einem Kurvenverlauf einer Fahrbahn, mit den Schritten:
    • - Erfassen des Kurvenverlaufs,
    • - Einteilen des Kurvenverlaufs in mindestens zwei Zonen,
    • - Erfassen der geplanten Ausfahrt aus dem Kurvenverlauf,
    • - Anpassen der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der zu erreichenden Zone,
    • - Beschleunigen des Kraftfahrzeugs, wenn eine Richtungsänderung des Kraftfahrzeugs aus dem Kurvenverlauf heraus detektiert wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht vorteilhaft ein automatisches Durchfahren eines Kurvenverlaufs, worin die Geschwindigkeit in Abhängigkeit vom aktuellen Ort und der beabsichtigten Abbiegerichtung gesteuert wird.
  • Der Kurvenverlauf wird auf der Basis von Karteninformationen ermittelt, die in einer Speichereinrichtung des Navigationssystems abgespeichert oder online (Cloud) verfügbar sind. Der Kurvenverlauf kann auch auf der Basis von GPS-Daten, bordeigenen Umfeldsensoren und/oder mittels einer optischen Bildgebungseinrichtung, z.B. einer Kamera, ermittelt werden. Auch Informationen, die auf der Basis einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation erhalten werden, sind zum Erfassen des Kurvenverlaufs nutzbar. Die geplante Abfahrt wird auf der Basis von Karteninformationen des Navigationssystems ermittelt, das die zu fahrende Route ermittelt hat.
  • Die Geschwindigkeit, mit der ein Kurvenverlauf durchfahren wird, ist abhängig vom bereits durchfahrenen Teil des Kurvenverlaufs und der geplanten Ausfahrt. Im Anfangsbereich des Kurvenverlaufs, z.B. etwa im ersten Drittel eines Kreisverkehrs, kann mit höherer Geschwindigkeit gefahren werden als die weiteren Abschnitte des Kreisverkehrs. Daher ist es vorteilhaft, den Kurvenverlauf in Zonen einzuteilen.
  • Das Steuern der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der zu erreichenden Zone des Kurvenverlaufs ist vorteilhaft, weil berücksichtigt wird, dass in den Zonen unterschiedliche Geschwindigkeiten erforderlich sind. Dabei sind zum Erreichen weiter entfernt liegenden Zonen niedrigere Geschwindigkeiten möglich, z.B. wenn ein Kreisverkehr zum größten Teil durchfahren werden soll, als wenn eine nahe liegende Abfahrt aus dem Kurvenverlauf gewählt wird, z.B. im ersten Drittel eines Kreisverkehrs. Dazu wird eine Soll-Geschwindigkeit berechnet, mit der die aktuelle Geschwindigkeit verglichen wird. Ist die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu hoch, wird sie allmählich verringert, ist sie zu niedrig, wird sie allmählich erhöht, und wenn sie so ist, wie sie idealerweise sein soll, wird sie nicht verändert. Die Geschwindigkeit wird durch das IACC gesteuert, d.h. an die Situation angepasst.
  • Weiterhin wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs vorzugsweise in Abhängigkeit von der Position des Kraftfahrzeugs im Kurvenverlauf gesteuert. Die Position des Kraftfahrzeugs ist vorteilhaft zu wissen, da in Abhängigkeit von der gefahrenen Strecke und dem geplanten Abbiegen die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs gesteuert werden kann.
  • Vorzugsweise wird die aktuelle Position des Kraftfahrzeugs durch Vergleichen des bekannten Kurvenverlaufs mit der gefahrenen Strecke bestimmt. Der Kurvenverlauf wird den Karteninformationen des Navigationssystems entnommen. Dabei wird berechnet, wieviel Prozent des abzufahrenden Kurvenverlaufs das Kraftfahrzeug bereits absolviert hat. Dazu kann der Kurvenverlauf durch Wegpunkte charakterisiert werden, die einer bestimmten Entfernung von der Einfahrt in den Kurvenverlauf und einer bestimmten Kurvenform (d.h. einer bestimmten Krümmung oder einem bestimmten Krümmungswert) entspricht. Auf diese Weise kann vorteilhaft das Erreichen eines Punktes berechnet werden, an dem der Scheitelpunkt des zu fahrenden Kurvenverlaufs eingeleitet und die Geschwindigkeit erhöht werden soll.
  • Vorzugsweise wird eine Änderung der Richtungssteuerung des Kraftfahrzeugs mittels Sensoren ermittelt. Dabei wird vorteilhaft erkannt, dass das Kraftfahrzeug anfängt, eine Richtungsänderung einzuleiten. Das ermöglicht eine rechtzeitige Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zum Verlassen des Kurvenverlaufs. Als Sensoren werden bevorzugt Sensoren zum Messen des Lenkradwinkels und/oder Sensoren zum Messen der Gierrate verwendet, welche die Gierrate und/oder den Lenkradwinkel des Kraftfahrzeugs messen. Dieses Verfahren ist vorteilhaft besonders gegenüber dem Verwenden von GPS, weil in einem Kurvenverlauf mittels GPS-Daten nur ungenau ermittelt werden kann, wann das Kraftfahrzeug den Kurvenverlauf verlässt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für einen Kreisverkehr geeignet. Es ist darum bevorzugt, wenn der Kurvenverlauf ein Kreisverkehr ist.
  • Vorzugsweise wird der Kreisverkehr in Bezug auf die Kreisposition des geplanten Abbiegens des Kraftfahrzeugs vom Kreisverkehr in mindestens drei Zonen eingeteilt. Die zu fahrende Geschwindigkeit kann dadurch vorteilhaft daran adaptiert werden, in welcher Zone die geplante Abfahrt liegt. Es sind aber auch weniger oder mehr Zonen möglich, wenn z.B. die Größe des Kreisverkehrs und/oder die Anzahl und/oder die Anordnung der Abfahrten das erforderlich machen. Als Maß für die Zoneneinteilung kann die Zahl π herangezogen werden, wobei dann ein ganzer Kreisumfang mit 2 π bezeichnet wird.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, das mindestens ein Navigationssystem und eine Steuerungseinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zu steuern. Die Vorteile des Kraftfahrzeugs entsprechen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
    • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
    • 2 ein Fließdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • 3 eine Skizze einer Einteilung eines Kreisverkehrs in Zonen.
    • 4 eine Skizze verschiedener Abbiegesituationen in einem Kreisverkehr.
  • In 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug 1 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Steuerungseinrichtung 2 auf. In der Steuerungseinrichtung 2 ist ein intelligentes Geschwindigkeitsregelsystem (IACC) 3 implementiert. In der Steuerungseinrichtung ist weiterhin eine Motorsteuerung implementiert, mit der z.B. die Drehzahl eines Motors des Kraftfahrzeugs 1 gesteuert wird, um darüber die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 zu steuern. Die Steuerungseinrichtung 2 ist mit einer Navigationseinrichtung 4 verbunden. Weiterhin ist die Steuerungseinrichtung 2 mit zwei Sensoren 5 verbunden, und zwar einem Lenkradwinkelsensor 6 und einem Gierratensensor 7. Das Kraftfahrzeug 1 kann weitere Sensoren 5 aufweisen, die Messwerte an die Steuerungseinrichtung 2 übermitteln.
  • In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Fließdiagramm von 2 wird in einem ersten Schritt S1 ein Kurvenverlauf 10 ermittelt. Der Kurvenverlauf 10 wird von der Navigationseinrichtung 4 ermittelt und an die Steuerungseinrichtung 2 übermittelt. Der Kurvenverlauf 10 ist hier ein Kreisverkehr 11, wie er in 3 dargestellt ist. In einem zweiten Schritt S2 wird der Kreisverkehr 11 von der IACC 3 in Zonen 12 eingeteilt. Dabei wird der Kreisverkehr 11, durch eine Einfahrt 13, mehrere Wegpunkte 14 des Kurvenverlaufs entlang des Umfanges des Kreisverkehrs 11 (hier charakterisiert durch die Unterteilung der Zonen 12) und drei Ausfahrten charakterisiert. Die Einfahrt und die Ausfahrten sind situationsbezogen veränderlich. Als Maß für die Zoneneinteilung wird die Zahl π herangezogen, wobei ein ganzer Kreisumfang mit 2π bezeichnet wird.
  • Das Kraftfahrzeug 1 kann verschiedene Ausfahrten aus dem Kreisverkehr 11 wählen. In 4 ist ein Kreisverkehr mit verschiedenen Abbiegesituationen dargestellt. In 4A biegt das Kraftfahrzeug 1 in eine erste Ausfahrt 15 aus dem Kreisverkehr 11 ab, die sich etwa im Winkel von 90° zur Einfahrt befindet. Die erste Ausfahrt 15 befindet sich in einer ersten Zone 121, die von der Einfahrt 14 in den Kreisverkehr bis etwa 2/3π reicht. In 4B biegt das Kraftfahrzeug 1 in eine zweite Ausfahrt 16 aus dem Kreisverkehr 11 ab, die sich etwa im Winkel von 180° zur Einfahrt befindet. Die zweite Ausfahrt 16 befindet sich in einer zweiten Zone 122, die im Umfang des Kreisverkehrs 11 etwa von 2/3π bis 7/6π reicht. In 4C biegt das Kraftfahrzeug 1 in eine dritte Ausfahrt 17 aus dem Kreisverkehr 11 ab, die sich etwa im Winkel von 270° zur Einfahrt befindet. Die dritte Ausfahrt 17 befindet sich in einer dritten Zone 123, die im Umfang des Kreisverkehrs etwa von 7/6π bis zum vollständigen Umfang des Kreisverkehrs 11 (2π) reicht. Welche Ausfahrt aktuell für das Kraftfahrzeug 1 geplant ist, wird in Schritt S3 anhand der von der Navigationseinrichtung 4 berechneten Route ermittelt.
  • In einem vierten Schritt S4 wird die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 entsprechend angepasst. In der Situation gemäß 4A ist eine höhere Geschwindigkeit möglich als in der Situation gemäß 4B, und in dieser eine höhere Geschwindigkeit als in der Situation 4C. Die Geschwindigkeit wird laufend an die aktuelle Position des Kraftfahrzeugs 1 angepasst. Zum Bestimmen der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs 1 wird die im Kreisverkehr 11 gefahrene Strecke und die Orientierung des Kraftfahrzeugs 1 im Kreisverkehr 11 herangezogen. Weiterhin kann ein Erreichen von Wegpunkten 14 des Kreisverkehrs 11 zum Bestimmen der Position herangezogen werden. Dabei wird eine bestimmte Geschwindigkeit entsprechend der aktuellen Position und der zu erreichenden Ausfahrt festgelegt (Soll-Geschwindigkeit vs). Ist die aktuelle Geschwindigkeit (vi) zu niedrig (vi < vs), wird die Geschwindigkeit erhöht. Ist die aktuelle Geschwindigkeit zu hoch (vi > vs), wird die Geschwindigkeit verringert. Entspricht die aktuelle Geschwindigkeit der Soll-Geschwindigkeit (vi = vs), wird sie beibehalten.
  • Die Information über die Geschwindigkeitsverhältnisse des Kraftfahrzeugs wird dem Fahrer über ein Display mitgeteilt. Dabei wird z.B. mitgeteilt, dass die Geschwindigkeit vi zu niedrig ist und das Kraftfahrzeug 1 auf die Soll-Geschwindigkeit vs beschleunigt wird.
  • Wird eine Ausfahrt erreicht, an der das Kraftfahrzeug 1 aus dem Kreisverkehr 11 fahren soll, wird ein entsprechender Steuerungsbefehl zum Lenken erteilt. Die tatsächliche Richtungsänderung wird durch den Lenkradwinkelsensor 6 und/oder den Gierratensensor 7 erfasst, die entsprechende Daten an die Steuerungseinrichtung 2 senden. Die Steuerungseinrichtung 2 erteilt dann in einem fünften Schritt S5 einen Steuerungsbefehl zum Erhöhen der Geschwindigkeit, so dass das Kraftfahrzeug 1 aus dem Kreisverkehr 11 heraus beschleunigt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Steuerungseinrichtung
    3
    intelligente Geschwindigkeitsassistenz
    4
    Navigationseinrichtung
    5
    Sensoren
    6
    Lenkradwinkelsensor
    7
    Gierratensensor
    10
    Kurvenverlauf
    11
    Kreisverkehr
    12
    Zone
    121
    erste Zone
    122
    zweite Zone
    123
    dritte Zone
    13
    Einfahrt
    14
    Wegpunkte des Kreisverkehrs
    15
    erste Ausfahrt
    16
    zweite Ausfahrt
    17
    dritte Ausfahrt
  • 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 102012213933 A1 [0003]
    • DE 102015226840 A1 [0003]

Claims (8)

  1. Verfahren zum Steuern der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs (1) mit einem intelligenten Geschwindigkeitsregelsystem (3) und einer Navigationseinrichtung (4) in einem Kurvenverlauf (10) einer Fahrbahn, mit den Schritten: - Erfassen des Kurvenverlaufs (10), - Einteilen des Kurvenverlaufs in mindestens zwei Zonen (12), - Erfassen der geplanten Ausfahrt aus dem Kurvenverlauf (10), - Anpassen der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1) in Abhängigkeit von der zu erreichenden Zone (12), - Beschleunigen des Kraftfahrzeugs (1), wenn eine Richtungsänderung des Kraftfahrzeugs (1) aus dem Kurvenverlauf (10) heraus detektiert wird.
  2. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1) in Abhängigkeit von der Position des Kraftfahrzeugs (1) im Kurvenverlauf (10) gesteuert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die aktuelle Position des Kraftfahrzeugs (1) durch Vergleichen des aus der Navigationseinrichtung (4) bekannten Kurvenverlaufs (10) mit der gefahrenen Strecke bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Änderung der Richtungssteuerung des Kraftfahrzeugs (1) mittels Sensoren (5) erkannt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei Sensoren zum Messen des Lenkradwinkels (6) und/oder Sensoren zum Messen der Gierrate (7) verwendet werden.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kurvenverlauf (10) ein Kreisverkehr (11) ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Kreisverkehr (11) in Bezug auf eine geplante Abfahrt des Kraftfahrzeugs (1) vom Kreisverkehr (11) in mindestens drei Zonen (12) eingeteilt wird.
  8. Kraftfahrzeug (1), das mindestens eine Navigationseinrichtung (4) und eine Steuerungseinrichtung (2) aufweist, die ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß der Ansprüche 1-7 zu steuern.
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