DE10017662A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Abstands eines Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Steuerung des Abstands eines Fahrzeugs (F) zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (P), bei dem der Abstand Dist und die Relativgeschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs (P) gemessen werden und der Abstand in einem Abstandsregelmodus durch Beschleunigen oder Verzögern des Fahrzeugs (F) auf einen vorgegebenen Sollabstand Dsoll geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Abstandsregelung zugelassene Verzögerung begrenzt ist und in Situationen, in denen sich der Sollabstand Dsoll mit dieser begrenzten Verzögerung nicht einhalten läßt, von der Abstandsregelung zu einer Abstandsbegrenzung auf einen Mindestabstand Dmin, der kleiner als der Sollabstand ist, übergegangen wird und das Fahrzeug (F) nach Erreichen des Mindestabstands weiter verzögert wird, so daß der Abstand wieder auf den Sollabstand zunimmt.

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Ab­ stands eines Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, bei dem der Abstand und die Relativgeschwindigkeit des vor­ ausfahrenden Fahrzeugs gemessen werden und der Abstand in einem Abstandsregelmodus durch Beschleunigen oder Verzögern des Fahrzeugs auf einen vorgegebenen Sollabstand geregelt wird.

Stand der Technik

Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind unter dem Namen "adaptive Fahrgeschwindigkeitsregler" sowie unter dem Kürzel "ACC" (Adaptive Cruise Control) bekannt und werden bei­ spielsweise beschrieben in dem Aufsatz "Adaptive Cruise Con­ trol - System Aspects and Development Trends" von Winner, Witte et al., veröffentlicht auf der SAE 96, Detroit, 26. bis 29. Februar 1996, paper no. 961010. Spezielle Aspekte solcher Systeme werden in DE 196 27 727, DE 196 730 245 so­ wie DE 196 40 694 beschrieben.

Die Abstandsmessung erfolgt bei den bekannten Systemen übli­ cherweise mit Hilfe eines Radarsystems, das aufgrund des Dopplereffekts auch eine direkte Messung der Relativge­ schwindigkeit ermöglicht, so daß das Regelsystem in der Lage ist, unverzüglich auf erfaßte Geschwindigkeitsänderungen des vorausfahrenden Fahrzeugs zu reagieren.

Der Sollabstand, der für die Regelung zugrunde gelegt wird, entspricht dem bei Kolonnenfahrten zwischen den aufeinander folgenden Fahrzeugen einzuhaltenden Sicherheitsabständen und ist so bemessen, daß es auch bei längeren Fahrzeugkolonnen und unter Berücksichtigung der Reaktionszeiten der beteilig­ ten Fahrer nicht zu Auffahrunfällen kommt, wenn ein Fahrzeug aufgrund eines plötzlich aufgetretenen Hindernisses abrupt bremsen muß. Dieser Sicherheitsabstand ist geschwindigkeits­ abhängig und wird deshalb zweckmäßigerweise indirekt über eine sogenannte Soll-Zeitlücke bestimmt, die dem zeitlichen Abstand entspricht, in dem die aufeinander folgenden Fahr­ zeuge denselben Ort passieren. In einer idealisierten Ver­ folgungsfahrt ist dann die Weg-Zeit-Kurve des verfolgenden Fahrzeugs das genaue, um die Soll-Zeitlücke versetzte Abbild der Weg-Zeit-Kurve des vorausfahrenden Fahrzeugs. Entspre­ chendes gilt auch für die Geschwindigkeits-Zeit-Kurve sowie für die Beschleunigungs-Zeit-Kurve, wobei die Beschleunigun­ gen auch negative Werte haben können (die Verzögerung des Fahrzeugs ist definiert als der Betrag der negativen Be­ schleunigung).

In der Praxis führen unvermeidliche Regelverzögerungen und Unterschiede in den Fahrzeugeigenschaften (Beschleunigungs­ vermögen) dazu, daß die Weg-Zeit-Kurve des verfolgenden Fahrzeugs etwas von der entsprechenden Kurve des vorausfah­ renden Fahrzeugs abweicht. Solche Abweichungen sind in ge­ wissem Ausmaß durchaus erwünscht, weil sie dazu führen, daß Geschwindigkeitsfluktuationen eines "unruhigen" vorausfah­ renden Fahrzeugs etwas geglättet werden. Dieser Glättungsef­ fekt läßt sich auch gezielt verstärken, etwa dadurch, daß man die Beschleunigungen des vorausfahrenden Fahrzeugs mit einer Tiefpaßcharakteristik gefiltert in die Regelung ein­ fließen läßt.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer solchen Abstandsre­ gelung den Komfort und das Sicherheitsgefühl für den Fahrer und die Fahrzeuginsassen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den unabhängi­ gen Patentansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst.

Vorteile der Erfindung

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die bei der Ab­ standsregelung zugelassene Verzögerung begrenzt, und in Si­ tuationen, in denen sich der Sollabstand mit dieser begrenz­ ten Verzögerung nicht einhalten läßt, wird von der Abstands­ regelung zu einer Abstandsbegrenzung auf einen Mindestab­ stand übergegangen, der kleiner ist als der Sollabstand, und nach Erreichen des Mindestabstands wird das Fahrzeug weiter verzögert, so daß der Abstand wieder auf den Sollabstand zu­ nimmt.

Wenn sich das eigene Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit ei­ nem langsamer fahrenden vorausfahrenden Fahrzeug annähert, oder wenn während der Verfolgungsfahrt das vorausfahrende Fahrzeug plötzlich verzögert wird, so führt das erfindungs­ gemäße Verfahren dazu, daß das nachfolgende Fahrzeug vor­ übergehend in den Sollabstand "eintaucht" und dann zurück­ fällt, bis wieder der Sollabstand erreicht ist. Auf diese Weise läßt sich vermeiden, daß der Komfort und das Sicher­ heitsgefühl durch extreme Fahrzeugverzögerungen beeinträch­ tigt werden. Diese bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ange­ wandte Eintauchstrategie entspricht dem intuitiven Verhalten eines geübten Autofahrers. Durch die Erfindung wird somit das Verhalten des Regelsystems stärker an das natürliche Verhalten eines menschlichen Autofahrers angenähert, und es werden somit Irritationen vermieden, die sich andernfalls aus dem abweichenden Verhalten des automatischen Regelsy­ stems ergeben könnten. Die vorübergehende Unterschreitung des Sollabstands ist sicherheitstechnisch unbedenklich, da diese nur kurzzeitig ist und angenommen werden kann, dass der Fahrer durch die Bremsung sehr aufmerksam ist.

Verkehrstechnisch hat das erfindungsgemäße Verfahren den Ef­ fekt, dass Geschwindigkeitsfluktuationen oder abrupte Ge­ schwindigkeitsänderungen weit stärker abgefedert werden, als dies mit einer reinen Abstandsregelung möglich wäre. Es ist bekannt, daß sich solche Geschwindigkeitsfluktuationen ins­ besondere bei hohem Verkehrsaufkommen auf einer Autobahn in einer rückschreitenden Welle aufschaukeln und schließlich zu einem Überlastungsstau führen können. Insofern leistet die Erfindung auch einen Beitrag zur Flüssigkeit des Verkehrs und damit letztlich zur Verkehrssicherheit.

Der Mindestabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug, der auch bei einem Eintauchvorgang nicht unterschritten werden soll, läßt sich wieder zweckmäßig durch eine Zeitlücke beschrei­ ben, die als Eintauch-Zeitlücke bezeichnet werden soll und kleiner ist als die Soll-Zeitlücke. Der Mindestabstand ist dann das Produkt aus Eintauch-Zeitlücke und Geschwindigkeit des eigenen (nachfolgenden) Fahrzeugs. Die Differenz zwi­ schen dem Istabstand und dem Mindestabstand ist die Verzöge­ rungsdistanz (gemessen als Relativabstand zwischen den Fahr­ zeugen), innerhalb derer beim Eintauchen die Relativge­ schwindigkeit zwischen den Fahrzeugen auf null abgebaut wer­ den muß. Aus dieser Verzögerungsdistanz und der bekannten augenblicklichen Relativgeschwindigkeit läßt sich mit Hilfe des Weg-Zeit-Gesetzes für eine gleichmäßig beschleunigte Be­ wegung ein Beschleunigungswert errechnen, der sicherstellt, daß die Relativgeschwindigkeit tatsächlich innerhalb der Verzögerungsdistanz abgebaut wird. Dies gilt allerdings nur unter der Voraussetzung, daß das vorausfahrende Fahrzeug seine Geschwindigkeit konstant beibehält. Wenn dies nicht der Fall ist, muß zu dem errechneten Beschleunigungswert noch die - gegebenenfalls geeignet gefilterte - Beschleuni­ gung des vorausfahrenden Fahrzeugs hinzu addiert werden. Mit der so erhaltenen Beschleunigung läßt sich der Eintauchvor­ gang so steuern, daß einerseits der Mindestabstand nicht un­ terschritten wird und andererseits die Beschleunigung des eigenen Fahrzeugs dem Betrage nach so klein wie möglich bleibt.

Im Prinzip genügt es, die Verzögerungsdistanz und die sich daraus ergebende Beschleunigung nur einmal zu Beginn des Eintauchvorgangs zu bestimmen und dann im weiteren Verlauf des Eintauchvorgangs nur die Beschleunigungen des vorausfah­ renden Fahrzeugs zu berücksichtigen. Die Geschwindigkeitsän­ derungen des vorausfahrenden Fahrzeugs lassen sich jedoch noch sanfter abfedern, wenn die Verzögerungsdistanz und die sich daraus ergebende Beschleunigung auch während des Ein­ tauchvorgangs fortlaufend aktualisiert werden. Um zu verhin­ dern, daß die Verzögerungsdistanz übermäßig klein wird oder gar auf null abnimmt, was zu unrealistisch hohen Verzöge­ rungswerten führen würde, sollte in diesem Fall jedoch die Verzögerungsdistanz auf einen positiven Mindestwert begrenzt werden. Abrupte Übergänge bei der Bestimmung der Verzöge­ rungsdistanz lassen sich dadurch vermeiden, daß in einem Ab­ standsbereich unterhalb des Sollabstands zwischen der theo­ retischen Verzögerungsdistanz, die sich aus dem Istabstand, der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und der Soll-Zeitlücke ergibt und dem unteren Grenzwert interpoliert wird.

Wenn am Ende der Eintauchphase der Mindestabstand zum vor­ ausfahrenden Fahrzeug erreicht ist, muß das eigene Fahrzeug weiter verzögert werden, damit sich der Abstand wieder auf den Sollabstand vergrößert. Dies läßt sich regelungstech­ nisch auf besonders elegante Weise dadurch erreichen, daß man bei der Berechnung der geforderten Beschleunigung aus der Verzögerungsdistanz und der Relativgeschwindigkeit nicht die tatsächliche Relativgeschwindigkeit zugrunde legt, son­ dern zu dieser Relativgeschwindigkeit eine geeignete Rück­ fallgeschwindigkeit addiert. Das System verhält sich dann so, als sei die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahr­ zeugs um die Rückfallgeschwindigkeit kleiner als die tat­ sächliche Geschwindigkeit. Dies hat zur Folge, daß die Ver­ zögerung des eigenen Fahrzeugs nicht bei der Relativge­ schwindigkeit null, sondern bei einer der Rückfallgeschwin­ digkeit entsprechenden positiven Relativgeschwindigkeit en­ det, so daß das eigene Fahrzeug wieder auf den Sollabstand zurückfällt.

Bei Erreichen des Sollabstands kann dann wieder auf die nor­ male Abstandsregelung zurückgeschaltet werden. Im Hinblick auf einen sanften Übergang zwischen den verschiedenen Regel­ modi ist es jedoch vorteilhaft, aus den Beschleunigungswer­ ten, die sich einerseits aus der Abstandsregelung und ande­ rerseits aus der Abstandsbegrenzung ergeben, durch additive Überlagerung einen Sollwert zu bilden, der dann der Motor­ steuerung zugeführt wird. Im Rahmen der Abstandsregelung wird in diesem Fall der Wertebereich der zulässigen Sollbe­ schleunigungen so begrenzt, daß nur Sollbeschleunigungen oberhalb eines bestimmten negativen Grenzwertes ausgegeben werden, während bei der Abstandsbegrenzung der Wertebereich der Beschleunigungen durch einen oberen Grenzwert, bei­ spielsweise null, begrenzt ist. Durch Addition dieser Soll­ werte ergibt sich dann ein fließender Übergang zwischen Ab­ standsbegrenzung und Abstandsregelung.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den nachfolgenden Be­ schreibungen von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängi­ gen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Steuereinheit zur Steuerung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs.

Fig. 2 zeigt ein Weg-Zeit-Diagramm des Fahrzeugs und eines vorausfahrenden Fahrzeugs.

Fig. 3 zeigt in einem Zeitdiagramm entsprechend Fig. 2 die Änderung des Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug.

Fig. 4 zeigt in einem Diagramm den Zusammenhang zwischen dem Istabstand des vorausfahrenden Fahrzeugs und ei­ ner für die Abstandsbegrenzung zugrunde gelegten Verzögerungsdistanz.

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm des Systems zur Abstandsre­ gelung und Abstandsbegrenzung.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In Fig. 1 ist in der Form eines Blockdiagramms eine Steuer­ einheit 10 für einen adaptiven Fahrgeschwindigkeitsregler eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines PKW dargestellt. Die Steuereinheit 10 umfaßt eine Eingangsschaltung 12, we­ nigstens einen Mikrocomputer 14 und eine Ausgangsschaltung 16, die durch ein Kommunikationssystem 18 zum Datenaustausch miteinander verbunden sind.

Eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 20 zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, ein vom Fahrer betätigba­ res Bedienelement 22, das unter anderem zur Eingabe der vom Fahrer gewünschten Sollgeschwindigkeit dient, und eine Ab­ standsmeßeinrichtung 24, vorzugsweise ein Radargerät, lie­ fern Eingangssignale an die Eingangsschaltung 12. Zusätzlich nimmt die Eingangsschaltung 12 Signale von weiteren Meßein­ richtungen 26, 28 auf, die zur Erfassung weiterer-Betriebs­ größen des Fahrzeugs dienen, die bei der adaptiven Fahrge­ schwindigkeitsregelung Verwendung finden. Dabei handelt es sich beispielsweise um den Lenkwinkel, die Querbeschleuni­ gung und dergleichen.

Der Mikrocomputer 14 wertet die über die Eingangsschaltung 12 eingegangenen Daten im Rahmen der adaptiven Fahrgeschwin­ digkeitsregelung aus und steuert über die Ausgangsschaltung 16 eine Stelleinrichtung 30, beispielsweise ein elektroni­ sches Motorsteuergerät an, das beispielsweise durch Beein­ flussung der Drosselklappenstellung, der Zündung, etc. des Fahrzeugmotors die Antriebsleistung und damit letztlich die (positive oder negative) Beschleunigung des Fahrzeugs be­ stimmt.

Der Mikrocomputer 14 führt periodisch ein Programm aus, mit dem die jeweils an die Stelleinrichtung 30 auszugebende Sollbeschleunigung (oder Verzögerung) berechnet wird. Wenn durch das Radargerät kein vorausfahrendes Fahrzeug geortet wird, so erfolgt eine Regelung auf die vom Fahrer eingegebe­ ne Sollgeschwindigkeit. Wird dagegen ein vorausfahrendes Fahrzeug festgestellt, so werden mit Hilfe des Radargerätes dessen Abstand Dist und Relativgeschwindigkeit Vrel gemes­ sen, und es erfolgt eine Regelung auf einen geschwindig­ keitsabhängigen Sollabstand Dsoll, der dem erforderlichen Sicherheitsabstand zwischen den Fahrzeugen entspricht. Die­ ser Fall ist in Fig. 2 in der Form eines Weg-Zeit-Diagramms dargestellt.

Die Kurve F, die in Fig. 2 in fetten, durchgezogenen Linien eingezeichnet ist, repräsentiert die Weg-Zeit-Kurve eines Fahrzeugs, das mit dem adaptiven Fahrzeuggeschwindigkeits­ regler ausgestattet ist. Die Kurve P repräsentiert ein vor­ ausfahrendes Fahrzeug. (Die Bezugszeichen F und P werden im folgenden sowohl für die Kurven als auch für die durch sie repräsentierten Fahrzeuge verwendet.) Bis zum Zeitpunkt t1 fährt das Fahrzeug P mit einer konstanten Geschwindigkeit, und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs F wird im Rahmen der Abstandsregelung so geregelt, daß es dem Fahrzeug P mit der­ selben Geschwindigkeit in einem bestimmten Abstand Dist folgt. Der Abstand Dist entspricht dem zu der betreffenden Geschwindigkeit gehörenden Sollabstand und ist gleich dem Produkt aus einer Soll-Zeitlücke Ts und der Geschwindigkeit. V des Fahrzeugs F.

Im gezeigten Beispiel wird vereinfachend angenommen, daß das vorausfahrende Fahrzeug P zum Zeitpunkt t1 abrupt abgebremst wird und dann mit einer kleineren Geschwindigkeit weiter­ fährt. Wenn der zeitliche Abstand zwischen den Fahrzeugen P und F stets genau gleich der Soll-Zeitlücke Ts wäre, so wür­ de die zugehörige Weg-Zeit-Kurve für das Fahrzeug F durch die dünn in durchgezogenen Linien eingezeichnete Kurve F' repräsentiert, die durch Parallelverschiebung um Ts aus der Kurve P hervorgeht. Aus der verringerten Geschwindigkeit der beiden Fahrzeuge ergibt sich dann unter Zugrundelegung der­ selben Soll-Zeitlücke Ts ein entsprechend kleinerer Sollab­ stand Dsoll. Das Fahrzeug F muß deshalb innerhalb einer be­ grenzten Zeit seine Geschwindigkeit von der ursprünglichen Geschwindigkeit auf die neue Geschwindigkeit des vorausfah­ renden Fahrzeugs verringern, damit es dem Fahrzeug P dann mit dem neuen Abstand Dsoll folgen kann. Da Dsoll kleiner ist als der bisherige Abstand Dist, braucht das Fahrzeug F jedoch nicht abrupt abzubremsen, wie durch die Kurve F' re­ präsentiert wird, sondern die Verzögerung kann etwas sanfter erfolgen, wie durch die gestrichelt und fett gezeichnete Kurve F" dargestellt wird. Diese Kurve stellt sicher, daß der (neue) Sollabstand Dsoll zu keinem Zeitpunkt unter­ schritten wird. Dafür ist jedoch immer noch eine relativ starke Verzögerung des Fahrzeugs F erforderlich, und diese Verzögerung wird von den Fahrzeuginsassen oft als beunruhi­ gend oder zumindest als Komfortbeeinträchtigung empfunden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird deshalb das Fahr­ zeug nur schwächer verzögert, wie durch die Kurve F darge­ stellt wird. Dabei wird bewußt in Kauf genommen, daß der Ab­ stand zwischen den Fahrzeugen F und P vorübergehend unter den Sollabstand Dsoll abnimmt. Das heißt, das nachfolgende Fahrzeug F taucht vorübergehend in den Sollabstand des vor­ ausfahrenden Fahrzeugs P ein und läßt sich erst dann allmäh­ lich wieder auf den Sollabstand Dsoll zurückfallen. Natür­ lich muß dabei die Eintauchtiefe so begrenzt werden, daß zwischen den Fahrzeugen F und P stets ein sicherer Min­ destabstand Dmin eingehalten wird. Dieser Mindestabstand Dmin ist das Produkt aus der Fahrgeschwindigkeit V des Fahr­ zeugs F und einer Eintauchzeitlücke Te, die kleiner ist als die Soll-Zeitlücke Ts.

Die Kurve G in Fig. 2 repräsentiert ein fiktives Fahrzeug, das dem Fahrzeug P bis zum Zeitpunkt t2 mit einer zeitlichen Verzögerung folgt, die der Eintauchzeitlücke Te entspricht. Vom Zeitpunkt t2 an ist die Kurve G jedoch flacher als die Kurven P und F'. Dies bedeutet, daß die Geschwindigkeit des fiktiven Fahrzeugs G vom Zeitpunkt t2 an absolut kleiner ist als die Geschwindigkeit des Fahrzeugs P, so daß sich der räumliche und zeitliche Abstand bis zur Zeit t4 wieder auf den Sollabstand Dsoll bzw. die Soll-Zeitlücke Ts vergrößert. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs F wird nun im Rahmen der Eintauchstrategie so geregelt, daß die zugehörige Weg-Zeit- Kurve die Kurve G berührt aber nicht schneidet. Zum Zeit­ punkt t3 bildet die Kurve G eine Tangente an die Kurve F. Von diesem Zeitpunkt an braucht daher das Fahrzeug F nicht weiter verzögert zu werden, sondern es kann mit im wesent­ lichen konstanter Geschwindigkeit weiterfahren, bis zum Zeitpunkt t4 der Sollabstand Dsoll wieder hergestellt ist und die normale Abstandsregelung wieder aufgenommen werden kann.

In Fig. 3 ist derselbe Ablauf wie in Fig. 2 in der Form eines Abstands-Zeit-Diagramms dargestellt. Die Kurve f gibt den Abstand zwischen den Fahrzeugen P und F an. Die Kurve f' illustriert eine Abstandsänderung, die der Kurve F' in Fig. 2 entspricht, und die Kurve f" repräsentiert eine Abstand­ sänderung entsprechend der Kurve F" in Fig. 2. Die Kurve F" ist ein Ast einer Parabel, deren unterer Scheitelpunkt bei Dsoll liegt. Der Abschnitt der Kurve f zwischen t1 und t3 ist ein Teil einer Parabel, deren unterer Scheitel unge­ fähr bei dem Mindestabstand Dmin liegt und die zum Zeitpunkt t3 bereits wieder eine geringe positive Steigung hat, die die Zunahme des Fahrzeugabstands entsprechend der Rückfall­ geschwindigkeit angibt. Der Fahrzeugabstand zum Zeitpunkt t3 stimmt streng genommen nicht genau mit dem Mindestabstand Dmin überein, doch ist dieser Unterschied in der Praxis nicht bedeutsam.

Die Verzögerungsdistanz Dv, innerhalb derer die Geschwindig­ keit des Fahrzeug F vom Anfangswert zur Zeit t1 auf die Zielgeschwindigkeit (Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs P minus Rückfallgeschwindigkeit) zur Zeit t3 ab­ nimmt, entspricht in Fig. 3 annähernd der Differenz zwi­ schen Dist und Dmin und ist damit deutlich größer als die Differenz zwischen Dist und Dsoll. Die Differenz zwischen Dsoll und Dmin entspricht der Eintauchtiefe, um die das Fahrzeug in den Sollabstand eintaucht.

Die Beschleunigung a0 des Fahrzeugs, die der Kurve F in Fig. 2 entspricht, ist von der Verzögerungsdistanz Dv, von der Relativgeschwindigkeit Vrel zwischen den beiden Fahrzeu­ gen und von der gewünschten Rückfallgeschwindigkeit Vrück abhängig. Die erforderliche Geschwindigkeitsänderung dV ist gleich Vrel - Vrück, Dabei sind dV und Vrel zumindest am An­ fang negativ, während für Vrück stets ein positiver Wert ge­ wählt wird. Es gilt dann:

a0 = sign(dV) dV 2/2 Dv. (1)

Wenn das Fahrzeug F zwischen t1 und t3 konstant diese Be­ schleunigung hat, so hat der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug P den durch die Kurve f in Fig. 3 angegebenen Ver­ lauf, vorausgesetzt, daß sich die Geschwindigkeit des vor­ ausfahrenden Fahrzeugs P nicht ändert. Erfährt das voraus­ fahrende Fahrzeug P innerhalb dieser Zeit eine Beschleuni­ gung ap, so ist die Beschleunigung des Fahrzeugs F wie folgt zu korrigieren:

ac = a0 + ap. (2)

Aus Gleichung (1) geht hervor, daß Dv nicht null werden darf, da sonst bei der Berechnung der Beschleunigung eine Division durch null stattfindet. Aus diesem Grund wird Dv nicht immer nach der Beziehung

Dv = Dist-Dmin = Dist - V Te (3)

berechnet, sondern nach der Beziehung, die durch die Kurve D in Fig. 4 repräsentiert wird. Die Beziehung (3) gilt dem­ nach nur für den Fall, daß Dist größer oder gleich Dsoll ist. Dv ist auf jeden Fall größer als ein Minimalwert Dvmin (beispielsweise 2 Meter). Wenn Dist kleiner ist als Dsoll, nimmt Dv stetig auf den Minimalwert Dvmin ab. Dv berechnet sich allgemein nach der Formel:

Dv = MAX (Dvmin, Dist(Dsoll-Dmin)/Dsoll, Dist-Dmin) (4)

Fig. 5 zeigt in einem Blockdiagramm die wesentlichen Funk­ tionsteile eines Abstandsreglers und eines Abstandsbegren­ zers, die durch geeignete, in dem Mikrocomputer 14 ablaufen­ de Programme implementiert sind.

Ein Abstandsreglerteil 32, der für die normale Abstandsrege­ lung bei mäßigen Geschwindigkeitsänderungen des vorausfah­ renden Fahrzeugs zuständig ist, umfaßt ein Kennfeld 34, ein Multiplikationsglied 36 und einen Begrenzerteil 38. Das Kennfeld 34 nimmt als Eingangssignale den Sollabstand Dsoll, den gemessenen Fahrzeugabstand Dist und die gemessene Rela­ tivgeschwindigkeit Vrel auf und ermittelt aus diesen Ein­ gangsgrößen eine Soll-Geschwindigkeitsänderung DV. Durch das Multiplikationsglied 36 wird DV mit einer Regelverstärkung 1/t, dem Kehrwert einer Zeitkonstanten t, multipliziert, so daß man als Ergebnis einen Beschleunigungswert erhält. Die­ ser Beschleunigungswert wird im Begrenzerteil 38 auf Werte oberhalb einer bestimmten (negativen) Grenzbeschleunigung amin begrenzt. Als Ausgangssignal liefert der Begrenzerteil 38 einen Beschleunigungs-Sollwert ar für die Abstandsrege­ lung.

Aufgrund der Wirkung des Begrenzerteils 38 sind im Rahmen dieser Abstandsregelung keine Fahrzeugverzögerungen möglich, die größer sind als der Betrag von amin. Bei einer abrupten Änderung der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs, wie in dem anhand von Fig. 2 diskutierten Beispielfall, kann deshalb der Reglerteil 32 den Sollabstand Dsoll nicht einhalten. In diesem Fall erfolgt eine Abstandsbegrenzung durch einen Abstandsbegrenzerteil 40. Dieser Abstandsbe­ grenzerteil 40 umfaßt ein Kennfeld oder ein Berechnungsmodul 42, ein Additionsglied 44 und einen weiteren Begrenzerteil 46. Das Rechenmodul 42 berechnet aus den gemessenen Daten zunächst die (im allgemeinen negative) Geschwindigkeitsände­ rung dV (= Vrel-Vrück) und anhand der in Fig. 4 illustrier­ ten Beziehung die Verzögerungsdistanz Dv und berechnet dann daraus gemäß Gleichung (1) die unkorrigierte Beschleunigung a0. Im Additionsglied 44 wird dann die gemessene und gegebe­ nenfalls geeignet gefilterte Eigenbeschleunigung ap des vor­ ausfahrenden Fahrzeugs hinzu addiert, so daß dem Begrenzer­ teil 46 die korrigierte Beschleunigung ac zugeführt wird. Im Begrenzerteil 46 wird der korrigierte Beschleunigungswert ac nach oben durch amin begrenzt und zugleich um -amin erhöht, so daß der erhaltene Beschleunigungs-Sollwert ab für die Ab­ standsbegrenzung nur negative Werte annehmen kann. Die vom Abstandsreglerteil 32 und vom Abstandsbegrenzerteil 40 er­ haltenen Beschleunigungs-Sollwerte ar und ab werden dann in einem Additionsglied 48 addiert, und die als Sollwert a er­ haltene Summe wird schließlich noch einem Ruckbegrenzer 50 zugeführt, der zur Verbesserung des Komforts abrupte Ände­ rungen der Beschleunigung dämpft.

In dem in Fig. 2 und 3 illustrierten Beispielfall ist bis zum Zeitpunkt t1 im wesentlichen der Abstandsreglerteil 32 aktiv, während der Abstandsbegrenzerteil 40 allenfalls einen vernachlässigbaren Beitrag zur letztlich ausgegebenen Soll­ beschleunigung a liefert, da die Relativgeschwindigkeit nahe bei null liegt und somit auch die Geschwindigkeitsänderung dV sehr klein ist. Da die Rückfallgeschwindigkeit Vrück nur benötigt wird, um nach einem Eintauchvorgang wieder den Sollabstand herzustellen, kann dV auch immer dann gleich Vrel gesetzt werden, wenn Dist größer als Dsoll ist. Wenn zur Zeit t1 das vorausfahrende Fahrzeug abgebremst wird, reicht die durch den Reglerteil darstellbare Sollbe­ schleunigung bzw. Verzögerung ar nicht mehr aus, den Sollab­ stand einzuhalten. Die Sollbeschleunigung wird dann maßgeb­ lich durch den Ausgangswert ab des Abstandsbegrenzerteils bestimmt, so daß das Fahrzeug F in der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Weise in den Sollabstand eintaucht. Dabei werden die Werte von dV und Dv fortlaufend angepaßt. Da dann der Istabstand Dist kleiner ist als Dsoll, wird für die Bestim­ mung von Dv der flachere Teil der Kurve D in Fig. 4 wirk­ sam. Die Geschwindigkeit des Fahrzeug nähert sich allmählich der Zielgeschwindigkeit, mit der Folge, daß, die vom Ab­ standsbegrenzerteil 40 ausgegebene Sollbeschleunigung ab dem Betrage nach wieder gegen null geht, bis schließlich wieder der Abstandsreglerteil 32 dominiert und etwa ab der Zeit t4 die Abstandsregelung fortgesetzt wird.

In Fig. 2 wurde als Beispiel der Fall betrachtet, daß die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs P zu einem be­ stimmten Zeitpunkt t1 abrupt abnimmt. Dieselbe Eintauchstra­ tegie wird jedoch auch in dem Fall verfolgt, in dem das vör­ ausfahrende Fahrzeug P von Anfang an eine relativ niedrige konstante Geschwindigkeit hat, wie durch die strichpunktiert eingezeichnete Kurve P' in Fig. 2 symbolisiert wird, und das nachfolgende Fahrzeug F mit höherer Geschwindigkeit auf­ fährt, bis zum Zeitpunkt t1 das vorausfahrende Fahrzeug vom Radarsystem geortet wird.

Während im beschriebenen Ausführungsbeispiel für die Bestim­ mung der Eintauchtiefe mit einer konstanten Eintauchzeitlücke gearbeitet wird, ist es in anderen Ausführungsformen auch möglich, andere charakteristische Größen als Maß für die Eintauchtiefe zu verwenden. Beispielsweise könnte ein kon­ stanter Eintauchabstand Dmin vorgegeben werden, oder der Eintauchabstand könnte proportional zum Sollabstand gewählt werden. Ebenso ist es denkbar, die Rückfallgeschwindigkeit Vrück situationsabhängig zu variieren.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung des Abstands eines Fahrzeugs (F) zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (P), bei dem der Abstand Dist und die Relativgeschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs (P) gemessen werden und der Abstand in einem Ab­ standsregelmodus durch Beschleunigen oder Verzögern des Fahrzeugs (F) auf einen vorgegebenen Sollabstand Dsoll gere­ gelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Abstands­ regelung zugelassene Verzögerung (-ar) begrenzt ist und in Situationen, in denen sich der Sollabstand Dsoll mit dieser begrenzten Verzögerung nicht einhalten läßt, von der Ab­ standsregelung zu einer Abstandsbegrenzung auf einen Min­ destabstand Dmin, der kleiner als der Sollabstand ist, über­ gegangen wird und das Fahrzeug (F) nach Erreichen des Min­ destabstands weiter verzögert wird, so daß der Abstand wie­ der auf den Sollabstand zunimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der Abstandsbegrenzung eine Beschleunigung a0 des Fahrzeugs berechnet wird, die notwendig ist, damit während der Zeit, in der sich der Abstand Dist zwischen den Fahrzeu­ gen um eine vorgegebene Verzögerungsdistanz Dv verringert, die größer ist als die Differenz zwischen Dist und Dsoll, eine Geschwindigkeitsänderung dV eintritt, die dem Betrage nach mindestens der Relativgeschwindigkeit Vrel entspricht, und daß zu dieser Beschleunigung a0 die Eigenbeschleunigung ap des vorausfahrenden Fahrzeugs (P) addiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsdistanz Dv fortlaufend in Abhängigkeit vom Abstand Dist und von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (F) variiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsdistanz Dv gleich der Differenz zwischen dem aktuellen Abstand Dist und dem Mindestabstand Dmin ist, so­ lange der Dist größer als der Sollabstand Dsoll ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsdistanz Dv stets größer als ein positiver Mindestwert Dvmin ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsdistanz Dv nach folgender Formel berechnet wird:
Dv = MAX (Dvmin, Dist(Dsoll-Dmin)/Dsoll, Dist-Dmin).

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedenfalls, solange der aktuelle Abstand Dist kleiner ist als der Sollabstand Dsoll, die Geschwindig­ keitsänderung dV bestimmt wird, indem von der Relativge­ schwindigkeit Vrel eine vorgegebene positive Rückfallge­ schwindigkeit Vrück subtrahiert wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbeschleunigung a des Fahrzeugs bestimmt wird, indem eine im Rahmen der Abstandsregelung er­ mittelte Sollbeschleunigung ar so mit einer im Rahmen der Abstandsbegrenzung ermittelten Sollbeschleunigung ab ver­ knüpft wird, das oberhalb einer bestimmten negativen Grenz­ beschleunigung amin die im Rahmen der Abstandsregelung er­ mittelte Sollbeschleunigung ar und unterhalb dieser Grenzbe­ schleunigung die im Rahmen der Abstandsbegrenzung ermittelte Sollbeschleunigung ab dominiert.

9. Vorrichtung zur Steuerung des Abstands eines Fahrzeugs (F) zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (P), mit einer Ein­ richtung (24) zur Messung des Abstands und der Relativge­ schwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs und einer Daten­ verarbeitungseinrichtung (14) mit einem Abstandsreglerteil (32), der eine Sollbeschleunigung (ar) zur Regelung des Ab­ stands zum vorausfahrenden Fahrzeug auf einen vorgegebenen Sollabstand (Dsoll) bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Abstandsreglerteil (32) ausgegebene Sollbeschleuni­ gung (ar) auf Beschleunigungen oberhalb eines vorgegebenen negativen Grenzwertes (amin) begrenzt ist und daß die Daten­ verarbeitungseinrichtung (14) einen Abstandsbegrenzerteil (40) aufweist, der bei Unterschreitung des Sollabstands (Dsoll) wirksam wird und eine Sollbeschleunigung (ab) be­ stimmt, durch die der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug auf einen Mindestabstand (Dmin) begrenzt wird, der kleiner ist als der Sollabstand, und durch die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (F) auf einen Wert zurückgeführt wird, der kleiner ist als die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs (P).