WO2012041869A2 - Verfahren und vorrichtung zur unterstützung eines fahrers bei einem überholvorgang - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur unterstützung eines fahrers bei einem überholvorgang Download PDF

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WO2012041869A2 PCT/EP2011/066799 EP2011066799W WO2012041869A2 WO 2012041869 A2 WO2012041869 A2 WO 2012041869A2 EP 2011066799 W EP2011066799 W EP 2011066799W WO 2012041869 A2 WO2012041869 A2 WO 2012041869A2
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Jessica D. Bigas
Thomas Brian Boettcher
Pradeep Nold
Manuel Strauch
Aaron L. Mills
Nils Gerber
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Ford Global Technologies, Llc
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for assisting a driver in an overtaking process.
  • Overtaking requires the driver of a motor vehicle to coordinate a variety of different tasks. These include before the start of the overtaking process in particular next to the observance of a lane, the observance of a consab state to the vehicle in front and the observation of traffic on another lane, which is needed for overtaking.
  • To relieve the driver while maintaining a predetermined speed and following a preceding vehicle while observing a minimum distance speed and distance control methods have been developed in which based on sensor-detected data acceleration and deceleration of the motor vehicle are controlled such that speed and / or distance be kept constant to the preceding vehicle within a predetermined range.
  • distance-based driving speed control systems are known in which the control then regulates to a predetermined speed if the sensor system detects no close-ahead vehicle, and then regulates the control to a predetermined distance, if such a vehicle has been detected in a corresponding distance range .
  • an intervention in such a regulation is necessary because otherwise the distance control would only allow acceleration if the vehicle to be overtaken is completely outside the travel path or is no longer detected by the sensor system.
  • the acceleration for the overtaking process is usually initiated by the driver before a lane change in order to complete the overtaking process in a shorter time or to better be able to classify in the fast flowing traffic in the fast lane.
  • the course of which corresponds to the driving style of a human driver is therefore an adaptation of the automatic speed and Distance control desirable as soon as the intention of the driver to overtake recognizable.
  • US Pat. No. 6,842,687 B1 discloses a method for assisting the driver of a motor vehicle in an overtaking procedure, in which the distance to a vehicle driving ahead on the same lane and to a vehicle immediately ahead in the passing lane are measured. If an overtaking request of the driver is detected, an overtaking speed is calculated and the stationary distance control is superimposed on the overtaking speed control.
  • the distance to a preceding vehicle is automatically controlled to a first desired distance to provide a first maximum acceleration.
  • the distance is regulated to a second, smaller desired distance and provided a second, increased acceleration.
  • an acceleration corresponding to the reduced setpoint distance is used in the distance control; For reasons of driving comfort, economy and safety, this is generally set rather low and not immediately effective in its entirety. As a result, however, no optimal implementation of the overtaking process is possible; In addition, such a procedure differs from the driving style of a human driver, as this would immediately use a significantly increased acceleration for overtaking.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for assisting the driver of a motor vehicle in an overtaking operation in which the disadvantages discussed above do not occur.
  • the method according to the invention is based on a method for regulating a distance of a motor vehicle to a vehicle in front, in particular a method for speed and distance control or a distance-related speed control.
  • Methods of this type are known per se and are referred to, for example, as “automatic cruise control” (ACC) or, in particular, as “adaptive cruise control”.
  • a desired distance is predetermined, to which the distance measured by a sensor system to a vehicle in front is regulated.
  • the current distance to a preceding vehicle is measured continuously and / or with a clock frequency of the system and the difference to the desired distance is determined. If the actual distance is less than the target distance, measures are taken to increase the distance; In particular, the speed can be reduced by intervention in the drive control.
  • the relative speed to the vehicle in front and other parameters and measured variables, such as the current speed, and the braking system of the motor vehicle can be activated. If the actual distance is greater than the desired distance, the speed of the motor vehicle can be increased by intervention in the drive control.
  • the desired distance can in particular be predetermined by the driver or determined by a control device, for example with the aid of a calculation instruction or from a predefined table as a function of other parameters and measured variables.
  • the target distance may be indicated by the target time gap, that is, by the time taken for the motor vehicle to travel the target distance; this is linked to the desired distance by the current speed of the motor vehicle.
  • legal and driving safety requirements must be taken into account.
  • the type and extent of the reaction of the control to a deviation of the current distance or the current speed from the respective setpoint depends - depending on the design of the controller - in particular on the size of the deviation, but also on other parameters.
  • the acceleration used for regulation to a setpoint value of the distance is at least in a limited range approximately proportional to the difference between the actual distance and the nominal distance for a P controller.
  • speed and distance control systems always allow the driver to intervene.
  • the distance of the motor vehicle to a vehicle in front is automatically regulated to a first nominal distance di in the following mode; If the motor vehicle is still at a much greater distance from the vehicle in front, the speed control may still intervene and regulate the speed to a desired speed.
  • the distance to the preceding vehicle is reduced, in particular, reduced below the first target distance di.
  • a Safety function calculated, for which in particular current sensor data and vehicle parameters are used.
  • the safety function can in particular include such vehicle parameters and sensor data that permit a statement as to whether overtaking is possible and whether a reduction of the distance to the vehicle in front is possible without risk.
  • the safety function may also include the detection of the driver's intention to overtake.
  • an increased acceleration is used to reduce the distance to the vehicle in front, even if it is still detected by the sensors of a distance control.
  • the safety function ensures that this is safely possible to initiate an overtaking process.
  • the increased acceleration can be activated immediately after recognition of the driver's intention to overtake. As a result, a speedy and the normal driving behavior of a human driver corresponding sequence of overtaking is guaranteed, for example, allows easier classification in the faster traffic in the fast lane.
  • the increased acceleration can still be activated within the following mode of the motor vehicle. If the acceleration a used in the following mode for distance and / or speed control is limited by a maximum acceleration ai, it may also be provided that the increased acceleration a 'used to reduce the distance to a smaller than the first desired distance di maximizes the value of Acceleration ai can take. Depending in particular on the current deviation from the desired value, the actual acceleration a activated for the regulation can be less than ai.
  • the first desired distance di and the first acceleration ai are preferably selected such that the control in the cruise control mode or in the following mode enables safe, comfortable and economical driving.
  • the control takes place on the first desired distance di as a function of a distance difference Ad between a current Distance d to the vehicle ahead and the first target distance di.
  • the current distance d to the preceding vehicle is detected continuously or also, for example, with a predetermined clock frequency by corresponding distance sensors and the difference
  • the distance difference Ad serves as an input variable for the controller. If Ad> 0, then the distance of the motor vehicle to the vehicle in front is greater than the desired distance di. In order to approximate the actual distance d to the target distance di, therefore, the acceleration a is increased. If Ad ⁇ 0, then the distance of the motor vehicle is less than the desired distance di. In this case, in order to approximate the actual distance d to the target distance di, the acceleration a is reduced and possibly set to a negative value, i. the motor vehicle is delayed.
  • Such a control can be configured in many ways, with corresponding control algorithms being known.
  • the control can be configured as a proportional regulator (P regulator) at the first nominal distance di, so that the acceleration a used for regulation at the first nominal distance di is at least partially proportional to the distance difference ad and at least approximately proportional.
  • P regulator proportional regulator
  • the distance control can be constructed as a nonlinear P controller, which causes a smaller dependence of the selected acceleration of Ad and a limitation of the acceleration a or the amount of the acceleration a to the maximum acceleration ai, for example, for large amounts of the distance difference Ad. This makes it easy to build a particularly comfortable distance control.
  • the increased acceleration a ' is determined by the fact that the distance difference Ad used as the input variable of the distance control is calculated by a synthetic distance d s .
  • the controller is placed in a state corresponding to a correspondingly increased distance to the vehicle in front at the same desired distance di. Since in the initial state, the distance d is normally controlled so that the distance difference Ad approximately Is zero, the acceleration a 'determined by the control algorithm is then correspondingly increased relative to the acceleration which would be determined on the basis of the original distance difference.
  • the increased acceleration can act immediately, so that, for example, the overtaking process is initiated quickly, for example, immediately after actuation of the direction indicator.
  • the increased acceleration a ' is determined by the fact that the acceleration a used for control to the first desired distance di is increased by a synthetic acceleration a s .
  • an increased acceleration a ' is determined directly, wherein the amount by which the acceleration is increased may be predetermined or determined from vehicle parameters and / or sensor data. Also in this way can be easily achieved an increase in acceleration to approach the vehicle in front to initiate an overtaking. This can be activated immediately, so that the overtaking process is initiated immediately after pressing the direction indicator.
  • the distance d to the vehicle in front is reduced.
  • the distance d is controlled to a second, smaller desired distance d 2 , which is less than the first desired distance di.
  • the distance d can be regulated to the second desired distance d 2 .
  • the second desired distance d 2 is preferably dimensioned such that the necessary safety distance is maintained in any case. This prevents that in the event that the driver makes no lane change, the safety distance to the vehicle in front is undershot.
  • the increased acceleration a ' is used only within a predefinable time interval At a after the starting time t s .
  • the time period ⁇ t a is preferably chosen such that under typical conditions the increased acceleration a 'is sufficient to produce one for the passing process already reaching sufficient speed.
  • the regulation is again based on the non-increased acceleration a. At a can be in particular 3 seconds, which has proven to be beneficial for a variety of driving situations.
  • At a can be dependent on various measured values and parameters, for example on the current speed, the distance and the relative speed to the vehicle ahead, the desired distance di and the accelerations a, a 'and ai.
  • a particularly safe and speedy implementation of the overtaking process is possible.
  • the distance to the vehicle in front is again regulated to the first desired distance di if no initiation of a lane change has been detected within a predeterminable period ⁇ t after the starting time ts.
  • indicators for detecting an overtaking intention of the driver are detected, wherein the indicators comprise the actuation of the direction indicator in a predetermined direction.
  • the predetermined direction is preferably the direction in which the operation of the direction indicator speaks for an overtaking intent and not for example for a turn or stop. This direction can be specified in particular country-specific, for example, in countries with right-hand traffic, this is the operation of the direction indicator to the left.
  • additional indicators such as the direction of the driver, may be used in addition.
  • the detection of the indicators for example the position of the direction indicator, preferably takes place continuously, ie in real time or corresponding to the processing speed in a control device. The fact that in this way to detect the driver's intention to overtake the operation of the motor vehicle Existing controls is exploited, a simple and intuitive application of the method is made possible.
  • an overtaking intention of the driver is detected only if the current speed of the motor vehicle is greater than a predefinable limit value Vmin, for example greater than 50 km / h or 65 km / h. Only at such a speed can be assumed with sufficient certainty that, for example, an actuation of the direction indicator by the driver indicates an intention to overturn.
  • Vmin a predefinable limit value
  • further indicators can be used, in particular steering angle, steering angle velocity, time integral of the steering angle, yaw rate, lateral acceleration of the motor vehicle and / or actuation of the direction indicator in the direction corresponding to the lane change. It can be provided that only the initiation of a lane change is detected when the direction indicator is set, in particular in a predetermined direction, which reveals an overtaking intent. This makes it easy to distinguish a lane change from cornering possible.
  • a safety function Si is calculated, and to control the distance to the vehicle in front, the increased acceleration a 'is only used if the current value of the safety function is within a predetermined range.
  • one or more of the following measured or calculated variables can preferably be evaluated: the current speed of the motor vehicle, the angular speed of the motor vehicle with respect to any axes, the current distance to the vehicle in front, the rate of change of the distance to the vehicle in front and / or the yaw rate.
  • the security function can also provide information about the The intention of the driver to overtake is based, for example, on the said indicators for detecting the intention to overtake.
  • the distance to the vehicle in front is regulated to the first desired distance di and the unextended acceleration a is activated.
  • the overtaking intention of the driver is detected, for example, by resetting the direction indicator. Only when subsequently re-detecting an overtaking intention can the distance below the first nominal distance di be reduced again and the increased acceleration a 'used.
  • the driver is always an intuitive influence on the flow of the process allows.
  • a new detection of the intention to overtake is possible only after a predetermined period of time has elapsed after the preceding detection of an overtaking intention; This leads to increased security against incorrect operation.
  • a device comprises sensor means for detecting the distance of the motor vehicle to a preceding vehicle and possibly further measured variables, for example the current speed and acceleration of the motor vehicle, means for detecting a driver's intention to overtake and control means for controlling a distance to a vehicle in front.
  • the control means are designed for carrying out the method according to one of the preceding claims.
  • the control means may also comprise storage means for storing the necessary parameters and measured values as well as input means, for example for inputting a desired speed.
  • 1 shows a simplified block diagram for the sequence of an embodiment of the method according to the invention
  • 2 shows a simplified block diagram for realizing an embodiment of the method according to the invention
  • FIGS. 3a and 3b show the dependence of the selected acceleration on the distance difference Ad in the two exemplary embodiments according to FIGS. 2a and 2b;
  • Fig. 5 is a symbolic circuit diagram for the realization of an inventive
  • the starting situation is the ACC follow Mode of a distance and speed control.
  • the current distance d to a preceding vehicle on the same track is continuously detected and transmitted to a control device, which engages in the engine control such that the distance to the preceding vehicle is kept substantially constant.
  • the setpoint for the distance is di. If the actual distance d deviates from the desired value di, the vehicle is accelerated with an acceleration a in order to regulate the current distance d back to di by means of a corresponding change in speed.
  • the acceleration a can also be negative.
  • a maximum acceleration ai is available.
  • the distance and speed control has a overtaking assistance mode, in which by monitoring, for example, the position of the direction indicator an overtaking intent of the driver is monitored.
  • the overtaking assistance mode may always be active in the following mode of the distance and cruise control, or it may be necessary to activate the overtaking assistance mode in addition to the following mode. However, as long as no overtaking intent has been detected, the overtaking assist mode does not intervene in the distance and speed control ("standby"). If the overtaking assist mode is in standby mode and the driver actuates the direction indicator in the direction which indicates an intention to overtake, then the overtaking intent is detected. This time is defined as start time t s .
  • the control returns to the initial state.
  • a security check is performed, in particular the yaw rate is evaluated to determine a cornering. If the yaw rate exceeds a predetermined threshold, a safety function Si is set to the value 0, which also causes the control to return to the initial state. Otherwise, the safety function Si assumes the value 1.
  • the distances di and d 2 and the increased acceleration a ' are determined in particular according to regulatory and safety aspects. It may also be given a time gap, which represents the time that the motor vehicle needs at the current speed to cover the desired distance di or d 2 .
  • the time interval in the follow-up mode can be 1 sec and can be reduced to 0.6 sec after detection of the overtaking intent. In this case, further driving dynamics variables can be used.
  • the acceleration is reset again to the value corresponding to the distance control to the original nominal distance di and the nominal distance is reset to di.
  • the control thus returns to the initial state.
  • a distance control in the following mode can take place at a desired distance to the vehicle ahead on the new lane or else a cruise control. This can also be done if, within this time period At , the steering wheel is operated in a manner suggesting an intended lane change or even if the vehicle is making a corresponding yawing motion.
  • the increased acceleration can be activated for a longer period of time.
  • An electronic control device 1 of the motor vehicle comprises a distance control module 2 for implementing the following mode, which receives as an input the difference Ad between a desired distance di and the measured actual distance d to the preceding vehicle;
  • the distance control module 2 can be implemented, for example, in hardware or in software.
  • the desired distance di can be fixed or can be calculated with the help of further parameters, such as the current speed.
  • the distance control module 2 determines a desired value a.sub.n of the acceleration, in order to regulate the distance to the vehicle in front to the desired value di by changing the speed of the motor vehicle.
  • the desired acceleration a so n may depend in particular on whether an overtaking intention of the driver has been recognized, and on the calculated value of a safety function.
  • the target acceleration a so n for example, be the acceleration a, which is used in the distance control in the following mode, or an increased acceleration a ', the detection of an overtaking intent and according to a safety function by additional coupling of a synthetic distance d s to the the Distance difference Ad is increased, is generated.
  • the desired acceleration a ⁇ n is coupled into a further control loop, which includes the engine control, which may also be associated with the control device 1.
  • the engine controller controls the engine 3 of the motor vehicle in such a way that it generates a torque M for achieving the desired acceleration a so n.
  • the motor vehicle 4 the sensor means for measuring the acceleration and the distance to the vehicle ahead (not shown), accelerated or decelerated.
  • the measured current acceleration amess is fed back into the control loop for calculating the acceleration difference Aa.
  • the value of a safety function can additionally be coupled into the motor control loop by a synthetic acceleration as, by which the acceleration difference Aa is increased.
  • the measured actual distance d to the preceding vehicle is used to calculate the current distance difference Ad, which is an input of the distance control module 2.
  • Both in the distance and in the acceleration measurement filter may be provided to achieve a more stable control.
  • both the error signal Ad of the headway control circuit can thus computationally d a synthetic distance s can be increased and the error signal Aa of the acceleration control circuit of the motor to a synthetic acceleration a "to be increased.
  • FIGS. 3a and 3b show by way of example a non-linear P-controller how the coupling of a synthetic distance d s or a synthetic acceleration a s acts.
  • the curve 5 flattens off, so that a maximum value of the acceleration or the amount of acceleration is not exceeded.
  • the curve 5 indicates the dependence of the desired acceleration a so n of the distance difference Ad in the following mode.
  • FIG. 4 a shows the traffic situation in the starting situation, namely in the following mode of a distance and speed control system of a motor vehicle 8.
  • the distance and cruise control system includes sensor means (not shown) for sensing the distance to a preceding vehicle 9, for example, one or more sensors operating on the radar or lidar principle.
  • the measuring range 10 of the sensor means is directed essentially in the direction of travel for detecting obstacles on the currently traveled lane 11.
  • the distance control intervenes in the engine control such that the distance d between the motor vehicle 8 and the preceding vehicle 9 is substantially constant is held at a first desired distance di.
  • Fig. 4b by pressing the turn signal 12 is compared to the distance control of FIG. 4a increased acceleration activated, as indicated by the arrow 13.
  • the safety function Si can assume the values 0 or 1. If the safety function has the value 1, the turn-assist assist mode (TIA) is initiated and an increased acceleration is selected.
  • the allowable time gap in the overtaking assist mode is, for example, 0.6 sec, in order to allow a reduction in the distance to the vehicle in front.
  • the overtaking assistance mode is maintained for a maximum of 8 seconds. If the security function has the value 0, the overtaking assistance mode is not initiated. In this case, it remains at a time gap of at least 1 sec.
  • the respective acceleration value is transmitted to the control (ACC).

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs (8) bei einem Überholvorgang wird ein Abstand des Kraftfahrzeugs (8) zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (9) automatisch auf einen ersten Sollabstand (d1) geregelt und nach Detektion einer Überholabsicht des Fahrers zu einem Startzeitpunkt (ts) der Abstand verringert. Dann, wenn die Überholabsicht des Fahrers detektiert wird und eine Sicherheitsfunktion in einem vorbestimmten Bereich liegt, wird zur Verringerung des Abstands eine erhöhte Beschleunigung (a') eingesetzt. Hierdurch wird der Fahrer bei der Durchführung eines Überholvorgangs entlastet und ein dem normalen Fahrstil eines Fahrers entsprechender Ablauf des Überholvorgangs gewährleistet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrers bei einem
Überholvorgang
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrers bei einem Überholvorgang.
Überholvorgänge erfordern vom Fahrer eines Kraftfahrzeugs die Koordination einer Vielzahl unterschiedlicher Aufgaben. Hierzu gehören vor dem Beginn des Überholvorgangs insbesondere neben dem Einhalten einer Fahrspur das Einhalten eines Mindestab Stands zum vorausfahrenden Fahrzeug und die Beobachtung des Verkehrs auf einer weiteren Fahrspur, die zum Überholen benötigt wird. Zur Entlastung des Fahrers beim Einhalten einer vorgegebenen Geschwindigkeit und beim Folgen eines vorausfahrenden Fahrzeugs unter Beachtung eines Mindestabstands sind Geschwindigkeits- und Abstandsregelungsverfahren entwickelt worden, bei denen aufgrund von durch Sensorsysteme erfasster Daten Beschleunigung und Verzögerung des Kraftfahrzeugs derart geregelt werden, dass Geschwindigkeit und/oder Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug innerhalb eines vorgebbaren Bereichs konstant gehalten werden. Insbesondere sind abstandsbezogene Fahrgeschwindigkeits-Regelsysteme bekannt, bei denen die Regelung dann auf eine vorgegebene Geschwindigkeit regelt, wenn vom Sensorsystem kein nahe vorausfahrendes Fahrzeug erkannt wird, und die Regelung dann auf einen vorgegebenen Abstand regelt, wenn ein solches Fahrzeug in einem entsprechenden Abstandsbereich erkannt worden ist. Bei einem Überholvorgang ist ein Eingriff in eine solche Regelung notwendig, weil die Abstandsregelung sonst erst dann ein Beschleunigen zulassen würde, wenn sich das zu überholende Fahrzeug vollständig außerhalb des Fahrwegs befindet oder nicht mehr vom Sensorsystem erfasst wird. Andererseits wird üblicherweise die Beschleunigung für den Überholvorgang vom Fahrer bereits vor einem Spurwechsel eingeleitet, um den Überholvorgang in kürzerer Zeit abschließen zu können bzw. um sich besser in den schneller fließenden Verkehr auf der Überholspur einordnen zu können. Im Interesse eines harmonischen und zügigen Überholvorgangs, dessen Ablauf der Fahrweise eines menschlichen Fahrers entspricht, ist daher eine Anpassung der automatischen Geschwindigkeits- und Abstandsregelung wünschenswert, sobald die Absicht des Fahrers zum Überholen erkennbar ist.
Aus der DE 42 00 694 AI ist es bekannt, die Abstandsregelung für einen vorgebbaren Zeitraum zu unterbrechen, wenn der Fahrer beispielsweise durch Betätigen des Fahrtrichtungsanzeigers die Absicht zum Überholen zu erkennen gibt. Dies hat den Nachteil, dass die automatische Abstandsregelung, die die Einhaltung eines Sicherheitsabstands zum vorausfahrenden Fahrzeug gewährleistet, während dieses Zeitraums außer Funktion ist. Wie in der EP 1 037 760 AI beschrieben, kann vor einem Überholvorgang der für die Abstandsregelung vorgegebene Sollwert für den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug bis auf einen minimal zulässigen Abstand verringert werden. Erkennt das System eine Kollisionsgefahr, wird der Überholvorgang abgebrochen und das Fahrzeug ggf. abgebremst. Gemäß der DE 197 57 063 AI wird bereits beim Betätigen des Fahrtrichtungsanzeigers, der einen Spurwechselwunsch zum Überholen anzeigt, die Fahrgeschwindigkeit angehoben und der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug verringert.
Aus der US 6 842 687 Bl ist ein Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei einem Überholvorgang bekannt, bei dem der Abstand zu einem auf der gleichen Fahrspur vorausfahrenden Fahrzeug und zu einem auf der Überholspur unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeug gemessen werden. Wenn ein Überholwunsch des Fahrers erkannt wird, wird eine Überholgeschwindigkeit berechnet und der stationären Abstandsregelung eine Regelung auf die Überholgeschwindigkeit überlagert.
Gemäß der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2010 004 625.6, die hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Patentanmeldung aufgenommen wird, wird der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug automatisch auf einen ersten Sollabstand unter Bereitstellung einer ersten Maximalbeschleunigung geregelt. Nach Detektion einer Überholabsicht des Fahrers wird der Abstand auf einen zweiten, geringeren Sollabstand geregelt und eine zweite, erhöhte Beschleunigung bereitgestellt. Bei den vorgenannten Verfahren wird bei der Abstandsregelung eine dem verringerten Sollabstand entsprechende Beschleunigung eingesetzt; diese wird in der Regel aus Gründen des Fahrkomforts, der Sparsamkeit und aus Sicherheitsgründen eher niedrig angesetzt und nicht sofort in voller Höhe wirksam. Hierdurch ist jedoch keine optimale Durchführung des Überholvorgangs möglich; zudem unterscheidet sich ein solcher Ablauf insoweit von der Fahrweise eines menschlichen Fahrers, als dieser zum Überholen sofort eine deutlich erhöhte Beschleunigung einsetzen würde.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei einem Überholvorgang zu schaffen, bei dem bzw. bei der die vorstehend diskutierten Nachteile nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch eine Vorrichtung wie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht aus von einem Verfahren zur Regelung eines Abstands eines Kraftfahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, insbesondere von einem Verfahren zur Geschwindigkeits- und Abstandsregelung bzw. einer abstandsbezogenen Geschwindigkeitsregelung. Verfahren dieser Art sind an sich bekannt und werden beispielsweise als "automatic cruise control" (ACC) oder auch insbesondere als "adaptive cruise control" bezeichnet.
Bei derartigen Verfahren wird ein Sollabstand vorgegeben, auf den der von einem Sensorsystem gemessene Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug geregelt wird. Hierfür wird laufend bzw. mit einer Taktfrequenz des Systems der aktuelle Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug gemessen und die Differenz zum Sollabstand ermittelt. Ist der aktuelle Abstand geringer als der Sollabstand, werden Maßnahmen zur Vergrößerung des Abstands ergriffen; insbesondere kann die Geschwindigkeit durch Eingriff in die Antriebssteuerung verringert werden. In Abhängigkeit vom aktuellen Abstand, der Relativgeschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug und weiterer Parameter und Messgrößen, wie etwa der aktuellen Geschwindigkeit, kann auch das Bremssystem des Kraftfahrzeugs aktiviert werden. Ist der aktuelle Abstand größer als der Sollabstand, kann die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs durch Eingriff in die Antriebssteuerung erhöht werden. Ist der Abstand deutlich größer als der Sollabstand oder ist kein vorausfahrendes Fahrzeug im Detektionsbereich des Sensor Systems, so kann eine ausschließliche Regelung der Geschwindigkeit auf eine Sollgeschwindigkeit erfolgen (Geschwindigkeitsregelungsmodus). Bei Annäherung an ein vorausfahrendes langsameres Fahrzeug setzt die Regelung auf den Sollabstand ein; die Sollgeschwindigkeit wird dann nicht mehr erreicht, ebenso, wenn das Kraftfahrzeug dem vorausfahrenden Fahrzeug im Sollabstand folgt (Folgemodus).
Dabei kann der Sollabstand insbesondere vom Fahrer vorgegeben werden oder von einer Steuerungseinrichtung ermittelt werden, beispielsweise mit Hilfe einer Rechenanweisung oder aus einer vorgegebenen Tabelle in Abhängigkeit von anderen Parametern und Messgrößen. Insbesondere kann der Sollabstand durch die Sollzeitlücke angegeben werden, d.h., durch die Zeit, die das Kraftfahrzeug braucht, um den Sollabstand zurückzulegen; diese ist mit dem Sollabstand durch die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verknüpft. Hierfür sind auch gesetzliche und durch die Fahr Sicherheit bestimmte Vorgaben zu berücksichtigen. Das gleiche gilt für die vorgebbare Sollgeschwindigkeit. Die Art und das Ausmaß der Reaktion der Regelung auf eine Abweichung des aktuellen Abstands bzw. der aktuellen Geschwindigkeit vom jeweiligen Sollwert hängen - je nach Auslegung des Reglers - insbesondere von der Größe der Abweichung, aber auch von weiteren Parametern ab. So ist beispielweise die zur Regelung auf einen Sollwert des Abstands eingesetzte Beschleunigung bei einem P-Regler zumindest in einem begrenzten Bereich näherungsweise proportional zur Differenz zwischen dem aktuellen Abstand und dem Sollabstand. In der Regel lassen Geschwindigkeits- und Abstandsregelsysteme stets Eingriffe des Fahrers zu.
Vor der Durchführung eines Überholvorgangs wird der Abstand des Kraftfahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug im Folgemodus automatisch auf einen ersten Sollabstand di geregelt; wenn sich das Kraftfahrzeug noch in einem wesentlich größeren Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug befindet, kann ggf. noch die Geschwindigkeitsregelung eingreifen und die Geschwindigkeit auf eine Sollgeschwindigkeit regeln. Zur Vorbereitung und Unterstützung des Überholvorgangs wird dann, wenn zu einem Startzeitpunkt ts festgestellt wird, dass der Fahrer beabsichtigt, das vorausfahrende Fahrzeug zu überholen, der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug verringert, insbesondere unter den ersten Sollabstand di verringert. Erfindungsgemäß wird beispielsweise kontinuierlich oder in einem vorgegebenen Zeittakt oder zumindest dann, wenn die Überholabsicht des Fahrers detektiert worden ist, eine Sicherheitsfunktion berechnet, wofür insbesondere aktuelle Sensordaten und Fahrzeugparameter verwendet werden. Wenn die Überholabsicht des Fahrers detektiert worden ist und der berechnete aktuelle Wert der Sicherheitsfünktion in einem vorbestimmten Bereich liegt, wird zur Verringerung des Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug eine erhöhte Beschleunigung eingesetzt, die größer ist als die zur Regelung auf den ersten Sollabstand di eingesetzte Beschleunigung. Dabei kann die Sicherheitsfünktion insbesondere solche Fahrzeugparameter und Sensordaten umfassen, die eine Aussage darüber zulassen, ob ein Überholen möglich ist und ob eine Verringerung des Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug gefahrlos möglich ist. Die Sicherheitsfunktion kann auch die Detektion der Überholabsicht des Fahrers beinhalten.
Erfindungsgemäß wird eine erhöhte Beschleunigung eingesetzt, um den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug zu verringern, auch wenn dieses noch von den Sensoren einer Abstandsregelung erfasst wird. Die Sicherheitsfünktion gewährleistet dabei, dass dies zur Einleitung eines Überholvorgangs gefahrlos möglich ist. Insbesondere kann die erhöhte Beschleunigung sofort nach Erkennung der Überholabsicht des Fahrers aktiviert werden. Hierdurch wird ein zügiger und dem normalen Fahrverhalten eines menschlichen Fahrers entsprechender Ablauf eines Überholvorgangs gewährleistet, der beispielsweise ein leichteres Einordnen in den schnelleren Verkehr auf der Überholspur ermöglicht.
Dabei kann die erhöhte Beschleunigung noch innerhalb des Folgemodus des Kraftfahrzeugs aktiviert werden. Wenn die im Folgemodus zur Abstands- und/oder Geschwindigkeitsregelung eingesetzte Beschleunigung a durch eine Maximalbeschleunigung ai begrenzt ist, kann es vorgesehen sein, dass auch die zur Verringerung des Abstands auf einen geringeren als den ersten Sollabstand di eingesetzte erhöhte Beschleunigung a' maximal den Wert der Beschleunigung ai annehmen kann. Abhängig insbesondere von der aktuellen Abweichung vom Sollwert kann die zur Regelung aktivierte aktuelle Beschleunigung a geringer sein als ai. Der erste Sollabstand di und die erste Beschleunigung ai sind dabei bevorzugt so gewählt, dass die Regelung im Geschwindigkeitsregelungsmodus bzw. im Folgemodus ein sicheres, komfortables und sparsames Fahren ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Regelung auf den ersten Sollabstand di in Abhängigkeit von einer Abstandsdifferenz Ad zwischen einem aktuellen Abstand d zu dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem ersten Sollabstand di. Hierfür wird kontinuierlich oder auch beispielsweise mit einer vorgegebenen Taktfrequenz der aktuelle Abstand d zu dem vorausfahrenden Fahrzeug durch entsprechende Abstandssensoren erfasst und die Differenz
berechnet. Die Abstandsdifferenz Ad dient als Eingangsgröße für den Regler. Ist Ad > 0, so ist der Abstand des Kraftfahrzeugs zum vorausfahrenden Fahrzeug größer als der Sollabstand di. Um den aktuellen Abstand d dem Sollabstand di anzunähern, wird daher die Beschleunigung a erhöht. Ist Ad < 0, so ist der Abstand des Kraftfahrzeugs geringer als der Sollabstand di. Um den aktuellen Abstand d dem Sollabstand di anzunähern, wird in diesem Fall die Beschleunigung a verringert und ggf. auf einen negativen Wert gesetzt, d.h. das Kraftfahrzeug wird verzögert. Eine derartige Regelung kann in vielfältiger Weise ausgestaltet sein, wobei entsprechende Regelalgorithmen bekannt sind.
In vorteilhafter Weise kann die Regelung auf den ersten Sollabstand di als Proportional-Regler (P-Regler) ausgebildet sein, so dass die zur Regelung auf den ersten Sollabstand di eingesetzte Beschleunigung a zumindest bereichsweise und zumindest näherungsweise proportional zur Abstandsdifferenz Ad ist. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Abstandsregelung realisiert werden. In besonders vorteilhafter Weise kann die Abstandsregelung als nichtlinearer P-Regler aufgebaut sein, der beispielsweise bei großen Beträgen der Abstandsdifferenz Ad eine geringere Abhängigkeit der gewählten Beschleunigung von Ad und eine Begrenzung der Beschleunigung a oder des Betrags der Beschleunigung a auf die Maximalbeschleunigung ai bewirkt. Hierdurch lässt sich in einfacher Weise eine besonders komfortable Abstandsregelung aufbauen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die erhöhte Beschleunigung a' dadurch ermittelt, dass die als Eingangsgröße der Abstandsregelung verwendete Abstandsdifferenz Ad rechnerisch um einen synthetischen Abstand ds erhöht wird. Hierdurch wird der Regler in einen Zustand versetzt, der einem entsprechend vergrößerten Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug bei gleichem Sollabstand di entspricht. Da im Ausgangszustand der Abstand d normalerweise derart geregelt wird, dass die Abstandsdifferenz Ad näherungsweise Null ist, ist die durch den Regelalgorithmus ermittelte Beschleunigung a' dann dementsprechend erhöht gegenüber der Beschleunigung, die aufgrund der ursprünglichen Abstandsdifferenz ermittelt würde. Hierdurch kann auf einfache Weise ohne Eingriff in den Regler selbst eine Erhöhung der Beschleunigung zur Annäherung an das vorausfahrende Fahrzeug zur Einleitung eines Überholvorgangs erreicht werden. Insbesondere kann die erhöhte Beschleunigung sofort wirken, so dass beispielsweise unmittelbar nach Betätigung der Fahrtrichtungsanzeiger der Überholvorgang zügig eingeleitet wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die erhöhte Beschleunigung a' dadurch ermittelt, dass die zur Regelung auf den ersten Sollabstand di eingesetzte Beschleunigung a um eine synthetische Beschleunigung as erhöht wird. Hierdurch wird unmittelbar eine erhöhte Beschleunigung a' ermittelt, wobei der Betrag um den die Beschleunigung erhöht wird, vorgegeben sein kann oder aus Fahrzeugparametern und/oder Sensordaten ermittelt wird. Auch auf diese Weise kann auf einfache Weise eine Erhöhung der Beschleunigung zur Annäherung an das vorausfahrende Fahrzeug zur Einleitung eines Überholvorgangs erreicht werden. Diese kann sofort aktiviert werden, so dass der Überholvorgang unmittelbar nach Betätigung der Fahrtrichtungsanzeiger eingeleitet wird.
Nach Detektion der Überholabsicht des Fahrers wird der Abstand d zum vorausfahrenden Fahrzeug verringert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Abstand d auf einen zweiten, geringeren Sollabstand d2 geregelt, der geringer ist als der erste Sollabstand di. Insbesondere auch dann, wenn der aktuelle Wert der Sicherheitsfunktion in dem vorbestimmten Bereich liegt und die erhöhte Beschleunigung a' zur Verringerung des Abstands eingesetzt wird, kann der Abstand d auf den zweiten Sollabstand d2 geregelt werden. Der zweite Sollabstand d2 ist bevorzugt derart bemessen, dass der notwendige Sicherheitsabstand auf jeden Fall gewahrt bleibt. Hierdurch wird verhindert, dass in dem Fall, dass der Fahrer keinen Spurwechsel vornimmt, der Sicherheitsabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug unterschritten wird. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die erhöhte Beschleunigung a' nur innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls Ata nach dem Startzeitpunkt ts eingesetzt. Dabei ist der Zeitraum Ata bevorzugt derart gewählt, dass unter typischen Bedingungen die erhöhte Beschleunigung a' ausreicht, um eine für den Überholvorgang bereits weitgehend ausreichende Geschwindigkeit zu erreichen. Für den weiteren Verlauf des Überholvorgangs nach Ablauf des Zeitintervalls Ata wird von der Regelung wieder die nicht erhöhte Beschleunigung a zugrunde gelegt. Ata kann insbesondere 3 Sekunden betragen, was sich als günstig für eine Vielzahl von Fahrsituationen erwiesen hat. Ata kann dabei von verschiedenen Messwerten und Parametern abhängig sein, beispielsweise von der aktuellen Geschwindigkeit, vom Abstand und der Relativgeschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug, vom Sollabstand di und den Beschleunigungen a, a' und ai. Hierdurch ist eine besonders sichere und zügige Durchführung des Überholvorgangs möglich. Insbesondere wird vermieden, dass bei ausbleibendem Spurwechsel - etwa weil der Fahrer den Überholvorgang abbricht - ein abruptes Abbremsen zur Einhaltung des minimalen Abstands erfolgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug wieder auf den ersten Sollabstand di geregelt, wenn innerhalb eines vorgebbaren Zeitraums At nach dem Startzeitpunkt ts keine Einleitung eines Spurwechsels detektiert worden ist. Hierdurch wird die Fortführung des Folgemodus mit dem dafür geltenden Sollabstand gewährleistet, wenn der Fahrer trotz Überholabsicht den eigentlichen Überholvorgang nicht eingeleitet hat, beispielsweise weil auf der Überholspur entgegen der ursprünglichen Einschätzung keine ausreichende Lücke vorhanden war. Die Zeitspannen At und Ata können auch gleich sein.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Indikatoren zur Detektion einer Überholabsicht des Fahrers erfasst, wobei die Indikatoren die Betätigung des Fahrtrichtungsanzeigers in einer vorgegebenen Richtung umfassen. Die vorgegebene Richtung ist dabei bevorzugt diejenige Richtung, bei der die Betätigung des Fahrtrichtungsanzeigers für eine Überholabsicht spricht und nicht beispielsweise für ein Abbiegen oder Anhalten. Diese Richtung kann insbesondere länderspezifisch vorgegeben werden, beispielsweise in Ländern mit Rechtsverkehr ist dies die Betätigung des Fahrtrichtungsanzeigers nach links. Zur Detektion der Überholabsicht des Fahrers können zusätzlich weitere Indikatoren, wie etwa die Blickrichtung des Fahrers, herangezogen werden. Die Erfassung der Indikatoren, beispielsweise der Stellung des Fahrtrichtungsanzeigers, erfolgt bevorzugt laufend, d.h., in Echtzeit bzw. entsprechend der Verarbeitungsgeschwindigkeit in einer Steuerungseinrichtung. Dadurch, dass auf diese Weise zur Detektion der Überholabsicht des Fahrers die Betätigung von im Kraftfahrzeug vorhandenen Bedienelementen ausgenutzt wird, wird eine einfache und intuitive Anwendung des Verfahrens ermöglicht.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass nur dann eine Überholabsicht des Fahrers detektiert wird, wenn die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs größer ist als ein vorgebbarer Grenzwert Vmin, beispielsweise größer als 50 km/h oder 65 km/h. Nur bei einer solchen Geschwindigkeit kann mit genügender Sicherheit davon ausgegangen werden, dass beispielsweise eine Betätigung des Fahrtrichtungsanzeigers durch den Fahrer eine Überholabsicht anzeigt.
Zur Detektion der Einleitung eines Spurwechsels können weitere Indikatoren herangezogen werden, insbesondere Lenkwinkel, Lenkwinkelgeschwindigkeit, Zeitintegral des Lenkwinkels, Gierrate, laterale Beschleunigung des Kraftfahrzeugs und/oder Betätigung des Fahrtrichtungsanzeigers in der dem Spurwechsel entsprechenden Richtung. Dabei kann es vorgesehen sein, dass nur dann die Einleitung eines Spurwechsels detektiert wird, wenn der Fahrtrichtungsanzeiger gesetzt ist, insbesondere in einer vorgegebenen Richtung, die eine Überholabsicht erkennen lässt. Hierdurch ist auf einfache Weise eine Unterscheidung eines Spurwechsels von einer Kurvenfahrt möglich. Erfindungsgemäß wird eine Sicherheitsfunktion Si berechnet, und zur Regelung des Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug wird nur dann die erhöhte Beschleunigung a' eingesetzt, wenn der aktuelle Wert der Sicherheitsfunktion in einem vorbestimmten Bereich liegt. Für die Berechnung der Sicherheitsfunktion können in bevorzugter Weise insbesondere eine oder mehrere der folgenden gemessenen oder berechneten Größen ausgewertet werden: Die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, die Winkelgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bezüglich beliebiger Achsen, der aktuelle Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug, die Veränderungsgeschwindigkeit des Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug und/oder die Gierrate. Hierdurch kann eine Berücksichtigung sicherheitsrelevanter Messwerte und Parameter erfolgen, die ggf. ein Überholen oder auch schon die Verringerung des Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug bzw. einen Spurwechsel kritisch erscheinen lassen. Insbesondere ist hierdurch eine sichere Erkennung von fahr dynamischen Situationen möglich, die ein Überholen ausschließen. Die Sicherheitsfunktion kann auch eine Information über die Überholabsicht des Fahrers umfassen, die beispielsweise auf den genannten Indikatoren zur Detektion der Überholabsicht beruht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nach Detektion einer Überholabbruchabsicht des Fahrers der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug auf den ersten Sollabstand di geregelt und die nicht erhöhte Beschleunigung a aktiviert. Die Überholabbruchabsicht des Fahrers wird beispielsweise durch Rücksetzen des Fahrtrichtungsanzeigers detektiert. Erst bei darauf folgender erneuter Detektion einer Überholabsicht kann erneut der Abstand unter den ersten Sollabstand di verringert und die erhöhte Beschleunigung a' eingesetzt werden. Hierdurch wird dem Fahrer jederzeit eine intuitive Einflussnahme auf den Ablauf des Verfahrens ermöglicht. In einer Ausführungsform ist eine erneute Detektion der Überholabsicht erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne nach der vorangegangenen Detektion einer Überholabsicht möglich; dies führt zu einer erhöhten Sicherheit gegen Fehlbedienungen. Ferner kann es aus Sicherheitsgründen vorgesehen sein, dass der Fahrer jederzeit in den Ablauf des Verfahrens eingreifen und dieses insbesondere jederzeit abbrechen kann.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst Sensormittel zur Erfassung des Abstands des Kraftfahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug sowie ggf. weiterer Messgrößen, beispielsweise der aktuellen Geschwindigkeit und Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, Mittel zur Detektion einer Überholabsicht des Fahrers und Steuerungsmittel zur Regelung eines Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug. Die Steuerungsmittel sind dabei zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet. Die Steuerungsmittel können auch Speichermittel zur Speicherung der notwendigen Parameter und Messwerte sowie Eingabemittel beispielsweise zur Eingabe einer Sollgeschwindigkeit umfassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm zum Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm zur Realisierung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 3a und 3b die Abhängigkeit der gewählten Beschleunigung von der Abstandsdifferenz Ad bei den beiden Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2a und 2b;
Fig. 4a und 4b in Draufsicht Fahrsituationen zur Verdeutlichung eines Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Fig. 5 einen symbolischen Schaltplan zur Realisierung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
Gemäß Fig. 1 ist die Ausgangssituation bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens der Folgemodus (ACC Follow Mode) einer Abstands- und Geschwindigkeitsregelung. In dieser Situation wird der aktuelle Abstand d zu einem auf der gleichen Spur vorausfahrenden Fahrzeug laufend erfasst und an eine Steuerungseinrichtung übermittelt, die in die Motorsteuerung derart eingreift, dass der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug im wesentlichen konstant gehalten wird. Der Sollwert für den Abstand ist di. Weicht der aktuelle Abstand d vom Sollwert di ab, wird das Fahrzeug mit einer Beschleunigung a beschleunigt, um durch eine entsprechende Geschwindigkeitsänderung den aktuellen Abstand d wieder auf di zu regeln. Die aktuell gewählte Beschleunigung a kann von einer Vielzahl von Parametern abhängen, beispielsweise von der Abweichung des Abstands vom Sollwert, der Abstandsdifferenz Ad = d - di. Die Beschleunigung a kann auch negativ sein. Maximal steht eine Beschleunigung ai zur Verfügung.
Die Abstands- und Geschwindigkeitsregelung weist einen Überholassistenzmodus auf, in dem durch laufende Abfrage beispielsweise der Stellung der Fahrtrichtungsanzeiger eine Überholabsicht des Fahrers überwacht wird. Der Überholassistenzmodus kann im Folgemodus der Abstands- und Geschwindigkeitsregelung stets aktiv sein oder es kann notwendig sein, zusätzlich zum Folgemodus den Überholassistenzmodus zu aktivieren. Solange keine Überholabsicht detektiert worden ist, greift der Überholassistenzmodus jedoch noch nicht in die Abstands- und Geschwindigkeitsregelung ein ("standby"). Ist der Überholassistenzmodus im Standby-Betrieb und betätigt der Fahrer den Fahrtrichtungsanzeiger in derjenigen Richtung, die auf eine Überholabsicht hindeutet, so wird hierdurch die Überholabsicht detektiert. Dieser Zeitpunkt wird als Startzeitpunkt ts definiert. Nun wird im Überholassistenzmodus zunächst überprüft, ob die aktuelle Geschwindigkeit größer oder gleich einer vorgegebenen Mimimalgeschwindigkeit Vmin ist, unterhalb derer die Betätigung der Fahrtrichtungsanzeiger nicht sicher genug auf eine Überholabsicht hindeutet, sondern beispielsweise auch die Absicht anzeigen kann, abzubiegen. Vorteilhafte Werte für die Mimimalgeschwindigkeit Vmin sind beispielsweise etwa 50 km/h oder etwa 65 km/h. Bei einer kleineren Geschwindigkeit kehrt die Regelung zum Ausgangszustand zurück. Ebenso wird eine Sicherheitsüberprüfung durchgeführt, wobei insbesondere die Gierrate ausgewertet wird, um eine Kurvenfahrt festzustellen. Überschreitet die Gierrate einen vorgegebenen Schwellwert, so wird eine Sicherheitsfunktion Si auf den Wert 0 gesetzt, was die Regelung ebenfalls veranlasst, zum Ausgangszustand zurückzukehren. Andernfalls nimmt die Sicherheitsfunktion Si den Wert 1 an.
Ist die Geschwindigkeit größer oder gleich der Mimimalgeschwindigkeit Vmin und hat die Sicherheitsfunktion den Wert Si = 1, so wird eine erhöhte Beschleunigung a' aktiviert und der Sollabstand für die Abstandsregelung auf einen verringerten Abstand d2 gesetzt. Die Abstände di und d2 sowie die erhöhte Beschleunigung a' bestimmen sich insbesondere nach Regelungsund Sicherheitsgesichtspunkten. Es kann auch eine Zeitlücke vorgegeben sein, die die Zeit darstellt, die das Kraftfahrzeug bei der aktuellen Geschwindigkeit benötigt, um den Sollabstand di bzw. d2 zurückzulegen. So kann beispielsweise der Zeitabstand im Folgemodus 1 sec betragen und nach Detektion der Überholabsicht auf 0,6 sec herabgesetzt werden. Hierbei können noch weitere fahrdynamische Größen verwendet werden.
Nach Ablauf einer Zeitspanne Ata, beispielsweise 3 sec, wird die Beschleunigung wieder auf den der Abstandsregelung auf den ursprünglichen Sollabstand di entsprechenden Wert und der Sollabstand wieder auf di zurückgesetzt. Die Regelung kehrt somit wieder zum Ausgangszustand zurück. Ist innerhalb dieser Zeitspanne ein Spurwechsel erfolgt, so kann eine Abstandsregelung im Folgemodus auf einen Sollabstand zum auf der neuen Spur vorausfahrenden Fahrzeug erfolgen oder auch eine Geschwindigkeitsregelung. Dies kann auch dann erfolgen, wenn innerhalb dieser Zeitspanne Ata das Lenkrad in einer Weise betätigt worden ist, die auf einen beabsichtigten Spurwechsel hindeutet, oder auch wenn das Fahrzeug eine entsprechende Gierbewegung ausführt. Ebenso kann in diesem Fall die erhöhte Beschleunigung für einen längeren Zeitraum aktiviert werden. In Fig. 2 ist beispielhaft ein vereinfachtes Blockdiagramm zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Eine elektronische Steuerungseinrichtung 1 des Kraftfahrzeugs umfasst ein Abstandsregelungsmodul 2 zur Realisierung des Folgemodus, das als Eingangsgröße die Differenz Ad zwischen einem Sollabstand di und dem gemessenen aktuellen Abstand d zum vorausfahrenden Fahrzeug erhält; das Abstandsregelungsmodul 2 kann beispielsweise in Hardware oder in Software realisiert sein. Der Sollabstand di kann fest vorgegeben sein oder mit Hilfe weiterer Parameter, etwa der aktuellen Geschwindigkeit, berechnet werden. In Abhängigkeit von der Abstandsdifferenz Ad und weiteren Eingangsgrößen wird vom Abstandsregelungsmodul 2 ein Sollwert a^n der Beschleunigung ermittelt, um durch eine Geschwindigkeitsänderung des Kraftfahrzeugs den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug auf den Sollwert di zu regeln. Die Sollbeschleunigung ason kann dabei insbesondere davon abhängen, ob eine Überholabsicht des Fahrers erkannt worden ist, und vom berechneten Wert einer Sicherheitsfunktion. So kann die Sollbeschleunigung ason beispielsweise die Beschleunigung a sein, die bei der Abstandsregelung im Folgemodus eingesetzt wird, oder eine erhöhte Beschleunigung a', die bei Erkennung einer Überholabsicht und entsprechend einer Sicherheitsfunktion durch zusätzliche Einkopplung eines synthetischen Abstands ds, um den die Abstandsdifferenz Ad erhöht wird, erzeugt wird.
Die Sollbeschleunigung a^n wird in einen weiteren Regelkreis eingekoppelt, der die Motorsteuerung umfasst, die ebenfalls der Steuerungseinrichtung 1 zugeordnet sein kann. Hierbei wird eine Abweichung zwischen der Sollbeschleunigung %0π und einer gemessenen aktuellen Beschleunigung a^s ermittelt und die Differenz Aa = a^n - a^ss an die Motorsteuerung übermittelt. Die Motorsteuerung steuert den Motor 3 des Kraftfahrzeugs derart, dass dieser ein Drehmoment M zur Erreichung der Sollbeschleunigung ason erzeugt. Hierdurch wird das Kraftfahrzeug 4, das Sensormittel zur Messung der Beschleunigung sowie des Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug (nicht dargestellt) umfasst, beschleunigt oder verzögert. Die gemessene aktuelle Beschleunigung amess wird zur Berechnung der Beschleunigungsdifferenz Aa in den Regelkreis rückgekoppelt. Zur Erzielung einer höheren Beschleunigung a' bei Detektion einer Überholabsicht des Fahrers und entsprechend dem Wert einer Sicherheitsfunktion kann zusätzlich eine synthetische Beschleunigung as, um den die Beschleunigungsdifferenz Aa erhöht wird, in den Motorregelkreis eingekoppelt werden.
Der gemessene aktuelle Abstand d zum vorausfahrenden Fahrzeug wird zur Berechnung der aktuellen Abstandsdifferenz Ad verwendet, die eine Eingangsgröße des Abstandsregelungsmoduls 2 ist. Sowohl bei der Abstands- wie bei der Beschleunigungsmessung können Filter vorgesehen sein, um eine stabilere Regelung zu erreichen. Zur Erzielung einer erhöhten Beschleunigung kann somit sowohl das Fehlersignal Ad des Abstandsregelkreises rechnerisch um einen synthetischen Abstand ds vergrößert werden als auch das Fehlersignal Aa des Beschleunigungsregelkreises des Motors um eine synthetische Beschleunigung a« erhöht werden. Fig. 3a und 3b zeigen beispielhaft anhand eines nicht-linearen P-Reglers, wie die Einkopplung eines synthetischen Abstands ds bzw. einer synthetischen Beschleunigung as wirkt.
Wie in Fig. 3a gezeigt, ist die von der Abstandsregelung ausgegebene Sollbeschleunigung ason von der Abstandsdifferenz Ad = d - di gemäß der Kurve 5 in der Weise abhängig, dass in der Nähe des Ursprungs A ein näherungsweise linearer Zusammenhang besteht. Bei größeren Beträgen der Abstandsdifferenz Ad flacht die Kurve 5 ab, so dass ein Maximalwert der Beschleunigung bzw. des Betrags der Beschleunigung nicht überschritten wird. Die Kurve 5 gibt die Abhängigkeit der Sollbeschleunigung ason von der Abstandsdifferenz Ad im Folgemodus an.
Die Addition einer synthetischen Geschwindigkeit 4 zur Abstandsdifferenz Ad hat den Effekt einer Verschiebung des Koordinatensystems in Richtung der Pfeile (in Fig. 3a gestrichelt dargestellt), so dass der Ursprung bei B zu liegen kommt. Ist im Ausgangszustand Ad = 0, so wird als Sollbeschleunigung a^n die dem Schnittpunkt der um ds verschobenen Koordinatenachse 6 mit der Kurve 5 bei C zugeordnete Beschleunigung ausgegeben werden. Ist eine Überholabsicht des Fahrers erkannt worden und die Sicherheitsfunktion hat einen entsprechenden Wert, so kann auf diese Weise eine erhöhte Beschleunigung a' erzeugt werden, ohne in den Regler selbst einzugreifen. Gemäß Fig. 3b kann eine synthetische Beschleunigung as zu der gemäß der Kurve 5 ermittelten Sollbeschleunigung a^n addiert werden. Hierdurch wird effektiv die Kurve 5 verschoben, so dass sich für jeden Wert Ad ein entsprechend erhöhter Wert der Sollbeschleunigung a^n ergibt. Bei einer Abstandsdifferenz Ad = 0 im Ausgangszustand (entsprechend dem Ursprung A) führt dies daher zu einer Sollbeschleunigung ason = as (Punkt D) und damit ebenfalls zu einer erhöhten Beschleunigung a'.
In Fig. 4a ist die Verkehrssituation in der Ausgangssituation, nämlich im Folgemodus eines Abstands- und Geschwindigkeitsregelungssystems eines Kraftfahrzeugs 8, dargestellt. Das Abstands- und Geschwindigkeitsregelungssystem umfasst Sensormittel (nicht dargestellt) zur Erfassung des Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug 9, beispielsweise einen oder mehrere nach dem Radar- oder Lidarprinzip arbeitenden Sensoren. Der Messbereich 10 der Sensormittel ist im Wesentlichen in Fahrtrichtung gerichtet zur Erfassung von Hindernissen auf der aktuell befahrenen Fahrspur 11. Im Folgemodus wird von der Abstandsregelung derart in die Motorsteuerung eingegriffen, dass der Abstand d zwischen dem Kraftfahrzeug 8 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 9 im Wesentlichen konstant bei einem ersten Sollabstand di gehalten wird. Wie in Fig. 4b dargestellt, wird durch Betätigung der Fahrtrichtungsanzeiger 12 eine gegenüber der Abstandsregelung gemäß Fig. 4a erhöhte Beschleunigung aktiviert, wie durch den Pfeil 13 angedeutet ist. Hierdurch ist unmittelbar nach Betätigen der Fahrtrichtungsanzeiger 12, die eine Überholabsicht des Fahrers anzeigen, eine erhöhte Beschleunigung verfügbar, obwohl sich das vorausfahrende Fahrzeug 9 noch im Messbereich 10 der Sensormittel befindet. Nach einem Spurwechsel auf die Überholspur 14 ist das vorausfahrende Fahrzeug nicht mehr im Messbereich 10 der Abstandssensoren, so dass das Abstands- und Geschwindigkeitsregelungs-systems des Kraftfahrzeugs 8 zum Geschwindigkeitsregelungsmodus zurückkehrt bzw., wenn auf der Überholspur ein weiteres vorausfahrendes Fahrzeug (nicht dargestellt) detektiert wird, zum Folgemodus bezogen auf das weitere Fahrzeug.
Fig. 5 zeigt beispielhaft einen symbolischen Schaltplan für einen Teil einer Steuerungseinrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Zur Ermittlung der Überholabsicht des Fahrers und zur Berechnung einer Sicherheitsfunktion Si werden die aktuelle Geschwindigkeit, die Stellung der Fahrtrichtungsanzeiger, die Gierrate, die aktuelle Zeitlücke, d.h. der aktuelle zeitliche Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug, und die Relativgeschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug ausgewertet. Die Sicherheitsfunktion Si kann die Werte 0 oder 1 annehmen. Hat die Sicherheitsfunktion den Wert 1, wird der Überholassistenzmodus ("turn indicator assist", TIA) eingeleitet und eine erhöhte Beschleunigung gewählt. Die zulässige Zeitlücke im Überholassistenzmodus beträgt beispielsweise 0,6 sec, um eine Verringerung des Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug zu ermöglichen. Der Überholassistenzmodus wird für maximal 8 sec aufrecht erhalten. Hat die Sicherheitsfünktion den Wert 0, wird der Überholassistenzmodus nicht eingeleitet. In diesem Fall bleibt es bei einer Zeitlücke von mindestens 1 sec. Der jeweilige Beschleunigungswert wird an die Regelung (ACC) übermittelt.
Bezugszeichenliste
1 Steuerungseinrichtung
2 Abstandsregelungsmodul
3 Motor
4 Kraftfahrzeug
5 Kurve
6 Koordinatenachse
7 Kurve
8 Kraftfahrzeug
9 Fahrzeug
10 Detektionsbereich
11 Fahrspur
12 Fahrtrichtungsanzeiger
13 Pfeil
14 Überholspur

Claims

Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs (8) bei einem Überholvorgang, wobei:
ein Abstand des Kraftfahrzeugs (8) zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (9) automatisch auf einen ersten Sollabstand di geregelt wird und
nach Detektion einer Überholabsicht des Fahrers zu einem Startzeitpunkt ts der Abstand verringert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
dann, wenn die Überholabsicht des Fahrers detektiert wird und eine Sicherheitsfunktion in einem vorbestimmten Bereich liegt, zur Verringerung des Abstands eine erhöhte Beschleunigung a' eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelung auf den ersten Sollabstand di in Abhängigkeit von einer Abstandsdifferenz Ad zwischen einem aktuellen Abstand d zu dem vorausfahrenden Fahrzeug (9) und dem ersten Sollabstand di erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zur Regelung auf den ersten Sollabstand di eingesetzte Beschleunigung a zumindest bereichsweise proportional zur Abstandsdifferenz Ad ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erhöhte Beschleunigung a' dadurch ermittelt wird, dass die Abstandsdifferenz Ad um einen synthetischen Abstand ds erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhte Beschleunigung a' dadurch ermittelt wird, dass die zur Regelung auf den ersten Sollabstand di eingesetzte Beschleunigung a um eine synthetische Beschleunigung as erhöht wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
dann, wenn die Überholabsicht des Fahrers detektiert wird und die Sicherheitsfunktion in einem vorbestimmten Bereich liegt, der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug auf einen zweiten, geringeren Sollabstand d2 geregelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erhöhte Beschleunigung a' nur innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls Ata nach dem Startzeitpunkt ts eingesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenn innerhalb des vorgebbaren Zeitraums At nach dem Startzeitpunkt ts keine Einleitung eines Spurwechsels detektiert worden ist, der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug (9) wieder auf den ersten Sollabstand di geregelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
Indikatoren zur Detektion einer Überholabsicht des Fahrers erfasst werden, wobei die Indikatoren die Betätigung des Fahrtrichtungsanzeigers in einer vorgegebenen Richtung umfassen.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
nur dann eine Überholabsicht des Fahrers detektiert wird, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (8) größer ist als ein vorgebbarer Grenzwert, bevorzugt größer als 50 km/h oder 65 km/h.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
für die Berechnung der Sicherheitsfunktion eine oder mehrere der folgenden Größen ausgewertet werden: Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (8), Winkelgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (8), Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug (9), Relativgeschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug (9), Gierrate.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach Detektion einer Überholabbruchabsicht des Fahrers der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug (9) auf den ersten Sollabstand di geregelt wird.
13. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Unterstützung eines
Fahrers eines Kraftfahrzeugs (8) bei einem Überholvorgang, umfassend Sensormittel zur Erfassung des Abstands des Kraftfahrzeugs (8) zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (9), Mittel zur Detektion einer Überholabsicht des Fahrers und Steuerungsmittel zur Regelung eines Abstands zu dem vorausfahrenden Fahrzeug (9), wobei die Steuerungsmittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet sind.
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