DE60016094T2

DE60016094T2 - Verfahren zur Abstandsregelung von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE60016094T2
Application number: DE60016094T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Hadano-shi Asada; Kenichi Machida-shi Egawa; Akira Higashimata; Satoshi Tange
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2020-06-24
Also published as: DE60016094D1; JP3518424B2; JP2001001789A; EP1063626B1; EP1063626A1; US6434471B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technik zur Regelung eines Fahrzeugfolgeabstandes (bzw. eines Abstandes von Fahrzeug zu Fahrzeug), indem der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug durch einen Fahrzeug-Sollabstand vorgegeben wird.
In der japanischen Patentveröffentlichung Kokai H11 (1999)-42957, das am 16. Februar 1999 veröffentlicht wurde, wird ein System zur Erfassung eines Fahrzeugabstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug mit einem Laserradar und zur Regelung des Motorabtriebs und des Übersetzungsverhältnisses offenbart, um eine Abweichung einer Zeitlücke von Fahrzeug zu Fahrzeug zu verringern, deren Berechnung anhand des Fahrzeugabstandes und der Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt, wobei die Sollzeitlücke mit einem Wählschalter voreingestellt wird.
Bei diesem System wird die Sollzeitlücke mit dem Wählschalter geändert und eine Stufenänderung hinsichtlich der Sollzeitlücke kann eine unerwünschte und unbehagliche Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeuges hervorrufen.
In FR-A-2 761 174 wird eine Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung und ein Fahrzeugabstands-Regelverfahren gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 13 offenbart.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung und/oder ein Verfahren bereitzustellen, mit denen sich die Zeitlücke bzw. der Abstand von Fahrzeug zu Fahrzeug ohne abrupte Übergänge ändern lässt.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung nach Anspruch 1 und ein Fahrzeugabstands-Regelverfahren nach Anspruch 13 bereit.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung Folgendes:
einen Fahrzeugabstands-Sensor, der einen Fahrzeug-Istabstand erfasst;
einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor, der eine Fahrzeug-Istgeschwindigkeit erfasst;
einen Wahlschalter, mit Hilfe dessen eine ausgewählte Zeitlücke von Fahrzeug zu Fahrzeug aus einer Vielzahl von diskreten Werten geändert wird; und
einen Regler:
zur Bestimmung einer Sollzeitlücke von Fahrzeug zu Fahrzeug, so dass sich die ausgewählte Zeitlücke als Reaktion auf eine Änderung hinsichtlich der ausgewählten Zeitlücke mit einer vorgegebenen Rate ändert,
zur Bestimmung eines Fahrzeug-Sollabstandes gemäß der Sollzeitlücke und der Fahrzeug-Istgeschwindigkeit und
zur Regelung von mindestens einer Antriebskraft und einer Bremskraft eines geregelten Fahrzeuges, um den Fahrzeug-Istabstand an den Fahrzeug-Sollabstand anzunähern.
Allgemein beschrieben umfasst die Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung Folgendes: einen Fahrzeugzwischenraum-Sensor, wie z.B. einen Fahrzeugabstands-Sensor, zum Messen eines räumlichen oder zeitlichen Zwischenraumes von einem geregelten Fahrzeug zu einem vorausfahrenden Fahrzeug; einen Wahlschalter, wie z.B. einen Wählschalter, mit dem die Änderung eines ausgewählten Zwischenraumes von Fahrzeug zu Fahrzeug aus einer Vielzahl von diskreten Werten erfolgt; und einen Regler, der einen Sollzwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug so bestimmt, das sich, wenn der ausgewählte Zwischenraum geändert wurde, des Sollzwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug mit einer vorgegebenen Rate ändert, und der eine Längskraft eines geregelten Fahrzeuges so regelt, dass sich der Istzwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug an den Sollzwischenraum annähert.
Allgemein beschrieben umfasst das Fahrzeugabstands-Regelverfahren Folgendes: Ermittlung eines erfassten Istzwischenraumes von Fahrzeug zu Fahrzeug, und zwar von einem geregelten Fahrzeug aus zu einem vorausfahrenden Fahrzeug; Ermittlung eines ausgewählten Zwischenraumes von Fahrzeug zu Fahrzeug, der aus einer Vielzahl von diskreten Werten ausgewählt wird; Bestimmung eines Sollzwischenraumes von Fahrzeug zu Fahrzeug in einer solchen Weise, dass sich, wenn der ausgewählte Zwischenraum geändert winde, der Sollzwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug mit einer vorgegebenen Rate ändert; und Regelung einer Längskraft eines geregelten Fahrzeuges, um den Istzwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug an den Sollzwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug anzunähern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Fahrzeugabstands-Regelsystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Blockschaltbild, das Abschnitte in einem Regler im Regelsystem von 1 zeigt.
3 ist ein Graph, der die Änderung einer Sollzeitlücke T* zeigt, die auf Änderungen hinsichtlich einer ausgewählten Zeitlücke To in einem ersten Beispiel gemäß der ersten Ausführungsform reagiert.
4 ist ein Graph, des eine Beziehung eines Fahrzeug-Sollabstandes L* bezüglich der Sollzeitlücke T* und einer Fahrzeuggeschwindigkeit V zeigt, die im Regelsystem von 1 verwendet wird.
5 ist ein Graph, der die Sollzeitlücke T* zeigt, die sich als Reaktion auf Änderungen hinsichtlich der ausgewählten Zeitlücke To in einem zweiten Beispiel gemäß der ersten Ausführungsform ändert.
6 ist ein Graph, der die Sollzeitlücke T* zeigt, die sich als Reaktion auf Änderungen hinsichtlich der ausgewählten Zeitlücke To in einem dritten Beispiel gemäß der ersten Ausführungsform ändert.
7 ist eine schematische Darstellung, die ein Fahrzeugabstands-Regelsystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist ein Blockschaltbild, das Abschnitte in einem Regler im Regelsystem von 7 zeigt.
9 ist ein Graph, der eine Beziehung zur Bestimmung eines Fahrzeugabstandes Lo gemäß einer Wahlstellung eines Wählschalters und der Fahrzeuggeschwindigkeit V zeigt, die im Regelsystem von 7 verwendet wird.
10 ist ein Graph, der die Änderung eines Fahrzeug-Sollabstandes L* zeigt, der auf Änderungen hinsichtlich der Wahlstellung eines Fahrzeugabstands-Wahlschalters in einem ersten Beispiel gemäß der zweiten Ausführungsform reagiert.
11 ist ein Graph, der zur Darstellung des Fahrzeug-Sollabstandes L* dient, der sich als Reaktion auf Änderungen hinsichtlich der Wahlstellung des Fahrzeugabstands-Wahlschalters in einem zweiten Beispiel gemäß der zweiten Ausführungsform ändert.
12 ist ein Graph, der zur Darstellung des Fahrzeug-Sollabstandes L* dient, der sich als Reaktion auf Änderungen hinsichtlich der Wahlstellung des Fahrzeugabstands-Wahlschalters in einem dritten Beispiel gemäß der zweiten Ausführungsform ändert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 zeigt ein Fahrzeugabstands-Regelsystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein mit diesem Regelsystem ausgestattetes Fahrzeug wird nachstehend als geregeltes Fahrzeug bezeichnet.
Ein Fahrzeugabstands-Sensor 1 ist eine Vorrichtung zur Erfassung eines Fahrzeugabstandes (bzw. einer Abstandes oder einer Trennung von Fahrzeug zu Fahrzeug) L [m] zwischen dem geregelten Fahrzeug (oder dem betrachteten Fahrzeug) und einem vorausfahrenden Fahrzeug. In diesem Beispiel misst der Fahrzeugabstands-Sensor 1 den Fahrzeugabstand L, indem eine Laserstrahlabtastung vorne links und rechts erfolgt und ein vom vorausfahrenden Fahrzeug reflektierter Strahl aufgenommen wird. Anstelle des Laserlichts eignen sich auch Hochfrequenzwellen und Ultraschallwellen für die Verwendung im Abstandsmesssystem.
Ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 2 ist zur Erfassung der Drehung der Abtriebswelle eines Getriebes und zur Erzeugung eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Signals in Form eines Pulssignales angeordnet, das eine Periodendauer aufweist, die der Drehfrequenz der Abtriebswelle entspricht. Es wird eine Fahrzeuggeschwindigkeit (Fahrgeschwindigkeit oder Geschwindigkeit) V des geregelten Fahrzeuges bestimmt, indem die Periodendauer oder die Zahl der Impulse des Fahrzeuggeschwindigkeit-Pulssignales gemessen wird.
Ein Drosselklappensensor 3 erfasst eine Drosselklappenöffnung θ, bei der es sich um einen Öffnungsgrad einer Drosselklappe für einen Motor des geregelten Fahrzeuges handelt.
Ein Bremsdrucksensor 4 erfasst einen Bremsflüssigkeitsdruck P eines Bremssystems des geregelten Fahrzeuges.
Bei dem Fahrzeugzwischenraum-Wahlschalter dieses Beispiels handelt es sich um einen Zeitlücken-Wahlschalter 5. Der Zeitlücken-Wahlschalter 5 ist ein Schalter, der zur stufenweisen Änderung einer voreingestellten (ausgewählten) Zeitlücke To von Fahrzeug zu Fahrzeug dient. Durch eine jeweilige Druckbetätigung wird die ausgewählte Zeitlücke To in einer zyklischen Reihenfolge geändert, von FERN (2,4s) → MITTEL (2,0s) → NAH (1,8s) → FERN (2,4s). Wie später detailliert ausgeführt wird, wird ein Fahrzeug-Sollabstand L* gemäß der mit dem Wahlschalter 5 voreingestellten Zeitlücke To und der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt. Folglich werden die Werte der Zeitlücke To mit FERN, MITTEL und NAH bezeichnet, um die intuitive Erkennung in Zusammenhang mit dem Fahrzeug-Sollabstand L* zu erleichtern.
Ein Hauptschalter 6 ist ein Schalter, der dazu dient, einen Regler 11 und andere Komponenten des Fahrzeugabstands-Regelsystems mit Energie zu versorgen, um das System in einen Bereitschaftszustand zu versetzen, so dass es zur Regelung des Fahrzeugabstandes und der Fahrzeuggeschwindigkeit bereit ist.
Ein Vorgabe-/Leerlaufschalter 7 ist ein Schalter, um die Regelung des Fahrzeugabstandes und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu starten und eine Fahrzeug-Sollgeschwindigkeit V* vorzugeben und zu erhöhen.
Ein Wiederaufnahme-/Beschleunigungsschalter 8 ist ein Schalter, um die Regelung des Abstandes und der Geschwindigkeit wieder aufzunehmen und die Fahrzeug-Sollgeschwindigkeit V* zu verringern.
Ein Stoppschalter 9 ist ein Schalter, um die Regelung des Abstandes und des Geschwindigkeit zu stoppen.
Ein Bremsschalter 10 ist ein Schalter zur Erfassung der Stellung eines niedergedrückten Bremspedals. Wenn das Bremspedal niedergedrückt wird, erzeugt der Bremsschalter 10 ein Signal, um die Regelung des Abstandes und der Geschwindigkeit zu stoppen, wobei diese Stoppfunktion mit der des Stoppschalters 9 übereinstimmt.
Der Regler 11 weist in demselben eine CPU 11a, einen Speicher 11b und andere Peripheriegeräte auf und realisiert die Regelung des Fahrzeugabstandes und der Fahrzeuggeschwindigkeit durch Regelung eines Drosselklappen-Betätigungselementes 13, eines Bremsbetätigungselementes 14 und eines Getriebebetätigungselementes 15.
Das Drosselklappen-Betätigungselement 13 dieses Beispiels weist eine Vakuumpumpe, ein Entlüftungsventil und ein Sicherheitsventil auf und stellt die Drosselklappenöffnung θ der Drosselklappe ein, indem der Pumpenmotor und der Ventilmagnet zur Regelung des Motordrehmomentes oder der Antriebskraft des geregelten Fahrzeuges angetrieben werden.
Das Bremsbetätigungselement 14 dieses Beispiels weist einen Unterdruckservo auf und regelt die Bremskraft des geregelten Fahrzeuges, indem der Bremsflüssigkeitsdruck P in einem Bremssystem des geregelten Fahrzeuges reguliert wird.
Das Getriebebetätigungselement 15 ändert das Drehzahlverhältnis (bzw. die Übersetzung) r des Getriebes des geregelten Fahrzeuges. Das Getriebe kann ein Stufengetriebe, das eine vorgegebene Anzahl von Drehzahlen aufweist, oder ein stufenloses Getriebe sein.
2 ist ein Blockschaltbild der Regelung, das die Regelung des Fahrzeugabstandes und der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die CPU 11a des Reglers 11 realisiert softwaremäßig einen Fahrzeug-Sollabstands-Erzeugungsabschnitt 21, einen Fahrzeugabstands-Regelungsabschnitt 22, einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelungsabschnitt 23, einen Drosselklappen-Regelungsabschnitt 24, einen Bremsregelungsabschnitt 25 und einen Getrieberegelungsabschnitt 26.
Der Fahrzeug-Sollabstands-Erzeugungsabschnitt 21 erhält die ausgewählte, mit dem Zeitlücken-Wahlschalter 5 voreingestellte Zeitlücke To und die durch den Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 2 erfasste Fahrzeug-Istgeschwindigkeit V und bestimmt den Fahrzeug-Sollabstand L* gemäß To und V. In diesem Beispiel wird der Fahrzeug-Sollabstand L* durch L* = To × V bestimmt. Der Zeitlücken-Wahlschalter 5 dieses Beispiels ist ein dreistufiger Steuerschalter, der nur drei diskrete, vorgegebene Werte aufweist {FERN (2,2s), MITTEL (1,8s), NAH (1,4s)}. Deshalb wird der Sollabstand L*, der ausgehend von To gemäß V umgesetzt wird, schrittweise in Stufen geändert, und Änderungen in Form von Stufenänderungen hinsichtlich des Sollabstandes L* würden bei Änderung der Zeitlücke To eine unerwünschte Beschleunigung oder Verzögerung hervorrufen und den Fahrkomfort verschlechtern. Um dies zu vermeiden, ändert der Fahrzeug-Sollabstands-Erzeugungsabschnitt 21 im Regelsystem gemäß dieser Ausführungsform den Fahrzeug-Sollabstand L* sanft oder allmählich, so dass auf die stufenweisen Änderungen hinsichtlich der Zeitlücke To mit einer vorgegebenen Rate behutsam reagiert wird.
3 zeigt eine beispielhafte Sollzeitlücke T*, die als Reaktion auf die stufenweisen Änderungen hinsichtlich der ausgewählten Zeitlücke To geändert wird.
In diesem, in 3 dargestellten Beispiel wird die voreingestellte Zeitlücke To zu einem Zeitpunkt t1 von dem Wert FERN auf den Wert MITTEL, zu einem Zeitpunkt t2 von dem Wert MITTEL auf den Wert NAH, zu einem Zeitpunkt t3 von dem Wert NAH auf den Wert FERN und zu einem Zeitpunkt t4 von dem Wert FERN auf den Wert NAH geändert. Die Sollzeitlücke T* folgt der so geänderten, ausgewählten Zeitlücke To mit einer sanften Rate. In diesem Beispiel ist die Änderungsrate für die Sollzeitlücke T* auf 0,6 s/s eingestellt, und zwar sowohl in der Zunahmerichtung (zur Verlängerung der Zeitlücke To) als auch in der Abnahmerichtung (zur Verkürzung der Zeitlücke To).
Der Fahrzeug-Sollabstands-Erzeugungsabschnitt 21 bestimmt die Sollzeitlücke T*, die sich bezüglich der in Form einer Stufenänderung ändernden Zeitlücke To sanft ändert und die die mit der Zeit sich ändernde Sollzeitlücke T* in den der Fahrzeuggeschwindigkeit V entsprechenden Fahrzeug-Sollabstand L* umsetzt.
4 zeigt den Fahrzeug-Sollabstand L* bezüglich der Sollzeitlücke T* und der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Bei dieser Ausführungsform bestimmt der Fahrzeug-Sollabstands-Erzeugungsabschnitt 21 einen Wert für den Fahrzeug-Sollabstand L*, der der Sollzeitlücke T* und der Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht, und zwar durch Entnahme aus einem in einer Tabelle abgelegten, vorgewählten Fahrzeug-Sollabstands-Kennfeld, wie es in 4 dargestellt ist. U dem Bereich, wo die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich oder höher als 80 km/h ist, wird der Fahrzeug-Sollabstand L* anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Sollzeitlücke T* durch die folgende Gleichung bestimmt.
[Gl. 1] L* [m] = V [km/h] • T* [s] • 1000/3600
In dem Bereich, wo die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedriger als 80 km/h ist, ist das Fahrzeug-Sollabstands-Kennfeld so ausgelegt, dass der Fahrzeug-Sollabstand L*, sogar wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich null oder nahezu null ist, auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird.
Der Fahrzeugabstands-Regelungsabschnitt 22 berechnet eine Fahrzeug-Sollgeschwindigkeit V*, um den durch den Abstandssensor 1 erfassten Fahrzeug-Istabstand L an den Fahrzeug-Sollabstand L* anzunähern.
Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelungsabschnitt 23 berechnet eine Drosselklappen-Sollöffnung θ*, einen Bremsflüssigkeits-Solldruck P* und ein Fahrzeug-Solldrehzahlverhältnis r*, um die durch den Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 2 erfasste Fahrzeug-Istgeschwindigkeit V an die Fahrzeug-Sollgeschwindigkeit V* anzunähern.
Die Drosselklappen-Regelungsöffnung 24 regelt das Drosselklappen-Betätigungselement 13, um die durch den Drosselklappensensor 3 erfasste Drosselklappen-Istöffnung θ an die Drosselklappen-Sollöffnung θ* anzunähern.
Der Bremsregelungsabschnitt 25 regelt das Bremsbetätigungselement 14, um den durch den Bremsdrucksensor 4 erfassten Istbremsdruck P an den Sollbremsdruck P* anzunähern.
Der Getrieberegelungsabschnitt 26 regelt das Getriebebetätigungselement 15, um das Ist-Drehzahlverhältnis (bzw. die Ist-Übersetzung) r des Getriebes mit dem Soll-Drehzahlverhältnis r* in Übereinstimmung zu bringen.
Wenn auf diese Weise die Zeitlücke To in Form einer Stufenänderung geändert wird, bestimmt dieses Regelsystem einen Wert für die Sollzeitlücke T*, um mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu folgen. Außerdem bestimmt es einen Wert für den Fahrzeug-Sollabstand L*, der dem Wert der Sollzeitlücke T* und einem aktuellen Wert der erfassten Fahrzeug-Istgeschwindigkeit V entspricht, und regelt die Antriebskraft und die Bremskraft des geregelten Fahrzeuges, um den erfassten Fahrzeug-Istabstand L an den Fahrzeug-Sollabstand L* anzunähern. Deshalb kann dieses Regelsystem eine abrupte Änderung hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit verhindern, die durch einen Schaltvorgang der Zeitlücke To hervorgerufen würde, wodurch der Fahrtkomfort verbessert wird.
5 zeigt eine Variante der ersten Ausführungsform. Im vorherigen Beispiel, das in 3 dargestellt ist, ist die Änderungsrate für die Sollzeitlücke T* auf einen einzigen gemeinsamen Wert von 0,6 s/s eingestellt, und zwar sowohl in der Zunahmerichtung als auch in der Abnahmerichtung. Im Beispiel von 5 ist die Änderungsrate für die Sollzeitlücke T* auf einen ersten Wert in der Abnahmerichtung (im Falle der Verkleinerung der Zeitlücke To) und auf einen zweiten Wert, der kleiner als der erste Wert ist, in der Zunahmerichtung (im Falle der Vergrößerung der Zeitlücke To) eingestellt.
5 zeigt die Sollzeitlücke T*, die sich als Reaktion auf Änderungen hinsichtlich der ausgewählten Zeitlücke To ändert.
In diesem Beispiel wird die ausgewählte Zeitlücke To zu einem Zeitpunkt t11 von FERN auf MITTEL, zu einem Zeitpunkt t12 von MITTEL auf NAH, zu einem Zeitpunkt t13 von NAH auf FERN und zu einem Zeitpunkt t14 von FERN auf NAH geändert. Die Sollzeitlücke T* folgt der so geänderten, ausgewählten Zeitlücke To mit einer sanften Rate. Im Beispiel von 5 wird die Änderungsrate für die Sollzeitlücke T* auf einen größeren Wert in der Abnahmerichtung (wenn die Zeitlücke To und somit der Fahrzeugabstand verringert werden soll) eingestellt, damit sich das geregelte Fahrzeug schnell an ein vorausfahrendes Fahrzeug annähert und auf einen kleineren Wert in der Zunahmerichtung (wenn die Zeitlücke To und somit der Fahrzeugabstand vergrößert weiden soll) eingestellt, damit sich der Fahrzeugabstand allmählich erhöht.
Wenn der Fahrzeugabstand durch Verringerung der Zeitlücke verringert wird, bewirkt die Verwendung des größeren Wertes für die Änderungsrate der Sollzeitlücke T*, dass die Beschleunigung im Falle eines Schaltvorganges zur Änderung von To größer wird. Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelungsabschnitt 23 begrenzt jedoch die Beschleunigung auf eine vorgegebene Maximalbeschleunigung amax, die, in diesem Beispiel, 0,06 G beträgt. Somit wird die Beschleunigung auf einem Wert von kleiner oder gleich 0,06 G gehalten. In diesem Falle ist der Regelungsvorgang zur Verkleinerung der Zeitlücke und des Fahrzeugabstandes mit einer größeren, aber nicht übertriebenen Beschleunigung angenehm und entspricht der Absicht und der Erwartung des Fahrers.
Wenn andererseits der Fahrzeugabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug durch eine Erhöhung der Zeitlücke erhöht wird, würde eine Erhöhung hinsichtlich der Änderungsrate für die Sollzeitlücke T* infolge der größeren Verzögerung bei den Fahrgästen ein unnatürliches Gefühl hervorrufen. Deshalb wirkt das Regelsystem so, dass das Fahrzeug allmählich verzögert und der Fahrzeugabstand allmählich erhöht wird.
6 zeigt eine weitere Variante der ersten Ausführungsform. Im Falle einer Änderung der Zeitlücke To von FERN auf NAH in einem einzigen Schritt, kann die Änderungsrate der Sollzeitlücke T* in der Mitte eines Überganges noch weiter erhöht werden.
6 zeigt die Sollzeitlücke T*, die sich als Reaktion einer Änderung hinsichtlich der ausgewählten Zeitlücke To ändert.
Im Beispiel von 6 wird die Zeitlücke To zu einem Zeitpunkt t21 auf einmal von FERN auf NAH umgeschaltet. Beim Übergang von FERN auf NAH wird die Änderungsrate für die Sollzeitlücke T* während eines ersten Zeitraumes von FERN auf MITTEL (t21 ⁓ t22) auf einen ersten Wert und während eines zweiten Zeitraumes von MITTEL auf NAH (t22 ⁓ t23) auf einen zweiten Wert gesetzt, der größer als der erste Wert ist.
Die Änderung hinsichtlich der Neigung der Sollzeitlücke T* am in der Mitte liegenden Punkt t22 wirkt so, dass die Beschleunigung erhöht wird. Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelungsabschnitt 23 begrenzt jedoch die Beschleunigung auf den Maximalwert von 0,06 G. Somit kann das Regelsystem im Beispiel von 6 die Erwartung des Fahrers, was die sofortige Verkleinerung des Fahrzeugabstandes betrifft, erfüllen und gleichzeitig eine unerwünschte Beschleunigung verhindern, die bewirkt würde, wenn die Änderungsrate von T* zum Zeitpunkt t21, wenn To von FERN auf NAH geändert wurde, sofort auf einen größeren Wert geändert würde.
7 zeigt ein Fahrzeugabstands-Regelsystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der ersten Ausführungsform ist der Wahlschalter 5 angeordnet, um einen Wert des Zeitzwischenraumes oder der Zeitlücke To auszuwählen. Bei der zweiten Ausführungsform ist der ausgewählte Zwischenraum ein räumlicher Zwischenraum bzw. ein Fahrzeugabstand. Das Regelsystem von 7 stimmt fast mit dem System von 1 überein. Im Folgenden werden die Unterschiede beschrieben.
Ein Fahrzeugabstands-Wahlschalter 5A ist ein Schalter, der zur stufenweisen Änderung eines ausgewählten Fahrzeugabstandes (oder eines Abstandes von Fahrzeug zu Fahrzeug) dient. Durch eine jeweilige Druckbetätigung wird der Fahrzeugabstand in einer zyklischen Reihenfolge geändert, von FERN → MITTEL → NAH → FERN.
8 zeigt einen Teil der Fahrzeugabstands-Regelung und des Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelung in Form eines Blockschaltbildes. In 8 ist nur der Abschnitt dargestellt, der die Unterschiede gegenüber dem Blockschaltbild von 2 enthält.
Die CPU 11a des Reglers 11 realisiert softwaremäßig einen Fahrzeugabstands-Änderungsabschnitt 31, einen Fahrzeug-Sollabstands-Erzeugungsabschnitt 21A, einen Fahrzeugabstands-Regelungsabschnitt 22, einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelungsabschnitt 23, einen Drosselklappen-Regelungsabschnitt 24, einen Bremsregelungsabschnitt 25 und einen Getrieberegelungsabschnitt 26.
Der Fahrzeugabstands-Änderungsabschnitt 31 bestimmt einen modifizierten Fahrzeugabstand Lo durch Änderung des durch den Fahrzeugabstands-Wahlschalter 5A ausgewählten Fahrzeugabstandes L, unter Berücksichtigung der durch den Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 2 erfassten Fahrzeug-Istgeschwindigkeit V. Die Werte, die den Fahrzeugabständen FERN, MITTEL und NAH entsprechen, werden auf der Grundlage einer vorgegebenen Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, die in diesem Beispiel 120 km/h beträgt.
Optional kann die Modifikation unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit V entfallen. In diesem Falle wird der Fahrzeugabstands-Änderungsabschnitt 31 nicht benötigt.
9 zeigt den Fahrzeugabstand Lo, der unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit V modifiziert wurde, jeweils für FERN, MITTEL und NAH.
In diesem Beispiel wird der modifizierte Fahrzeugabstand Lo gemäß dem ausgewählten Wert von FERN, MITTEL und NAH des Fahrzeugabstandes und der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt, und zwar durch Entnahme aus einem in einer Tabelle abgelegten, vorgewählten Fahrzeugabstands-Änderungskennfeld, wie es in 9 dargestellt ist. Dieses Kennfeld wird bestimmt, indem ein Fahrzeugabstand bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 80 km/h als Referenz verwendet wird. Bei 80 km/h (V = 80km/h) beträgt die Zeitlücke 2,2s und der Fahrzeugabstand Lo für den Abstand FERN 50 m. Für den Abstand MITTEL wird der Wert für die Zeitlücke auf 1,8 s gesetzt und Lo = 40 m. Für den Abstand NAH beträgt der Wert für die Zeitlücke 1,4s und Lo = 30 m. Wie in 9 dargestellt, ist der Fahrzeugabstand Lo wesentlich großer als null, um einen ausreichenden Fahrzeugabstand sogar in der Nähe des Punktes sicherzustellen, wo die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich null ist (V = 0).
Im Beispiel von 9 wird (wie bei der Charakteristik im Beispiel von 4) der Fahrzeugabstand Lo mit der Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit V gleichförmig und ohne abrupte Übergänge verkleinert. Die Verkleinerungsrate für den Fahrzeugabstand Lo bezüglich V wird in einem Bereich mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit abgesenkt.
Der Fahrzeug-Sollabstands-Erzeugungsabschnitt 21A bestimmt den Fahrzeug-Sollabstand L* ausgehend vom modifizierten Fahrzeugabstand Lo, indem der modifizierte Fahrzeugabstand mit einer vorgegebenen Rate geändert wird. Somit folgt der Fahrzeug-Sollabstand L* dem modifizierten Fahrzeugabstand Lo mit einer vorgegebenen Rate. Der Fahrzeugabstands-Wahlschalter 5A dieses Beispiels weist nur drei Wahlstellungen oder -zustände für FERN, MITTEL und NAH auf. Deshalb wird der modifizierte Fahrzeugabstand Lo in Form einer Stufenänderung geändert, die hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit eine unerwünschte steile Erhöhung oder Verringerung bewirken würde. Im Regelsystem dieses Beispiels bestimmt deshalb der Fahrzeug-Sollabstands-Erzeugungsabschnitt 21A den Fahrzeug-Sollabstand L*, der sich als Reaktion auf den sich in Stufen ändernden Fahrzeugabstand Lo mit einer sanften Rate ändert.
10 zeigt den Fahrzeug-Sollabstand L*, der sich als Reaktion auf Stufenänderungen hinsichtlich des modifizierten Fahrzeugabstandes Lo ändert.
In diesem, in 10 dargestellten Beispiel wird der Fahrzeugabstand L zu einem Zeitpunkt t1 von FERN auf MITTEL, zu einem Zeitpunkt t2 von MITTEL auf NAH, zu einem Zeitpunkt t10 von NAH auf FERN und zu einem Zeitpunkt t4 von FERN auf NAH geändert. Der Fahrzeug-Sollabstand L* folgt dem so geänderten Abstand L mit einer sanften Rate. In diesem Beispiel ist die Änderungsrate des Fahrzeug-Sollabstandes L* auf einen einzigen gemeinsamen Wert eingestellt, und zwar sowohl in der Zunahmerichtung (zur Verlängerung des Fahrzeugabstandes) als auch in der Abnahmerichtung (zur Verkürzung des Fahrzeugabstandes).
Der Fahrzeug-Sollabstand L* wird dem Fahrzeugabstands-Regelungsabschnitt 22 vom Sollabstands-Erzeugungsabschnitt 21A geliefert, wie dies in 2 dargestellt ist. Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelungsabschnitt 23, der Drosselklappen-Regelungsabschnitt 24, der Bremsregelungsabschnitt 25 und der Getrieberegelungsabschnitt 26 funktionieren in der gleichen Weise wie beim System von 2.
Nachdem auf diese Weise der Fahrzeugabstand in Form einer Stufenänderung geändert wurde, bestimmt dieses Regelsystem einen Wert für den Fahrzeugabstand, um mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu folgen, und regelt die Antriebskraft und die Bremskraft des geregelten Fahrzeuges, um den erfassten Fahrzeug-Istabstand L an den Fahrzeug-Sollabstand L* anzunähern. Deshalb kann dieses Regelsystem eine abrupte Änderung hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit verhindern, die durch einen Schaltvorgang des Fahrzeugabstandes hervorgerufen würde, wodurch der Fahrkomfort verbessert wird.
11 zeigt eine Variante der zweiten Ausführungsform. Im vorherigen Beispiel, das in 10 dargestellt ist, ist die Änderungsrate für den Fahrzeug-Sollabstand L* auf einen einzigen gemeinsamen Wert eingestellt, und zwar sowohl in der Zunahmerichtung als auch in der Abnahmerichtung. Im Beispiel von 11 ist die Änderungsrate für den Fahrzeug-Sollabstand L* in der Abnahmerichtung (im Falle der Verkleinerung des Fahrzeugabstandes) auf einen größeren Wert und in der Zunahmerichtung (im Falle der Vergrößerung des Fahrzeugabstandes) auf einen kleineren Wert, der kleiner als der größere Wert ist, eingestellt.
11 zeigt den Fahrzeug-Sollabstand L*, der sich als Reaktion auf Änderungen hinsichtlich des Fahrzeugabstandes ändert.
In diesem Beispiel wird der Fahrzeugabstand zu einem Zeitpunkt t11 von FERN auf MITTEL, zu einem Zeitpunkt t12 von MITTEL auf NAH, zu einem Zeitpunkt t13 von NAH auf FERN und zu einem Zeitpunkt t14 von FERN auf NAH geändert. Der Fahrzeug-Sollabstand L* folgt dem so geänderten Fahrzeugabstand jeweils mit einer Rate, die relativ stufenförmig ist. Im Beispiel von 11 wird die Änderungsrate für den Fahrzeug-Sollabstand L* im Falle der Abnahmerichtung (wenn der Fahrzeugabstand verringert werden soll) erhöht, um zu bewirken, dass sich das geregelte Fahrzeug schnell an ein vorausfahrendes Fahrzeug annähert, und im Falle der Zunahmerichtung (wenn der Fahrzeugabstand erhöht werden soll) verringert, um so den Fahrzeugabstand allmählich zu vergrößern.
Wenn der Fahrzeugabstand verringert wird, bewirkt die Verwendung des größeren Wertes für die Änderungsrate des Fahrzeug-Sollabstandes L*, dass die Beschleunigung im Falle eines Schaltvorganges größer wird. Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelungsabschnitt 23 begrenzt jedoch die Beschleunigung auf eine vorgegebene Maximalbeschleunigung amax von 0,06 G. In diesem Falle ist der Regelungsvorgang zur Verringerung des Fahrzeugabstandes mit einer größeren Beschleunigung angenehm und entspricht der Absicht und der Erwartung des Fahrers.
Wenn andererseits der Fahrzeugabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug erhöht wird, würde eine Erhöhung hinsichtlich der Änderungsrate des Fahrzeugabstandes L* infolge der größeren Verzögerung bei den Fahrgästen ein unnatürliches Gefühl hervorrufen. Deshalb wirkt dieses Regelsystem so, dass das Fahrzeug allmählich verzögert und der Fahrzeugabstand allmählich erhöht wird.
12 zeigt eine weitere Variante der zweiten Ausführungsform. Im Falle einer Änderung des Fahrzeugabstandes von FERN auf NAH in einem einzigen Schritt, kann die Änderungsrate für den Fahrzeug-Sollabstand L* in der Mitte eines Überganges noch weiter erhöht werden.
12 zeigt den Fahrzeug-Sollabstand L*, der sich als Reaktion auf eine Änderung von FERN auf NAH ändert.
Im Beispiel von 12 wird der Fahrzeugabstand zu einem Zeitpunkt t21 auf einmal von FERN auf NAH umgeschaltet. Beim Übergang von FERN auf NAH wird die Änderungsrate für den Fahrzeugabstand L* während eines ersten Zeitraumes von FERN auf MITTEL (t21 ∼ t22) auf einen ersten Wert und während eines zweiten Zeitraumes von MITTEL auf NAH (t22 ∼ t23) auf einen zweiten Wert gesetzt, der größer als der erste Wert ist.
Die Änderung hinsichtlich der Neigung des Fahrzeug-Sollabstandes L* am in der Mitte liegenden Punkt t22 wirkt so, dass die Beschleunigung erhöht wird. Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelungsabschnitt 23 begrenzt jedoch die Beschleunigung auf den Maximalwert von 0,06 G. Somit kann das Regelsystem im Beispiel von 12 die Erwartung des Fahrers, was die sofortige Verkleinerung des Fahrzeugabstandes betrifft, erfüllen und gleichzeitig eine unerwünschte Beschleunigung verhindern, die bewirkt würde, wenn die Änderungsrate von L* zum Zeitpunkt t21, nach dem Schaltvorgang von FERN auf NAH, sofort auf einen größeren Wert geändert würde.
Der Wahlschalter 5 oder 5A kann eine Ansammlung von drei unterscheidbaren Schaltern für FERN, MITTEL und NAH sein. Die Zahl der Wahlstellungen oder der Wahlzustände des Wahlschalters 5 oder 5A beträgt im vorherigen Beispiel drei (FERN, MITTEL und NAH). Die Zahl der Wahlstellungen ist jedoch nicht auf drei beschränkt. Die Zahl der Wahlstellungen kann 2, gleich 4 oder größer als 4 sein. Die oben erwähnten Zahlenwerte für die Zeitlücke des Zeitlücken-Wahlschalters 5 und des Zeitabstandes des Fahrzeugabstands-Wahlschalter 5A stellen keine Einschränkung dar. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Zahlenwerte beschränkt.
Die Regelung der Bremskraft mit dem Bremsbetätigungselement 14 kann entfallen. In diesem Falle kann das Regelsystem so realisiert werden, dass die Bremskraft nur durch die Motorbremsung erzeugt wird, ohne dass auf das Bremssystem zurückgegriffen wird; oder es kann so realisiert werden, dass die Motorbremsung durch eine Änderung des Drehzahlverhältnisses r unter Einsatz des Getriebebetätigungselement 15 erzeugt wird.
Obwohl die Erfindung oben durch Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Der Fachmann kann im Lichte der obigen Lehren auf Abwandlungen und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsformen schließen. Der Schutzbereich der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die folgenden Patentansprüche definiert.

Claims

Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung, umfassend: einen Fahrzeugzwischenraum-Sensor (1), der einen Istzwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug erfasst, und zwar von einem geregelten Fahrzeug aus zu einem vorausfahrenden Fahrzeug; einen Wahlschalter (5, 5A) zur Änderung eines aus einer Vielzahl von diskreten Werten ausgewählten Zwischenraumes von Fahrzeug zu Fahrzeug; und einen Regler (11), der eine Längskraft regelt, die auf das geregelte Fahrzeug wirkt, und zwar gemäß dem Istzwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug und dem ausgewählten Zwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug; dadurch gekennzeichnet, dass: der Regler (11) einen Sollzwischenraum (T*, L*) von Fahrzeug zu Fahrzeug. so bestimmt, dass sich, wenn der ausgewählte Zwischenraum geändert wird, der Sollzwischenraum mit einer vorgegebenen Zeitrate ändert, und der Regler ferner die Längskraft, die auf das geregelte Fahrzeug wirkt, so regelt, dass sich der Istzwischenraum an den Sollzwischenraum (T*, L*) annähert.
Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung nach Anspruch 1, bei der der Regler einen modifizierten Zwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug so bestimmt, dass, wenn der ausgewählte Zwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug von einem ersten Zwischenraumwert aus auf einen zweiten Zwischenraumwert geändert wird, sich der modifizierte Zwischenraum mit einer vorgegebenen Änderungsrate vom ersten Zwischenraumwert aus auf den zweiten Zwischenraumwert ändert, und bei der der Regler außerdem den Sollzwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug anhand des modifizierten Zwischenraumes bestimmt.
Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung nach Anspruch 2, bei der die Änderungsrate für den modifizierten Zwischenraum gleich einem vorgegebenen konstanten Ratenwert gesetzt wird, und zwar sowohl wenn der ausgewählte Zwischenraum verringert wird als auch wenn der ausgewählte Zwischenraum vergrößert wird.
Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung nach Anspruch 2, bei des die Änderungsrate für den modifizierten Zwischenraum gleich einem höheren Ratenwert gesetzt wird, wenn der ausgewählte Zwischenraum verringert wurde, und gleich einem niedrigeren Ratenwert gesetzt wird, der kleiner als der höhere Ratenwert ist, wenn der ausgewählte Zwischenraum vergrößert winde.
Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung nach Anspruch 2, bei der, wenn der ausgewählte Zwischenraum von einem größeren Zwischenraumwert aus auf einen kleineren Zwischenraumwert, der kleiner als der größere Zwischenraumwert ist, geändert wird, die Änderungsrate für den modifizierten Zwischenraum gleich einem kleineren Ratenwert gesetzt wird, und zwar während eines ersten Zeitraumes ab einem ersten Zeitpunkt, an dem der ausgewählte Zwischenraum vom größeren Zwischenraumwert aus auf den kleineren Zwischenraumwert geändert wurde, bis zu einem zweiten Zeitpunkt, und gleich einem größeren Ratenwert gesetzt wird, der größer als der kleinere Ratenwert ist, und zwar während eines zweiten Zeitraumes ab einem zweiten Zeitpunkt bis zu einem dritten Zeitpunkt, an dem der modifizierte Zwischenraum mit dem kleineren Zwischenraumwert übereinstimmt.
Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung nach Anspruch 1, bei der der Istzwischenraum einem Abstand vom geregelten Fahrzeug zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, der ausgewählte Zwischenraum einem ausgewählten Abstand, und der Sollzwischenraum einem Sollabstand vom geregelten Fahrzeug zu einem vorausfahrenden Fahrzeug entspricht.
Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung nach Anspruch 6, bei der der Regler einen modifizierten Zwischenraum durch Modifikation des ausgewählten Zwischenraumes anhand einer erfassten Fahrzeug-Istgeschwindigkeit bestimmt, und außerdem den Sollzwischenraum so bestimmt, dass der Sollzwischenraum einer Änderung in Bezug auf den modifizierten Zwischenraum mit der vorgegebenen Zeitrate folgt.
Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung nach Anspruch 7, bei der der Regler ein vorgegebenes Kennfeld zur Bestimmung des modifizierten Zwischenraumes anhand des ausgewählten Zwischenraumes und der Fahrzeug-Istgeschwindigkeit hat und einen Wert für den modifizierten Zwischenraum, der den Werten für den ausgewählten Zwischenraum und die Fahrzeug-Istgeschwindigkeit entspricht, durch Entnahme aus dem Kennfeld bestimmt.
Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung nach Anspruch 2, die außerdem Folgendes umfasst: einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor (2), der eine Fahrzeug-Istgeschwindigkeit (V) des geregelten Fahrzeuges erfasst, wobei der Fahrzeugzwischenraum-Sensor (1) den Istzwischenraum (L) von Fahrzeug zu Fahrzeug erfasst, der einem Fahrzeug-Istabstand vom geregelten Fahrzeug zu einem vorausfahrenden Fahrzeug entspricht; der Wahlschalter (5) zur Änderung des ausgewählten Zwischenraumes von Fahrzeug zu Fahrzeug dient, der einer ausgewählten Zeitlücke (To) von Fahrzeug zu Fahrzeug entspricht; und der Regler (11) den modifizierten Zwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug, der einer Sollzeitlücke (T*) von Fahrzeug zu Fahrzeug entspricht, so bestimmt, dass sich die Sollzeitlücke mit einer vorgegebenen Zeitrate als Reaktion auf eine Änderung in Bezug auf die ausgewählte Zeitlücke (To) ändert; wobei der Regler ferner den Sollzwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug bestimmt, der einem Fahrzeug-Sollabstand (L*) gemäß der Sollzeitlücke (T*) und der Fahrzeug-Istgeschwindigkeit (V) entspricht, und mindestens eine der Größen, die eine Antriebskraft und eine Bremskraft umfassen, des geregelten Fahrzeuges so regelt, dass sich der Fahrzeug-Istabstand an den Fahrzeug-Sollabstand (L*) annähert.
Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung nach Anspruch 9, bei der der Regler die Sollzeitlücke so bestimmt, dass eine Änderungsrate für die Sollzeitlücke bei der Verringerung der Sollzeitlücke höher ist als bei der Vergrößerung der Sollzeitlücke.
Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung nach Anspruch 9, bei der, wenn die Sollzeitlücke von einem höheren Wert auf einen niedrigeren Wert verringert wird, der Regler eine Änderungsrate für die Sollzeitlücke auf halbem Weg während einem Sollzeitlücken-Übergang von dem höheren Wert aus auf den niedrigeren Wert ändert.
Fahrzeugabstands-Regeleinrichtung nach Anspruch 9, bei der der Regler ein vorgegebenes Kennfeld zur Bestimmung des Fahrzeugabstandes anhand der Zeitlücke und der Fahrzeuggeschwindigkeit hat und einen Wert des Fahrzeug-Sollabstandes, der den Werten für die Sollzeitlücke und die Fahrzeug-Istgeschwindigkeit entspricht, durch Entnahme aus dem Kennfeld bestimmt.
Fahrzeugabstands-Regelverfahren, umfassend: Ermittlung eines Istzwischenraumes von Fahrzeug zu Fahrzeug, und zwar von einem geregelten Fahrzeug aus zu einem vorausfahrenden Fahrzeug; Ermittlung eines ausgewählten Zwischenraumes von Fahrzeug zu Fahrzeug, des aus einer Vielzahl von diskreten Werten ausgewählt wird; und Regelung einer Längskraft, die auf das geregelte Fahrzeug gemäß dem Istzwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug und dem ausgewählten Zwischenraum von Fahrzeug zu Fahrzeug wirkt, gekennzeichnet durch: Bestimmung eines Sollzwischenraumes (T*, L*) von Fahrzeug zu Fahrzeug in einer solchen Weise, dass sich, wenn der ausgewählte Zwischenraum geändert wird, der Sollzwischenraum mit einer vorgegebenen Zeitrate ändert; wobei die Längskraft so geregelt wird, dass sich der Istzwischenraum dem Sollzwischenraum (T*, L*) annähert.