DE19620930B4

DE19620930B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Abstandes zwischen fahrenden Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE19620930B4
Application number: DE19620930A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. Hofmann; Volker Dipl.-Ing. Salzer (FH)
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2016-05-25
Also published as: DE19620930A1

Abstract

Verfahren zur Längsregelung eines Fahrzeuges mit den Schritten
– Einstellen eines Vorgabewertes eines Parameters zur Längsregelung, insbesondere eines Abstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges,
– Ausregeln der Differenz zwischen einem Istwert des Parameters und dem Vorgabewert des Parameters,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
– Prüfen, ob durch die Betätigung der Betriebsbremse der aktuelle Wert des vorgegebenen Parameters dem Vorgabewert angenähert wird,
– wenn nein, Abschalten der Längsregelung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Längsregelung eines Fahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei den gattungsgemäßen Längsregelsystemen handelt es sich um Längsführungssysteme, die beispielsweise als sogenannte Tempostaten (eingetragenes Warenzeichen der VDO Adolf Schindling AG) ausgeführt sind. Tempostaten steuern die das Fahrzeug antreibende Brennkraftmaschine so, dass eine gesetzte Geschwindigkeit als vorgegebener Parameter eingehalten wird. Andere Längsregelsysteme verwenden als Regelgröße neben der Geschwindigkeit des Fahrzeuges auch den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug: sobald ein vorausfahrendes Fahrzeug erkannt wird, wird ein Soll-Abstand berechnet, und dieser Soll-Abstand wird anstelle der gewählten Geschwindigkeit eingeregelt, sobald der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug kleiner als der Soll-Abstand wird.
Aus der DE 44 37 678 A1 ist ein Verfahren zur Abstandsregelung von Kraftfahrzeugen bekannt, wobei der Abstand zum vorausfahrenden Kraftfahrzeug durch eine Messeinheit erfasst wird und wobei der Abstand auf einen geschwindigkeitsabhängigen Sollwert eingestellt wird.
Bei derartigen Längsregelsystemen ist es üblich, den Längsregler abzuschalten, sobald eine Betätigung der Bremse durch den Fahrer erkannt ist. Dieser Vorgehensweise liegt die Überlegung zugrunde, dass der Fahrer in der gegebenen Situation den vorgegebenen Parameter nicht länger beibehalten will.
Derartige Längsregelsysteme werden daher auch dann abgeschaltet, wenn der Längsregler bzw. das vom Längsregler beeinflusste Gesamtsystem nicht in der Lage ist, den vorgegebenen Parameter, d. h. die Sollgröße, selbsttätig einzustellen. Dies ist beispielsweise bei steiler Bergabfahrt der Fall. Darüber hinaus ist bei Längsregelsystemen, die über eine einfache Geschwindigkeitsregelung hinausgehen, eine hohe Dynamik hinsichtlich der Abweichung von dem vorgegebenen Parameter in der Abweichung von der Vorgabe Größe zu erwarten, so dass die bisher übliche Vorgehensweise, nämlich das Längsregelsystem abzuschalten, sobald der Vorgabewert nicht mehr durch Beeinflussung der Brennkraftmaschine einzustellen ist, nicht mehr anwendbar. Auch kann bei dieser Vorgehensweise die Regelabweichung nicht mehr schnell genug ausgeregelt werden, um die Fahrsicherheit des Fahrzeuges sicherzustellen.
Gegenüber dem vorliegenden Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Längsregelung für Fahrzeuge zu schaffen, die auch bei berechtigten Eingriffen durch den Fahrer aufrechterhalten werden kann.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Nach dem vorgeschlagenen Verfahren ist bei Betätigung der Betriebsbremse des Kraftfahrzeuges durch den Fahrer vorgesehen, in einem ersten Schritt zu prüfen, ob durch diese Betätigung der Betriebsbremse der Istwert des vorgegebenen Parameters dem Vorgabewert angenähert wird. Im zweiten Schritt wird, wenn diese Prüfung zu einem negativen Ergebnis führt, das Längsregelsystem abgeschaltet. Ist das Ergebnis der Prüfung hingegen positiv, so bleibt das Längsregelsystem aktiviert. Mit dieser Vorgehensweise ist es nunmehr möglich, daß der Fahrer, beispielsweise bei steiler Bergabfahrt oder schneller Annäherung an ein deutlich langsamer vorausfahrendes Fahrzeug, unterstützend bremst, ohne daß das Längsregelsystem selbsttätig abgeschaltet wird. Durch diese Maßnahme ist vorteilhafter Weise der Bedienkomfort des Längsregelsystemes deutlich erhöht, ohne daß hierbei hinsichtlich der Fahrsicherheit Einbußen in Kauf genommen werden müssen.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dargestellt.
So wird vorgeschlagen, in einem nachgeschalteten weiteren Prüfschritt festzustellen, ob die durch die Betätigung der Betriebsbremse hervorgerufene Längsverzögerung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Führt diese Prüfung zu einem positiven Ergebnis, so wird die Längsregelung in jedem Falle abgeschaltet. Von Vorteil ist es hierbei, daß bei Bremsvorgängen, die auf eine Not- oder Panikbremsung, jedenfalls aber auf eine deutlich veränderte Fahrsituation schließen lassen, die Längsregelung unbedingt abgeschaltet wird, so daß die Längsregelung nach Beendigung des Bremsvorganges nicht versucht, den ursprünglichen Vorgabewert wieder einzustellen, der für eine nunmehr nicht weiter vorhandene Fahrsituation eingestellt wurde.
Zur Bestimmung des Grenzwertes der Längsverzögerung werden zwei Vorgehensweisen vorgeschlagen:

– Zum ersten kann dieser Grenzwert berechnet werden, indem auf der Grundlage des erfaßten Kraftschlußzustandes die bei diesem Kraftschlußzustand maximal möglich Längsverzögerung bestimmt wird, von der dann der Grenzwert als Anteil ermittelt wird, oder
– zum zweiten kann dieser Grenzwert berechnet werden, indem die Differenz oder das Verhältnis zwischen dem Ist- und dem Vorgabewert des Parameters zur Längsregelung bestimmt wird, und nachfolgend der Grenzwert abhängig von der Differenz oder dem Verhältnis ermittelt wird.

Die erste Möglichkeit beruht auf einem Absolutwert berücksichtigt die fahrphysikalischen Grenzen und führt zu einer Abschaltung des Längsreglers bei Not- und Panikbremsungen. Nach der zweiten Möglichkeit, bei der die relative Abweichung hinsichtlich des Parameters zur Längsregelung berücksichtigt wird, wird der Längsregler dann abgeschaltet, wenn eine deutliche Veränderung in der Fahrsituation vorliegt. Die beiden dargestellten Möglichkeiten können auch in der Weise kombiniert werden, daß zunächst beide Grenzwerte berechnet werden und nachfolgend der Grenzwert Verwendung findet, der als erstes erreicht oder überschritten wird.
Als weitere Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, bei Erreichen des Vorgabewertes des vorgegebenen Parameters eine Wartezeit zu starten und nach Ablauf dieser Wartezeit das Regelsystem dann abzuschalten, wenn die Betriebsbremse durch den Fahrer betätigt wird. Durch diese Maßnahme wird zusätzlich berücksichtigt, ob die Betätigung der Betriebsbremse auch über das Erreichen des Vorgabewertes hinaus fortgesetzt wird. Ist dies der Fall, so kann dies als Anzeichen dafür gelten, daß die Betätigung der Betriebsbremse nicht dazu dient, den Vorgabewert zu erreichen und folgerichtig wird das Regelsystem abgeschaltet.
Während das erfindungsgemäße Verfahren zur Einbindung in eine programmgesteuerte Steuervorrichtung des Fahrzeuges geeignet ist, kann die Erfindung selbstverständlich auch unter Beibehaltung der vorgenannten Vorteile und Wirkungen als diskrete Schaltung dargestellt werden.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen
1 in einem Schaubild zwei hintereinanderfahrende Kraftfahrzeuge zur Verdeutlichung der Wirkung der Erfindung,
2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens und
3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Anhand des Schaubildes nach 1 soll die der Erfindung zugrundeliegende Fahrsituation kurz erläutert werden. Auf einer Fahrbahn 1 bewegt sich ein erstes Fahrzeug 2 mit einer Geschwindigkeit v₁. Dem ersten Fahrzeug 2 folgt ein zweites Fahrzeug 3 mit einer Geschwindigkeit v₂. Das zweite Fahrzeug 3 ist mit einem Abstandsregler ACC als Längsregelsystem ausgestattet.
Der Abstandsregler ACC regelt einen Parameter zur Längsregelung, d. h. für die Führung des Fahrzeuges in Längsrichtung, auf einen Vorgabewert ein. Als Stellgröße zur Beeinflussung dieses Parameters dient dem Abstandsregler ACC die Leistungssteuerung, hier die Ansteuerung der Drosselklappe, einer das Fahrzeug 3 antreibenden Brennkraftmaschine. Ein selbsttätiges Bremsen durch den Abstandsregler ACC ist beim vorliegenden System aus Gründen der Fahrsicherheit nicht vorgesehen. Bei freier Fahrt, d. h. solange kein vorausfahrendes Fahrzeug 2 erkannt ist, ist der Parameter zur Längsregelung die Geschwindigkeit v₂ des Fahrzeuges 3. Der Vorgabewert hierzu kann durch den Fahrer oder auf andere Weise als Sollgeschwindigkeit v_soll eingestellt werden. Sobald ein vorausfahrendes Fahrzeug 2 erkannt ist, ist der Parameter zur Längsregelung der Abstand d zum vorausfahrenden Fahrzeug 2. Der Abstandsregler ACC berechnet aus der Geschwindigkeit v₂ des eigenen Fahrzeuges 3 sowie der Differenzgeschwindigkeit dv = v₂ – v₁ zum vorausfahrenden ersten Fahrzeug 2 einen Sollabstand d_soll und geht von der Regelung der Geschwindigkeit v₂ zur Regelung des Abstandes d über, sobald der Abstand d den Sollabstand d_soll erreicht oder unterschreitet.
Bei hoher Differenzgeschwindigkeit dv zwischen den Fahrzeugen 2, 3 wird das zweite Fahrzeug 3 bei Annäherung an das erste Fahrzeug 2 den ermittelten Sollabstand d_soll unterschreiten. Da der Abstandsregler ACC nur durch Eingriff in die Leistungssteuerung der Brennkraftmaschine die Längsführung des zweiten Fahrzeuges 3 beeinflussen kann, kann der Abstandsregler ACC das Einfahren in den Sollabstand d_soll nicht verhindern. Der Fahrer des zweiten Fahrzeuges 3 wird daher sein Fahrzeug abbremsen, um ein zu dichtes Auffahren auf das erste Fahrzeug 2 zu verhindern. Wenn der Abstandsregler ACC bei freier Fahrt eine Sollgeschwindigkeit v_soll einstellen soll, und das Fahrzeug ein starkes Gefälle befährt, wird auch hier die Eingriffsmöglichkeit des Abstandsregler ACC auf die Leistungssteuerung der Brennkraftmaschine nicht ausreichen, um die Sollgeschwindigkeit v_soll zu halten. Sobald der Fahrer erkennt, daß die Geschwindigkeit v₂ ansteigt wird er das Fahrzeug abbremsen, um die Sollgeschwindigkeit v_soll wieder zu erreichen.
Um erkennen zu können, daß ein solcher Bremsvorgang nur zur Unterstützung des Längsregelsystemes, hier des Abstandsreglers, dient, werden nun im Abstandsregler ACC die im Ablaufdiagramm nach 2 dargestellten Schritte ausgeführt.
Im ersten Schritt 10 wird geprüft, ob der Abstandsregler ACC aktiviert ist und der Ablauf wird nur bei positivem Ergebnis dieser Prüfung fortgesetzt. Im zweiten Schritt 11 wird geprüft, ob eine Bremsbetätigung vorliegt und der Ablauf nur dann fortgesetzt, wenn dies bejaht werden kann. Im dritten Schritt 12 erfolgt dann die Prüfung, ob ein gemessener Abstand d zum vorausfahrenden Fahrzeug 2 kleiner als der ermittelte Sollabstand d_soll ist. Bei freier Fahrt und Einstellung der Geschwindigkeit v₂ als Parameter für die Längsregelung wird an dieser Stelle geprüft, ob die aktuelle Geschwindigkeit v₂ kleiner als eine ermittelte Sollgeschwindigkeit v_soll ist. Allgemein gesagt wird an dieser Stelle festgestellt, ob der Vorgabewertes des Längsregelsystemes unterschritten ist. Im vierten Schritt 13 wird anschließend festgestellt, ob eine durch die Bremsbetätigung hervorgerufene Verzögerung kleiner als ein vorgegebener Grenzwert, hier 2 m/s², ist. Ist diese Bedingung erfüllt, so wird der Ablauf mit Schritt 14 verlassen und der Abstandsregler ACC bleibt aktiviert. Führen die Prüfungen in Schritt 12 oder Schritt 13 hingegen zu einem negativem Ergebnis, so wird in Schritt 15 der dargestellte Ablauf verlassen, indem der Abstandsregler ACC deaktiviert wird.
Das vorstehend beschriebene Verfahren wird überlicherweise im Rahmen eines Steuerprogrammes in einem Längsregelsystem programmiert sein. Soweit erforderlich, kann selbstverständlich auch eine Darstellung in Form einer Schaltung erfolgen, wie nachstehend anhand des in 3 dargestellten Blockschaltbildes gezeigt ist.
Ein in 3 mit 20 bezeichneter Abstandsregler erhält von einem Geschwindigkeitsgeber 21 das Fahrgeschwindigkeitssignal v₂. Durch einen Differenzierer 22 wird hieraus auch ein Signal für die Fahrzeugverzögerung a₂ gewonnen. Ein Abstandsgeber 23 liefert ein Signal d für den Abstand zum vorausfahrenden ersten Fahrzeug 2. Schließlich liefert ein Bremsdurckschalter 24 ein Signal b für die Betätigung der Betriebsbremse des Fahrzeuges. Die Einstellung des Vorgabewertes insbesondere für die Soll-Geschwindigkeit v_soll, jedoch ggf. auch für den Soll-Abstand d_soll, erfolgt durch den Fahrer mit Hilfe einer Einstellvorrichtung 32, beispielsweise einem Lenkstockschalter. Insbesondere der Soll-Abstand d_soll kann auch innerhalb des Abstandsreglers 20 selbsttätig bestimmt werden, so daß der Fahrer nur die Einstellung der Soll-Geschwindigkeit v_soll vornehmen muß. Ausgangsseitig betätigte Abstandsregler 20 eine Drosselklappe 25 zur Leistungssteuerung einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine des Fahrzeuges.
Eine Abschalteinrichtung 26 zum Erzeugen eines Abschaltsignales AUS für den Abstandsregler 20 erhält innerhalb des Abstandsreglers 20 den Sollabstand d_soll, den Istabstand d sowie die Fahrzeugverzögerung a₂. In einem Vergleicher 27 wird der Istabstand d mit dem Sollabstand d_soll verglichen und der Vergleicher 27 gibt ein Signal ab, wenn der Istabstand d kleiner als der Sollabstand d_soll ist. Außerdem wird das invertierte Ausgangssignal des Vergleichers 27 auf ein Verzögerungsglied 29 geführt. Der Ausgang des Verzögerungsgliedes 29 ist zusammen mit dem nicht invertierten Ausgang des Vergleichers 27 auf ein ODER-Glied 31 geführt, dessen Ausgang dann zusammen mit dem Bremssignal d auf ein UND-Gatter 28 geführt ist. Schließlich wird das Verzögerungssignal a₂ in einem Grenzwertvergleicher 30 mit einem oberen Grenzwert verglichen und der Grenzwertvergleicher 30 gibt bei Überschreiten dieses Grenzwertes ein Signal auf einen invertierenden Eingang des UND-Gatters 28 ab. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 28 bildet das Abschaltsignal AUS für den Abstandsregler 20.
Entsprechend der Logik des UND-Gatters 28 wird der Abstandsregler 20 dann mittels des Abschaltsignales AUS selbsttätig abgeschaltet, wenn

– entweder die Betriebsbremse des Fahrzeuges betätigt ist und der Abstand d den Sollabstand d_soll bzw. die Geschwindigkeit v₂ die Sollgeschwindigkeit v_soll unterschreitet und die Verzögerung a₂ den Grenzwert überschreitet,
– oder die Betriebsbremse des Fahrzeuges betätigt ist und der Abstand d den Vorgabewert d_soll für eine Zeit t erreicht oder überschritten hat und die Verzögerung a₂ den Grenzwert nicht überschreitet.

Claims

Verfahren zur Längsregelung eines Fahrzeuges mit den Schritten – Einstellen eines Vorgabewertes eines Parameters zur Längsregelung, insbesondere eines Abstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges, – Ausregeln der Differenz zwischen einem Istwert des Parameters und dem Vorgabewert des Parameters, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Prüfen, ob durch die Betätigung der Betriebsbremse der aktuelle Wert des vorgegebenen Parameters dem Vorgabewert angenähert wird, – wenn nein, Abschalten der Längsregelung.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte – Prüfen, ob die Längsverzögerung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, – wenn ja, Abschalten der Längsregelung.
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Schritte zur Bestimmung des Grenzwertes der Längsverzögerung: – Erfassen des Kraftschlußzustandes, – Berechnen der bei diesem Kraftschlußzustand maximal möglichen Längsverzögerung, – Einstellen des Grenzwertes der Längsverzögerung als vorgegebener Anteil der maximal möglichen Längsverzögerung.
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Schritte zur Bestimmung des Grenzwertes der Längsverzögerung: – Bestimmen der Differenz zwischen dem aktuellen Wert des vorgegebenen Parameters und dem Vorgabewert des vorgegebenen Parameters, – Einstellen des Grenzwertes der Längsverzögerung abhängig von der Differenz.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: – Starten einer Wartezeit, wenn der aktuelle Wert des vorgegebenen Parameters den Vorgabewert erreicht hat, – Abschalten der Längsregelung, wenn nach Ablauf der Wartezeit die Betriebsbremse betätigt ist.
Vorrichtung zur Längsregelung eines Fahrzeuges, mit einer Einstellvorrichtung für einen Vorgabewert eines Parameters zur Längsregelung, insbesondere eines Abstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges, und einem Längsregler zum Ausregeln der Differenz zwischen einem Istwert des Parameters und dem Vorgabewert des Parameters, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung einer Betriebsbremse des Kraftfahrzeugeseine Vergleichseinrichtung prüft, ob durch die Betätigung der Betriebsbremse der aktuelle Wert des vorgegebenen Parameters dem Vorgabewert angenähert wird, wobei der Längsregler abgeschaltet wird, wenn die Vergleichseinrichtung bei negativem Ergebnis der Prüfung ein Signal abgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Vergleichseinrichtung, die prüft, ob die Längsverzögerung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wobei der Längsregler abgeschaltet wird, wenn die Vergleichseinrichtung bei positivem Ergebnis der Prüfung ein Signal abgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Vorrichtungen zur Bestimmung des Grenzwertes der Längsverzögerung: – eine Erfassungseinrichtung zur Bestimmung des Kraftschlußzustandes, – eine Berechnungseinrichtung, die die bei diesem Kraftschlußzustand maximal möglichen Längsverzögerung bestimmt, – ein Sollwertgeber, der den Grenzwert der Längsverzögerung als vorgegebener Anteil der maximal möglichen Längsverzögerung einstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Vorrichtungen zur Bestimmung des Grenzwertes der Längsverzögerung: – eine Differenziereinrichtung zur Bestimmung der Differenz zwischen dem aktuellen Wert des vorgegebenen Parameters und dem Vorgabewert des vorgegebenen Parameters, – ein Sollwertgeber, der den Grenzwertes der Längsverzögerung abhängig von der Differenz einstellt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleichseinrichtung vorgesehen ist, die ein Signal abgibt, wenn der aktuelle Wert des vorgegebenen Parameters den Vorgabewert erreicht hat, eine Verzögerungseinrichtung vorgesehen ist, die das Signal um eine Wartezeit verzögert und eine UND-Schaltung das verzögerte Signal mit einem die Betätigung der Betriebsbremse anzeigenden Signal verknüpft, wobei auf ein Signal der UND-Schaltung hin der Längsregler abgeschaltet wird.