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Technisches Gebiet
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Diese
Erfindung steht mit einem Verfahren in Zusammenhang, die Fahrzeuggeschwindigkeit
auf einer gekrümmten
Bahn basierend auf der Giergeschwindigkeit und der Gierbeschleunigung
zu regeln.
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Zugrunde liegende Technik
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Adaptive
Fahrtenregler (d.h. Geschwindigkeitsregler-) -Systeme (ACC, Adaptive
Cruise Control; adaptiver Fahrtenregler) arbeiten fast wie herkömmliche
Fahrtenregler-Systeme, mit der zusätzlichen Fähigkeit dazu in der Lage zu
sein Fahrzeuge im Weg zu detektieren und das mit ACC ausgerüstete Fahrzeug
in Reaktion zu verzögern.
Ein mit ACC ausgerüstetes
Fahrzeug erlaubt es seinem Fahrer damit, die Fahrzeuggeschwindigkeit
wie mit einem herkömmlichen
Fahrtenregler automatisch zu regeln, ohne die Notwendigkeit die
Regelung zu deaktivieren und zu reaktivieren, wann immer langsamerem
Verkehr begegnet wird.
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Wie
es in der Technik wohlbekannt ist, benutzen bestehende ACC-Verfahren
und -Systeme vorwärts
gerichtete Abstandssensoren wie etwa Radar, um ein im Weg befindliches
Fahrzeug zu detektieren (auf das auch als ein detektiertes Ziel
oder Primärziel Bezug
genommen werden kann). Basierend auf den Radarsensor-Informationen
bestimmen derartige ACC-Verfahren und Systeme dann den Abstand und die
Relativgeschwindigkeit (oder Annäherungsgeschwindigkeit)
des detektierten, im Weg befindlichen Fahrzeugs. Unter Gebrauch
des Abstands und der Annäherungsgeschwindigkeit
wird die Geschwindigkeit des mit ACC ausgerüsteten Fahrzeugs geregelt, um
einen ausgewählten
Folgeabstand zwischen dem mit ACC ausgerüsteten Fahrzeug und dem detektieren,
im Weg befindlichen Fahrzeug beizubehalten. Die Geschwindigkeit
des mit ACC ausgerüsteten Fahrzeugs
wird typischerweise durch automatische Regelung des Fahrzeugdrossel-Stellglieds
geregelt. In fortschrittlicheren ACC-Verfahren und -Systemen kann
die Fahrzeuggeschwindigkeit auch durch automatische Regelung von
Fahrzeugbremsen-Stellgliedern
geregelt werden. Derartige ACC-Verfahren und -Systeme haben die
Fähigkeit,
in Reaktion auf ein im Weg befindliches Fahrzeug einen mäßigen Grad
an Bremsung auf das Fahrzeug anzuwenden, um weitere Fahrzeugverzögerung zu
erreichen (d.h. zusätzlich
zu der über
Drosselregelung erzielten Fahrzeugverzögerung).
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Dokument
DE-A-19816133 legt ein Verfahren offen um eine Geschwindigkeit des
Fahrzeugs um eine Kurve herum zu regeln, das eine begrenzenden Wert
von Querbeschleunigung oder Giergeschwindigkeit in Betracht zieht.
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Ein
mit bestehenden ACC-Verfahren und -Systemen in Zusammenhang stehendes
Problem tritt jedoch auf, wenn das mit ACC ausgerüstete Fahrzeug
eine gekrümmte
Bahn durchfährt,
etwa auf einer Hochgeschwindigkeits-Schnellstraße. In derartigen Situationen
hemmen bestehende ACC-Verfahren und -Systeme die Beschleunigung
des mit ACC ausgerüsteten
Fahrzeugs basierend auf einer abgetasteten Fahrzeug-Giergeschwindigkeit
und einem einzigen, konstanten Giergeschwindigkeit-Schwellenwert.
In dieser Hinsicht erhöht
sich die Fahrzeug-Giergeschwindigkeit,
wenn das Fahrzeug in eine Kurve eintritt; und verringert sich, wenn
das Fahrzeug die Kurve verläßt. In einem
mit ACC ausgerüsteten
Fahrzeug wird die Fahrzeuggeschwindigkeit für Fahrzeug-Giergeschwindigkeiten
kleiner als ein Giergeschwindigkeit-Schwellenwert auf einen ersten maximal
zugelassenen Geschwindigkeitswert begrenzt, die als die Regelgeschwindigkeit
oder Einstellgeschwindigkeit in normalem ACC-Betrieb gilt. Für Fahrzeug-Giergeschwindigkeiten
größer als
der Giergeschwindigkeit-Schwellenwert wird die Fahrzeuggeschwindigkeit
auf einen zweiten maximal zugelassenen Geschwindigkeitswert begrenzt,
der niedriger ist als der erste maximal zugelassene Geschwindigkeitswert.
Als ein Ergebnis können
bestehende ACC-Verfahren und – Systeme
eine Fahrzeugbeschleunigung etwas abrupt zulassen oder hemmen, während ein
mit ACC ausgerüstetes
Fahrzeug eine gekrümmte
Bahn durchfährt,
und dem Fahrzeuglenker dadurch möglicherweise
Unbehagen verursachen.
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Folglich
besteht in einem ACC-System eine Notwendigkeit für ein verbessertes Verfahren
die Fahrzeuggeschwindigkeit zu regeln, während das Fahrzeug eine gekrümmte Bahn
durchfährt.
Ein derartiges Verfahren würde
eine Fahrzeug-Giergeschwindigkeit abtasten, und basierend auf der
Giergeschwindigkeit eine Gierbeschleunigung bestimmen. Ein derartiges
Verfahren würde
weiterhin eine maximal erlaubte Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf
der gekrümmten
Bahn basierend auf der Giergeschwindigkeit und der Gierbeschleunigung
bestimmen, worin die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit in
der Lage wäre
fortwährend
zu variieren, und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf einer gekrümmten Bahn
auf einen Wert nicht höher
als die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit beschränken. Ein
derartiges Verfahren würde
folglich die Geschwindigkeit des mit ACC ausgerüsteten Fahrzeugs auf der gekrümmten Bahn
auf eine maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit beschränken, die
nicht nur basierend auf der abgetasteten Fahrzeug-Giergeschwindigkeit
bestimmt ist, sondern auch auf der Gierbeschleunigung, und dadurch
eine allmähliche
Verzögerung
des mit ACC ausgerüsteten Fahrzeugs
zulassen, während
es in die Kurve eintritt; und allmähliche Beschleunigung des mit
ACC ausgerüsteten
Fahrzeugs, während
es die Kurve verläßt. Indem
man dies tut, würde
die Geschwindigkeit des mit ACC ausgerüsteten Fahrzeugs in einer Kurve
in einer Art und Weise ähnlich
der manuellen Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit in einer Kurve
geregelt werden, und damit verbesserten Fahrzeuglenker-Komfort bieten,
während
das mit ACC ausgerüstete
Fahrzeug die Kurve durchfährt.
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Offenlegung
der Erfindung
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Dementsprechend
ist es ein Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung, in einem
adaptiven Geschwindigkeits-Regelsystem für ein Fahrzeug ein verbessertes
Verfahren bereitzustellen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu regeln,
während
das Fahrzeug eine gekrümmte
Bahn durchfährt.
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Dieser
Gegenstand wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 erfüllt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird dann ein Verfahren bereitgestellt um eine Geschwindigkeit
des Fahrzeugs zu regeln, während
das Fahrzeug eine gekrümmte
Bahn durchfährt.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte die Giergeschwindigkeit
des Fahrzeugs abzutasten, eine Gierbeschleunigung basierend auf
der Giergeschwindigkeit zu bestimmen, und eine maximal erlaubte
Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf der gekrümmten Bahn basierend auf der
Giergeschwindigkeit und der Gierbeschleunigung zu bestimmen, in dem
die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit in der Lage ist fortwährend zu
variieren. Das Verfahren umfaßt
weiterhin den Schritt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf der
gekrümmten
Bahn auf einen Wert nicht höher
als die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit zu begrenzen.
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Diese
und andere Gegenstände,
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden auf Betrachtung
der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung hin, in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen, leicht offensichtlich sein.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nun in weiterem Detail anhand eines Beispiels und
unter Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
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1a und 1b beispielhafte Illustrationen eines
eine gekrümmte
Bahn durchfahrenden Fahrzeugs sind, einschließlich des Eintretens in und
des Austretens aus einer derartigen Bahn;
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2 ein vereinfachtes Blockdiagramm
eines adaptiven Geschwindigkeits-Regelsystems ist;
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3 ein Satz beispielhafter
Graphen des Krümmungsradius
einer Fahrzeugbahn als eine Funktion von Fahrzeuggeschwindigkeit
und Fahrzeug-Giergeschwindigkeit ist;
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4 ein Satz beispielhafter
Graphen einer maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit als eine Funktion
von Fahrzeug-Querbeschleunigung und dem Krümmungsradius einer Fahrzeugbahn
ist; und
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5 ein Ablaufdiagramm ist,
welches das Verfahren der vorliegenden Erfindung einschließt.
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Genaue Beschreibung
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Unter
Bezug auf 1–5 wird nun die bevorzugte
Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. In
dieser Hinsicht sind 1a und 1b beispielhafte Illustrationen
eines Fahrzeugs 6, das eine gekrümmte Bahn durchfährt, wie
etwa eine Hochgeschwindigkeits-Schnellstraße. Spezieller zeigt 1a das Fahrzeug 6 als
bei Punkt A in die Kurve eintretend, während 1b das Fahrzeug 6 die Kurve
bei Punkt B verlassend zeigt. Während
der Krümmungsradius
der gekrümmten
Bahn variiert, ist ein minimaler Krümmungsradius durch R bezeichnet.
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Wie
zuvor bemerkt, steht mit bestehenden Verfahren und Systemen der
adaptiven Fahrtenregelung (ACC) dort ein Problem in Zusammenhang,
wo Fahrzeug 6 ein mit ACC aufgerüstetes Fahrzeug ist. In einer
solchen Situation regeln bestehende ACC-Verfahren und – Systeme
die Geschwindigkeit des mit ACC ausgerüsteten Fahrzeugs auf Grundlage
einer abgetasteten Fahrzeug-Giergeschwindigkeit und eines einzigen,
konstanten Giergeschwindigkeit-Schwellenwerts. Als ein Ergebnis
können
bestehende ACC-Verfahren und -Systeme eine Fahrzeugbeschleunigung
etwas abrupt zulassen oder hemmen, und dem Fahrzeuglenker dadurch
möglicherweise
Unbehagen verursachen.
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Spezieller,
und ebenfalls zuvor bemerkt, erhöht
sich die Fahrzeug-Giergeschwindigkeit während ein Fahrzeug in eine
Kurve eintritt, und nimmt ab, während
ein Fahrzeug die Kurve verläßt. In einem
mit ACC ausgerüsteten
Fahrzeug ist die Fahrzeuggeschwindigkeit für Fahrzeug-Giergeschwindigkeiten niedriger als
ein Giergeschwindigkeit-Schwellenwert auf einen ersten maximal erlaubten
Geschwindigkeitswert beschränkt
(d.h. die Einstellgeschwindigkeit oder die Regelgeschwindigkeit).
Für Fahrzeug-Giergeschwindigkeiten
größer als
der Giergeschwindigkeit-Schwellenwert ist die Fahrzeuggeschwindigkeit
auf einen zweiten maximal erlaubten Geschwindigkeitswert beschränkt, der
niedriger ist als der erste maximal erlaubte Geschwindigkeitswert.
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Unter
erneutem Bezug auf 1a und 1b, wird es der Fahrzeuggeschwindigkeit
erlaubt konstant zu bleiben oder sogar bis zu dem ersten maximal
erlaubten Wert anzusteigen, während
das mit ACC ausgerüstete
Fahrzeug bei Punkt A in eine Kurve eintritt, solange die abgetastete
Fahrzeug-Giergeschwindigkeit geringer ist als ein Giergeschwindigkeit-Schwellenwert. Als
ein Ergebnis kann das Fahrzeug tatsächlich in die Kurve hineinbeschleunigen, oder
der Fahrzeuglenker kann wahrnehmen, daß das Fahrzeug 6 in
die Kurve hineinbeschleunigt, da die Fahrzeug-Giergeschwindigkeit
ansteigt, obwohl die Fahrzeuggeschwindigkeit konstant bleibt. Jeder
der möglicherweise
resultierenden Fälle
kann für
den Fahrzeuglenker etwas unbehaglich sein.
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Während das
mit ACC ausgerüstete
Fahrzeug 6 durch die Kurve hindurch fortfährt, wird
die Fahrzeuggeschwindigkeit auf den niedrigeren, zweiten maximal
erlaubten Geschwindigkeits-Schwellenwert
beschränkt,
wenn die abgetastete Fahrzeug-Giergeschwindigkeit den Giergeschwindigkeit-Schwellenwert übersteigt.
Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit dann höher als die zweite maximal
erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit, so wird die Fahrzeuggeschwindigkeit
vermindert, etwa durch Drosselregelung, Bremsenregelung, oder eine
Kombination von beidem. In diesem Fall kann der Fahrer eine etwas
abrupte und/oder unbehagliche Fahrzeugverzögerung erfahren.
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Abschließend kann
die abgetastete Fahrzeug-Giergeschwindigkeit unter den Giergeschwindigkeit-Schwellenwert
sinken, während
das mit ACC ausgerüstete
Fahrzeug 6 die Kurve bei Punkt B verläßt. Als ein Ergebnis wird die
Fahrzeuggeschwindigkeit dann auf den höheren, ersten maximal erlaubten Geschwindigkeitswert
beschränkt.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit dann geringer ist als die erste maximal
erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit, so kann die Fahrzeuggeschwindigkeit
gesteigert werden. In diesem Fall kann der Fahrzeuglenker eine etwas
abrupte und/oder unbehagliche Fahrzeugbeschleunigung erfahren.
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Die
vorliegende Erfindung löst
dieses Problem, und stellt ein verbessertes Verfahren bereit um die
Fahrzeuggeschwindigkeit zu regeln, während das Fahrzeug eine gekrümmte Bahn
durchfährt.
In dieser Hinsicht tastet die vorliegende Erfindung eine Fahrzeug-Giergeschwindigkeit
ab und bestimmt eine Gierbeschleunigung basierend auf der Giergeschwindigkeit.
Die vorliegende Erfindung bestimmt außerdem eine maximal erlaubte
Geschwindigkeit des Fahrzeugs 6 auf der gekrümmten Bahn
basierend auf der Giergeschwindigkeit und der Gierbeschleunigung,
worin die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit in der Lage ist
fortwährend
zu variieren. Die vorliegende Erfindung beschränkt dann die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs 6 auf der gekrümmten Bahn auf einen Wert nicht
größer als
die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit. Die vorliegende Erfindung
beschränkt
folglich die Geschwindigkeit des mit ACC ausgerüsteten Fahrzeugs 6 auf
der gekrümmten
Bahn auf eine maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit, welche nicht
nur auf Grundlage der abgetasteten Fahrzeug-Giergeschwindigkeit
bestimmt wird, sondern auch der Gierbeschleunigung; und erlaubt
dadurch die allmähliche
Verzögerung
des mit ACC ausgerüsteten
Fahrzeugs 6, während
es an einem Punkt A in die Kurve eintritt; und die allmähliche Beschleunigung
des mit ACC ausgerüsteten Fahrzeugs 6,
während
es die Kurve bei Punkt B verläßt. Indem
sie dies tut, regelt die vorliegende Erfindung die Geschwindigkeit
des mit ACC ausgerüsteten
Fahrzeugs 6 in einer Kurve in einer Art und Weise ähnlich der manuellen
Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit in einer Kurve, um dadurch
verbesserten Fahrzeuglenker-Komfort bieten, während das mit ACC ausgerüstete Fahrzeug
die Kurve 6 durchfährt.
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Unter
Bezug auf 2 ist nun
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines ACC-Systems gezeigt, allgemein
durch die Bezugsnummer 10 gekennzeichnet. Im Allgemeinen
ist das ACC-System 10,
wie jenen mit gewöhnlicher
Fachbildung gut bekannt, ein Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis,
das vorgesehen ist, um auf potenzielle Ziele vor und in derselben
Verkehrsspur wie das mit dem ACC-System 10 ausgerüstete Fahrzeug
zu reagieren. Das Ziel von ACC-System 10 ist es, die fortwährende Regelung
des Fahrzeugs in Längsrichtung
teilweise zu automatisieren, und dem Fahrzeuglenker dadurch verbesserten
Komfort und Annehmlichkeiten zu bieten. In dieser Hinsicht kann
ACC-System 10 entweder in einem Normal- oder einem Folgemodus
arbeiten. Im Normalmodus-Betrieb regelt ACC-System 10 die
Geschwindigkeit des mit ACC ausgerüsteten Fahrzeugs auf die durch
den Fahrzeuglenker als die Regelgeschwindigkeit eingestellte Geschwindigkeit.
Im Folgemodus-Betrieb regelt ACC-System 10 die
Geschwindigkeit des mit ACC ausgerüsteten Fahrzeugs auf die Geschwindigkeit
eines im Weg befindlichen Fahrzeugs (auf welches als ein detektiertes
Ziel oder Primärziel
Bezug genommen werden kann).
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Wie
in 2 zu sehen, schließt das ACC-System 10 spezieller
eine Fahrzeugregelung 12 ein, die in Verbindung mit einem
Abstandssensor 14, einem Geschwindigkeitssensor 16,
einem Giergeschwindigkeits-Sensor 18, einer Benutzerschnittstelle 20,
einem Drosselstellglied 22, und einem Bremsenstellglied 24 bereitgestellt
wird. Wie zuvor beschrieben, dehnt das System 10 die Funktion
herkömmlicher
Geschwindigkeits-Regelsysteme aus. In dieser Hinsicht benutzt Fahrzeugregler 12 Drossel- und
Bremsenstellglieder 22, 24, um auf Grundlage von
durch den vorwärts
weisenden Abstandssensor 14 und Geschwindigkeitssensor 16 erhaltene und/oder
abgeleitete Abstands- und Geschwindigkeitsinformationen die Geschwindigkeit
des mit ACC ausgerüsteten
Fahrzeugs zu regeln, um einen gewählten Folgeabstand (in Sekunden)
zwischen dem mit ACC ausgerüsteten
Fahrzeug und einem detektierten Ziel in der vorwärts weisenden Bewegungsbahn
des mit ACC ausgerüsteten
Fahrzeugs (d.h. einem Führungsfahrzeug)
beizubehalten.
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Der
Folgeabstand zwischen dem mit ACC ausgerüsteten Fahrzeug und dem detektierten
Ziel wird auf die Aktivierung des Systems 10 hin anfänglich auf
einen Standardwert (typischerweise zwei Sekunden) eingestellt, kann
vom Fahrzeuglenker aber über
Benutzerschnittstelle 20 auf eine Anzahl anderer auswählbare Werte
modifiziert werden. Der Standard-Folgeabstand ist typischerweise
der maximal erlaubte Folgeabstand, und Modifikation des Folgeabstands
durch den Fahrzeuglenker wird zwischen diesem maximalen und einem
definierten minimalen Folgeabstand erlaubt (typischerweise eine
Sekunde). Auf den Folgeabstand wird als Abstand Bezug genommen,
und er ist als der Abstand zu dem detektierten Ziel (in Metern)
definiert, geteilt durch die Geschwindigkeit des mit ACC ausgerüsteten Fahrzeugs (in
Meter pro Sekunde). Benutzerschnittstelle 20 wird außerdem von
dem Fahrzeuglenker benutzt, um die erlaubte Fahrzeug-Regelgeschwindigkeit
einzustellen.
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Wie
zuvor erwähnt
sind ACC-Systeme und -Verfahren in der Technik wohlbekannt. Als
ein Ergebnis ist eine genaue Beschreibung des allgemeinen Betriebs
eines ACC-Systems 10, einschließlich solcher Funktionen wie
Erfassung, Unterscheidung, Differenzierung, Auswahl und Zielverfolgung
von Zielen, Bestimmungen von Abstand und Relativgeschwindigkeit
(einschließlich
Annäherungsgeschwindigkeit),
Sensorbetrieb und Drossel- und Bremsenregelung unnötig, und
ist um der Kürze
willen hierin nicht ausgeführt.
In Verbindung mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können derartige
Funktionen von ACC-System 10 in jeglicher Art und Weise durchgeführt werden,
die jenen mit gewöhnlicher Fachbildung
bekannt ist.
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Die
vorliegende Erfindung löst
das oben bemerkte Problem, und stellt ein verbessertes Verfahren
bereit um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu regeln, während das
Fahrzeug eine gekrümmte
Bahn durchfährt.
Noch immer unter Bezug auf 2 schließt das System 10 den
Giergeschwindigkeits-Sensor 18 ein, welcher in der Lage
ist eine augenblickliche Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs abzutasten.
Das System schließt
weiterhin einen Regler ein, der in der Lage ist auf Grundlage der
abgetasteten Giergeschwindigkeit eine augenblickliche Giergeschwindigkeit
zu bestimmen, und der in der Lage ist auf Grundlage der Giergeschwindigkeit
und der Gierbeschleunigung eine maximal erlaubte Geschwindigkeit
des Fahrzeugs zu bestimmen. In dieser Hinsicht ist die so bestimmte,
maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit in der Lage – abhängig von den
augenblicklichen Werten der abgetasteten Giergeschwindigkeit und
der bestimmten Gierbeschleunigung – fortwährend zu variieren. Der Regler
ist außerdem
in der Lage die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf der gekrümmten Bahn
auf einen Wert nicht höher
als die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit zu beschränken. Der
Regler des Systems ist vorzugsweise in dem Fahrzeugregler 12 eingeschlossen.
In dieser Hinsicht kann der Regler der vorliegenden Erfindung (ebenso
wie Fahrzeugregler 12 von ACC-System 10) die Form
eines geeignet programmierten Mikroprozessors annehmen, oder jeglicher
Entsprechung davon.
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Um
eine maximal erlaubte Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu bestimmen,
ist der Regler des Systems spezieller in der Lage, eine Relativposition
des Fahrzeugs auf der gekrümmten
Bahn auf Grundlage der Fahrzeug-Giergeschwindigkeit und -Gierbeschleunigung
zu bestimmen. Um dies zu tun, ist der Regler in der Lage die abgetastete
Fahrzeug-Giergeschwindigkeit und die daraus bestimmte Gierbeschleunigung
zu untersuchen, und zu bestimmen, daß das Fahrzeug in die gekrümmte Bahn
eintritt, wenn die Gierbeschleunigung positiv ist (d.h. wenn die
abgetastete Giergeschwindigkeit über
die Zeit zunimmt), und daß das
Fahrzeug die gekrümmte
Bahn verläßt, wenn
die Gierbeschleunigung negativ ist (d.h. wenn die abgetastete Giergeschwindigkeit über die
Zeit abnimmt).
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Der
Regler ist außerdem
in der Lage eine gewünschte
Querbeschleunigung des Fahrzeugs auf Grundlage der Relativposition
des Fahrzeugs auf der gekrümmten
Bahn auszuwählen.
Spezieller kann ein Querbeschleunigungs-Profil empirisch auf Grundlage
der Relativposition des eine Kurve durchfahrenden Fahrzeugs und
des Fahrerkomforts definiert werden. In dieser Hinsicht sollte die
Querbeschleunigung des Fahrzeugs bei allgemein höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten – etwa bei
jenen, die typischerweise auf Hochgeschwindigkeits-Schnellstraßen erfahren werden,
während
man eine Kurve durchfährt – im Allgemeinen
auf 0,3 g oder weniger beschränkt
werden. Während
ein Fahrzeug in eine Kurve eintritt, sollte die Querbeschleunigung
allgemein auf niedrigere Höhen beschränkt werden,
wie etwa 0,1 g oder 0,15 g, um den Fahrerkomfort zu verbessern.
Während
ein Fahrzeug eine Kurve verläßt, kann
zugelassen werden, daß die
Querbeschleunigung allgemein ansteigt, etwa auf Höhen von
0,2 g, 0,25 g oder 0,3 g. Derartige Querbeschleunigungshöhen basierend
auf der Relativposition des Fahrzeugs in einer Kurve sind jenen ähnlich,
die durch einen Fahrzeuglenker erfahren werden können, der die Fahrzeuggeschwindigkeit
manuell regelt, während
das Fahrzeug eine Kurve durchfährt.
Um eine gewünschte
Querbeschleunigung des Fahrzeugs auszuwählen, ist der Regler des Systems
folglich in der Lage einen ersten Querbeschleunigungswert auszuwählen, wenn
das Fahrzeug in die gekrümmte
Bahn eintritt; und einen zweiten Querbeschleunigungswert, wenn das
Fahrzeug die gekrümmte
Bahn verläßt; wobei
der erste Querbeschleunigungswert niedriger ist als der zweite Querbeschleunigungswert.
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Noch
weiter ist der Regler des Systems außerdem in der Lage einen Krümmungsradius
der gekrümmten
Bahn basierend auf der Giergeschwindigkeit und der abgetasteten
Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen, um eine maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit zu
bestimmen. In dieser Hinsicht ist 3 ein
Satz von beispielhaften Graphen von Krümmungsradien von Fahrzeugbahnen
als Funktion von Fahrzeuggeschwindigkeit und Giergeschwindigkeit.
Wie darin zu sehen ist der Krümmungsradius für eine gegebene
Fahrzeuggeschwindigkeit allgemein niedriger (was engere Kurven darstellt),
je größer die
Giergeschwindigkeit ist. Um einen Krümmungsradius der gekrümmten Bahn
des Fahrzeugs zu bestimmen, ist der Regler in der Lage einen Krümmungsradius
gemäß der Gleichung
zu berechnen: R =
VEHSPD / YAWRATE wobei
R der Krümmungsradius
der gekrümmten Bahn
ist, VEHSPD die Geschwindigkeit des Fahrzeugs von Geschwindigkeitssensor 16 ist,
und YAWRATE die Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs von Giergeschwindigkeits-Sensor 18 ist.
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Der
Regler des Systems ist weiterhin noch in der Lage eine maximal erlaubte
Geschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf dem Krümmungsradius
der gekrümmten
Bahn und der gewählten
Fahrzeug-Querbeschleunigung zu bestimmen. In dieser Hinsicht zeigt 4 einen Satz von Graphen
von maximal erlaubten Fahrzeuggeschwindigkeiten als eine Funktion
des Krümmungsradius
der gebogenen Fahrzeugbahn und der Fahrzeug-Querbeschleunigung.
Wie darin zu sehen ist die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit
um so niedriger, je größer der
Krümmungsradius
der Biegung ist (d.h. je enger die Kurve). Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist der Regler des Systems in der Lage, eine maximal erlaubte Geschwindigkeit
des Fahrzeugs gemäß der Gleichung
zu berechnen: MAXVS
= ( R × LATACCEL)½ wobei MAXVS
die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit ist, R der Krümmungsradius
der gekrümmten
Bahn ist, wie oben gezeigt bestimmt; und LATACCEL die Querbeschleunigung
des Fahrzeugs ist, ausgewählt
wie oben beschrieben.
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Abschließend ist
der Regler in der Lage eine angeordnete Drosselstellung auf einen
Wert nicht größer als
ein gewählter
Drosselstellungs-Wert zu beschränken,
welcher der maximal erlaubten Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht,
um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf der gekrümmten Bahn – für den Fall,
daß die
Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit – auf einen
Wert nicht größer als
die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit zu beschränken. Für den Fall,
daß die
Fahrzeuggeschwindigkeit die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit übersteigt,
ist der Regler in der Lage die Fahrzeuggeschwindigkeit auf die maximal
erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit zu vermindern, indem er ein Drossel-Regelsignal
erzeugt, das wirksam ist um ein Drossel-Stellglied zu regeln; und
ein Bremsen-Regelsignal erzeugt, daß wirksam ist um ein Bremsen-Stellglied
zu regeln; oder eine Kombination von beidem. In dieser Hinsicht
sind Drossel- und Bremsen-Stellglieder 22, 24 in 2 gezeigt, und die hierin
beschriebene Drosselregelung verwendet eine Stationärzustands-Kartierung
von Drosselbefehlen und zugehörigen
Fahrzeuggeschwindigkeiten.
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Unter
Bezug auf 5 ist ein
das Verfahren der vorliegenden Erfindung einschließendes Ablaufdiagramm
gezeigt, allgemein durch Bezugsnummer 40 bezeichnet. Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Regelung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, während das
Fahrzeug eine gekrümmte
Bahn durchfährt,
umfaßt
es, wie darin zu sehen, eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs abzutasten 42;
eine Gierbeschleunigung auf Grundlage der Giergeschwindigkeit zu
bestimmen 44; und eine maximal erlaubte Geschwindigkeit
des Fahrzeugs auf der gekrümmten
Bahn auf Grundlage der Giergeschwindigkeit und der Gierbeschleunigung
zu bestimmen 46; worin die maximal erlaubte Geschwindigkeit
in der Lage ist fortwährend
zu variieren. Das Verfahren umfaßt es weiterhin, die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs auf der gekrümmten
Bahn auf einen Wert nicht größer als
die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit zu beschränken 48.
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Eine
maximal erlaubte Geschwindigkeit des Fahrzeugs selbst zu bestimmen 46,
umfaßt
es gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung – genau
so wie oben im Detail beschrieben – eine Relativposition des
Fahrzeugs auf der gekrümmten
Bahn basierend auf der Gierbeschleunigung zu bestimmen; eine gewünschte Querbeschleunigung
des Fahrzeugs basierend auf der Relativposition des Fahrzeugs auf
der gekrümmten
Bahn auszuwählen; einen
Krümmungsradius
der gekrümmten
Bahn basierend auf der Giergeschwindigkeit und einer abgetasteten
Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen; und eine maximal erlaubte
Geschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf dem Krümmungsradius
der gekrümmten
Bahn und der gewählten
Fahrzeug-Querbeschleunigung zu bestimmen.
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Eine
Relativposition des Fahrzeugs auf der gekrümmten Bahn selbst zu bestimmen
umfaßt
es in dieser Hinsicht, zu bestimmen daß das Fahrzeug in die gekrümmte Bahn
eintritt wenn die Gierbeschleunigung positiv ist; und zu bestimmen
daß das
Fahrzeug die gekrümmte
Bahn verläßt, wenn
die Gierbeschleunigung negativ ist. Eine gewünschte Querbeschleunigung des
Fahrzeugs selbst auszuwählen umfaßt es, einen
ersten Querbeschleunigungswert auszuwählen, wenn das Fahrzeug in
eine gekrümmte
Bahn eintritt; und einen zweiten Querbeschleunigungswert auszuwählen, wenn
das Fahrzeug die gekrümmte
Bahn verläßt; worin
der erste Querbeschleunigungswert geringer ist als der zweite Querbeschleunigungswert.
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Einen
Krümmungsradius
der gekrümmten Bahn
gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung zu bestimmen umfaßt es, wie oben auch im Detail
beschrieben, einen Krümmungsradius
gemäß der Gleichung
zu berechnen: R =
VEHSPD / YAWRATE wobei
R der Krümmungsradius
der gekrümmten Bahn
ist; VEHSPD eine abgetastete Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist;
und YAWRATE die abgetastete Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
Eine maximal erlaubte Geschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf
dem Krümmungsradius
der gekrümmten Bahn
und der gewählten
Querbeschleunigung zu bestimmen umfaßt es zusätzlich, eine maximal erlaubte Geschwindigkeit
des Fahrzeugs gemäß der Gleichung
zu berechnen: MAXVS
= ( R × LATACCEL
)½ wobei MAXVS
die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit ist; R der Krümmungsradius
der gekrümmten
Bahn ist; und LATACCEL die gewählte Querbeschleunigung
des Fahrzeugs ist.
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Die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf der gekrümmten Bahn auf einen Wert nicht
größer als
die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit zu beschränken 48,
kann es abschließend
umfassen ein Drossel-Regelsignal zu erzeugen, das wirksam ist um
ein Drossel-Stellglied zu regeln, um die Fahrzeuggeschwindigkeit
zu vermindern, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die maximal erlaubte
Fahrzeuggeschwindigkeit übersteigt;
ein Bremsen-Regelsignal zu erzeugen, das wirksam ist um ein Bremsen-Stellglied
zu regeln, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu vermindern, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit übersteigt;
oder eine Kombination von beidem. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs
auf der gekrümmten
Bahn auf einen Wert nicht größer als
die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit zu beschränken 48,
kann es außerdem
umfassen, eine angeordnete Drosselstellung auf einen Wert nicht
größer als
ein gewählter
Drosselstellungswert zu beschränken.
Erneut sind Drossel- und Bremsen-Stellglieder 22, 24 in 2 gezeigt, und die hierin
beschriebene Drosselregelung verwendet eine Stationärzustands-Kartierung
von Drosselbefehlen und zugehörigen
Fahrzeuggeschwindigkeiten.
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Wie
zuvor beschrieben und aus der vorangegangenen Beschreibung leicht
ersichtlich, steigt die Fahrzeug-Giergeschwindigkeit an und der
Krümmungsradius
der Kurve nimmt ab, während
ein Fahrzeug in eine Kurve eintritt. Während ein Fahrzeug eine Kurve
verläßt, nimmt
die Fahrzeug-Giergeschwindigkeit
ab und der Krümmungsradius
nimmt zu. Wie aus der vorangegangenen Beschreibung außerdem leicht
ersichtlich ist, kann die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit,
während
das Fahrzeug in eine Kurve eintritt, gemäß der vorliegenden Erfindung
geringer sein als die maximal erlaubte Geschwindigkeit, während das
Fahrzeug die Kurve verläßt. Überdies
ist die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit in der Lage fortwährend zu
variieren, während
das Fahrzeug die Kurve durchfährt.
In einer derartigen Art und Weise stellt die vorliegende Erfindung
ein verbessertes Verfahren bereit, um die Fahrzeuggeschwindigkeit
zu regeln, während
das Fahrzeug eine gekrümmte
Bahn durchfährt.
Das bedeutet, anstatt die Fahrzeugverzögerung -wie in bestehenden
ACC-Verfahren und – Systemen – etwas
abrupt zuzulassen oder zu hemmen, läßt die vorliegende Erfindung
allmähliche
Verzögerung
des mit ACC ausgerüsteten
Fahrzeugs zu, während
es in die Kurve eintritt; und allmähliche Beschleunigung des mit ACC
ausgerüsteten
Fahrzeugs, während
es die Kurve verläßt. Die
Geschwindigkeit des mit ACC ausgerüsteten Fahrzeugs in einer Kurve
wird folglich in einer Art und Weise ähnlich der manuellen Regelung der
Fahrzeuggeschwindigkeit in einer Kurve geregelt, um dadurch verbesserter
Fahrzeuglenker-Komfort zu bieten.
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Abbildung 2
- 2
- Drosselstellglied
- 12
- Fahrzeugregler
- 14
- Abstandssensor
- 16
- Geschwindigkeitssensor
- 18
- Giersensor
- 20
- Benutzerschnittstelle
- 24
- Bremsenstellglied
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Abbildung 3
- X-Achse
- Giergeschwindigkeit
(Grad/Sekunde)
- Y-Achse
- Krümmungsradius
(m)
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Abbildung 4
- X-Achse
- Krümmungsradius
(m)
- Y-Achse
- maximale
Fahrzeuggeschwindigkeit (mph)
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Abbildung 5
- 42
- Taste
eine Giergeschwindigkeit ab
- 44
- Bestimme
eine Gierbeschleunigung auf Grundlage der Giergeschwindigkeit
- 46
- Bestimme
eine maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit auf Grundlage von
-
- Giergeschwindigkeit
und Gierbeschleunigung
- 48
- Begrenze
die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einer gekrümmten Bahn auf einen Wert
-
- nicht
größer als
die maximal erlaubte Fahrzeuggeschwindigkeit.