DE19514023A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Geschwindigkeits- und Abstandsregelung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Geschwindigkeits- und Abstandsregelung für ein Kraftfahrzeug

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges und dessen Abstands zu ei­ nem voraus fahrenden Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung. Ein derartiges Verfahren wird insbesondere in sogenannten Ab­ standsregeltempomaten verwendet. Bei Fehlen eines vorausfahren­ den Fahrzeugs innerhalb eines vorgegebenen Erfassungsbereichs vor dem Fahrzeug erfolgt eine Geschwindigkeitsregelung entspre­ chend der Funktionsweise eines herkömmlichen Tempomaten. Sobald im vorgegebenen, frontseitigen Erfassungsbereich ein vorausfah­ rendes Fahrzeug detektiert wird, wird von der Geschwindigkeits­ regelung auf eine Abstandsregelung umgeschaltet. Durch die an­ schließende Abstandsregelung wird die Einhaltung eines bestimm­ ten, üblicherweise geschwindigkeitsabhängigen Abstandes zum vor­ aus fahrenden Fahrzeug gewährleistet.
Ein derartiges Verfahren ist in der Offenlegungsschrift DE 42 09 060 A1 beschrieben. Weitergehend ist dort eine Adaption des Sollabstandes für die Abstandsregelung an das Fahrverhalten vor­ gesehen, bei welcher der jeweilige Sollabstandswert inkremental in Abhängigkeit von einer aus dem Fahrverhalten abgeleiteten Re­ aktionszeit und der erfaßten Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs verändert wird. Dies soll eine für den Benutzer akzeptablere, weil auf sein Fahrverhalten abgestimmte Vorgabe des Sollabstan­ des der Abstandsregelung ermöglichen.
Problempunkte bestehen bei diesen kombinierten Geschwindigkeits- und Abstandsregelungsverfahren hinsichtlich des Verhaltens bei Fahrspurwechseln. Beispielsweise dauert ein Überholvorgang mit aktiviertem Regelungsverfahren länger als bei manueller Fahrt, weil im manuellen Betrieb der Fahrer bereits vor dem Fahrspur­ wechsel beschleunigen kann, während bei aktiviertem Verfahren aufgrund der Regelung des Abstands zum voraus fahrenden, zu über­ holenden Fahrzeug erst die Fahrspur gewechselt werden muß, bevor eine Beschleunigung zugelassen wird. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich, wenn der Fahrer bei aktivierter Abstandsregelung auf eine weiter rechts liegende Fahrspur wechseln möchte. Das Verfahren wechselt dann von der Abstands- auf die Geschwindig­ keitsregelung, sobald das vorausfahrende Fahrzeug aus dem front­ seitigen Erfassungsbereich hinausgelangt ist, mit der Folge, daß gegebenenfalls eine vom Fahrer nicht gewünschte Fahrzeugbe­ schleunigung zur Erreichung der eingestellten Sollgeschwindig­ keit auftritt. Dies ist in vielen Fällen unerwünscht, z. B. beim Einbiegen in eine Ausfahrtspur einer Autobahn.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines kombinierten Geschwindigkeits- und Abstandsregelungsver­ fahrens der eingangs genannten Art, das ein zufriedenstellendes Regelungsverhalten auch bei Fahrspurwechseln besitzt, sowie ei­ ner zu dessen Durchführung geeigneten Vorrichtung zugrunde.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 5 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Durch das Verfahren nach An­ spruch 1 können Überholvorgänge bei aktiv gehaltenem Regelungs­ verfahren genauso rasch wie bei manueller Fahrt durchgeführt werden. Dazu ist verfahrensgemäß eine Reduzierung des Sollab­ stands für die Abstandsregelung oder die Beendigung der Ab­ standsregelung in dem Augenblick vorgesehen, in welchem ein Be­ fehl für einen Fahrspurwechsel nach links gesetzt wird, was ei­ nen Überholwunsch anzeigt. Die Reduzierung des Sollabstands bei beibehaltener Abstandsregelung bzw. die Beendigung der Abstands­ regelung haben zur Folge, daß das Fahrzeug bereits in der ein­ leitenden Überholphase beschleunigt werden kann, in der es sich noch auf der bisherigen Fahrspur befindet, wie dies entsprechend bei einem manuell gesteuerten Überholmanöver vom Fahrer durchge­ führt wird. Durch das Verfahren nach Anspruch 5 werden uner­ wünschte Beschleunigungseffekte in den Fällen verhindert, in de­ nen nach einem Fahrspurwechsel nach rechts ein zuvor im Erfas­ sungsbereich befindliches, vorausfahrendes Fahrzeug aus dem Er­ fassungsbereich hinausgelangt. Hierzu wird die Istbeschleunigung des Fahrzeugs für die anschließende Geschwindigkeitsregelung auf einen vorgebbaren Maximalwert begrenzt. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7 eignet sich zur Durchführung der Verfahren gemäß ei­ nem der Ansprüche 1 bis 6.
Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 hat den Vor­ teil, daß der reduzierte Sollabstand bei Fahrspurwechselbefehlen nach links einerseits stets über einem gewünschten Minimalab­ stand bleibt und andererseits an die jeweilige momentane Situa­ tion angepaßt ist, indem er proportional zum bisherigen Sollab­ standswert verringert wird, der seinerseits bekanntermaßen fahr­ situationsabhängig, z. B. in Abhängigkeit vom Fahrerverhalten, von der Witterung, von der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs und von der gewählten Reaktionszeit, vorgegeben wird.
In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 wird das Fahrzeug durch das Regelungsverfahren zu Beginn von Überholphasen bis zur vorgegebenen Sollgeschwindigkeit der Geschwindigkeitsregelung auf der bisherigen Fahrspur beschleunigt, solange dies der Ab­ stand zum vorausfahrenden Fahrzeug zuläßt.
In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist vorge­ sehen, eine zuvor aktivierte Abstandsregelung bei erkanntem Be­ fehl für einen Fahrspurwechsel nach links zu beenden und gleich­ zeitig auf eine Beschleunigungsregelungsphase überzugehen. Zu­ sätzlich wird ein Mindestabstand zum voraus fahrenden Fahrzeug vorgegeben, der kleiner als der Sollabstand der vorangegangenen Abstandsregelung ist, wobei von der Beschleunigungsregelung wie­ der auf die Abstandsregelung übergegangen wird, wenn dieser Min­ destabstand während der Beschleunigungsphase unterschritten wird. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß auch während der Beschleunigungsphase selbsttätig ein zu nahes, sicherheitsge­ fährdendes Auffahren zum voraus fahrenden Fahrzeug verhindert wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 resultiert in einem vorteilhaften Fahrverhalten bei Fahrspurwechseln nach rechts, indem eine gegebenenfalls zum Zeitpunkt der Fahrspur­ wechselanforderung vorhandene positive Beschleunigung beibehal­ ten und ansonsten ein beschleunigungsfreier Fahrspurwechsel ein­ geregelt wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend näher erläutert.
Zur Verfahrensdurchführung eignet sich eine Vorrichtung in Form eines sogenannten Abstandsregeltempomaten, der im wesentlichen einen herkömmlichen Aufbau besitzt und zusätzliche Hardware­ und/oder Software-Komponenten als Mittel zur Durchführung der erfindungsspezifischen Verfahrensmaßnahmen aufweist. Insbesonde­ re enthält der Abstandsregeltempomat neben den üblichen Ge­ schwindigkeits- und Abstandsregelungseinheiten Mittel zur Erken­ nung von über einen Fahrtrichtungsanzeiger ausgelösten Fahrspur­ wechselbefehlen, mit diesen verbundene Mittel zur Festsetzung des Sollabstands (ds) für die Abstandsregelung nach Erkennung der Auslösung eines Befehls für einen Fahrspurwechsel nach links auf einen Wert (ds1) kleiner als derjenige (dsn) vor Auslösen des Be­ fehls für eine Fahrspurwechsel nach links, mindestens jedoch so groß wie ein vorgegebener Mindestabstand (dmin), sowie Mittel zur Begrenzung der Istbeschleunigung des Fahrzeugs auf einen Maxi­ malwert (dmax) während eines gesetzten Befehls für einen Fahr­ spurwechsel nach rechts dann, wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug aus dem vorgegebenen Erfassungsbereich vor dem Fahrzeug heraus­ gelangt. Die von den Mitteln im Detail ergriffenen Maßnahmen er­ geben sich aus der nachfolgenden Erläuterung des vom Abstandsre­ geltempomat durchführbaren Verfahrens. Die Realisierung dieser Mittel und die Implementierung des Verfahrens insgesamt in einer solchen Vorrichtung ist Fachwissen und bedarf hier keiner de­ taillierten Erläuterung. Verfahrensgemäß regelt der Abstandsre­ geltempomat bei Fehlen eines voraus fahrenden Fahrzeugs innerhalb eines vorgegebenen, frontseitigen Erfassungsbereichs die Istge­ schwindigkeit des Fahrzeugs um einen vom Fahrer einstellbaren Sollgeschwindigkeitswert. Sobald ein vorausfahrendes Fahrzeug innerhalb des vorgegebenen Erfassungsbereichs detektiert wird, regelt der Abstandsregeltempomat einen Sollabstand (ds) zum vor­ ausfahrenden Fahrzeug ein, der geschwindigkeitsabhängig ist, ei­ nen Festanteil besitzt und des weiteren adaptiv an die Witte­ rung, den Zeitabstand zum voraus fahrenden Fahrzeug und das Fah­ rerverhalten angepaßt werden kann. Zur konkreten Realisierung einer solchen adaptiven Anpassungsfähigkeit sei auf die eingangs erwähnte Offenlegungsschrift DE 42 09 060 A1 verwiesen.
Der solchermaßen fahrzustandsabhängig bestimmte Sollabstand (ds) gilt für Abstandsregelungsphasen so lange, wie ein im Fahrzeug vorhandener Fahrtrichtungsanzeiger nicht in eine Links-Stellung betätigt wird. Tritt hingegen der letztgenannte Fall ein, was dem Setzen eines Befehls für einen Fahrspurwechsel nach links entspricht, so wird sofort ein neuer, reduzierter Sollabstands­ wert (ds1) für die anschließende Fahrspurwechselphase festge­ setzt, der gleich dem größeren Wert eines vorgegebenen Mini­ malabstands (dmin) und des um einen vorgegebenen Faktor 1/k, mit k größer eins, verminderten bisherigen Sollabstandswerts (dsn) ist, d. h. ds1 = max {dmin, dsn/k}. Diese Verringerung des für die Ab­ standsregelung maßgebenden Sollabstands (ds) auf den neuen, ver­ ringerten Wert (ds1) hat zur Folge, daß nach dem Setzen des Fahrtrichtungsanzeigers in die Links-Stellung der Abstandsregel­ tempomat das Fahrzeug beschleunigt, und zwar maximal bis zur eingestellten Sollgeschwindigkeit, um den nunmehr kleineren Sollabstand (ds1) zu erreichen. Auf diese Weise kann der Überhol­ vorgang zügig durchgeführt werden. Voraussetzung für die Fahr­ zeugbeschleunigung ist, daß vor der Fahrspurwechselanforderung nach links der Abstand zum voraus fahrenden Fahrzeug größer als der geeignet vorzugebende Minimalabstand (dmin) ist. Dies vermei­ det ein zu nahes Auffahren auf das voraus fahrende Fahrzeug beim Beginn des Überholvorgangs. Sobald der Fahrtrichtungsanzeiger wieder aus der Links-Stellung durch Betätigen in die Geradeaus- oder die Rechts-Stellung herausgeführt wird, wird der für die Abstandsregelung maßgebliche Sollabstand (ds) von dem reduzierten Wert (ds1) wieder auf den normalen Wert (dsn) zurückgesetzt.
Alternativ zu dieser beschriebenen Vorgabe eines geringeren Ab­ standsollwertes unter beibehaltener Abstandsregelung kann vorge­ sehen sein, daß das System bei erkanntem Befehl für einen Fahr­ spurwechsel nach links die Abstandsregelung abschaltet, um an­ schließend das Fahrzeug zur Vorbereitung des Überholvorgangs zu­ gig beschleunigen zu können. Dies kann vorzugsweise durch eine mit dem Abschalten der Abstandsregelung aktivierte Beschleuni­ gungsregelung erfolgen. Dabei wird dann zur Vermeidung von zu geringen, sicherheitsgefährdenden Abständen zum vorausfahrenden Fahrzeug ein Mindestabstand vorgegeben, der kleiner als der Sollabstand der vorangegangenen Abstandsregelung ist und bei dessen Erreichen bzw. Unterschreiten das System die Beschleuni­ gungsregelung abschaltet und wieder auf die Abstandsregelung übergeht. Wenn das Fahrzeug mit Mitteln ausgestattet ist, die nicht nur die Bestimmung des Abstands zu einem auf derselben Fahrspur voraus fahrenden Fahrzeug, sondern auch des Abstands zu auf der benachbarten linken Fahrspur voraus fahrenden Fahrzeugen gestatten, kann bei Bedarf vorgesehen werden, auch diese Infor­ mation hinsichtlich des Abstands zum auf der linken Fahrspur voraus fahrenden Fahrzeug während der vom System selbsttätig durchgeführten Einleitung eines Überholmanövers zu berücksichti­ gen. Die Durchführung des ein Überholmanöver einleitenden Be­ schleunigungsvorgangs auf der bisherigen Fahrspur kann dann in geeigneter Weise davon abhängig gemacht werden, ob sich auf der linken Fahrspur ein vorausfahrendes Fahrzeug befindet und wie groß ggf. der jeweilige momentane Abstand zu diesem ist.
Eine weitere verfahrensgemäße Anpassungsmaßnahme an Fahrspur­ wechsel führt der Abstandsregeltempomat in Fahrsituationen durch, in denen durch Betätigen des Fahrtrichtungsanzeigers in die Rechts-Stellung ein Befehl für einen Fahrspurwechsel nach rechts gesetzt ist und ein zuvor im Erfassungsbereich des Fahr­ zeugs liegendes vorausfahrendes Fahrzeug aus diesem Bereich hin­ ausgelangt, ohne daß ein anderes Fahrzeug auf der neuen Fahrspur in den Erfassungsbereich gelangt. In derartigen Fällen wird zu dem Zeitpunkt, zu dem das sich bisher im Erfassungsbereich be­ findliche vorausfahrende Fahrzeug diesen Bereich verläßt, neben der Umstellung von der bisherigen Abstandsregelung auf die nun­ mehrige Geschwindigkeitsregelung gleichzeitig ein Maximalwert (amax) für die Istbeschleunigung des Fahrzeugs festgelegt. Der Maximalwert (amax) wird dabei gleich dem größeren Wert des Wertes null und des Istbeschleunigungswertes (ai) zu dem Zeitpunkt, zu dem das voraus fahrende Fahrzeug den Erfassungsbereich verlassen hat, festgelegt, d. h. amax = max{0, ai}, wobei Verzögerungen als ne­ gative Beschleunigungswerte zu betrachten sind. Ohne diese Maß­ nahme würde das Fahrzeug, wenn es bei aktiver Abstandsregelung mit gegenüber der Sollgeschwindigkeit für Geschwindigkeitsregel­ phasen reduzierter Istgeschwindigkeit hinter einem voraus fahren­ den Fahrzeug fährt und anschließend auf die rechte Fahrspur wechselt, unerwünschterweise beschleunigen, um nach der Umstel­ lung von der Abstands- auf die Geschwindigkeitsregelung die ein­ gestellte Sollgeschwindigkeit zu erreichen. Dies wird durch die Begrenzung der zulässigen Istbeschleunigung während dieses Fahr­ spurwechsels verhindert. Der Fahrspurwechsel erfolgt vielmehr ohne ruckartigen Beschleunigungseffekt mit gleichbleibender Be­ schleunigung, wenn eine solche bereits zum Zeitpunkt des Fahr­ spurwechselbeginns vorlag, und ansonsten konstant mit der zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Geschwindigkeit. Sobald der Fahrt­ richtungsanzeiger aus der Rechts-Stellung in die Links- oder Ge­ radeaus-Stellung zurückbewegt wird, wird die Begrenzung der Ist­ beschleunigung auf den Maximalwert (amax) wieder aufgehoben und mit der normalen Geschwindigkeitsregelung des Tempomaten fortge­ setzt.
Die Beschreibung des obigen, in einem geeigneten Abstandsregel­ tempomaten implementierten Verfahrensbeispiels verdeutlicht, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrich­ tung die Fähigkeit einer selbsttätigen Geschwindigkeits- und Ab­ standsregelung mit hohem Fahrkomfort auch bei Fahrspurwechseln besitzen, indem insbesondere schnelle Überholvorgänge zugelassen und unerwünschte Beschleunigungseffekte bei einem Fahrspurwech­ sel auf eine freie rechte Fahrspur, z. B. eine Autobahnausfahrt, verhindert werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit eines Kraftfahr­ zeuges und dessen Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, bei dem
  • - die Geschwindigkeit um eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit geregelt wird, solange sich kein vorausfahrendes Fahrzeug inner­ halb eines vorgegebenen Erfassungsbereichs vor dem Fahrzeug be­ findet und
  • - der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug um einen vorge­ gebenen Sollabstand geregelt wird, solange sich ein vorausfah­ rendes Fahrzeug innerhalb des vorgegebenen Erfassungsbereichs vor dem Fahrzeug befindet,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - nach Auslösen eines Befehls für einen Fahrspurwechsel nach links eine zuvor aktive Abstandsregelung beendet oder der Soll­ abstand für die Abstandsregelung auf einen Wert (ds1), der klei­ ner als derjenige (dsn) vor Auslösen des Befehls für einen Fahr­ spurwechsel nach links, mindestens jedoch so groß wie ein vorge­ gebener Mindestabstand (dmin) ist, festgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Sollabstandswert (ds1) nach Auslösen des Befehls für einen Fahrspurwechsel nach links auf den größeren Wert des vorgegebe­ nen Minimalabstands (dmin) und eines um einen vorgegebenen Faktor (1/k) kleineren Wertes (dsn/k) als derjenige (dsn) vor Auslösen des Befehls für einen Fahrspurwechsel nach links festgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug nach Auslösen eines Befehls für einen Fahrspurwech­ sel nach links bis maximal zur Sollgeschwindigkeit für die Ge­ schwindigkeitsregelung beschleunigt wird, wenn vor dem Auslösen des Befehls für einen Fahrspurwechsel nach links die Istge­ schwindigkeit kleiner als die Sollgeschwindigkeit und der Istab­ stand größer als der vorgegebene Minimalabstand (dmin) sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß nach Auslösen eines Befehls für einen Fahrspurwechsel nach links von einer Abstandsregelung auf eine Beschleunigungsregelung übergegangen und ein Mindestabstand vorgegeben wird, bei dessen Unterschreiten die Beschleunigungsregelung beendet und wieder auf eine Abstandsregelung übergegangen wird.
5. Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit eines Kraftfahr­ zeuges und dessen Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem
  • - die Geschwindigkeit um eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit geregelt wird, solange sich kein vorausfahrendes Fahrzeug inner­ halb eines vorgegebenen Erfassungsbereichs vor dem Fahrzeug be­ findet und
  • - der Abstand zu einem voraus fahrenden Fahrzeug um einen vorge­ gebenen Sollabstand geregelt wird, solange sich ein vorausfah­ rendes Fahrzeug innerhalb des vorgegebenen Erfassungsbereichs vor dem Fahrzeug befindet,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - während eines gesetzten Befehls für einen Fahrspurwechsel nach rechts dann, wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug aus dem vor­ gegebenen Erfassungsbereich vor dem Fahrzeug herausgelangt, die Istbeschleunigung des Fahrzeugs auf einen Maximalwert (amax) be­ grenzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der die Istbeschleunigung begrenzende Maximalwert (amax) gleich der Istbeschleunigung (ai) zu dem Zeitpunkt, zu dem das voraus­ fahrende Fahrzeug aus dem vorgegebenen Erfassungsbereich vor dem Fahrzeug herausgelangt, festgesetzt wird, wenn diese positiv ist, und ansonsten auf den Wert null festgesetzt wird.
7. Vorrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit eines Kraftfahr­ zeuges und dessen Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, mit
  • - einer Geschwindigkeitsregelungseinheit zur Regelung der Fahr­ zeuggeschwindigkeit um eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit, so­ lange sich kein vorausfahrendes Fahrzeug innerhalb eines vorge­ gebenen Erfassungsbereichs vor dem Fahrzeug befindet, und
  • - einer Abstandsregelungseinheit zur Regelung des Fahrzeugab­ stands zu einem voraus fahrenden Fahrzeug um einen vorgegebenen Sollabstand, solange sich ein vorausfahrendes Fahrzeug innerhalb des vorgegebenen Erfassungsbereichs vor dem Fahrzeug befindet, gekennzeichnet durch
  • - Mittel zur Erkennung von ausgelösten Fahrspurwechselbefehlen sowie
  • - Mittel, die nach Erkennung des Auslösens eines Befehls für einen Fahrspurwechsel nach links den Sollabstand für die Ab­ standsregelung auf einen Wert, der kleiner als derjenige vor Auslösen des Befehls für einen Fahrspurwechsel nach links, min­ destens jedoch so groß wie ein vorgegebener Mindestabstand ist, festsetzen oder die Abstandsregelung beenden, und/oder
  • - Mittel zur Begrenzung der Istbeschleunigung des Fahrzeugs auf einen Maximalwert während der Erkennung eines gesetzten Befehls für einen Fahrspurwechsel nach rechts dann, wenn ein vorausfah­ rendes Fahrzeug aus dem vorgegebenen Erfassungsbereich vor dem Fahrzeug herausgelangt.
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