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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur adaptiven Abstandsregelung für Fahrzeuge entsprechend dem unabhängigen Anspruch 1.
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Stand der Technik
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Das europäische Patent
EP 1 225 079 B1 beschreibt ein adaptives Fahrgeschwindigkeitsregelsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugabstands-Erfassungsabschnitt zum Erfassen des Fahrzeugabstands zwischen dem Kraftfahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug, einem Geschwindigkeits-Erfassungsabschnitt zur Erfassung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und des vorausfahrenden Fahrzeugs, einem Ziel-Fahrzeugabstands-Einstellungsabschnitt zum Vorgeben eines Ziel-Fahrzeugabstands auf Grundlage der erfassten Geschwindigkeiten und einem Abschnitt zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf Grundlage des erfassten Fahrzeugabstands und des Ziel-Fahrzeugabstands. Das System umfasst ferner einen Verzögerungs-Bereitstellungsabschnitt, der für eine der erfassten Geschwindigkeiten zum Zeitpunkt der Erfassung dieser Geschwindigkeit eine Verzögerung vorsieht. Der Ziel-Fahrzeugabstands-Einstellungsabschnitt gibt den Ziel-Fahrzeugabstand auf der Grundlage der Geschwindigkeit vor, für die die Verzögerung durch den Verzögerungs-Bereitstellungsabschnitt vorgesehen wird. Dabei kann eine geschwindigkeitsabhängige Totzeit zur Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs addiert werden.
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Entsprechend dem Abstract des japanischen Dokumentes
JP 2000 238 629 A ist ein Abstands- und Fahrgeschwindigkeitsregelsystem beschrieben, wobei der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug vergrößert wird, wenn eine Verringerung der Bremsleistung, beispielsweise durch Überhitzung der Bremsen, erkannt wird.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2009 021 229 A1 offenbart eine kamerabasierte Objektverarbeitung für die Abstandsregelung eines Fahrzeugs zur kraftstoffsparenden Einregelung des Sollabstands. Es werden verzögernde Stelleingriffe in Abhängigkeit von Abstands- und Geschwindigkeitsdaten mehrerer dem Fahrzeug vorausfahrender Fahrzeuge durchgeführt. Bei Erkennen einer potentiellen Unfallsituation kann das eigene Fahrzeug entsprechend früher reagieren.
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Die Offenlegungsschrift
DE 40 14 365 A1 beschreibt ein Parallelfahrt-Regelsystem, das eine Einrichtung zum Einstellen des jeweiligen Bremsdrucks für die Bremsen, eine Einrichtung zum Messen von Abständen zu einer Leitvorrichtung und eine Einrichtung zum Steuern der Bremsdruck-Einstelleinrichtung aufweist. Bei dieser Gestaltung wird der jeweilige Bremsdruck für die Bremsen der Räder an beiden Seiten so eingestellt, dass die mittels der Abstandsmesseinrichtung erfassten Abstände zu der Leitvorrichtung mit den Sollwerten in Übereinstimmung kommen.
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Das Dokument
DE 101 41 924 A1 offenbart ein Fahrsteuergerät und ein Fahrsteuerverfahren zur Steuerung des Fahrzustands eines Fahrzeugs auf der Grundlage eines Fahrzeugabstands des Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug. Auf Grundlage dieses Abstands wird eine Sollverzögerung berechnet und in Abhängigkeit der Sollverzögerung die Bremse betätigt.
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Die Offenlegungsschrift
DE 101 18 707 A1 betrifft ein Verfahren zur Kollisionsvermeidung bei Kraftfahrzeugen. Dabei werden Stelleingriffe als eine vorbereitende Maßnahme eingeleitet, die die Umsetzung eines eventuell später ausgegebenen Befehls zur Verzögerung des Fahrzeugs beschleunigen, ohne selbst eine wesentliche fahrzeugverzögernde Wirkung zu haben. Dieses in der Praxis eingesetzte Verfahren geht davon aus, dass ein wesentlicher Teil der Reaktionszeit, die zwischen der Auslösung eines Bremsbefehls und dem tatsächlichen Wirksamwerden der Fahrzeugbremse vergeht, auf unvermeidliche Totvolumina im Hydrauliksystem der Bremsanlage zurückzuführen ist. Praktisch bedeutet das, dass die Bremsbacken an die Bremsscheiben angelegt werden, ohne eine wesentliche Bremswirkung zu erzeugen. Dabei werden weitere wesentliche Teile der Reaktionszeit sowie Totzeiten vor der Ausgabe des Bremsbefehls nicht berücksichtigt.
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Grundsätzlich wird die maximal mögliche automatische Verzögerung in der Praxis aufgrund von Komfortanforderungen nach oben begrenzt. Eine Abstands- bzw. Geschwindigkeitsregelung in Abhängigkeit vorausfahrender Fahrzeuge ist damit nur eingeschränkt möglich. Darüber hinaus werden Regelungen aus vielen weiteren Gründen selten in Fahrzeugen eingesetzt. In der Mehrzahl regelungsfähiger Systeme, wie Abstandsregelsysteme, werden Kennfeld- oder Look-Up-Tabellen-basierte Steuerungen vorgenommen. Dabei ergibt sich wiederum das Problem, dass viele Einflussfaktoren das Steuerergebnis verzerren können. So ergeben sich umfeld-, system- oder alterungsbedingte Verzögerungen auf jeder Stufe der Steuerkette, die in ihrer Vielzahl nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand kompensiert oder als Variablen einkalkuliert werden können.
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Aufgabe der Erfindung
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Daraus ergibt sich die Aufgabe der Erfindung, eine einfache und zuverlässige Kompensation sämtlicher möglicher Einflussparameter auf die Regelungs- bzw. Steuerungsgüte einer Abstandsregelung für Kraftfahrzeuge zur Verfügung zu stellen, ohne gegen Komfortanforderungen zu verstoßen.
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Vorteile der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Steuern eines Abstands eines Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Das Verfahren kann dabei sowohl regelungs- als auch steuerungstechnische Eingriffe umfassen, wobei allerdings von einem Steuerverfahren ausgegangen wird, weil Regelungen im Fahrzeugbereich zwar grundsätzlich bekannt sind, praktisch aber wenig eingesetzt werden. Wenn im Folgenden von Abstandsregelung die Rede ist, wird also auch die Steuerung des Abstands gemeint. Unter Fahrzeuge werden sowohl spurgebundene als auch nicht spurgebundene, ein- oder mehrspurige Fahrzeuge verstanden. Vorzugsweise ist das Verfahren für die Abstandsregelung von am Straßenverkehr teilnehmenden Kraftfahrzeugen vorgesehen.
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Diese Fahrzeuge weisen dabei Fahrzeugzustandserfassungsmittel auf, die in bekannter Weise den Zustand des Fahrzeugs, z. B. die Eigengeschwindigkeit, die Beschleunigung sowie Gier-, Roll- und Nickbewegungen, ermitteln. Weiterhin weist ein derartiges Fahrzeug Umfelderfassungsmittel auf, die in bekannter Weise das Umfeld des Fahrzeugs erfassen. Dies betrifft die Position des Fahrzeugs relativ zu seinem Umfeld, wie der Lage des Fahrzeugs auf der Straße, Abstände zu Infrastrukturelementen und Ähnliches. Darüber hinaus werden auch bewegliche Objekte im Umfeld des Fahrzeugs erfasst. Sämtliche Erfassungen erfolgen regelmäßig, das heißt mit einer maximalen Erfassungsfrequenz, die durch technische Gegebenheiten der zugrunde liegenden Systeme bestimmt wird, z. B. durch die Impulsfolgefrequenz eines Radarsystems. Auf Basis des Fahrzeugzustands und des erfassten Fahrzeugumfelds werden durch geeignete Systeme im Fahrzeug Reaktionen ermittelt und umgesetzt. Beispielhaft sei die Anwendung eines Abstandsregeltempomats genannt.
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Die Fahrzeugzustands- und Umfelderfassungsmittel erfassen wenigstens die Eigengeschwindigkeit sowie eine Zeitlücke und eine Relativgeschwindigkeit zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, was auch ein Nichtkraftfahrzeug, z. B. ein Fahrrad, sein kann. Die Eigengeschwindigkeit kann von einem Raddrehzahlsensor ermittelt werden. Ein Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug kann örtlich und zeitlich erfasst werden. Sobald die Eigengeschwindigkeit bekannt ist, kann ein örtlicher Abstand (Distanz), erfasst z. B. durch ein Radar, in einen zeitlichen Abstand, die sogenannte Zeitlücke, umgerechnet werden. Die Zeitlücke ist definiert als benötigtes Zeitintervall zum Zurücklegen einer Distanz, die dem Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug entspricht. Die Relativgeschwindigkeit kann aus dem Zeitverlauf des Abstands oder durch direktes Messen ermittelt werden.
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Es wird eine Setzzeitlücke zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug in Abhängigkeit der Eigengeschwindigkeit bestimmt. Die Setzzeitlücke ist der zeitliche Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug, der eingehalten werden soll. Dies wird beispielsweise durch Nachschlagen der erfassten Parameter Eigengeschwindigkeit in einem Kennfeld oder einer Look-Up-Tabelle durchgeführt. Es können zusätzliche Parameter, z. B. Komfortparameter oder individuell vom Führer des Fahrzeugs gewählte Sicherheitsparameter, in die Ermittlung einbezogen werden. Die Setzzeitlücke kann auch durch den Fahrzeugführer selbst vorgegeben sein. Die Bestimmung der Setzzeitlücke wird, wie im Stand der Technik bekannt, beispielsweise von Abstandsregeltempomaten durchgeführt. Zusätzlich kann eine Zielgeschwindigkeit bestimmt bzw. vorgegeben werden. Diese wird wie bei einem herkömmlichen Tempomat solange eingehalten, bis sich das Fahrzeug an ein vorausfahrendes Fahrzeug annähert oder ein weiteres Fahrzeug vor dem Fahrzeug einschert, beides im Folgenden als Annäherung bezeichnet, weil es prinzipiell die gleichen steuerungstechnischen Folgen hat, nämlich die Reduktion der Eigengeschwindigkeit. In dem Moment, in dem ein Sicherheitsabstand, repräsentiert durch die Setzzeitlücke, unterschritten wird oder eine Unterschreitung vorhergesagt wird (Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs ist größer als die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs), wird die Regelung auf die Zielgeschwindigkeit aufgegeben und in eine Steuerung des Abstands auf die Sollzeitlücke überführt. Bei Annäherung an das vorausfahrende Fahrzeug wird automatisch eine Reihe von entsprechenden Maßnahmen durchgeführt. Annäherung ist durch den Effekt gekennzeichnet, dass der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug geringer wird. Wird die Relativgeschwindigkeit als Differenz der Eigengeschwindigkeit und der Geschwindigkeit des vorherfahrenden Fahrzeugs definiert, handelt es sich bei der Annäherung um eine positive Relativgeschwindigkeit. Es ist dabei unerheblich, ob die Annäherung durch eine vom Fahrzeugführer subjektiv gewählte Geschwindigkeitsdifferenz oder durch verkehrsbedingte Geschwindigkeitsreduktion des vorausfahrenden Fahrzeugs hervorgerufen wird.
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Im Anschluss wird eine Steuerzeitlücke zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug in Abhängigkeit der Setzzeitlücke und einer vorgegebenen Verzögerung bestimmt. Die Steuerzeitlücke ist der zeitliche Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug, bei dem mit dem Steuern bzw. Einstellen, also mit dem Bremsen bzw. dem Verzögern, begonnen werden muss. Die Steuerzeitlücke wird in Abhängigkeit der Setzzeitlücke und der vorgegebenen Verzögerung bestimmt. Die Verzögerung ist physikalisch gesehen eine negative Beschleunigung (Betrag der Verzögerung) und wird unter anderem aus Komfortgründen auf eine maximale Verzögerung begrenzt. Diese maximale Verzögerung kann vom System oder vom Fahrer vorgegeben werden. Der vorgegebene Verzögerungswert ist der vom Fahrerassistenzsystem unter Beachtung der maximalen Verzögerung bestimmte Verzögerungswert, der als mögliche Stellgröße in die Abstandsregelung eingeht. Der Verzögerungswert kann in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt werden, beispielsweise als fest vorgegebener Wert eines Geschwindigkeitsintervalls.
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Bei Erreichen der Steuerzeitlücke erfolgt wenigstens ein Steuereingriff im Antriebssystem des Fahrzeugs zum Einstellen der Zeitlücke zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug auf die Setzzeitlücke, wobei nach Einschwingen der Setzzeitlücke der Zeitbetrag der maximalen Unterschreitung der Setzzeitlücke als Korrekturzeitbetrag erfasst wird. Ein derartiger Steuereingriff entspricht einem Stelleingriff eines Aktors des Antriebssystems, beispielsweise das Betätigen eines Ventils im Hydrauliksystem einer Fahrzeugbremsanlage oder das Ansteuern einer Kraftstoff-Zumesseinrichtung und ist dem Fachmann bekannt. Der Steuereingriff wird üblicherweise so lange aufrechterhalten, wie dies rechnerisch oder tabellarisch vorgegeben wurde. Soll eine gewisse Relativgeschwindigkeit abgebaut werden, muss eine bestimmte Verzögerung über einen bestimmten Zeitraum aufrechterhalten werden (Dauer der Verzögerung).
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Bei Erreichen der Steuerzeitlücke erfolgt ein Steuereingriff im Antriebssystem des Fahrzeugs zum Steuern der Zeitlücke zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug auf die Setzzeitlücke, wobei bei einer Unterschreitung der Setzzeitlücke und/oder einer Überschreitung der vorgegebenen Verzögerung ein Korrekturbetrag erfasst und wobei die Steuerzeitlücke zukünftig zusätzlich in Abhängigkeit des Korrekturbetrags bestimmt wird. Es erfolgt eine Erfassung des Korrekturbetrages auf drei verschiedene Arten (und/oder). Erstens wird ausschließlich die Unterschreitung der Setzzeitlücke erfasst, zweitens erfolgt eine Erfassung der Überschreitung der vorgegebenen Verzögerung oder drittens erfolgt eine Kombination der ersten beiden Fälle.
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Wird während oder unmittelbar nach dem Steuereingriff eine Unterschreitung der Setzzeitlücke durch Vergleich mit dem Ist-Abstand ermittelt, wird ein Korrekturbetrag erfasst und hinterlegt bzw. gespeichert. Aufgrund unterschiedlicher Verzögerungen im Gesamtsystem, z. B. Befüllen von Totvolumina in der Bremsanlage, Hysteresen im Antriebssystem, Latenzzeiten, auch altersbedingt, im Rechnersystem, wird die Ist-Zeitlücke am Ende des Steuereingriffs regelmäßig geringer sein als die Setzzeitlücke. Im Falle eines Abstandstempomaten ist diese Unterschreitung ungewollt, da dadurch das subjektive Sicherheitsgefühl des Fahrers und damit die Akzeptanz des Assistenzsystems beeinträchtigt werden kann. In einigen Ausführungsformen kann die Unterschreitung dabei als Zeitlückendifferenzbetrag zwischen der minimalen erfassten tatsächlichen Zeitlücke und der Setzzeitlücke erfasst bzw. ermittelt werden. Es wird der minimale Wert der Zeitlücke, also der geringste zeitliche Abstand, und damit die maximale Unterschreitung der Setzzeitlücke gewählt, weil das eine wesentliche Größe ist, die der Fahrer wahrnimmt.
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Eine weitere wesentliche wahrgenommene Größe ist die automatisch durchgeführte Verzögerung. Die Ist-Zeitlücke wird vorzugsweise permanent, also auch während des Steuereingriffs, überwacht. Es kann demnach auch die Bestimmung der Setzzeitlücke regelmäßig erfolgen. Wird unter derzeitiger vorgegebener Verzögerung (Betrag und Dauer der Verzögerung) eine resultierende Setzzeitlücke bestimmt, die kleiner als die ursprünglich bestimmte Setzzeitlücke ist, kann der Wert der vorgegebenen Verzögerung angepasst werden. Eine Anpassung, genauer eine Verlängerung der Dauer der Verzögerung führt zu einer temporären Unterschreitung der ursprünglichen Setzzeitlücke und zu einer negativen Relativgeschwindigkeit, was nicht gewollt und ineffizient ist. Somit kann vorzugsweise eine Anpassung, genauer eine Erhöhung des Betrags der Verzögerung erfolgen. Die Differenz des Betrags der erhöhten Verzögerung und der ursprünglich vorgegebenen Verzögerung, also die Überschreitung der vorgegebenen Verzögerung, kann als Korrekturbetrag erfasst und hinterlegt bzw. abgespeichert werden. In einigen Ausführungsformen kann die Überschreitung dabei unter Berücksichtigung der Eigengeschwindigkeit in einen Korrekturzeitbetrag umgerechnet werden.
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Anschließend bzw. zukünftig wird die Steuerzeitlücke zusätzlich in Abhängigkeit des Korrekturbetrages bestimmt. Dies erfolgt im einfachsten Fall durch Addition des/der Korrekturzeitbetrages/Korrekturzeitbeträge zur ermittelten Steuerzeitlücke. Damit wird durch entsprechend zeitigeres Auslösen der Verzögerung sichergestellt, dass beim Annähern an ein vorausfahrendes Fahrzeug weder der vorgegebene Abstand unterschritten noch die vorgegebene Verzögerung überschritten wird.
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Dies weist den entscheidenden Vorteil auf, dass Einflussfaktoren in der gesamten Steuer- bzw. Regelungskette in ihrer Wirkung erfasst und kompensiert werden, ohne dass eine konkrete Bestimmung der Einflussfaktoren sowie deren Wechselwirkungen untereinander zu erfolgen hat. Wird das Steuersystem bzw. der Steuereingriff beispielsweise aufgrund altersbedingter Totzeit verzögert, wird der resultierende Abstand kleiner sein als der Zielabstand. Um dies zu kompensieren, wird der Steuereingriff zum Verzögern des Fahrzeugs durch einen erhöhten Bremsabstand eher ausgeführt, was im Ergebnis zu einem rechtzeitigen Verzögern führt. Bisher war dies nicht möglich, da die Applikation der Abstände bzw. der entsprechenden Zeitlücken einmalig während der Vorserienentwicklung durchgeführt wird. Dabei wird zwar versucht, möglichst viele Einflussparameter auf die Regel- bzw. Steuergüte zu erfassen und zu kompensieren. Allerdings ist es nicht möglich, alle Einflüsse einzeln zu erfassen. Vor allem altersbedingte Totzeiten sind nicht nachstellbar. Diese bestehen neben den üblichen Totzeiten in den Stellsystemen, z. B. der Bremsanlage, die mit zusätzlichen im Stand der Technik bekannten Maßnahmen kompensiert werden können, vor allem in Totzeiten der Sensorsysteme und der Recheneinheiten und sind oft systematisch nicht erfassbar, weil sie bei jedem System unterschiedlich stark ausgeprägt sind oder weil die Erfassung schlicht zu aufwendig wäre. Mit der vorliegenden Erfindung ist eine einfache und zuverlässige Methode zur Kompensation sämtlicher Einflussparameter offenbart.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den abhängigen Ansprüchen 4 und 5 dargestellt. Diese Ausgestaltungen weisen den Vorteil auf, dass der Korrekturzeitbetrag genauer durch die Einbeziehung von in der Vergangenheit ermittelten Werten des Korrekturzeitbetrags ermittelt werden kann. Außerdem können zufällige Schwankungen der Einflussparameter auf die Steuergüte im Zeitablauf nivelliert werde.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 6 wird der Korrekturzeitbetrag in Abhängigkeit von durch die Fahrzeugzustandserfassungsmittel und/oder Umfelderfassungsmittel ermittelten Parameter gewichtet abgespeichert und entsprechend gewichtet in die Ermittlung der Steuerzeitlücke einbezogen. Damit können systematische Schwankungen der Einflussparameter auf die Steuergüte nivelliert und/oder die Steuergüte prädiktiv verbessert werden. Ein Fahrzeugzustand kann ein Reibbeiwert zwischen Bremsklotz und Bremsscheibe sein, welcher sich in Abhängigkeit der Bremstemperatur oder eines beispielsweise witterungsbedingten Feuchtigkeitszustands der Bremse, ändern kann. Je geringer der Reibbeiwert ist, desto höher gewichtet kann der Korrekturzeitbetrag berücksichtigt werden. Die Gewichtung kann aber auch von der Geschwindigkeit oder vom Betrag der Änderung des Reibbeiwertes abhängen. Ein Umfeldzustand kann der Reibbeiwert zwischen Fahrzeugreifen und Fahrbahnoberfläche sein, welcher anhand der erfassten Witterungsbedingungen geschätzt wird. Je geringer der Reibbeiwert, desto höher gewichtet kann der Korrekturzeitbetrag berücksichtigt werden. Auch hier kann die Änderungsgeschwindigkeit bzw. der Änderungsbetrag des Fahrbahnreibbeiwertes im Zeitablauf die Bestimmungsgröße für die Gewichtung des Korrekturzeitbetrages sein.
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Schließlich sei an dieser Stelle erwähnt, dass nach erfolgreichem Annähern an das vorausfahrende Fahrzeug, also einer Relativgeschwindigkeit von annähernd null und damit einem annähernd konstanten Abstand, eine reine Abstandsregelung einsetzen kann. Diese ist durch entsprechende Dämpfungsglieder kolonnenfähig auszugestalten. Jedoch ist diese an sich bekannte Abstandsregelung nicht Teil der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsbeispiel
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die schematisch in der Figur dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Zeichnungen.
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Hierbei zeigt die einzige Figur ein schematisch dargestelltes Fahrerassistenzsystem mit den notwendigen Peripheriekomponenten zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern des Abstands eines Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug.
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Das Fahrerassistenzsystem ist in Form eines Abstandsregeltempomats 6 dargestellt. Wenn die Rede von dem Abstandsregeltempomat 6 ist, ist sowohl der Algorithmus als auch die den Algorithmus ausführende Hardware gemeint. Teile, Elemente bzw. Einheiten des Abstandsregeltempomaten 6 können eigenständige Hardwareelemente oder auf einer zentralen Hardware ausgeführte Software- oder Programmmodule sein.
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Weiterhin sind Umfeld- und Fahrzeugzustandserfassungsmittel 1 zu erkennen. Diese liefern Umfeld- und Fahrzeugzustandsdaten, beispielsweise einen Ist-Abstand 12 zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, eine Eigengeschwindigkeit 13, eine Relativgeschwindigkeit 21 und eine Eigenbeschleunigung 11. Die beiden letzteren können alternativ zur direkten Messung auch aus zwei zeitlich versetzt ermittelten Abständen 12 und/oder Eigengeschwindigkeiten 13 bestimmt werden. Die Umfeld- und Fahrzeugzustandserfassungsmittel 1 können eigenständige Erfassungsmittel 1, z. B. Radar, Lidar, Stereokamera oder Raddrehzahlsensoren, sein. Diese können auch Verarbeitungsmittel sein, die die Rohdaten der Erfassungsmittel 1 bzw. Sensoren aufbereitet und interpretiert haben. Ein Beispiel dafür ist das Steuergerät für das Elektronische Stabilitäts-Programm (ESP). Dieses erhält die Sensordaten sämtlicher Geschwindigkeits- und Beschleunigungssensoren, verarbeitet, interpretiert und nutzt diese für seine eigenen Aufgaben und stellt sie zusätzlich in kompatibler Form anderen Systemen zur Verfügung. Der Ist-Abstand 12 und die Eigengeschwindigkeit 13 werden in einer Istzeitlücken-Bestimmungseinheit 7 zur Istzeitlücke 14 verrechnet. Die Istzeitlücken-Bestimmungseinheit 7 kann, wie dargestellt, Teil des Abstandsregeltempomaten 6, diesem als Teil der Umfeld- und Fahrzeugzustandserfassungsmittel 1 vorgelagert oder eine eigenständige Rechnereinheit sein.
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Weitere Eingangsdaten für die Abstandsregelung erhält der Abstandstempomat 6 von einer Vorgabeeinheit 5. Diese kann, wie dargestellt, eine eigenständige Eingabeeinheit, beispielsweise eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI), oder Teil des Abstandsregeltempomaten 6 sein. Die Eingangsdaten bestehen vor allem aus der Setzzeitlücke 15 und dem Vorgabewert für die Verzögerung 16. Beide (15, 16) können vom Fahrer des Fahrzeugs vorgegeben oder aus einem nicht dargestellten Speicher ausgelesen werden. Die Vorgabewerte können absolut oder relativ in Abhängigkeit der Eigengeschwindigkeit 13 und/oder der Relativgeschwindigkeit 21 bestimmt werden.
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Die erfasste Istzeitlücke 14, die Setzzeitlücke 15 und der Vorgabewert für die Verzögerung 16 werden in einer Steuerzeitlücken-Bestimmungseinheit 4 zu einer Steuerzeitlücke 20 verrechnet. Die Steuerzeitlücken-Bestimmungseinheit 4 ist vorzugsweise ein Teil des Abstandsregeltempomaten 6. Die Steuerzeitlücke 20 geht zusammen mit der Istzeitlücke 14, der Setzzeitlücke 15 und weiteren Parametern, wie der Eigenbeschleunigung 11 und der Eigengeschwindigkeit 13, in eine Zeitlücken-Steuereinheit 3 ein. Diese beginnt bei Erreichen der Steuerzeitlücke 20 mit der Steuerung bzw. Einstellung der Istzeitlücke 14 auf die Setzzeitlücke 15. Dies geschieht beispielsweise durch Vorgabe einer Verzögerung 16 in Betrag und Dauer mit dem Ziel, die Eigengeschwindigkeit 13 an die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs anzupassen, also die Relativgeschwindigkeit 21 auf null einzustellen. Die Vorgabe der Verzögerung sowie deren Aktivierungszeit werden dabei zum Beispiel aus einer Look-up-Tabelle oder aus einem Kennfeld ausgelesen, welche in einem nicht dargestellten Speicher hinterlegt sind. Daraufhin werden durch die Zeitlücken-Steuereinheit 3 Steuereingriffe im Antriebssystem des Fahrzeugs bestimmt und an die jeweiligen Aktoren 2 weitergeleitet. Der Steuer- bzw. Stelleingriff kann beispielsweise ein Stellsignal 18 einer Einspritzdüse sein, die den Befehl erhält, weniger oder keinen Kraftstoff mehr einzuspritzen, falls die vorgegebene Verzögerung durch das Motorschleppmoment umsetzbar ist. Der Steuer- bzw. Stelleingriff kann alternativ oder zusätzlich ein Stellsignal 19 an ein Ventil einer Bremsanlage sein, welches Stellzylinder der Bremse mit einer Druckquelle zum Aufbau eines definierten Bremsdrucks verbindet. Die Steuer- bzw. Stelleingriffe an sich sind dem Fachmann bekannt.
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Die Umfeld- und Fahrzeugzustandserfassungsmittel 1 erfassen weiterhin den Ist-Abstand 12 und die Eigengeschwindigkeit 13. Es wird weiterhin eine Ist-Zeitlücke 14 ermittelt. Ist die Relativgeschwindigkeit 21 gleich null, wird die zu diesem Zeitpunkt ermittelte Ist-Zeitlücke 14 mit der Setzzeitlücke 15 verglichen. Üblicherweise ist die Ist-Zeitlücke 14 dabei geringer als die Setzzeitlücke 15, weil Totzeiten im gesamten System eine verspätete Reaktion des Abstandsregeltempomaten 6 verursachen. Die Zeitdifferenz zwischen Ist-Zeitlücke 14 und Setzzeitlücke 15 wird als Korrekturzeitbetrag 17 von der Zeitlücken-Steuereinheit 3 an die Steuerzeitlücken-Bestimmungseinheit 4 übermittelt und dort in einem nicht dargestellten Speicher abgelegt.
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Erfolgt anschließend ein erneutes Auffahren auf ein vorausfahrendes Fahrzeug, wird die Setzzeitlücke 15 zusätzlich in Abhängigkeit des Korrekturzeitbetrags 17 gebildet. Die Zeitlücken-Steuereinheit 3 leitet die Steuereingriffe entsprechend eher an die Aktoren 2 weiter. Sobald die Relativgeschwindigkeit 21 null ist, ist die Zeitdifferenz zwischen Ist-Zeitlücke 14 und Setzzeitlücke 15 ebenfalls nahezu null. Damit wird das berechnete und gewollte Abstandsverhalten zuverlässig umgesetzt.
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Wie bereits erwähnt, erfolgt eine permanente bzw. regelmäßige Erfassung der Umfeld- und Fahrzeugzustandsparameter. Wird, nachdem eine vorgegebene Verzögerung 16 ausgelöst wurde, in einer folgenden Messschleife festgestellt, dass die Setzzeitlücke 15 mit der vorgegebenen Verzögerung 16 unterschritten wird, kann eine erhöhte Verzögerung vorgegeben werden. Die Differenzverzögerung kann auf Basis der erzielbaren Geschwindigkeitsreduktion in einen weiteren Korrekturzeitbetrag 17 umgerechnet werden, der bei der nächsten Ermittlung der Setzzeitlücke 15 einbezogen wird. Es erfolgt dann ebenfalls ein zeitigeres Weiterleiten der Stellsignale (18, 19) an die Aktoren 2, wodurch das erwünschte Abstandsverhalten (Abstand, maximale Verzögerung) abgebildet wird. Die Differenzverzögerung kann auch auf Basis der tatsächlichen Eigenbeschleunigung 11 und der vorgegebenen Verzögerung 16 ermittelt werden. Damit wird nicht nur eine systembedingte Totzeit kompensiert, sondern auch eine systembedingte verminderte Verzögerungsfähigkeit.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Umfeld- und Fahrzeugzustandserfassungsmittel
- 2
- Aktoren
- 3
- Zeitlücken-Steuereinheit
- 4
- Steuerzeitlücken-Bestimmungseinheit
- 5
- Vorgabeeinheit
- 6
- Abstandsregeltempomat
- 7
- Istzeitlücken-Bestimmungseinheit
- 11
- Eigen-Beschleunigung
- 12
- Ist-Abstand
- 13
- Eigengeschwindigkeit
- 14
- Istzeitlücke
- 15
- Setzzeitlücke
- 16
- Vorgabewert Verzögerung
- 17
- Korrekturzeitbetrag
- 18
- Stellsignal Einspritzdüse
- 19
- Stellsignal Ventil hydraulische Bremsanlage
- 20
- Steuerzeitlücke
- 21
- Relativgeschwindigkeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1225079 B1 [0002]
- JP 2000238629 A [0003]
- DE 102009021229 A1 [0004]
- DE 4014365 A1 [0005]
- DE 10141924 A1 [0006]
- DE 10118707 A1 [0007]
