DE4200694A1

DE4200694A1 - Verfahren zur geschwindigkeits- und abstandsregelung eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE4200694A1
Application number: DE4200694A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl Phys Dr Winner; Stefan Dipl Phys Witte
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-01-14
Filing date: 1992-01-14
Publication date: 1993-07-15
Anticipated expiration: 2012-01-15
Also published as: DE4200694B4; JP3497520B2; JPH05246270A; US5400864A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Anspruchs 1 sowie von einer Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 10.

Verfahren und Vorrichtungen zur Regelung der Ge schwindigkeit eines Fahrzeugs sowie dessen Abstand zu in Fahrtrichtung befindlichen Gegenständen sind bekannt. Mit ihrer Hilfe kann nicht nur die Ge schwindigkeit eines Fahrzeugs, sondern auch ein Si cherheitsabstand zu weiteren Fahrzeugen, insbeson dere bei Kolonnenfahrten, automatisch geregelt wer den. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die be kannten Verfahren und Vorrichtungen nicht flexibel genug sind, auf alle Fahrsituationen geeignet zu reagieren. Beispielsweise will ein Fahrer, der ein Überholmanöver beabsichtigt, schon auf der aktuel len Fahrspur sein Fahrzeug beschleunigen, auch wenn dabei der Sicherheitsabstand zum Vordermann unter schritten wird. Dies ist bei bekannten Systemen nicht möglich.

Vorteile der Erfindung

Verfahren und Vorrichtung der hier angesprochenen Erfindung haben demgegenüber den Vorteil, daß der Regelmechanismus flexibel und sicher auf verschie dene Verkehrssituationen reagiert.

Dadurch, daß bei der hier angesprochenen Regelung von Geschwindigkeit und Abstand bei einem Eingriff des Fahrers in das Fahrgeschehen die Abstandsrege lung unterbrochen wird, ist eine flexible Reaktion des Systems auf verschiedene Fahrsituationen ge währleistet. Um auch hohen Sicherheitsanforderungen gerecht zu werden, wird die Unterbrechung der Ab standsregelung vorzugsweise zeitlich begrenzt, das heißt, die Abstandsregelung setzt nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit automatisch wieder ein.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maß nahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ver besserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ver fahrens möglich.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Funktionsschema zur Darstellung der Gewinnung der Fahrer- und Reglersollwerte für die Beschleunigung;

Fig. 2 ein allgemeines Schaubild zur Weiterver arbeitung der Fahrer- und Reglersollwerte für die Beschleunigung;

Fig. 3 ein Funktionsbild für die Berücksichti gung verschiedener Eingriffe eines Fah rers in ein Regelsystem;

Fig. 4 ein Schaubild zur Darstellung der Weiter verarbeitung eines Beschleunigungs-Soll werts und

Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild einer Regelvorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Es ist, wie gesagt, grundsätzlich bekannt, in Kraftfahrzeugen eine Geschwindigkeits- und Ab standsregelung einzusetzen, bei der eine vom Fahrer gewünschte Geschwindigkeit v_set vorgewählt wird. Mit Hilfe eines bekannten Abstandssensors, der bei spielsweise als Radargerät ausgebildet ist, läßt sich der Abstand d eines in Fahrtrichtung befindli chen Gegenstands, beziehungsweise eines vorausfah renden Fahrzeugs, ermitteln, welches sich mit der Geschwindigkeit v_v ebenfalls in Richtung des mit der Regelvorrichtung ausgestatteten, mit der Ge schwindigkeit v fahrenden Fahrzeugs bewegt. Aus den Werten d, v_v und v wird ein Beschleunigungssollwert a_sl berechnet, der auch als Reglersollwert bezeich net wird. Die Berechnung folgt der nachstehenden Gleichung (1):

a_sl = c₁ (v_v-v) + c₂ (d-d_soll).

Mit d_soll wird in dieser Gleichung ein Sollabstand zu in Fahrtrichtung vorhandenen Gegenständen defi niert, der entweder fest vorgegeben oder als ge schwindigkeitsabhängiger Wert bestimmt wird.

Unabhängig von dem Beschleunigungssollwert a_sl wird aus der vom Fahrer vorgegebenen Sollgeschwindigkeit v_set eine Sollbeschleunigung a_set ermittelt, die als Fahrersollwert bezeichnet wird. Die Berechnung folgt der nachstehenden Gleichung (2):

a_set = c₃ (v_set-v).

Die Realisierung der Gleichungen (1) und (2) ergibt sich aus dem in Fig. 1 dargestellten Funktionsdia gramm. Dieses zeigt, daß die aktuelle Geschwindig keit des Fahrzeugs v mit der Geschwindigkeit v_v des vorausfahrenden Fahrzeugs verknüpft wird, wobei hier entsprechend Gleichung (1) eine Konstante c₁ Berücksichtigung findet. Gleichzeitig wird der Sollabstand d_soll zum vorausfahrenden Fahrzeug ver knüpft mit dem aktuellen Abstand d der beiden Fahr zeuge, wobei hier gemäß Gleichung (1) eine Kon stante c₂ in die Berechnung eingeht. Das Ergebnis dieser beiden Berechnungen wird an einem Summen punkt zusammengefaßt und ergibt schließlich den Reglersollwert a_sl. In Fig. 1 ist angedeutet, daß eine Zeitkonstante T, die noch von der Geschwindig keit abhängig ist, die Berechnungskonstanten c₁ und c₂ beeinflußt.

Auch für die Berechnung des Sollabstandes d_soll werden gemäß Fig. 1 eine Zeitkonstante T1 und eine Konstante c₄ verwendet. T1 kann beispielweise in Abhängigkeit von den Sichtverhältnissen festgelegt werden. Diese erfaßt das Regelsystem beispielsweise durch eine Abfrage des Wischerzustands. Dabei wird davon ausgegangen, daß bei Betätigung des Wischers, also beispielsweise bei Regen, die Sichtverhält nisse und Straßenverhältnisse schlechter geworden sind.

Die aktuelle Geschwindigkeit v des mit der Regel vorrichtung ausgestatteten Fahrzeugs wird außerdem verknüpft mit der vom Fahrer vorgegebenen Geschwin digkeit v_set, wobei hier eine in Gleichung (2) an gegebene Konstante c₃ in die Berechnung eingeht, so daß schließlich der Fahrersollwert a_set erhalten wird.

Fig. 1 ergibt noch, daß eine Größe FW, die den Fahrerwillen repräsentieren soll, bei der Berech nung des Fahrersollwerts a_set Berücksichtigung fin det. Die Größe FW, auf die unten noch genauer ein gegangen wird, hängt beispielsweise von einem Spur wechsel ab, der in Fig. 1 mit Sp an gedeutet ist.

Der Reglersollwert a_sl und der Fahrersollwert a_set gehen nicht unmittelbar in die Regelung der Fahr zeuggeschwindigkeit und dessen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug ein. Vielmehr findet eine Verknüpfung der beiden Sollwerte statt, was in Fig. 2 stark schematisiert angedeutet ist. Durch die Verknüpfung ergibt sich ein letztlich bei der soge nannten Längsregelung des Fahrzeugs berücksichtig ter Sollwert a_soll, also der bei der Geschwindig keits- und Abstandsregelung relevante Sollwert. Als Verknüpfungsgröße dient eine Größe Fahrerdominanz fd, auf die später noch eingegangen wird.

Sollte sich kein Fahrzeug im Meßbereich des Ab standssensors befinden, wird bei der Antriebs- und Bremsregelung der Fahrersollwert a_set verwendet, da in solch einem Fall die Größe fd den Wert 1 annimmt (siehe Fig. 3).

Greift nun der Fahrer in das Fahrgeschehen ein, wird die Regelung des Abstands zu in Fahrtrichtung befindlichen Gegenständen unterbrochen. Durch die Unterbrechung der Abstandsregelung wird sicherge stellt, daß nach Eingreifen des Fahrers der aktu elle Abstand zu einem in Fahrtrichtung befindlichen Gegenstand, insbesondere zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, von der Regeleinrichtung nicht berück sichtigt wird. Damit kann auch der Sicherheitsab stand zum Vordermann unterschnitten werden. Die Re gelunterbrechung wird allerdings nur für einen vor gebbaren Zeitraum aufrechterhalten. Danach werden wieder sowohl die Geschwindigkeit des Fahrzeugs als auch dessen Abstand zu in Fahrtrichtung befindli chen Gegenständen geregelt.

Eingriffe des Fahrers können beispielsweise darin bestehen, daß er die Fahrtrichtungsanzeige oder das Gaspedal betätigt. In einem solchen Fall wird also die Abstandsregelung unterbrochen. Sollte aller dings der Fahrer die Bremse betätigen, wird die Ge schwindigkeits- und Abstandsregelung vollständig abgeschaltet, bis der Fahrer diese wieder akti viert. Insofern stimmt also das Verhalten der hier beschriebenen Anlage überein mit bekannten Systemen dieser Art.

In Fig. 3 sind zwei Eingriffsvarianten darge stellt, nämlich das Aktivieren der Fahrtrichtungs anzeige durch Setzen des linken Blinkers und das Betätigen des Gaspedals. Betätigt der Fahrer das Gaspedal, wird die Abstandsregelung beeinflußt, so fern ein kleiner Mindestwert überschritten wird. In Fig. 3 ist eine Auswertungseinrichtung 10 darge stellt, die diese Zusammenhänge feststellt. Der Auswertungseinrichtung ist ein durch eine negative Flanke gekennzeichnetes erstes Schaltelement 12 nachgeschaltet, welches kennzeichnen soll, daß das Regelsystem bei einem entsprechenden Ausgangssignal der Auswertungseinrichtung 10 auf dessen negative Flanke reagiert. Sobald das Gaspedal entsprechend niedergedrückt wird, spricht die Auswertungsein richtung 10 an und unterbricht die Abstandsrege lung, indem die Größe fd auf 1 gesetzt wird und das System auf den Fahrersollwert a_set regelt.

Sobald der Fahrer das Gaspedal losläßt, tritt am Ausgang der Auswertungseinrichtung 10 ein Signal mit einer negativen Flanke auf, die von dem ersten Schaltelement 12 erfaßt wird. Das Schaltelement 12 ist mit einem ersten Zeitglied 14 verknüpft.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Regeleinrichtung wird die Abstandsregelung nach ei nem vorgebbaren Zeitraum automatisch wieder akti viert. Es ist also nicht erforderlich, daß nach ei nem Eingriff des Fahrers in das Fahrgeschehen durch Betätigen des Gaspedals die Regelungseinrichtung von diesem reaktiviert werden muß. Dieses Zeitver halten wird durch das erste Zeitglied 14 angedeu tet, das durch ein Diagramm gekennzeichnet ist: Bei einem aktuellen Ausgangssignal des ersten Schalte lements 12 wird zunächst ein genormter Wert "1" an genommen, der im Verlauf der Zeit auf den Wert "0" abnimmt.

Das Ausgangssignal des ersten Zeitgliedes 14 wird auf eine Maximalwert-Auswertungseinrichtung 16 ge schaltet, an dessen Ausgang das Signal fd anliegt.

In Fig. 3 ist überdies beispielhaft angedeutet, wie die Regeleinrichtung auf das Setzen des linken Blinkers reagiert. Ein zweites Schaltelement 18 er faßt die positive Flanke, die bei der Aktivierung der Fahrtrichtungsanzeige anliegt. Dies ist durch ein entsprechendes Symbol in Fig. 3 angedeutet. Sobald das zweite Schaltelement 18 betätigt wird, wird wiederum - ähnlich wie bei einer Betätigung des Gaspedals - die Abstandsregelung abgeschaltet. Durch ein dem zweiten Schaltelement 18 nachgeschaltetes zweites Zeitglied 20 wird allerdings nach einer vorgebbaren Zeit die Abstandsregelung wiederum ak tiviert. Es ist also auch hier nicht erforderlich, daß der Fahrer nach Betätigen des Blinkers seiner seits die Regeleinrichtung erneut einschaltet. Das zweite Zeitglied 20 ist auch hier durch ein skiz ziertes Diagramm gekennzeichnet, in welchem bei Auftreten eines Ausgangssignal des zweiten Schalte lements 18 zunächst ein genormter Wert "1" angenom men wird, der dann nach einer vorgebbaren Zeit auf den Wert "0" absinkt.

Das Ausgangssignal des zweiten Zeitglieds 20 wird wiederum der Maximalwert-Auswertungseinrichtung 16 zugeführt. Dieser können weitere Eingangssignale zu geführt werden, falls weitere Eingriffe des Fahrers in das Fahrgeschehen hier Berücksichtigung finden sollen. Es ist beispielsweise denkbar, daß der Fah rer einen Zusatzknopf betätigt, falls er möchte, daß, zumindest für einen vorgebbaren Zeitraum, die Abstandsregelung unterbrochen wird.

Gemäß Fig. 3 wird das Ausgangssignal fd der Maxi malwert-Auswertungseinrichtung mit dem Fahrersoll wert a_set und mit dem Regelsollwert a_sl verknüpft. Fig. 3 gibt also eine Variante der in Fig. 2 dar gestellten Verknüpfung wieder.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel er folgt die genannte Verknüpfung entsprechend der Gleichung (3):

a_soll = fd · a_set + (1-fd)·a_sl.

Die Realisierung dieser Gleichung (3) ergibt sich aus Fig. 3: Der Fahrersollwert a_set wird in einem ersten Berechnungsglied 22 mit dem Ausgangswert der Maximalwert-Auswertungseinrichtung 16, mit dem Wert fd, multipliziert. Dagegen wird in einem zwei ten Berechnungsglied 24 zunächst der Wert (1-fd) gebildet und dann eine Multiplikation mit dem Reglersollwert a_sl durchgefuhrt. Die Ausgangs signale der Berechnungsglieder 22 und 24 werden ei nem Summenpunkt 26 zugeführt und damit das Ergebnis der Berechnung gemäß Gleichung (3) herbeigeführt. Demgemäß ist auch das Ausgangssignal des Summen punkts 26 mit a_soll gekennzeichnet.

Aus den Erläuterungen zu Fig. 3 ist ersichtlich, daß hier eine Unterbrechung der Abstandsregelung durch das Setzen des linken Blinkers B_l herbeige führt wird. Dieser Eingriff des Fahrers wird als Einleitung eines Überholvorgangs gedeutet. Die Un terscheidung von einem normalen Spurwechsel erfolgt dadurch, daß die momentane Istgeschwindigkeit v des Fahrzeugs beim Setzen der Fahrtrichtungsanzeige "links" abgefragt wird. Ab einer gewissen Geschwin digkeit, die beispielsweise bei 70 km/h liegen kann, wird darauf geschlossen, daß nicht lediglich ein Spurwechsel vorgesehen ist, sondern daß ein Überholvorgang eingeleitet wird.

Bei Beginn des Blinkens wird das Ausgangssignal des zweiten Schaltelements 18 dazu verwendet, im zwei ten Zeitglied 20 einen Ausgangswert "1" zu erzeu gen. Dieser nimmt monoton mit der Zeitdauer, gemes sen seit Blinkbeginn, ab, bis der Wert "0" angenom men ist. Der Verlauf beziehungsweise die Abnahme des Werts kann in einer Kennlinie abgelegt sein, wie dies anhand Fig. 3 angedeutet ist. Es kann hier beispielsweise auch davon ausgegangen werden, daß eine Kennlinie linear ausgelegt wird, so daß ausgehend von dem Wert "1" der Wert "0" innerhalb von zwei Sekunden erreicht wird. Das heißt, nach zwei Sekunden wird die Abstandsregelung wieder ak tiviert.

Wenn also der Fahrer den linken Blinker setzt und dies bei einer so hohen Geschwindigkeit erfolgt, daß das System auf die Einleitung eines Überholvor gangs schließt, wird die Abstandsregelung für zwei Sekunden unterdrückt. Wenn also der Fahrer die Fahrspur wechselt und unmittelbar hinter ein Fahr zeug einschert, so wird dieser neue Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug zunächst nicht bei der Ge schwindigkeits- und Abstandsregelung berücksich tigt. Mit dieser Art der Unterdrückung der Ab standsregelung kann ein weiches Wiedereinsetzen der Abstandsregelung erreicht werden, falls auf der Überholspur vorausfahrende Fahrzeuge dies notwendig machen, oder aber falls dies bei einem nichterfolg ten Überholmanöver wieder nötig wird. Außerdem kann so schon auf der aktuellen Fahrspur beschleunigt werden, bevor auf die im allgemeinen schneller be fahrene Überholspur gewechselt wird.

Vorzugsweise kann die Regeleinrichtung so ausgelegt werden, daß nach dem Setzen des linken Blinkers während der Unterbrechung der Abstandsregelung die Geschwindigkeit nach einem vorgebbaren Profil bis zu einer vom Fahrer vorgegebenen Geschwindigkeit, beispielsweise bis zu dem Wert v_set, erhöht wird. Auf diese Weise läßt sich ein Überholvorgang auto matisch durchführen: Der Fahrer signalisiert der Abstandsregelung seinen Überholwunsch, indem er den linken Blinker setzt, wobei die Betätigung des lin ken Blinkers in Abhängikeit von der Geschwindigkeit gegenenfalls als Überholwunsch gedeutet wird. Dar aufhin wird die Abstandsregelung für einen vorgeb baren Zeitraum unterbrochen und eine Beschleunigung des Fahrzeugs auf die vom Fahrer vorgegebene Höchstgeschwindigkeit v_set durchgeführt. Danach setzt die Abstandsregelung wieder ein. Das heißt, der Abstand d zu vorausfahrenden Fahrzeugen wird gemessen und die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei Erreichen eines Sicherheitsabstandes d_soll so lange reduziert, bis das mit dem Rege lungssystem ausgestattete Fahrzeug dem voraus fahrenden Fahrzeug mit dessen Geschwindigkeit v_v nachfährt.

Gemäß Fig. 3 kann der Fahrer eine Unterbrechung der Abstandsregelung auch durch eine Betätigung des Gaspedals herbeiführen, daß heißt, der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug kann auch unter den Soll abstand d_soll reduziert werden.

Der Fahrer kann also insofern in das Fahrgeschehen eingreifen, als er den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug bereits reduziert, bevor er den linken Blinker setzt, um einen Überholvorgang einzuleiten oder um den Sicherheitsabstand aus einem anderen Grund zu reduzieren.

Gemäß Fig. 3 erfolgt in der Maximalwert-Auswer tungseinrichtung 16 eine Bewertung der momentanen Situation: Der Eingriff des Fahrers, der sich in der Größe fd am stärksten auswirkt, wird bei der weiteren Aktivierung der Regeleinrichtung berück sichtigt. Wenn also der Ausgangswert in dem ersten Zeitglied 14 schon weitgehend abgeklungen ist, weil der Fahrer schon vor einiger Zeit das Gaspedal wie der losgelassen hat, wirkt sich bei einer späteren Betätigung des linken Blinkers der Ausgangswert des zweiten Zeitglieds 20 auf das Regelsystem aus, falls dort der Ausgangswert höher ist, als der des ersten Zeitglieds 14.

Bei den bisherigen Erläuterungen zu Fig. 3 wurde bei der Beschreibung des ersten Zeitglieds 14 und des zweiten Zeitglieds 20 davon ausgegangen, daß hier ein fester vorgebbarer Zeitwert anliegt. Es ist jedoch sehr wohl möglich, daß der in diesen Zeitgliedern vorgegebene Kurvenverlauf sich in Ab hängigkeit von der Geschwindigkeit ändert, daß also die Unterbrechung der Abstandsregelung in Abhängig keit von der momentanen Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs eingestellt wird. Dies kann beispiels weise dadurch erfolgen, daß in den Zeitgliedern 14 und 20 geschwindigkeitsabhängig mehrere Zeitwerte abgespeichert werden oder daß hier geschwindig keitsabhängige Kennfelder vorhanden sind.

Insgesamt ist erkennbar, daß der Eingriff des Fah rers in die Regeleinrichtung sich nur für eine ge wisse Zeit auswirkt. Nach Ablauf der in den Zeit gliedern vorgegebenen Zeiträume wird die Abstands regelung wieder aktiviert, so daß letztlich keine Einwirkung mehr durch die Fahreraktivitäten fest stellbar ist. Es wird hier davon ausgegangen, daß unmittelbar bei Aktivierung der Schaltelemente 12 und 18 die sogenannte Fahrerdominanz den Wert "1" annimmt und anschließend auf den Wert "0" absinkt, wenn der in den Zeitgliedern vorgegebene Zeitraum abgelaufen ist. Der Fahrer dominiert also das Sy stem durch den Eingriff in das Fahrgeschehen zumin dest für einen vorgebbaren Zeitraum. Das System reagiert auf diesen Eingriff durch die zeitlich be grenzte Abschaltung der Abstandsregelung. Man kann also davon ausgehen, daß der Fahrersollwert a_set ausschließlich für das Verhalten des Regelsystems entscheidend ist, wenn die Fahrerdominanz den Wert "1" angenommen hat. Entsprechend dominiert der Reg lersollwert a_sl das System, wenn die Fahrerdominanz den Wert "0" angenommen hat. Die als fd gekenn zeichnete Fahrerdominanz ist in Fig. 4 durch ein Auswertungselement 28 angedeutet. Das Verhalten dieses Auswertungselements 28 ergibt sich aus den Erläuterungen zu Fig. 3. Es wird also davon ausge gangen, daß in dem Auswertungselement 28 die Bezie hung 0 fd 1 realisiert wird. Letztlich liegt an dem Auswertungselement 28 das Ausgangssignal a_soll an.

Es wird hier davon ausgegangen, daß die Fahrerdomi nanz unverändert bleibt, wenn die Fahrtrichtungsan zeige vom Fahrer so betätigt wird, daß der rechte Blinker gesetzt wird, oder wenn der linke Blinker unterhalb einer Mindestgeschwindigkeit betätigt wird. In diesen Fällen wird davon ausgegangen, daß lediglich ein Spurwechsel stattfindet, daß also zwar eine Unterbrechung der Abstandsregelung statt finden soll, daß aber eine Beschleunigung durch das Regelsystem nicht erwünscht ist. Diese Beeinflußung drückt sich in diesem Beispiel in der Größe Fahrer wille FW aus. Die Art der Beeinflußung kann analog zur Beinflußung der Fahrerdominanz fd realisiert werden, wobei das Zeitverhalten natürlich in ande rer Art und Weise realisert sein kann. Als Eingangs größen gehen Blinker links und Blinker rechts ein.

Die Größe Fahrerwille wird dabei im normierten Be reich von 0 . . . 1 variert. Ein Wert von Null bedeu tet, daß das System seinen positiven Beschleuni gungszustand nicht verändern darf. Ein Wert von 1 bedeutet, daß die Regeleinrichtung des Fahrzeug auf die auch als Setgeschwindigkeit bezeichnete, vom Fahrer vorgegebene Geschwindigkeit v_set beschleuni gen darf, wenn Sollabstand und Fahrerdominanz fd dies zulassen.

Dadurch, daß bei einem Spurwechsel die Fahrerdomi nanz fd unverändert bleibt, ändert sich auch das Ausgangssignal am Ausgang des Auswertungselements 28 nicht.

Es ist nun möglich, daß sich ein sogenannter schlechter Reglerzustand einstellt. Diese Situation ist immer dann gegeben, wenn das System keinen Ge genstand innerhalb des Meßbereichs erfassen kann. In diesem Fall steigt die Fahrerdominanz zeitabhän gig, beispielsweise linear innerhalb von zwei Se kunden, auf den Wert "1". Dadurch wird der Regler sollwert a_sl verlassen und der Fahrersollwert a_set für das weitere Regelverfahren berücksichtigt. Hat also beispielsweise das Regelungssystem die monen tane Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf 140 km/h begrenzt, weil ein langsamer fahrendes Fahrzeug in Fahrtrichtung vorhanden ist, so er reicht das Fahrzeug letztlich nicht die vom Fahrer eigentlich gewünschte Höchstgeschwindigkeit von beispielsweise 160 km/h. Biegt nun der Vordermann ab, so daß das System keinen Gegenstand innerhalb des Meßbereichs mehr erfassen kann, so steigt die Fahrerdominanz auf den Wert "1", der vom Regler vorgegebene Wert wird verlassen und das Fahrzeug auf die vom Fahrer vorgegebene Geschwindigkeit v_set = 160 km/h beschleunigt. Dieser Einfluß ist in Fig. 3 dadurch verdeutlicht, daß bei fehlendem Abstandssignal ein Schaltglied 21 aktiviert und dessen Ausgangssignal an ein Zeitglied 23 weitergeleitet wird. Das Ausgangssignal dieses Zeitglieds wird als Fahrerdominanz fd bezeichnet und der Maximalwert-Auswertungseinrichtung 16 eingegeben.

Dabei ist zu berücksichtigen, daß sich der Regler sollwert aus gemessenen Werten zusammensetzt und bei dessen Berechnung eine sogenannte Qualitäts größe berücksichtigt wird. Diese wird den gemesse nen Werten zugeordnet. Beispielsweise können un plausible Abstandssignale auftauchen, wenn das vor ausfahrende Fahrzeug einer Kurve folgt und das Ab standsmeßsystem anstelle des vorausfahrenden Fahr zeugs nunmehr eine Störung, beispielsweise einen Baum am Wegesrand erfaßt. Es ergibt sich nun eine sprunghafte Änderung des Abstands des vorausliegen den Gegenstands, dieser hatte zunächst gleichblei benden Abstand, als der Abstand des vorausfahrenden Fahrzeugs erfaßt wurde, nun reduziert sich der Ab stand des vorausliegenden Gegenstands sehr rasch. Das in diesem Fall gemessene Abstandssignal wird bei der Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit zunächst nicht berücksichtigt, um nicht unnötig ab rupte Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit zu er halten.

Es können auch in rascher Folge verschiedene Ab stände gemessen werden, wenn das Abstandsmeßgerät einmal die Stoßstange, dann die hintere Begren zungswand des Fahrzeugs und dann möglicherweise dessen Rückscheibe erfaßt. Derartige sich rasch än dernde Abstände werden bei der Abstands- und Ge schwindigkeitsregelung ebenfalls nicht berücksich tigt. Solche oben beschriebenen unplausiblen Meßwerte schlagen sich in der oben erwähnten Quali tätsgröße für den Regelzustand nieder. Abhängig von dieser Qualitätsgröße wird die zeitliche Änderung der Beschleunigung (nach oben und unten) begrenzt.

Diese Zusammenhänge werden anhand von Fig. 4 näher erläutert:

Das Ausgangssignal des Auswertungselements 28 wird in einer Auswertungseinrichtung 30 ausgewertet, wo bei einerseits eine Beschleunigungsänderung nach oben - 30a - und anderseits eine Beschleunigungsände rung nach unten - 30b - begrenzt wird. Oben in der Auswertungseinrichtung 30 findet eine Erfassung dreier verschiedener Begrenzungkriterien statt. Eine erste Begrenzungseinrichtung 32 erfaßt, wie oben erläutert, die zulässige zeitliche Änderung des Ausgangssignals des Auswertungselements 28 in Abhängigkeit von der Qualitätsgröße. Wird ein schlechter Reglerzustand festgestellt, sind allen falls kleine Änderungen der positiven Beschleuni gung erlaubt. Sollte der Vordermann "verloren" sein, wird kurzfristig keinerlei Änderung des Brems-/Beschleunigungs-Zustands der Regeleinrich tung erlaubt. Selbstverständlich kann davon unab hängig der Fahrer das Fahrzeug bremsen oder be schleunigen.

Eine zweite Begrenzungseinrichtung 34 begrenzt die zeitliche Änderung des Sollwerts a_soll in Abhängig keit von einer Fahrbahnkrümmung, die durch den Lenkzustand und/oder durch die Querbeschleunigung des Fahrzeugs feststellbar ist. Wenn also die Len kung des Fahrzeugs betätigt wird, können sehr ra sche Änderungen des Beschleunigungssollwerts da durch ermittelt werden, weil anstelle des voraus fahrenden Fahrzeugs nun am Wegesrand liegende Ge genstände oder Fahrzeuge auf einer Nebenspur von der Abstandsmeßeinrichtung erfaßt werden. Derartige rasche zeitliche Änderungen des Beschleunigungs- Sollwerts werden durch die zweite Begrenzungsein richtung 34 eliminiert.

In einer dritten Begrenzungseinrichtung 36 wird eine positive Beschleunigungsänderung in Abhänig keit von der Größe Fahrerwille FW, die bei Spur wechselvorgängen entsprechend gesetzt wird, be grenzt, wenn nicht gar vollständig ausgeschlossen. Selbstverstandlich bleibt eine Bremsung durch den Regler möglich, auch kann der Fahrer jederzeit das Fahrzeug abbremsen.

Ein Spurwechsel kann nach dem oben Gesagten dadurch erkannt werden, daß der Blinker rechts gesetzt wird, oder daß der Blinker links bei einer unter halb einer Grenzgeschwindigkeit liegenden Fahrzeug geschwindigkeit gesetzt wird.

Die Ausgangssignale der drei Begrenzungseinrichtun gen 32, 34, 36 werden einer Minimalwertauswertung 38 zugeführt, deren Ausgangssignale ihrerseits wie derum einer Maximalwertauswertung 40 unterworfen werden. Diese berücksichtigt außer dem bereits ge nannten Ausgangssignal noch die mit einer Konstante c_a multiplizierte Fahrerdominanz fd, die in einer Berechnungseinheit 42 erstellt wird.

In einer weiteren Maximalwertauswertungseinrichtung 44 wird die negative Beschleunigungsänderung be grenzt, siehe Schaltungseinheit 30b in Fig. 4. Dazu wird einerseits in einer weiteren Be rechnungseinrichtung 46 die Fahrerdominanz fd mit einer Konstanten c_b multipliziert und andererseits die Qualitätsgröße für den Reglerzustand rq in ei ner Auswerteeinheit 48 in einer geeigneten Weise verwendet.

Am Ausgang der Auswertungseinrichtung 30 liegt ein bewertetes Ausgangssignal a′_soll an, dessen zeitli che Änderungen sowohl nach oben als auch nach unten begrenzt sind. Damit wird sichergestellt, daß das Fahrverhalten des zugehörigen Fahrzeugs beruhigt ist, daß also abrupte Änderungen der Beschleunigung und der Verzögerung vermieden werden.

Dieses Ausgangssignal a′_soll wird noch einer Abso lutwertbegrenzungseinrichtung 50 zugeführt, die die Absolutwerte des Sollwerts begrenzt. Damit werden übermäßig starke Beschleunigungen und auch Verzöge rungen des Systems vermieden. Das heißt, ein soge nannter "Kavalierstart" des Systems wird ebenso ausgeschlossen wie eine "Notbremsung".

Das die Absolutwertbegrenzungseinrichtung 50 ver lassende Signal a′′_soll wird also letztlich als Sollwert für die Längsregelung, das heißt, die Ge schwindigkeits- und Abstandsregelung des Fahrzeugs verwendet.

Weitere Begrenzungsmöglichkeiten können außerdem noch vorgesehen werden. Beispielsweise kann eine zu hohe Beschleunigung des Fahrzeugs bei sinkender Temperatur, also bei drohendem Glatteis, oder bei zu hoher Feuchtigkeit, also bei der Gefahr von Aquaplaning, vermieden werden.

Dabei soll noch einmal deutlich herausgestellt wer den, daß der Fahrer selbstverständlich jederzeit durch Betätigen der Bremse die Regelungseinrichtung endgültig abschalten kann. Sie wird in diesem Fall erst wieder aktiviert, wenn ein entsprechendes Schaltelement betätigt wird. Darüber hinaus kann der Fahrer jederzeit sein Fahrzeug durch Betätigen des Gaspedals beschleunigen, auch wenn dadurch ein ansonsten vorgegebener Mindestabstand d_soll unter schritten wird. Er hat außerdem jederzeit die Mög lichkeit auch die von ihm gestetzte Tempomatge schwindigkeit v_set zu überschreiten. Dazu muß der Fahrer das Fahrpedal soweit herungerdrücken, daß der von ihm angeforderte Drosselklappenwinkel größer ist als der von der Regeleinrichtung einge stellte Wert. Der Fahrer bleibt also in allen Fäl len Herr des Geschehens, so daß Sicherheitseinbußen keinesfalls zu befürchten sind.

Es kann zusätzlich vorgesehen werden, daß bei einer bewußten Beschleunigung des Fahrzeugs durch den Fahrer zwar, wie anhand von Fig. 3 beschrieben, die Abstandsregelung unterbrochen wird, jedoch op tisch oder akustisch ein Unterschreiten des Min destabstands angezeigt wird, so daß der Fahrer gege benenfalls den Beschleunigungsvorgang abbrechen kann. Zusätzlich können auch Noteingriffe des Sy stems vorgesehen werden, daß also bei einem Unter schreiten eines Minimalabstands weitere Beschleuni gungen des Fahrers nur dann möglich sind, wenn das Regelsystem abgeschaltet wurde.

Insgesamt ergibt sich also das folgende Fahrverhal ten:

Der Fahrer kann eine bestimmte Geschwindigkeit v_set festlegen, mit der sich das Fahrzeug fortbewegen soll. Auf der Autobahn kann ein Sollwert v_set von beispielweise 160 km/h eingestellt werden. Stellt nun das Regelsystem einen Vordermann in einem Ab stand fest, der kleiner ist als der einzuregelnde Abstand d_soll, wird die Geschwindigkeit v des Fahr zeugs soweit reduziert, bis die Geschwindigkeit v_v des vorausfahrenden Fahrzeugs eingeregelt ist und der geeignete Sicherheitsabstand d_soll eingehalten wird.

Betätigt der Fahrer den rechten Blinker, um einen Spurwechsel anzuzeigen, so wird die Abstandsrege lung insofern unterbrochen, als nun eine positive Beschleunigung des Vordermanns nicht mitvollzogen wird. Bremst der Vordermann hingegen, so wird auch das eigene Fahrzeug von der Regeleinrichtung abge bremst.

Betätigt der Fahrer dagegen den linken Blinker, um einen Überholvorgang einzuleiten, wird der momen tane Reglersollwert, der sich aus dem monentanen Abstand zum Vordermann ergibt, nicht weiter berück sichtigt, und das System wird das Fahrzeug, ausge hend von der momentanen Geschwindigkeit v auf die Setgeschwindigkeit v_set beschleunigen. Wenn auch bei einem Überholvorgang zunächst die Abstandsrege lung unterbrochen wurde, setzt diese jedoch nach Ablauf einer vorgebbaren Zeit, die auch geschwin digkeitsabhängig gewählt werden kann, ohne einen weiteren Eingriff des Fahrers automatisch wieder ein, so daß dann wieder Geschwindigkeit und Abstand zum Vordermann eingeregelt werden.

Der Fahrer kann die Regelautomatik auch insofern durchbrechen, als er das Gaspedal niederdrückt. Das System erkennt nun den Eingriff des Fahrers, schaltet die Abstandsregelung ab und beschleunigt das Fahrzeug wie gewünscht. Sobald der Fahrer das Gaspedal wieder losläßt, wird nach Ablauf der vor gebbaren, auch hier gegebenenfalls geschwindig keitsabhängig gewählten Zeitkonstante die Ab standsregelung wieder automatisch aktiviert.

In Fig. 5 wird die sich aus dem oben Gesagten er gebende Regeleinrichtung 100 wiedergegeben. Diese weist einen Abstands- und Geschwindigkeitsregler 102, einen Abstandssensor 104, einen Gaseingriff 106 sowie, gegebenenfalls optional, eine Bremsein richtung 108 auf. Der Abstands- und Geschwindig keitsregler 102 wurde im einzelnen anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert. Diesem wird ein Tachometer signal TS zugeführt, außerdem Signale des rechten und linken Blinkers. Diese Signale sind mit B_r und mit B_l symbolisiert. Die rechten und linken Blink lichter sind mit L_r und L_l angedeutet, ebenso der Blinkhebel B, der in der Nahe des Lenkrads 110 an geordnet ist. In der Nähe des Lenkrads befindet sich außerdem ein Betätigungshebel 112 für die Re geleinrichtung 100, der beispielsweise die folgen den Funktionen aufweisen kann:

Schwenken des Betätigungshebels 112 nach oben: Be schleunigung des Fahrzeugs; Schwenken des Hebels nach unten: Verzögerung des Fahrzeugs; Drücken des Hebels in Fahrtrichtung, also senkrecht zur Bildebene: Abschalten der Regelungseinrichtung 100; Heranziehen des Hebels gegen die Fahrtrichtung: Einschalten des Regelsystems 100, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der zuletzt eingegebenen Ge schwindigkeitswerte.

Weiterhin ist ein Gaspedal G angedeutet, dessen mo mentane Stellung von dem Abstands- und Geschwindig keitsregeler 102 erfaßt wird.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die momentane Ge schwindigkeit des Fahrzeugs durch das Tachometersi gnal TS erfaßt wird, daß der Abstand zu in Fahrtrichtung befindlichen Gegenständen durch den Abstandssensor 104 ermittelt wird und daß der Ab stands- und Geschwindigkeitsregler 102 zur Be schleunigung beispielsweise auf das Gaspedal oder auf eine Signale des Gaspedals auswertende Motor steuereinrichtung einwirkt. Gegebenenfalls kann zur Erzeugung einer gewünschten negativen Beschleuni gung beziehungsweise Verzögerung ein Signal des Ab stands- und Geschwindigkeitsreglers 102 an die Bremseinrichtung 108 weitergeleitet werden, um das Fahrzeug zu verzögern.

Claims

1. Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit ei nes Fahrzeugs sowie dessen Abstand zu in Fahrtrichtung befindlichen Gegenständen, bei wel chem der aktuelle Abstand sowie die momentane Ge schwindigkeit erfaßt und daraus die Sollwerte für Abstand und Geschwindigkeit ermittelt und einge stellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ein griff des Fahrers in das Fahrgeschehen die Regelung des Abstands unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Unterbrechung für einen vorbe stimmten Zeitraum aufrechterhalten wird und die Re gelung des Abstands dann wieder aktiviert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die zeitliche Änderung der Be schleunigung und/oder der Verzögerung des Fahrzeugs begrenzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Änderung der Beschleunigung durch das Durchfahren einer Kurve, durch einen Spurwechsel und/oder einen schlechten Reglerzustand begrenzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Änderung der Verzögerung durch einen schlechten Reglerzustand begrenzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung auf Setzen der Fahrtrichtungsanzeige und/oder Betä tigen des Gaspedals anspricht.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung bei Spurwechsel nach links oder rechts und bei Überholvorgängen unterschiedlich reagiert.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Spurwechsel nach links oberhalb einer vorgegebenen Geschwindigkeit ein Überholvorgang angenommen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß bei einem Überholvorgang das Fahrzeug nach einem vorgebbaren Profil auf die vom Fahrer vorgebbare Sollgeschwindigkeit beschleunigt wird.

10. Vorrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs und dessen Abstands zu in Fahrtrichtung befindlichen Gegenständen, bei wel chem der aktuelle Abstand sowie die momentane Ge schwindigkeit erfaßt und daraus die Sollwerte für Abstand und Geschwindigkeit erfaßt und eingestellt werden, vorzugsweise zur Durchführung eines Verfah rens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem Abstandssensor (104), einer Einrichtung zur Erfassung der Geschwindigkeit (TS) des Fahrzeugs und einer Einrichtung zur Einstellung einer gewünschten Ge schwindigkeit (102) und/oder Beschleunigung des Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß Signale (Be, Br) der Fahrtrichtungsanzeigeeinrichtung (B, Le, Lr) und/oder des Gaspedals (G) des Fahrzeugs der Regelvorrichtung (100) zuführbar sind.