DE102006034411A1

DE102006034411A1 - Vorrichtung zur Geschwindigkeits- und Anhalteregelung in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102006034411A1
Application number: DE102006034411A
Authority: DE
Inventors: Michael Schubert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2008-01-31
Also published as: WO2008012160A1

Abstract

Vorrichtung zur Geschwindigkeits- und Anhalteregelung in Kraftfahrzeugen, mit einem Sensorsystem (10) zur Ortung eines Vorderfahrzeugs, einem Folgeregler (22) zur Regelung des Abstands des eigenen Fahrzeugs zum Vorderfahrzeug während der Fahrt, und einem Anhalteregler (24), der das eigene Fahrzeug in den Stand bremst, wenn erkannt wird, daß das Vorderfahrzeug anhält oder anhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Anhalteregler (24) ein Rollphasenregler (28) implementiert ist, der während einer Rollphase kurz vor dem Stillstand des eigenen Fahrzeugs dessen Geschwindigkeit annähernd konstant hält.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Geschwindigkeits- und Anhalteregelung in Kraftfahrzeugen, mit einem Sensorsystem zur Ortung eines Vorderfahrzeugs, einem Folgeregler zur Regelung des Abstands des eigenen Fahrzeugs zum Vorderfahrzeug während der Fahrt, und einem Anhalteregler, der das eigene Fahrzeug in den Stand bremst, wenn erkannt wird, daß das Vorderfahrzeug anhält oder anhalten wird.
Für Kraftfahrzeuge sind sogenannte ACC-Systeme (Adaptive Cruise Control) bekannt, die es gestatten, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Freifahrt auf eine vom Fahrer gewählte Wunschgeschwindigkeit zu regeln oder, wenn von dem Ortungssystem, typischerweise einem Radarsensor, ein auf der eigenen Spur unmittelbar vorausfahrendes Fahrzeug geortet wird, die Geschwindigkeit so anzupassen, daß das Vorderfahrzeug in einem angemessenen Sicherheitsabstand verfolgt wird. Dieser Sicherheitsabstand ist geschwindigkeitsabhängig und wird üblicherweise über die Zeitlücke zwischen den beiden Fahrzeugen definiert. Die Regelung auf den durch die Zeitlücke bestimmten Sollabstand wird als Folgeregelung bezeichnet.
Es sind erweiterte ACC-Systeme in Entwicklung, die darüber hinaus auch eine Stop & Go Funktion oder zumindest eine automatische Anhaltefunktion bieten, so daß das Fahrzeug automatisch in den Stand gebremst werden kann, wenn das Vorderfahrzeug anhält. Dabei soll der Anhaltevorgang des eigenen Fahrzeug so geregelt werden, daß das Fahrzeug in einem vorgegebenen Anhalteabstand zu dem Vorderfahrzeug zum Stillstand kommt.
Mit Hilfe des Folgereglers läßt sich der Anhaltevorgang nicht angemessen regeln, denn wenn bei vorgegebener Zeitlücke die Geschwindigkeit der Fahrzeuge auf 0 abnimmt, würde auch der Sollabstand auf 0 und nicht wie erwünscht auf den Anhalteabstand abnehmen. Außerdem sollte der Anhaltevorgang so geregelt werden, daß die Verzögerung des Fahrzeugs für die Fahrzeuginsassen möglichst komfortabel ist, d.h., die Verzögerung sollte möglichst sanft und ohne ruckartige Änderungen der (negativen) Beschleunigung erfolgen. Damit die automatische Anhaltefunktion vom Fahrer akzeptiert wird, sollte das Verzögerungsverhalten während des Anhaltevorgangs auch möglichst weitgehend dem intuitiven Verhalten eines menschlichen Fahrers entsprechen.
Zusätzlich zu dem Folgeregler ist deshalb ein besonderer Anhalteregler vorgesehen, der aktiviert wird, wenn anhand der Daten des Sensorsystems erkannt wird, daß das Vorderfahrzeug bereits steht, etwa beim Auffahren auf ein Stauende, oder wenn anhand der Verzögerung des Vorderfahrzeugs absehbar ist, daß dieses Fahrzeug anhält. Ein geeignetes Kriterium, anhand dessen erkannt werden kann, daß das Vorderfahrzeug anhält, könnte etwa darin bestehen, daß die negative Beschleunigung des Vorderfahrzeugs relativ zur Fahrbahn einen bestimmten Schwellenwert unterschreitet und dann während einer bestimmten Zeitspanne ständig unterhalb dieses Schwellenwertes oder zumindest unterhalb eines etwas höheren, jedoch gleichfalls negativen zweiten Schwellenwertes bleibt. Die Schwellenwerte und die Zeitspanne sollten dabei geschwindigkeitsabhängig sein, da ein bevorstehendes Anhalten des Vorderfahrzeugs um so eher anzunehmen sein wird, je kleiner dessen Geschwindigkeit bereits ist.
Der Anhalteregler kann dann beispielsweise so arbeiten, daß er die anhand der Sensordaten verfolgte Geschwindigkeitskurve des Vorderfahrzeugs in die Zukunft extrapoliert und auf dieser Grundlage den voraussichtlichen Anhaltepunkt des Vorderfahrzeugs berechnet. Nach Abzug des Anhalteabstands erhält man dann den Anhalteweg für das eigene Fahrzeug. Der Anhalteregler berechnet dann ein Verzögerungsprofil für das eigene Fahrzeug, durch das sichergestellt wird, daß das eigene Fahrzeug nach dem berechneten Anhalteweg zum Stillstand kommt. Unter der Voraussetzung, daß die Verzögerung des Vorderfahrzeugs richtig extrapoliert wurde, wird der Abstand zwischen den beiden stehenden Fahrzeugen dann dem vorgegebenen Anhalteabstand entsprechen.
Selbstverständlich wird der Abstand zum Vorderfahrzeug auch während des Anhaltevorgangs weiterhin mit Hilfe des Radarsensors überwacht, so daß beispielsweise in dem Fall, daß das Vorderfahrzeug zu einer Vollbremsung übergeht, noch korrigierend eingegriffen werden kann und ein Auffahren auf das Vorderfahrzeug verhindert wird. Ebenso ist es denkbar, daß die Anhalteregelung modifiziert wird, wenn die Geschwindigkeit des Vorderfahrzeugs langsamer abnimmt als zunächst zu erwarten war. Eine strikte Kopplung an das Verzögerungsverhalten des Vorderfahrzeugs hat jedoch den Nachteil, daß es dabei u.U. zu erheblichen Beeinträchtigungen des Komforts kommen kann und/oder das Bremssystem des eigenen Fahrzeugs unnötig belastet wird.
In DE 100 47 048 A1 wird ein Regelkonzept beschrieben, bei dem sich während des Anhaltevorgangs die Sollverzögerung des eigenen Fahrzeugs additiv aus drei Anteilen zusammensetzt, nämlich einem Anteil mit konstanter Verzögerung, einem Anteil mit abstandsabhängiger, mit kleiner werdendem Abstand größer werdender Verzögerung, und einem Anteil mit einer von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Verzögerung.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der bei einem Anhaltevorgang ein komfortables und bremsenschonendes Verzögerungsverhalten und eine genauere Einhaltung des Anhalteabstands erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. In dem Anhalteregler ist ein Rollphasenregler implementiert, der während einer Rollphase kurz vor dem Stillstand des eigenen Fahrzeugs dessen Geschwindigkeit annähernd konstant hält.
Wenn ein Anhaltevorgang des Vorderfahrzeugs erkannt wird, wird zunächst wie üblich der Anhalteregler aktiviert, und die Geschwindigkeitskurve des eigenen Fahrzeugs folgt zunächst dem vom Anhalteregler berechneten Verzögerungsprofil. Die Geschwindigkeit nimmt jedoch nicht mit unverminderter Änderungsrate auf 0 ab, sondern kurz vor Erreichen des Stillstands wird der Rollphasenregler aktiviert, und das Fahrzeug geht in eine Rollphase über, in der die Geschwindigkeitskurve wesentlich flacher verläuft oder sogar annähernd konstant bleibt, bis schließlich, wenn der gewünschte Anhalteabstand erreicht wird, das Fahrzeug endgültig in den Stand gebremst wird.
Diese Lösung hat den Vorteil, daß der Anhalteabstand auch bei unerwartetem Bewegungsverlauf des Vorderfahrzeugs präzise eingehalten werden kann. Da die Geschwindigkeit gegen Ende der Rollphase bereits relativ gering und weitgehend unabhängig von der Vorgeschichte des Anhaltevorgangs ist, wird die Steuerung der Fahrzeugbremse beim endgültigen Bremsen in den Stand erheblich erleichtert. Insbesondere läßt sich erreichen, daß diese Bremsung mit hohem Komfort und minimalem Anhalteruck erfolgt. Zugleich können auf diese Weise die Belastung und der Verschleiß der Fahrzeugbremse reduziert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bevorzugt wird bei der Berechnung des Verzögerungsprofils durch den Anhalteregler bereits eine kurze Rollphase mit einer gewissen Mindestdauer in Rechnung gestellt, d.h., das Fahrzeug wird zunächst etwas stärker verzögert als es bei einem herkömmlichen Anhalteregler der Fall wäre, so daß genügend Raum für die Rollphase geschaffen wird, ohne daß das eigene Fahrzeug zu dicht auf das Vorderfahrzeug auffährt.
Die Einleitung der endgültigen Bremsung in den Stand kann dann in Abhängigkeit vom gemessenen Abstand zum Vorderfahrzeug erfolgen, so daß der Anhalteabstand präzise eingeregelt werden kann. Somit lassen sich insbesondere auch Situationen beherrschen, in denen das Vorderfahrzeug zunächst auf eine geringe Geschwindigkeit oder bis in den Stillstand abbremst, dann jedoch bei ganz oder teilweise gelöster Bremse noch etwas weiter vorrollt. Die damit verbundene Zunahme oder geringere Abnahme des Abstands zum Vorderfahrzeug wird durch eine entsprechende Verlängerung der Rollphase ausgeglichen. Der Fahrer braucht somit, nachdem das Fahrzeug zum Stillstand gebracht wurde, nicht noch einmal anzufahren, um dichter zum Vorderfahrzeug aufzuschließen.
Der Rollphasenregler ist vorzugsweise auf das Getriebe des jeweiligen Fahrzeugs abgestimmt, so daß beispielsweise bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe und Drehmomentwandler dem Umstand Rechnung getragen werden kann, daß auch im Leerlauf noch ein gewisses Schubmoment vorhanden ist. Beispielsweise kann der Rollphasenregler so gestaltet sein, daß er am Beginn der Rollphase das Fahrzeug sanft auf die Geschwindigkeit verzögert, mit der es dann aufgrund des Leerlaufschubmoments weiterrollt. Bei Fahrzeugen mit einem Getriebe, das im Leerlauf kein Schubmoment erzeugt, beispielsweise bei Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe, kann die Verzögerung am Beginn der Rollphase so gesteuert oder geregelt werden, daß das Fahrzeug bis zum Erreichen des endgültigen Anhaltepunktes sanft ausrollt. Gegebenenfalls kann dabei auch die Steigung oder das Gefälle der Fahrbahn in Rechnung gestellt werden.
Da die erfindungsgemäße Vorrichtung dafür sorgt, daß gegen Ende der Rollphase, beim endgültigen Bremsen in den Stand, weitgehend standardisierte Bedingungen vorliegen, bietet die Erfindung den besonderen Vorteil, daß speziell an das jeweilige Bremssystem des Fahrzeugs angepaßte Schnittstellen bereitgestellt werden können, die einen komfortablen Druckaufbau zum endgültigen Anhalten aus der Rollphase auslösen. Wenn das Bremssystem (und die zur Messung der Istgeschwindigkeit eingesetzte Sensorik) beispielsweise eine Beschleunigungsregelung bis zum Erreichen der Geschwindigkeit 0 zulassen, kann durch die Schnittstelle eine Sollbeschleunigung vorgegeben werden, die dann durch das Bremssystem eingeregelt wird. Bei anderen Bremssystemen kann eine Sollbeschleunigung vorgegeben werden, die dann vom Bremssystem anhand einer bei kleinen Geschwindigkeiten bekannten Beziehung als Soll-Bremsdruck interpretiert werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann die Schnittstelle ein Anhaltesignal ausgeben, durch das in der Bremsanlage ein gesteuerter Bremsdruckaufbau ausgelöst wird.
Insbesondere in den Fällen, in denen der Rollphasenregler speziell an das Getriebe und/oder Bremssystem des Fahrzeugs angepaßt ist, erweist es sich als zweckmäßig, wenn dieser Rollphasenregler als separates Regelmodul ausgebildet ist. Der Anhalteregler weist dann mindestens zwei Module auf, nämlich zum einen ein dem herkömmlichen Anhalteregler entsprechendes Profilmodul, das am Beginn des Anhaltevorgangs das Verzögerungsprofil berechnet und dann die Verzögerung des Fahrzeugs entsprechend diesem Profil regelt, und zum anderen den Rollphasenregler, der gegen Ende des Anhaltevorgangs aktiviert wird. Zusammen mit dem Folgeregler weist die Vorrichtung dann insgesamt mindestens drei Regelmodule auf, die zeitversetzt, überlappend oder auch parallel arbeiten können. Ein Strategiewahlmodul kann dazu vorgesehen sein, je nach Verkehrssituation zum jeweils richtigen Zeitpunkt die Umschaltung zwischen den verschiedenen Modulen zu bewirken. In einer Ausgangsstufe der Vorrichtung können die Ausgangssignale der verschiedenen Regelmodule ausgewählt oder miteinander kombiniert und dann an die Aktoren, also das Antriebssystem und das Bremssystem des Fahrzeugs, weitergeleitet werden. Beispielsweise können die Ausgangssignale der verschiedenen Module nach Art einer gewichteten Summe additiv überlagert werden, wobei sich durch Verschiebung der Gewichte ein sanftes Überblenden von einem Regelmodul auf ein anderes erreichen läßt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Zeitpunkt, zu dem die Rollphase eingeleitet wird, vom Verzögerungsverhalten des Vorderfahrzeugs abhängig. Wenn die Geschwindigkeit des Vorderfahrzeugs langsamer abnimmt als zunächst bei der Berechnung des Verzögerungsprofils unterstellt wurde, kann dem durch eine früher eingeleitete und entsprechend längere Rollphase Rechnung getragen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Geschwindigkeits- und Anhalteregelung;
2 Diagramme zur Illustration der Arbeitsweise der Vorrichtung;
3 ein Geschwindigkeits/Zeit-Diagramm für typische Geschwindigkeitsverläufe des Vorderfahrzeugs und des eigenen Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung.
Ausführungsform der Erfindung
Die in 1 gezeigte Vorrichtung umfaßt ein Sensorsystem 10 in der Form eines vorn im Fahrzeug eingebauten Radarsensors zur Ortung von Vorderfahrzeugen, sowie mindestens ein Aktorsystem 12 für den Eingriff in das Antriebssystem des Fahrzeugs und ein Aktorsystem 14 für den Eingriff in das Bremssystem. Kernstück der Vorrichtung ist ein elektronisches Datenverarbeitungssystem 16, in dem die verschiedenen Regelfunktionen als Softwaremodule oder ggf. auch als spezialisierte Hardwaremodule implementiert sind.
Eine Eingangsstufe 18 des Datenverarbeitungssystems nimmt die vom Sensorsystem 10 gelieferten Daten auf, insbesondere den Abstand und die Relativgeschwindigkeit eines Vorderfahrzeugs, das als unmittelbar vorausfahrendes Fahrzeug in der eigenen Fahrspur geortet wurde, außerdem weitere Eingangssignale, die u.a. den Bewegungszustand des eigenen Fahrzeugs kennzeichnen, hier repräsentiert durch einen Fahrgeschwindigkeitssensor 20, der die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs angibt.
Das Datenverarbeitungssystem 16 enthält außerdem einen Folgeregler 22 und einen Anhalteregler 24. Der Folgeregler 22 ist für die Regelung des Abstands zum Vorderfahrzeug zuständig, wenn beide Fahrzeug in Bewegung sind. Seine Funktionsweise entspricht der eines herkömmlichen ACC-Systems. Der Anhalteregler 24 wird aktiviert, wenn sich aus den Daten des Sensorsystems 10 ergibt, daß das Vorderfahrzeug anhält. Aufgabe des Anhaltereglers 24 ist es dann, den Anhaltevorgang des eigenen Fahrzeugs so zu steuern, daß dieses Fahrzeug in einem vorgegebenen Anhalteabstand hinter dem Vorderfahrzeug zum Stehen kommt.
Der Anhalteregler 24 gliedert sich seinerseits in zwei Teilmodule, nämlich ein Profilmodul 26 und einen Rollphasenregler 28. Durch ein Strategiewahlmodul 30 werden das Profilmodul 26 und der Rollphasenregler 28 sowie der Folgeregler 22 je nach Verkehrssituation aktiviert und deaktiviert. Dazu greift das Strategiewahlmodul 30 ebenso wie die beiden Module des Anhaltereglers 24 und der Folgeregler 22 auf die von der Eingangsstufe 18 bereitgestellten Daten zu.
Der Folgeregler 22, das Profilmodul 26 und der Rollphasenregler 28 liefern Ausgangssignale, typischerweise in der Form von Sollbeschleunigungen, die in einer Ausgangsstufe 32 des Datenverarbeitungssystems ausgewählt und/oder miteinander kombiniert und dann an die Aktorsysteme 12, 14 ausgegeben werden. Wie in 1 durch einen gestrichelten Pfeil symbolisiert wird, bestimmt das Strategiewahlmodul 30, welches der drei Ausgangssignale von der Ausgangsstufe 32 an die Aktorsysteme weitergeleitet wird bzw. in welcher Weise diese Ausgangssignale vor ihrer Weiterleitung an die Aktorsysteme miteinander kombiniert werden. In einer einfachen Ausführungsform wird durch die Ausgangsstufe 32 jeweils nur eines der drei Ausgangssignale an die Aktorsysteme weitergeleitet, also entweder die Sollbeschleunigung, die vom Folgeregler 22 geliefert wird, oder die Sollbeschleunigung, die von einem der beiden Module des Anhaltereglers 24 bereitgestellt wird, und das Strategiewahlmodul 30 steuert die Umschaltung zwischen den verschiedenen Regelmodulen. Es ist jedoch auch möglich, daß die Ausgangssignale der verschiedenen Regelmodule nach Art einer gewichteten Summe miteinander überlagert werden. Ebenso ist auch eine Kombination im Sinne einer Maximum- oder Minimum-Auswahl denkbar. Beispielsweise kann während eines Anhaltevorgangs, also während einer Phase, in welcher der Anhalteregler 24 aktiv ist, der Folgeregler 22 überwachen, ob ein gewisser Mindestabstand zum Vorderfahrzeug eingehalten wird, und er kann die Signale des Anhaltereglers 24 übersteuern, um die Einhaltung dieses Mindestabstands sicherzustellen.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung soll nun anhand von 2 näher erläutert werden.
2(A) zeigt eine "normale" ACC-Situation, in der das mit der Vorrichtung gemäß 1 ausgerüstete "eigene" Fahrzeug 34 hinter einem Vorderfahrzeug 36 fährt und der Abstand des Fahrzeugs 34 zum Vorderfahrzeug 36 durch den Folgeregler 22 geregelt wird. Der Anhalteregler 24 ist in dieser Situation inaktiv.
2(B) illustriert eine Situation, in der die Geschwindigkeit des Vorderfahrzeugs 36 deutlich abgenommen hat. Die Geschwindigkeiten der Fahrzeuge sind durch Vektorpfeile symbolisiert. Eine markante Abnahme der Geschwindigkeit des Vorderfahrzeugs 36 deutet insbesondere in den Fällen, in denen die Geschwindigkeit beider Fahrzeuge ohnehin schon relativ gering ist, daraufhin, daß der Fahrer des Vorderfahrzeugs 36 beabsichtigt anzuhalten. Diese Situation wird anhand geeigneter Kriterien von dem Strategiewahlmodul 30 erkannt, das daraufhin den Anhalteregler 24 aktiviert, während der Folgeregler 22 allenfalls im Hintergrund aktiv bleibt.
Die Kontrolle wird dann zunächst vom Profilmodul 26 des Anhaltereglers 24 übernommen. Dieses Modul verfolgt anhand der Daten des Sensorsystems 10 die Geschwindigkeitsabnahme des Vorderfahrzeugs 36 und extrapoliert diese in die Zukunft, um auf diese Weise den Punkt zu berechnen, an dem das Vorderfahrzeug 36 voraussichtlich zum Stillstand kommen wird. Dieser voraussichtliche Anhaltepunkt des Vorderfahrzeugs 36 ist in 2(B) mit 36' bezeichnet. Aufgabe des Anhaltereglers 24 ist es nun, den Anhaltevorgang des eigenen Fahrzeugs 34 so zu steuern oder zu regeln, daß dieses Fahrzeug in einem "vernünftigen", fest vorgegebenen Anhalteabstand D_A hinter dem Vorderfahrzeug zum Stehen kommt. Die dann erreichte Anhalteposition des Fahrzeugs 34 ist in 2(B) mit 34' bezeichnet. Das Profilmodul 26 subtrahiert den Anhalteabstand D_A von der Distanz zwischen der aktuellen Position des eigenen Fahrzeugs 34 und der voraussichtlichen Anhalteposition 36' des Vorderfahrzeugs und berechnet auf diese Weise den Anhalteweg W, innerhalb dessen das eigene Fahrzeug 34 zum Stillstand gebracht werden muß. Anhand dieses Anhalteweges W und der aktuellen Geschwindigkeit V des eigenen Fahrzeugs berechnet das Profilmodul 26 dann ein Verzögerungsprofil, mit dem das Fahrzeug 34 komfortabel, insbesondere ohne abrupte Beschleunigungsänderungen, zum Stillstand gebracht wird. Der Geschwindigkeitsverlauf kann dabei einer unter Komfortgesichtspunkten geeignet gewählten Kurve entsprechen, mit der Bedingung, daß der durch Integration dieser Geschwindigkeitskurve bis zum Anhaltezeitpunkt erhaltene Weg mit dem Anhalteweg W übereinstimmt.
Das Profilmodul 26 gibt dann eine diesem Verzögerungsprofil entsprechende (negative) Sollbeschleunigung an die Ausgangsstufe 32 aus, die daraufhin entsprechende Befehle zur Umsetzung dieser Sollbeschleunigung an die Aktorsysteme 12 und 14 ausgibt. Typischerweise wird dabei zunächst ein Eingriff in das Antriebssystem und, wenn das Bremsmoment des Motors nicht ausreicht, auch ein Eingriff in das Bremssystem erfolgen.
2(C) zeigt die Fahrzeuge 34 und 36 in der Position, in der sie tatsächlich zum Stillstand gekommen sind. Vergleicht man diese Positionen mit den vorausberechneten Anhaltepositionen 34' und 36' gemäß 2(B), so zeigt sich, daß in diesem Beispiel die Extrapolation der Verzögerung des Vorderfahrzeugs 36, die in der Situation gemäß 2(B) vorgenommen wurde, nicht dem tatsächlichen Geschehen entspricht. Das Vorderfahrzeug 36 ist in Wahrheit weniger stark verzögert worden und ist erst in weiter vorn gelegenen Position zum Stillstand gekommen. Wäre der Anhaltevorgang des Fahrzeugs 34 allein durch das Profilmodul 26 kontrolliert worden, so stünde das eigene Fahrzeug 34 nun in der vorausberechneten Anhalteposition 34' und sein Abstand zum Vorderfahrzeug 36 wäre zu groß, so daß der Fahrer sich veranlaßt sähe, erneut anzufahren, um zu dem Vorderfahrzeug aufzuschließen.
Dies zu verhindern, ist die Hauptaufgabe des Rollphasenreglers 28, der zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Anhaltevorgangs aktiviert wird und dann die Kontrolle übernimmt und dafür sorgt, daß das Fahrzeug, wenn seine Geschwindigkeit bereits auf einen relativ niedrigen Wert abgenommen hat, mit wesentlich geringerer Verzögerung weiter ausrollt und dann schließlich in der in 2(C) gezeigten Position zum Stehen kommt, die dem korrekten Anhalteabstand D_A entspricht.
Für das endgültige Bremsen des Fahrzeugs 34 in den Stand, kurz vor Erreichen des Anhalteabstands D_A, weist der Rollphasenregler 28 eine Schnittstelle 38 auf (1) die speziell an die Beschaffenheit und Arbeitsweise des Bremssystems und des zugehörigen Aktorsystems 14 angepaßt ist und dafür sorgt, daß das Fahrzeug komfortabel, mit geringstmöglichem Bremsruck zum Stillstand gebracht wird.
Zur Illustration der Wirkungsweise des Rollphasenreglers 28 sind in 3 mögliche Bewegungsabläufe in Form eines Geschwindigkeits/Zeit-Diagramms dargestellt. Die in durchgezogenen Linien eingezeichnete Kurve 36a ist die Geschwindigkeitskurve für das Vorderfahrzeug 36, die zu der in 2(C) gezeigten Situation geführt hat. Der Fahrer des Vorderfahrzeugs hat zunächst relativ stark gebremst, woran die Anhalteabsicht erkannt werden konnte, hat dann jedoch das Bremspedal wieder gelöst, mit dem Ergebnis, daß das Fahrzeug über die vorausberechnete Anhalteposition 36' hinaus vorgerollt ist.
Die Kurve 34a zeigt den zugehörigen Geschwindigkeitsverlauf für das eigene Fahrzeug 34. Zum Zeitpunkt T₀ wurde erkannt, daß das Vorderfahrzeug voraussichtlich anhalten wird, und es wurde vom Folgeregler 22 auf das Profilmodul 26 umgeschaltet. Das Profimodul hat daraufhin das Verzögerungsprofil berechnet, ist dabei jedoch von einer Extrapolation der Geschwindigkeitskurve für das Vorderfahrzeug 36 ausgegangen, die durch die in 3 strichpunktiert eingezeichnete Kurve 36b repräsentiert wird. Bis zum Zeitpunkt T_a(= T_R) wurde die Verzögerung des eigenen Fahrzeugs 34 durch das aufgrund dieser Annahme berechnete Verzögerungsprofil bestimmt.
Unterdessen wurde jedoch anhand der Daten des Sensorsystems 10 festgestellt, daß die Geschwindigkeitskurve 36a des Vorderfahrzeugs in Wahrheit einen flacheren Verlauf genommen hat. Dies hat dazu geführt, daß zum Zeitpunkt T_R das Strategiewahlmodul 30 die Kontrolle von dem Profilmodul 26 an den Rollphasenregler 28 übergeben hat. Dieser hat daraufhin die (negative) Sollbeschleunigung allmählich wieder erhöht und zwar fast bis auf 0, so daß das Fahrzeug 34 sanft in eine Rollphase übergegangen ist, in der es mit nur sehr kleiner Verzögerung ausgerollt ist. Der Abstand zum Vorderfahrzeug, das zum Zeitpunkt T₁ zum Stillstand gekommen ist, wurde dabei weiterhin vom Rollphasenregler 28 überwacht. Zum Zeitpunkt T_A hatte das Fahrzeug 34 den Anhalteabstand D_A nahezu erreicht, bis auf einen kleinen Differenzbetrag D, der noch benötigt wurde, um das Fahrzeug 34 endgültig in den Stand zu bremsen. Daraufhin wurde zum Zeitpunkt T_A über die Schnittstelle 38 das Aktorsystem 14 aktiviert, um das Fahrzeug komfortabel in den Stand zu bremsen, so daß das Fahrzeug schließlich exakt in dem richtigen Anhalteabstand D_A zum Stehen gekommen ist.
Bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe und Drehmomentwandler kann die Rollphase einen mehr oder weniger langen Zeitabschnitt enthalten, in dem das Fahrzeug aufgrund des vom Drehmomentwandler erzeugten Leerlaufschubmoments mit konstanter Geschwindigkeit weiterrollt. Die Regelparameter des rollphasenreglers 28 sind dann so angepaßt, daß am Beginn der Rollphase ein sanfter Übergang auf diese Rollgeschwindigkeit erfolgt.
Wenn das Leerlaufschubmoment und damit die Rollgeschwindigkeit zu hoch ist, beispielsweise auf Gefällestrecken, kann der Rollphasenregler während der gesamten Rollphase eine fortdauernde leichte Bremsung bewirken, damit die Geschwindigkeit, aus der zum Zeitpunkt T_A in den Stand gebremst werden muß, nicht zu groß wird. In jedem Fall wird der Rollphasenregler die Verzögerung des Fahrzeugs in der Anfangsphase der Rollphase so regeln, daß die Geschwindigkeit des Fahrzeugs monoton abnimmt und das Fahrzeug nicht etwa aufgrund der Wirkung des Leerlaufschubmoments wieder beschleunigt.
Die Kurve 36b in 3 illustriert einen Geschwindigkeitsverlauf, bei dem das Vorderfahrzeug 36 stärker gebremst wird als im Fall der Kurve 36a, wie es dem prognostizierten Geschwindigkeitsverlauf entspricht. Dementsprechend kommt das Vorderfahrzeug früher zum Stillstand und auch das eigene Fahrzeug muß früher und innerhalb kürzerer Strecke in den Stand gebracht werden. In diesem Fall ist das Profilmodul 26, das eine relativ starke Verzögerung des Fahrzeugs 34 bewirkt, länger aktiv, und der Übergang in die Rollphase erfolgt erst zu einem späteren Zeitpunkt, entsprechend dem Punkt T_b in 3. Der weitere Geschwindigkeitsverlauf für das Fahrzeug 34 entspricht dann der Kurve 34b.
Die Kurve 34c entspricht schließlich dem Fall, daß das Vorderfahrzeug, stärker als prognostiziert, gemäß der Kurve 36c, verzögert wird. Hier erfolgt der Übergang in die Rollphase erst zu einem noch späteren Zeitpunkt, am Punkt T_c. Auch in diesem Fall ist jedoch noch eine – allerdings relativ kurze – Rollphase vorgesehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß zu dem Zeitpunkt, an dem das eigene Fahrzeug den Anhalteabstand D_A fast erreicht hat und die endgültige Bremsung in den Stand beginnt, hinsichtlich der Geschwindigkeit V des eigenen Fahrzeugs und auch hinsichtlich des Zustands der Bremsanlage in jedem Fall praktisch die gleichen Bedingungen vorliegen, unabhängig von der Vorgeschichte. Die Schnittstelle 38, die die Endphase des Bremsvorgangs steuert, ist speziell an diese gleichsam standardisierten Bedingungen und an die im Fahrzeug vorhandene Bremsanlage angepaßt.
Auf diese Weise ist es möglich, die Schnittstelle 38 bei gleichem Komfort für den Einsatz unterschiedlicher Bremssysteme zu optimieren.
Aus dem Umstand, daß auch in dem Fall, in dem das Vorderfahrzeug erwartungsgemäß mit der relativ steil abfallenden Geschwindigkeitskurve 36c verzögert wird, noch eine kurze Rollphase vorgesehen ist, folgt naturgemäß, daß das Fahrzeug 34 in der vorangehenden Zeitspanne, in der das Profilmodul 26 aktiv ist, stärker verzögert werden muß als es ohne Rollphase der Fall wäre. Das so erhaltene Verzögerungsprofil, mit einer zunächst relativ starken Verzögerung, die dann vor dem endgültigen Stillstand in eine Rollphase übergeht, wird jedoch im allgemeinen als komfortabel empfunden und entspricht auch dem intuitiven Verhalten eines geübten Kraftfahrers.
Die wesentlichen Schritte der bei dem oben beschriebenen Ablauf in der Datenverarbeitungseinheit 16 ausgeführten Prozedur sind in 4 noch einmal in einem Flußdiagramm dargestellt.
Wenn das Strategiewahlmodul 30 erkennt, daß das Vorderfahrzeug anhalten wird, so wird in Schritt S1 der Anhalteregler 24 und speziell das Profilmodul 26 aktiviert, und dieses Modul berechnet anhand der Extrapolation der Verzögerung des Vorderfahrzeugs 36 das Verzögerungsprofil, das dann zunächst der Kurve 34b in 3 entspricht. Zugleich wird ein vorläufiger Wert für den Zeitpunkt T_R berechnet, an dem der Rollphasenregler 28 aktiviert werden soll. Dieser Zeitpunkt entspricht zunächst dem Punkt T_b in 3. Das Fahrzeug wird dann mit Hilfe der vom Profilmodul 26 ausgegebenen Sollverzögerung entsprechend dem berechneten Verzögerungsprofil verzögert. Dabei wird in Schritt S2 fortlaufend überwacht, wie sich die Geschwindigkeit V_V des Vorderfahrzeugs 36 tatsächlich entwickelt. Wenn diese Geschwindigkeit größer geblieben ist als aufgrund der Extrapolation zu erwarten war (Kurve 36a in 3), so wird zu einem Schritt S3 verzweigt, und der für den Zeitpunkt T_R berechnete Wert wird vermindert, d.h., der Beginn der Rollphase wird vorverlegt (z.B. von T_b nach T_a).
Danach wird in Schritt S4 geprüft, ob der Zeitpunkt T_R für den Beginn der Rollphase bereits erreicht ist.
Wenn sich in Schritt S2 zeigt, daß sich die Geschwindigkeit V_V des Vorderfahrzeugs erwartungsgemäß entwickelt hat (entsprechend der Kurve 36b), so folgt auf den Schritt S2 direkt der Schritt S4. Zeigt sich dagegen, daß die Geschwindigkeit des Vorderfahrzeugs kleiner ist als erwartet, beispielsweise weil der Fahrer des Vorderfahrzeugs zu einer Vollbremsung übergegangen ist, so wird in Schritt S5 geprüft, ob die Situation noch durch eine spätere Einleitung der Rollphase beherrscht werden kann oder eine neue Berechnung des Profils erforderlich ist. Im ersteren Fall wird in Schritt S6 der Wert T_R erhöht. Andernfalls erfolgt ein Rücksprung zu Schritt S1, und das Verzögerungsprofil und der Zeitpunkt T_R werden anhand der neuen Verzögerungsdaten für das Vorderfahrzeug erneut berechnet. Auf diese Weise wird verhindert, daß das eigene Fahrzeug zu dicht auf das Vorderfahrzeug auffährt.
Wenn in Schritt S4 festgestellt wird, daß der Zeitpunkt T_R noch nicht erreicht ist, erfolgt ein Rücksprung zu Schritt S2, und je nach Ergebnis der Abfrage in Schritt S2 wird eine der oben beschriebenen Schleifen erneut durchlaufen.
Wenn sich in Schritt S4 zeigt, daß der Zeitpunkt T_R für den Beginn der Rollphase erreicht ist, wird die Kontrolle an den Rollphasenregler 28 übergeben, der daraufhin ein Rollprofil oder, genauer, ein Verzögerungsprofil für den Übergang in die Rollphase gemäß einer der Kurven 34a, 34b oder 34c berechnet (Schritt S7).
Danach wird in Schritt S8 geprüft, ob der Abstand D zum Vorderfahrzeug 36 kleiner geworden ist als der Anhalteabstand D_A zuzüglich der oben erwähnten Differenz D. Wenn dies noch nicht der Fall ist, wird der Schritt S8 zyklisch wiederholt, d. h., die Rollphase wird fortgesetzt. Andernfalls wird in Schritt S9 das Fahrzeug endgültig in den Stand gebremst. Im Fall der Kurve 34a würde dieser Bremsvorgang zum Zeitpunkt T_A eingeleitet.
In der Praxis ist die Sollbeschleunigung, die vom Profilmodul 26 ausgegeben werden kann, durch obere und untere Grenzwerte begrenzt. Wenn das berechnete Verzögerungsprofil eine (negative) Beschleunigung erfordern würde, die unter dem unteren Grenzwert liegt, so ist es bei ACC-Systemen üblich, daß der Fahrer eine Warnmeldung erhält, die ihn auffordert, selbst die Kontrolle zu übernehmen. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform verfügt man jedoch noch über eine gewisse Verzögerungsreserve, weil in solchen Extremfällen die Rollphase (entsprechend der Kurve 34c) fortgelassen werden könnte, so daß das Fahrzeug noch mit geringerer Verzögerung rechtzeitig zum Stillstand gebracht werden kann. Gemäß einer Erweiterung des beschriebenen Ausführungsbeispiels kann deshalb in Schritt S1 vorgesehen sein, daß bei der Berechnung des Verzögerungsprofils die Rollphase nur dann eingerechnet wird, wenn die Sollbeschleunigung dabei stets oberhalb des unteren Grenzwertes bleibt. Müßte dagegen der untere Grenzwert unterschritten werden, so wird die Rollphase unterbunden (T_R ? ∞), und das Verzögerungsprofil wird ohne Rollphase berechnet. Nur wenn der untere Grenzwert für die Sollbeschleunigung auch dann noch unterschritten werden müßte, wird die Übernahmeaufforderung an den Fahrer ausgegeben.

Claims

Vorrichtung zur Geschwindigkeits- und Anhalteregelung in Kraftfahrzeugen, mit einem Sensorsystem (10) zur Ortung eines Vorderfahrzeugs (36), einem Folgeregler (22) zur Regelung des Abstands des eigenen Fahrzeugs (34) zum Vorderfahrzeug (36) während der Fahrt, und einem Anhalteregler (24), der das eigene Fahrzeug in den Stand bremst, wenn erkannt wird, daß das Vorderfahrzeug anhält oder anhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Anhalteregler (24) ein Rollphasenregler (28) implementiert ist, der während einer Rollphase kurz vor dem Stillstand des eigenen Fahrzeugs dessen Geschwindigkeit annähernd konstant hält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anhalteregler (24) neben dem Rollphasenregler (28) ein Profilmodul (26) zur Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einem Verzögerungsprofil aufweist, das anhand eines prognostizierten Verlaufs der Geschwindigkeit des Vorderfahrzeugs (36) berechnet wurde, und daß ein Strategiewahlmodul (30) dazu ausgebildet ist, während des Anhaltevorgangs von dem Profilmodul (26) auf den Rollphasenregler (28) umzuschalten.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilmodul (26) dazu ausgebildet ist, das Verzögerungsprofil unter Berücksichtigung einer zu einem vorgegebenen Zeitpunkt (T_c) vor dem Fahrzeugstillstand beginnenden Rollphase zu berechnen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollphasenregler (28) dazu ausgebildet ist, den Abstand (D) zum Vorderfahrzeug (36) zu überwachen und die Rollphase durch Einleitung einer Bremsung in den Stand zu beenden, wenn ein vorgegebener Abstand (D_A + D) zum Vorderfahrzeug erreicht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollphasenregler (28) dazu ausgebildet ist, die Verzögerung des Fahrzeugs so zu regeln, daß das Fahrzeug zu dem Zeitpunkt (T_A), an dem die Bremsung in den Stand beginnt, unabhängig von der Vorgeschichte stets annähernd dieselbe Geschwindigkeit hat.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollphasenregler (28) dazu ausgebildet ist, die Verzögerung des Fahrzeugs in der Rollphase so zu steuern, daß sich das Bremssystem des Fahrzeugs zu dem Zeitpunkt (T_A), an dem die Bremsung in den Stand beginnt, unabhängig von der Vorgeschichte stets im wesentlichen in demselben Zustand befindet.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollphasenregler (28) einstellbare Regelparameter aufweist, mit denen sich der Übergang von der am Beginn der Rollphase vorliegenden Geschwindigkeit auf eine im weiteren Verlauf der Rollphase annähernd beibehaltene Rollgeschwindigkeit sowie diese Rollgeschwindigkeit an die Eigenschaften des Fahrzeuggetriebes anpassen lassen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollphasenregler (28) eine speziell an das jeweilige Bremssystem des Fahrzeugs anpaßbare Schnittstelle (38) für die Steuerung des Bremssystems beim Bremsen des Fahrzeugs in den Stand am Ende der Rollphase aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie dazu ausgebildet ist, den Zeitpunkt (T_R), an dem die Rollphase beginnt, in Abhängigkeit vom erfaßten Bewegungszustand des Vorderfahrzeugs (36) zu variieren.