DE19704854A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Längsdynamik eines Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Längsdynamik eines Fahrzeugs

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Regelung der Längsdynamik eines Fahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche. Im weitesten Sinn betrifft die Erfindung ein sog. "ICC-System" (ICC = "Intelligent Cruise Control"). Sie liegt damit auf dem gleichen Gebiet wie die Anmeldung 196 54 769.5 des gleichen Anmelders vom 28.12.1996, deren Offenbarungsgehalt hiermit vollinhaltlich in diese Anmeldung mit einbezogen wird.
ICC-Systeme erfassen innere und äußere Zustände um ein Fahrzeug herum und ermitteln nach Maßgabe dieser erfaßten Zustände Sollwerte für die Regelung der Längsdynamik eines Fahrzeugs. Unter Längsdynamik wird dabei die Geschwindigkeit und/oder das Beschleunigen bzw. das Abbremsen des Fahrzeugs sowie Größen, die mit den genannten Größen in Verbindung stehen, verstanden. Die obengenannte frühere, jedoch nicht vorveröffentlichte Anmeldung des gleichen Anmelders beschreibt beispielsweise ein System, in dem verschiedene Komponenten Sollbeschleunigungen vorgeben. Nach Maßgabe dieser Sollbeschleunigungen wird eine Fahrzeug-Sollbeschleunigung ermittelt, die zur Regelung des Motors verwendet wird. Beispiele von inneren und äußeren Betriebszuständen eines Fahrzeugs sind: der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, die Relativgeschwindigkeit zu einem voraus fahrenden Fahrzeug, die Absolutgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs, der Fahrerwunsch (Geschwindigkeit, Beschleunigung, Verzögerung) usw. Beispiele für Komponenten, die die Längsdynamikregelung beeinflussen können, sind: Tempomat, Fahrzeugfolgeregelung (Einstellen einer bestimmten Relativgeschwindigkeit bzw. eines bestimmten Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug), Kurvengeschwindigkeitssteuerung (Regelung der Fahrgeschwindigkeit nach Maßgabe der Querbeschleunigung), Gaspedal, usw.
Bisher bekannte Systeme haben den Nachteil, daß sie an Situationen, die insbesondere durch Abbiegen, Spurwechsel über Überholen eines Fahrers entstehen, nicht optimal angepaßt sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Längsdynamik eines Fahrzeugs zu schaffen, mit denen Situationen, wie sie durch Spurwechsel, Abbiegen oder Überholen gegeben sind, in angemessener Weise behandelt werden können.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, bei der Regelung der Längsdynamik und insbesondere bei der Ermittlung von Sollwerten für die Regelung der Fahrzeuglängsdynamik das Blinkersignal mit einzubeziehen. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, mit der die Blinkerbetätigung erfaßt werden kann und die auf die Erfassung hin ein bestimmtes. Signal erzeugt. Die Sollwertermittlung erfolgt dann auch unter Berücksichtigung des Blinkersignals.
Die Betätigung der Blinkers zeigt bestimmte Fahrerwünsche an. Diese können in geeigneter Weise in die ICC-Regelung eingebunden werden.
Nachfolgend werden einzelne Ausführungsformen der Erfindung Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, es zeigen:
Fig. 1 eine erste grundlegende Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 einen konkreten Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 3 und 4 Diagramme.
Fig. 1 zeigt prinzipiell den Aufbau einer erfindungsgemäßen Regelung. Bezugsziffer 17 bezeichnet eine Einrichtung zum Ermitteln zumindest eines Sollwerts für die Regelung der Längsdynamik des Fahrzeugs. Ausgangsgrößen dieser Einrichtung 17 können ein Sollabstand und/oder eine Sollgeschwindigkeit und/oder eine Sollrelativgeschwindigkeit und/oder eine Sollbeschleunigung sein. Diese Sollwerte werden einer nachgeschalteten Regelungseinrichtung 18 eingegeben, mit der der Fahrzeugmotor 19 geregelt wird. Die Sollwert-Er­ mittlungseinrichtung 17 empfängt Eingangssignale von verschiedenen Sensoren. Beispielhaft gezeigt sind ein Abstandssensor 11, ein Geschwindigkeitssensor 12, ein Pedalstellungssensor 13 sowie eine Bildaufnahmeeinrichtung 14 mit zugehöriger Auswerteinrichtung 15. Erfindungsgemäß ist außerdem eine Blinkerbetätigungs-Erfassungseinrichtung 10 vorgesehen, die bei Bestätigung des Blinkers ein bestimmtes Signal erzeugt und dieses Signal in die Sollwert-Ermitt­ lungseinrichtung 17 eingibt. Die Blinkerbetätitgungs-Erfas­ sungseinrichtung 10 ist im einfachsten Fall ein An/Aus-Schalter, der nur qualitativ die Blinkerbetätigung feststellt. Vorzuziehen ist es jedoch, eine Erfassungseinrichtung 10 zu verwenden, die ein Signal ausgibt, das auch die Richtung der Blinkerbetätigung erkennen läßt. Das Signal der Blinkerbetätigungs-Erfassungseinrichtung 10 würde dann drei Zustände kennzeichnen, nämlich "Blinker aus", "Blinker rechts" und "Blinker links". Ein solches Signal kann über eine oder mehrere Leitungen, analog oder digital der Sollwert- Ermittlungseinrichtung 17 zugeführt werden. Die Blinkerbetätigungs-Erfassungseinrichtung kann entweder den Blinkerhebel am Lenkrad oder das auf die Blinkerbetätigung hin erzeugte pulsierende Blinksignal abfragen. Sie kann eines dieser Signale entweder unverändert oder in aufbereiteter Form weiterleiten.
Die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dabei wie folgt wenn keine Blinkerbetätigung festgestellt wird ("Blinker aus"), erfolgt die Sollwert-Ermittlung wie üblich. Wird dagegen eine Blinkerbetätigung festgestellt ("Blinker rechts/links"), wird dieses Signal in die Sollwert-Ermittlung miteinbezogen. Eine Möglichkeit der Einbeziehung dieses Signals ist es, Sollwerte nach Maßgabe vorab definierter Szenarien zu erzeugen. Diese Szenarien können durch Tabellen, durch eine geeignete hardwaremäßige Verschaltung oder durch softwaremäßige Umsetzung implementiert sein. Nachfolgend werden Beispiele hierfür angegeben:
Wird eine Blinkerbetätigung nach links festgestellt ("Blinker links"), kann dann, wenn die Fahrzeugfolgeregelung aktiviert ist, der Sollabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug verringert und/oder die Relativgeschwindigkeit zu einem vorausfahrenden Fahrzeug erhöht oder die Sollbeschleunigung erhöht werden. Durch eine oder mehrere dieser Maßnahmen wird ein Überholvorgang eingeleitet.
Im Unterschied hierzu wird bei einem Linksabbiegevorgang kein Beschleunigungsvorgang eingeleitet, da der Fahrer in seiner Gesamtverantwortung die Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs dem Abbiegevorgang angleichen muß. Der Vorgang des Beschleunigens des Fahrzeugs zum Überholen tritt nur dann ein, wenn die Sollgeschwindigkeit höher als die Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
Wird ein Blinken nach rechts erfaßt ("Blinker rechts"), kann dies auf ein Einscheren oder Rechtsabbiegen hindeuten. Konsequenzen können die Verringerung der Sollgeschwindigkeit sein, um vor dem Rechtsabbiegen abzubremsen, oder das Begrenzen der Beschleunigung auf maximal Null (d. h., keine positive Beschleunigung, keine Geschwindigkeitszunahme).
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das Fahrzeug mit einer Bildaufnahmeeinrichtung 14 und einer daran angeschlossenen Auswerteeinrichtung 15 versehen ist. Die Auswerteeinrichtung 15 kann dazu ausgelegt sein, die Längsrichtung der Fahrbahn und/oder einzelne Spuren auf der Fahrbahn zu erkennen. Wenn dann die Auswerteeinrichtung 15 ebenfalls das Signal von der Blinkerbetätigungs-Erfassungseinrichtung 10 empfängt, erfährt sie vorab, daß ein Fahrbahn- oder Spurwechsel stattfindet. In der Erkennungslogik kann dies dadurch vorteilhaft einbezogen werden, daß Schwellenwerte, die zum Erkennen eines Fahrbahn- oder Spurwechsels überschritten werden müssen, herabgesetzt werden können. Damit ist ein leichteres Erkennen eines Fahrbahn- oder Spurwechsels möglich. Außerdem können vorab auch Fahrzeuge auf benachbarten Fahrspuren in Folgeregelung und ähnliches miteinbezogen werden, was bei Fahrt auf ein und derselben Spur ohne Blinker tendentiell eher zu vermeiden ist.
Die Sollwert-Ermittlungseinrichtung 17 modifiziert somit in bestimmten Betriebsbedingungen Sollwerte für die Fahrzeugregelung. Diese Modifikation kann so gestaltet sein, daß sie nicht plötzlich, sondern allmählich geschieht, um ein komfortables und ruckfreies Fahrgefühl zu erhalten. Die Modifikation der Sollwerte kann mit einer bestimmten ersten Zeitkonstante geschehen.
Weiterhin ist es vorzuziehen, die Modifikation der Sollwerte so auszugestalten, daß diese insbesondere bei anhaltend gesetztem Blinker im Laufe der Zeit wieder auf ihre ursprünglichen Werte zurückgeführt werden. Dies gilt insbesondere für sicherheitsrelevante Sollwerte, beispielsweise den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug oder die Relativgeschwindigkeit hierzu. Damit wird sichergestellt, daß bei ständig gesetztem Blinker (beispielsweise notorische Linksblinker auf der Autobahn) Sollwerte nicht dauerhaft in sicherheitstechnisch ungünstigen Bereichen liegen. Das Rückführen der modifizierten Sollwerte auf die ursprünglichen Sollwerte erfolgt vorzugsweise mit einer Zeitkonstante, die länger ist als die Zeitkonstante zum Modifizieren der Sollwerte. Sie erfolgt vorzugsweise nach Ablauf einer gewissen Zeit nach Setzen des Blinkers oder nach Einnehmen der modifizierten Sollwerte.
Das Rückführen der modifizierten Sollwerte auf die ursprünglichen Sollwerte kann bei Betätigung des Blinkers nach rechts sehr langsam oder gar nicht geschehen, da beim Rechtsabbiegen die Abbiegespur sehr langsam sein kann.
Die obigen Ausführungen beziehen sich auf Fahrzeuge für Rechtsverkehr. Für Linksverkehr sind sie sinngemäß spiegelverkehrt zu verstehen.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, mit der einige der obenerwähnten Funktionen umgesetzt werden können. Die Umsetzung kann analog oder auch in digitalen Systemen erfolgen. 20a und 20b symbolisieren Werte, die "Blinker an" (20a) oder "Blinker aus" (20b) symbolisieren. Durch einen Umschalter 20c und eine nachfolgende Bewertung 20d werden diese Werte nach Maßgabe der Blinkerbetätigung im Integrierer 20e, 20f mit Rückführung auf summiert, so daß am Anschluß 20g ein Wert anliegt, der in Abhängigkeit von der Betätigungsdauer des Blinkers veränderlich ist. Ist der Wert 20a für "Blinker an" beispielsweise negativ gewählt, liegt bei fortwährend andauernder Blinkerbetätigung ein zunehmend negativer Wert am Ausgang 20g an. Wird der Wert für "Blinker aus" positiv und insbesondere seinem Betrag nach größer als der Betrag des vorherigen Signals gewählt, wird durch das Aufintegrieren dieses Wertes der Ausgang 20g im Laufe der Zeit und vorzugsweise schneller auf seinen ursprünglichen Wert zurückgeführt. Bei geeigneter Wahl der Werte 20a, 20b und der Bewertung 20d kann der Ausgang 20g beispielsweise direkt zum Sollabstand addiert werden und somit diesen Sollabstand verringern, beispielsweise nach der Formel
Abstandsollneu = Abstandsollalt + Ausgang20g×K.
In ähnlicher Weise kann die Obergrenze einer Beschleunigungsbeschränkung modifiziert werden, etwa durch
Obergrenzeneu = Obergrenzealt×(1,0 + Ausgang20g).
Der Ausgang 20g kann auch zur Adressierung einer Tabelle verwendet werden.
Durch einen Begrenzer 20f kann der Ausgang 20g seinem Wert nach ggf. richtungsabhängig begrenzt werden.
Die weiter oben beschriebene Rückführung von Sollwerten bei langdauernder Blinkerbetätigung kann durch eine Einrichtung 21, eine sog. "Gedächtnisfunktion" erreicht werden. Der Ausgang 21g dieser Gedächtnisfunktion wird im Addierer 22 zum Ausgang 20g addiert und bildet den Ausgang 23 mit dem bewerteten Blinkersignal. Die Gedächtnisfunktion 21 selbst verwendet ein Signal, das die Steigung der Integration in der Einrichtung 20 angibt und das nach Null beschränkt ist. Dieses Signal wird im gezeigten Beispiel in der Einrichtung 24 erzeugt, wobei hier die Bildung des Differentials gezeigt ist. Es genügt jedoch auch die Erfassung der unterschiedlichen Werte 20a oder 20b. Das die Steigung darstellende Signal wird als Eingangssignal eines Tiefpasses erster Ordnung verwendet. Dieser Tiefpaß besitzt richtungsabhängig zwei Zeitkonstanten, eine schnelle zum Erfassen des Einschalten des Blinkers und eine langsame Zeitkonstante, mit der der eigentliche Gedächtnisverlust, bzw. die Rückführung der modifizierten Sollwerte auf die ursprünglichen Sollwerte bei langdauernder Blinkerbetätigung erreicht wird.
Die in Fig. 2 gezeigte Einrichtung steht damit aus einem Eingangsumschaltteil 20a bis 20d, einem Integrator 20e bis 20g, einer Steigungsberechnung 24 und einer Gedächtnisfunktion 21, wobei die Ausgänge von Integrator 20e bis 20g und Gedächtnisfunktion 21 addiert werden können, um das Gesamtausgangssignal zu bilden.
Fig. 3 und 4 zeigen einzelne Signalverläufe. Die einzelnen Diagramme a, b und c in den Fig. 3 und 4 zeigen jeweils den Ausgang 23, den Ausgang 21g der Gedächtnisfunktion und den Ausgang 20g des Integrierers. Fig. 3 bezieht sich dabei auf eine Gedächtnisfunktion, die vergleichsweise kurze Zeitkonstanten hat, während Fig. 4 sich auf vergleichsweise lange Zeitkonstanten bezieht. In beiden Fällen ist die Kurve im Figurenteil a das in der Einrichtung 22 gebildete Produkt aus den in den Figurenteilen b und c gezeigten Signalverläufen. Fig. 3c zeigt den Ausgang 20g. Dabei wird angenommen, daß zum Zeitpunkt 0 s der Blinker gesetzt und zum Zeitpunkt 2 s wieder herausgenommen wird. Es erfolgt dann zunächst eine negative Aufintegrierung bis zu einem Wert -1, der durch den Begrenzer 20f vorgegeben ist. Danach ändert sich der Wert nicht mehr. Erst wenn nach 2 s der Blinker zurückgesetzt wird, ist nicht mehr der Wert 20a am Eingang des Integrierers anliegend, sondern der positive Wert 20b. Somit wird das Ergebnis schnell auf 0 zurückgeführt. Die eigentliche Gedächtnisfunktion ist in Fig. 3b für kurze Zeitkonstanten gezeigt. Dabei wird von einer Ausführungsform ausgegangen, die in dem Augenblick, indem der Integrierer 20e, 20f einen konstanten Wert liefert (Einsatz des Begrenzers 20f), die Rückführung der modifizierten Sollwerte auf die ursprünglichen Sollwerte einsetzt. Wie schon weiter oben erwähnt ist dabei zu berücksichtigen, daß die Modifizierung der Sollwerte über das nach Maßgabe des Blinkersetzens zeitveränderliche Signal am Ausgang 20g erfolgt. Dieses Signal (Fig. 3c) wird durch das nach ca. 1 s etwa exponentiell abfallende Signal aus Fig. 3b bewertet. Es ergibt sich die Kurve aus Fig. 3a, und man erkennt, daß schon vor Beendigung des Blinkvorgangs die Modifikation auf unter 20% Ihres Maximalausschlags zurückgeführt wurde (Punkt 31 in Fig. 3a).
Fig. 4 zeigt den Fall eines "langen Gedächtnisses". Hinsichtlich des Blinkersetzens wurde die gleiche Funktion wie in Fig. 3 angenommen (Fig. 4c entspricht Fig. 3c). Die das Signal aus Fig. 4c bewertende Gedächtnisfunktion aus Fig. 4b fällt aber wesentlich langsamer ab als die in Fig. 3b gezeigte. Dies hat zur Folge, daß die Modifikation der Sollwerte wesentlich langsamer zurückgeführt wird. Beim Herausnehmen des Blinkers nach 2 s ist die Modifikation noch zu ca. 80% erhalten (Punkt 41 in Fig. 4a). Sie verschwindet erst nach ca. 3 s. Erst dann sind die ursprünglichen Sollwerte wieder eingestellt. Die Dauer bis zur vollständigen Rückführung auf die ursprünglichen Sollwerte hängt in der gezeigten Ausführungsform von der Zeitkonstante der Gedächtnisfunktion und von dem durch 20b vorgegebenen Wert für den Integrierer 20e, 20f ab.

Claims (16)

1. Verfahren zur Regelung der Längsdynamik eines Fahrzeugs, bei dem nach Maßgabe von inneren und/oder äußeren Zuständen zumindest ein Sollwert für die Regelung der Längsdynamik des Fahrzeugs ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Regelung die Blinkerbetätigung berücksichtigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blinkerbetätigung zur Sollwertermittlung bei einer Abstandsregelung berücksichtigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blinkerbetätigung richtungsabhängig erfaßt und berücksichtigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Blinkerbetätigung hin Sollwerte für Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und/oder Absolutgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs und/oder Relativgeschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug und/ oder Beschleunigung des eigenen Fahrzeugs verändert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Erfassen der Absolutgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs und/oder der Relativgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und/oder des Abstands des eigenen Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und/oder der Beschleunigung des eigenen Fahrzeugs und/oder der Betätigung von Brems- bzw. Gaspedal.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertänderung allmählich nach Maßgabe einer ersten Zeitkonstante erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die geänderten Sollwerte allmählich wieder auf die ursprünglichen Sollwerte zurückgeführt werden, wenn eine Blinkerbetätigung fortwährend erfaßt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung mit einer zweiten Zeitkonstante erfolgt, die größer als die erste Zeitkonstante ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und insbesondere 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollgeschwindigkeit herabgesetzt wird, wenn eine Blinkerbetätigung nach rechts erfaßt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und insbesondere 3, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn eine Blinkerbetätigung nach links erfaßt wird, die Sollgeschwindigkeit erhöht und/oder die Sollbeschleunigung größer Null und/oder der Sollabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und/oder die Relativgeschwindigkeit gegenüber dem vorausfahrenden Fahrzeug verringert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn eine Blinkerbetätigung erfolgt, Schwellenwerte einer Fahrbahnerkennungs­ einrichtung herabgesetzt werden.
12. Vorrichtung zur Regelung der Längsdynamik eines Fahrzeugs, mit einer Einrichtung (17) zum Ermitteln zumindest eines Sollwerts für die Regelung der Längsdynamik des Fahrzeugs nach Maßgabe von inneren und/oder äußeren Zuständen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (10) zur Erfassung der Blinkerbetätigung vorgesehen ist, und die Sollwert-Ermittlungseinrichtung (17) ein von der Blinkerbetätigungs-Erfassungseinrichtung (10) erzeugtes Signal empfängt und dieses berücksichtigt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Blinkerbetätigungs-Erfassungseinrichtung (10) die Blinkerbetätigung richtungsabhängig erfaßt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwert- Ermittlungseinrichtung (17) auf die Erfassung einer Blinkerbetätigung durch die Erfassungseinrichtung (10) hin Sollwerte für Absolutgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs und/oder Relativgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs in Bezug auf ein vorausfahrendes Fahrzeug und/oder Abstand des eigenen Fahrzeuge zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und/oder Beschleunigung des eigenen Fahrzeugs ändert.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch Sensoren (11-13) für die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs und/oder für die Stellung von Gas- bzw. Bremspedal und/oder für den Abstand bzw. die Relativgeschwindigkeit zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, wobei diese Sensoren Signale erzeugen, die in die Sollwert-Ermittlungseinrichtung (17) eingegeben werden.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch eine Bildaufnahmeeinrichtung (14) und einen nachgeschaltete Bildauswerteeinrichtung (15), mit der Fahrbahnen bzw. Fahrbahnspuren erkannt werden können, wobei die Auswerteeinrichtung (15) das Signal von der Blinkerbetätigungs-Erfassungseinrichtung (10) empfängt.
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