DE10318596A1

DE10318596A1 - Verfahren zur automatischen Abstandsregelung von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE10318596A1
Application number: DE10318596A
Authority: DE
Inventors: Frank Zielke
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-11-11
Also published as: US20040249546A1; US7103464B2; SE526273C2; SE0400537L; SE0400537D0

Abstract

Ein Verfahren zur automatischen Abstandsregelung zwischen einem zu regelnden Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug, bei dem das zu regelnde Fahrzeug eine Abstandsregeleinrichtung mit einem Abstandssensor zur Erfassung der Abstände und eine Bremseinrichtung mit Bremspedal aufweist, wobei die Abstandsregeleinrichtung die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch Abgabe eines Bremsbetätigungssignals an die Bremseinrichtung so steuert, dass der Abstand einen Soll-Abstand nicht unterschreitet, und ein Fahrerwarnsignal erzeugt, wenn der Ist-Abstand den Soll-Abstand unterschreitet, das dem Fahrer signalisiert, das Bremspedal zu betätigen zur Einsteuerung von erhöhtem Bremsdruck. Um auch bei kritischen Situationen, in denen die durch die Abstandsregelung erreichbare maximale Verzögerung nicht ausreicht, die Kollisionsgefahr zu vermeiden, sicherzustellen, dass diese Kollisionsgefahr vermieden ist, ändert die Abstandsregeleinrichtung eine Bremspedalcharakteristik so, dass der Bremspedalweg zur Einsteuerung des erhöhten Bremsdrucks minimiert wird, wenn ein eine Kollisionsgefahr bedeutendes Kriterium vorliegt, das durch die Abstandsregeleinrichtung erfassbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur automatischen Abstandsregelung von Kraftfahrzeugen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind Abstandsregelsysteme bekannt ( DE 44 37 678 A1 , DE 199 51 423 A1 ), die aufgrund von mittels einer Messeinrichtung gewonnenen Abstandsinformationen zu einem vorausfahrenden Fahrzeug die Geschwindigkeit des zu regelnden Fahrzeugs so steuern, dass der Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug einen vorgebbaren Sollabstand oder einen geschwindigkeitsabhängigen Sollabstand nicht unterschreitet. Die Anpassung der Geschwindigkeit kann durch Eingriffe der Abstandsregeleinrichtung in die Bremsanlage oder in die Motorsteuerung erfolgen. Bei solchen Systemen ist nach heutigem Stand der Technik die maximal erreichbare Verzögerung auf ca. 2 m/sec² begrenzt. In Situationen, in denen diese begrenzte Verzögerung nicht ausreicht, um ein kritisches dichtes Auffahren zu verhindern, kann eine Kollision nur durch eine entsprechend schnelle und einen hinreichenden Pedalbetätigungsweg benötigende Bremsbetätigung durch den Fahrer verhindert werden. Es hat sich aber bei Untersuchungen gezeigt, dass der Fahrer in Notsituationen manchmal das Bremspedal nicht voll betätigt und damit nicht die volle Bremskraft ausnutzt. Diese Untersuchungen haben in der Vergangenheit zur Entwicklung des so genannten Bremsassistenten geführt. Ein Bremsassistent kann aber nur dann Abhilfe schaffen, wenn der Fahrer selbst rechtzeitig die Gefahrensituation erkennt.
Durch die EP 0 918 673 B1 ist eine Bremsanlage mit einer Bremsbetätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal, bekannt, die eine erste Sensoreinrichtung im Bereich des Bremspedals aufweist, mit der eine Position und eine Positionsänderung eines oberhalb oder auf dem Bremspedal befindlichen Fußes erfassbar ist, sowie eine zweite Sensoreinrichtung mit der eine von dem Fuß auf das Bremspedal ausgeübte Kraft erfassbar ist, und eine dritte Sensoreinrichtung mit der eine Kollisionsgefahr des Fahrzeugs mit einem vorausfahrenden Fahrzeug beschreibende Messwerte erfassbar ist. Dies sind der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, die Abstandsänderung pro Zeiteinheit, die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs und eine festgelegte Zeit, die die gewünschte Sicherheitszeit bis zu einem Kollisionsfall beschreibt. Der ersten Sensoreinrichtung ist ein erstes Rechenwerk zugeordnet, das aufgrund der Ausgangswerte der ersten Sensoreinrichtung einen zu aktivierenden ersten Bremsdruck ermittelt. Der zweiten Sensoreinrichtung ist ein zweites Rechenwerk zugeordnet, das aufgrund der Ausgangswerte der zweiten Sensoreinrichtung einen zu aktivierenden zweiten Bremsdruck ermittelt. Der dritten Sensoreinrichtung ist ein drittes Rechenwerk zugeordnet, das aus den Messwerten der dritten Sensoreinrichtung einen zu aktivierenden dritten Bremsdruck bestimmt. Ein Koordinierwerk ermittelt aus den Ausgangsgrößen der drei Rechenwerke einen koordinierten Druckwert, mit dem ein Bremsdruckgeber zur entsprechenden Erhöhung des Bremsdrukkes beaufschlagt wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur automatischen Abstandsregelung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass bei kritischen Situationen, in denen die durch die Abstandsregelung erreichbare maximale Verzögerung nicht ausreicht, die Gefahr einer Kollision zu vermeiden, sichergestellt ist, dass diese Kollisionsgefahr vermieden ist.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung sieht vor, eine Abstandsregeleinrichtung so auszubilden, dass sie eine kritische Situation, in der die durch die Abstandsregelung erreichbare maximale Verzögerung nicht ausreicht, die Gefahr einer Kollision zu vermeiden, selbst erkennt, den Fahrer warnt und gleichzeitig die Bremspedalcharakteristik so verstellt, dass bereits ein geringer Betätigungsdruck, beispielsweise ein "Antippen" des Bremspedals, durch den Fahrer ausreicht, eine Bremsung mit erhöhtem Bremsdruck oder eine Vollbremsung auszulösen. Durch diese Maßnahmen werden zwar nicht die Reflexionszeit, also die Zeit, die der Fahrer benötigt, um zu erkennen, dass er Abbremsen muss, und die Reaktionszeit, also die Zeit, die erforderlich ist, um den zum Bremsen benutzten Fuß aus der augenblicklichen Stellung, beispielsweise vom Gaspedal, zu lösen und auf das Bremspedal zu setzen, verringert, aber es wird die folgende Bremsansprechzeit bis zur Einsteuerung des erhöhten oder vollen Bremsdruckes auf die Bremsbeläge, also die Zeit, bis der Fahrer den stärkeren oder vollen Bremsvorgang eingeleitet hat, d. h. das Fahrzeug aufgrund der Bremspedalbetätigung beginnt, verstärkt oder voll abzubremsen, wozu normalerweise ein Leerweg des Bremspedals überwunden werden muss und der erhöhte oder volle Bremsdruck aufgebaut werden muss, verringert. Hierdurch wird gleichzeitig die Bremszeit, also die Zeit, die benötigt wird, um das Fahrzeug auf die gewünschte nied rige Geschwindigkeit oder zum Stillstand zu bringen, verringert, so dass die Gefahr einer Kollision entsprechend verringert wird. Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass das Gefahrenpotenzial durch eine Regeleinrichtung erkannt wird, die dann auch automatisch eine Teilbremsung einleitet. Damit wird der Fahrer in jedem Fall auf die Gefahr aufmerksam gemacht. In diesem Fall stellt die vorliegende Erfindung sicher, dass auch bei einer zögerlichen Betätigung, unabhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit, eine Vollbremsung eingeleitet werden kann.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigt
1 ein Blockschaltbild der für die erfindungsgemäße automatische Abstandsregelung verwendeten Komponenten bei einem zu regelnden Fahrzeug,
2 ein Diagramm mit einer Bremspedal-Kennlinie für den Normalbetrieb und einer gemäß der Erfindung verstellten Bremspedal-Kennlinie und
3 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gleiche und einander entsprechende Bauteile in den Figuren der Zeichnung sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit den für die Erfindung relevanten Komponenten. Eine Sensoreinrichtung 2 sendet Abstandssignale d und Geschwindigkeitssignale v an eine Abstandsregeleinrichtung 4. Die Anstandsrege leinrichtung 4 wertet diese Signale in einem Programm aus und berechnet die Abstände zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und dessen Geschwindigkeit. Das Fahrzeug 1 weist eine elektronisch steuerbare Bremsanlage mit einem elektronischen Bremssteuergerät 6 auf, das wenigstens eine Bremse 8 steuert in Abhängigkeit von einem Bremswunsch des Fahrers, welcher von einem vom Fahrer betätigten Bremswertgeber (z. B. Bremspedal) erzeugt wird. Das Bremssteuergerät 6 ist über eine Datenleitung 10 mit der Abstandsregeleinrichtung 4 verbunden. Über die Datenleitung sendet die Abstandsregeleinrichtung 4 bei Bedarf ein Bremsbereitschaftssignal oder ein Bremsanforderungssignal oder weitere Signale. Das Bremssteuergerät 6 betätigt in Abhängigkeit von den über die Datenleitung 10 empfangenen Signalen die Bremsen 8, derart, dass die von der Abstandsregeleinrichtung 10 angeforderte Bremswirkung zur Einhaltung des Soll-Abstandes zum vorausfahrenden Fahrzeug erreicht wird.
Die Abstandsregeleinrichtung 4 weist eine Programmerweiterung 12 auf, durch die Kollisionsgefahr darstellende Kriterien erfasst und ausgewertet werden. In Abhängigkeit von diesen erfassten und ausgewerteten Kriterien werden Signale für das Bremssteuergerät 6 erzeugt zur entsprechenden Steuerung der Bremsen 8. Hierzu ist im Bremssteuergerät 6 eine weitere Programmerweiterung 14 vorgesehen, in der eine normale und wenigstens eine weitere Bremswertgeber-Kennlinie, insbesondere Bremspedal-Kennlinie, die die aus der Bremswertgeberbetätigung resultierende Fahrzeugverzögerung in Abhängigkeit vom Bremswertgeberweg (Pedalweg) wiedergibt, abgelegt ist, vgl. 2. Diese weitere Kennlinie ist zu höheren Fahrzeugverzögerungen bei kleineren Pedalwegen verschoben.
Anhand der 3 soll nachfolgend das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden, wobei beispielhaft als kollisionsbegründendes Kriterium die Unterschreitung eines Mindestabstandes d_min zwischen zu regelndem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug angenommen sei.
In der Abstandsregeleinrichtung 4 wird in einem ersten Schritt 20 geprüft, ob der gemessene Ist-Abstand d_Ist kleiner ist als der vorgegebene Soll-Abstand d_Soll. Wenn dies der Fall ist, werden zumindest in Abhängigkeit des Soll-Abstandes d_Soll zu dem vorausfahrenden Fahrzeug oder in Abhängigkeit von einem Geschwindigkeitswunsch v_Wunsch des Fahrers Stellgrößen für die Bremseinrichtung 6, 8 erzeugt. Gleichzeitig wird in einem zweiten Schritt 22 geprüft, ob der ermittelte Ist-Abstand kleiner einem Mindestabstand ist, welcher einen Kollisionsgefahr begründenden Mindestabstand definiert. Wenn dies nicht der Fall ist, bleibt es bei der Erzeugung der erwähnten Stellgrößen.
Wenn dieser Mindestabstand jedoch unterschritten wird, wird in einem weiteren Schritt 24 geprüft, ob die der Abstandsregeleinrichtung 4 zur Verfügung stehende maximale Verzögerung ausreicht, um ein kritisch dichtes Auffahren (Kollisionsgefahr) auf das vorausfahrende Fahrzeug zu vermeiden. Wenn dies der Fall ist, bleibt es bei der oben erwähnten Erzeugung der Stellgrößen. Wenn dies jedoch nicht der Fall ist, wird in der Abstandsregeleinrichtung 4 aus den Bremspedal-Kennlinien die verstellte Kennlinie selektiert und auf diese Kennlinie umgestellt. Diese Kennlinie bewirkt, dass bereits wenig Pedalweg ausreicht, eine sehr hohe Bremsdruckeinsteuerung und damit eine sehr hohe Verzögerung zu erreichen. Da in der Regel die Abstandsregeleinrichtung 4 die Bremse schon betätigt hat im Moment des Umschaltens, kann bei Antippen des Bremspedals (Pedalweg 0 %) bereits auf einen vorbestimmten Wert der Fahrzeugverzögerung, bspw. 10 % wie in der 2 dargestellt, gesprungen werden.
Zur Bewertung der Kollisionsgefahr bieten sich verschiedene Größen an, die als Einzelkriterien oder in Kombination zur Berechnung des Gefahrenpotenzials, welches dann die Basis für die erfindungsgemäße Verstellung der Bremspedal-Kennlinie darstellt, dienen können.
Ein einfaches Kriterium ist der bereits erwähnte Mindestabstand, bei dessen Unterschreitung die erfindungsgemäße Verstellung der Kennlinie ausgelöst wird. Ein weiteres Kriterium kann der in der Technik bekannte Begriff "ttc – time to collision" sein mit ttc = Abstand/Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem zu regelnden Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug. Die Unterschreitung eines bestimmten "ttc-Wertes" kann ebenfalls ein auslösender Faktor für die erfindungsgemäße Verstellung der Bremspedal-Kennlinie sein.
Es ist ferner auch möglich, die notwendige Verzögerung zur Vermeidung eines Unfalls zu berechnen, da Eigengeschwindigkeit, Abstand, Relativgeschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug und die Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs der Abstandsregeleinrichtung bekannt sind, und diese Verzögerung mit der von der Abstandsregeleinrichtung abrufbaren maximalen Verzögerung zu vergleichen, um bei nicht ausreichendem Bremsvermögen seitens der Abstandsregeleinrichtung die erfindungsgemäße Verstellung der Bremspedal-Kennlinie auszulösen.
Ein weiteres Kriterium ist die Überschreitung einer maximalen Relativgeschwindigkeit des zu regelnden Fahrzeugs. Die erwähnten Kriterien können miteinander verknüpft oder bedarfsweise modifiziert werden.

Claims

Verfahren zur automatischen Abstandsregelung zwischen einem zu regelnden Fahrzeug und einem vor dem Fahrzeug erfassten Objekt, insbesondere vorausfahrenden Fahrzeug, wobei das zu regelnde Fahrzeug eine Abstandsregeleinrichtung mit einem Abstandssensor zur Erfassung der Abstände (Ist-Abstände) zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt und eine mit einem Bremspedal versehene Bremseinrichtung aufweist, wobei die Abstandsregeleinrichtung die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch Abgabe eines Bremsbetätigungssignals an die Bremseinrichtung so steuert, dass der Abstand zum Objekt einen vorgegebenen Soll-Abstand oder einen geschwindigkeitsabhängigen Soll-Abstand nicht unterschreitet, und ein Fahrerwarnsignal erzeugt, wenn der Ist-Abstand den Soll-Abstand unterschreitet, das dem Fahrer signalisiert, dass das Bremspedal zu betätigen ist zur Einsteuerung von erhöhtem oder maximalem Bremsdruck, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsregeleinrichtung eine in der Bremseinrichtung abgelegte Bremspedalcharakteristik so ändert, dass der Bremspedalweg zur Einsteuerung des erhöhten oder maximalen Bremsdrucks minimiert wird, wenn ein eine Kollisionsgefahr bedeutendendes Kriterium oder eine Kombination mehrerer solcher Kriterien vorliegt, das bzw. die durch die Abstandsregeleinrichtung erfassbar ist bzw. sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium die Unterschreitung eines Mindestabstandes des geregelten Fahrzeugs vom vorausfahrenden Fahrzeug ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium die Überschreitung einer maximalen Relativgeschwindigkeit des zu regelnden Fahrzeugs ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium die Unterschreitung eines vorbestimmten Wertes der Zeit bis zur Kollision (ttc = time to collision) ist, wobei ttc = Abstand/Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem zu regelnden Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium die für die Vermeidung einer Kollision berechnete Fahrzeugverzögerung ist, wenn diese die von der Abstandsregeleinrichtung abrufbare maximale Verzögerung übersteigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Änderung der Bremspedalcharakteristik bzw. beim Umschalten auf eine andere Bremspedalkennlinie bereits beim Antippen des Bremspedals auf einen resultierenden Fahrzeugverzögerungswert größer Null gesprungen wird.