DE60218294T2

DE60218294T2 - Steuerungshilfe für ein motor-fahrzeug

Info

Publication number: DE60218294T2
Application number: DE60218294T
Authority: DE
Inventors: Domenico I-10098 Rivoli ALBERO; Pier Claudio Antonello; Sebastiano Campo; Angela Chinu; Renzo Cicilloni; Silvia Citelli; Maurizio Miglietta; Vincenzo Murdocco; Valter Quenda; Andrea Saroldi
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2022-03-26
Also published as: EP1373005B1; ITTO20010282A0; US6873286B2; DE60218294D1; US20040155811A1; EP1373005A1; ITTO20010282A1; WO2002076781A8; JP4112372B2; ES2282413T3; JP2004525815A; WO2002076781A1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug, wie es im Oberbegriff von Anspruch 1 festgelegt ist.
US-A-5 332 057 offenbart ein derartiges System, bei dem eine automatische Bremsung ausgelöst wird, wenn eine Vorhersageeinrichtung eine Berührung des Fahrzeugs mit einem Hindernis vorhersagt. Eine automatische Lenkeinrichtung verändert die Fahrtrichtung des Fahrzeugs, wenn während einer automatischen Bremsung eine mögliche Berührung durch eine Änderung der Umgebung verursacht wird, beispielsweise des Reibungskoeffizienten der Straße.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug zu liefern; das mit elektrisch gesteuerten Betätigungselementen für die Bremse ausgestattet ist.
Erfindungsgemäß wird dieser Gegenstand mit einem System gemäß Anspruch 1 erreicht.
Weitere Merkmale und vorteile des Systems gemäß der Erfindung werden aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung eines nicht einschränkenden Beispiels und im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen zeigt:
1 die vereinfachte Darstellung eines Kraftfahrzeugs, das mit einem Fahrerassistenzsystem gemäß der Erfindung ausgestattet ist;
2 die vereinfachte, von oben gesehene Darstellung eines Teils einer Straße, auf der ein Fahrzeug fährt;
3 das Blockdiagramm eines Teils des Prozessor- und Steuer-Systems, das im Fahrerassistenzsystem gemäß der Erfindung enthalten ist;
4 ein Diagramm, in dem die Zustände des Steuer-Systems für die Fahrerassistenz der vorliegenden Erfindung dargestellt sind;
5 ein Flussdiagramm, in dem dargestellt ist, wie verschiedene Funktionen des Fahrerassistenzsystems gemäß der Erfindung arbeiten;
6 ein Blockdiagramm, in dem ein weiterer Teil des Prozessor- und Steuer-Systems für ein Fahrerassistenzsystem gemäß der Erfindung dargestellt ist;
7 ein Diagramm, in dem die Zustände eines Steuer-Systems für die Unterstützung des Fahrers gemäß der Erfindung dargestellt sind; und
8 ein Diagramm, in dem die Zustände eines gesamten Steuer-Systems für die Unterstützung des Fahrers gemäß der Erfindung dargestellt sind.
In 1 ist mit dem Bezugszeichen V allgemein ein Kraftfahrzeug bezeichnet, das mit einem Fahrerassistenzsystem gemäß der Erfindung ausgestattet ist.
Wie später noch aus der Beschreibung deutlich ersichtlich ist, kann ein Fahrerassistenzsystem gemäß der Erfindung so aufgebaut sein, dass es eine oder mehrere von einer Vielzahl von Funktionen ausführen kann. Für jede dieser Funktionen benötigt das Fahrerassistenzsystem, dass das Kraftfahrzeug V mit einer bestimmten Vielzahl von Einrichtungen versehen ist. Diese Einrichtungen können sich die Ausführung von verschiedenen Funktionen teilen.
Im Zusammenhang mit 1 sollen nun jene Einrichtungen beschrieben werden, die an Bord des Kraftfahrzeugs V vorhanden sein müssen, um alle Funktionen ausführen zu können. Aus der folgenden Beschreibung sowie aus den angeschlossenen Ansprüchen ist jedoch ersichtlich, welche Einrichtungen speziell für das Ausführen einer jeden bestimmten Funktion erforderlich sind.
Eine erste Funktion, die das Fahrerassistenzsystem ausführt, ist die Funktion einer "Notbremsung".
Diese Funktion dient dazu, um einen Zusammenstoß des Kraftfahrzeugs mit einem ortsfesten oder beweglichen Hindernis zu verhindern, das sich in der Bahn befindet, die das Fahrzeug gerade verfolgt. Diese Funktion sieht eine automatische Betätigung der Bremsen des Fahrzeugs in einem geeigneten Abstand vor, der im Hinblick auf das Hindernis beurteilt wird.
Die Funktion kann das Aussenden eines Alarmsignals umfassen, das dem Fahrer die drohende Gefahrensituation anzeigt und ihn (oder sie) anregt, die notwendigen Handlungen durchzuführen, um einen Zusammenstoß zu vermeiden. Wenn der Fahrer innerhalb der notwendigen Zeit nicht eingreift, weil er beispielsweise abgelenkt oder auf andere Weise handlungsunfähig ist, erfolgt eine automatische Bremsung.
Um die Funktion einer automatischen Bremsung durchführen zu können, ist das Kraftfahrzeug V mit einem abtastenden Mikrowellen-Frontradar-Gerät 1 ausgestattet, das auch ortsfeste Hindernisse über einen vorgegebenen Abstandsbereich vor dem Kraftfahrzeug abtasten kann. Dieses Radargerät kann in Betrieb gesetzt werden, um im Besonderen Signale zu erzeugen, die die relative Geschwindigkeit V_R und den relativen Abstand d_R zwischen dem Kraftfahrzeug V und einem möglichen Hindernis vor dem Fahrzeug angeben.
Das Frontradar-Gerät 1 ist mit einer elektronischen Prozessor- und Steuer-Einheit ECU verbunden. Bei der Verbindung zwischen dem Radargerät 1 und der Einheit ECU kann es sich um eine direkte Verbindung, d.h. um eine dedizierte Verbindung, handeln, oder sie kann mit Hilfe eines Kommunikationsnetzwerks erreicht werden, das an Bord des Kraftfahrzeugs V installiert ist, beispielsweise mit dem CAN-Netzwerk.
Das Kraftfahrzeug V ist auf eine für sich bekannte Art mit einem Bremssystem ausgestattet, das Betätigungselemente 2 aufweist, die von einer elektrohydraulischen Einheit 3 gesteuert werden, die ihrerseits von einer elektronischen Bremsen-Steuereinheit 4 gesteuert wird.
Die Einheit 4 ist weiters mit der elektronischen Steuer-Einheit ECU direkt oder über ein an Bord befindliches Kommunikationsnetzwerk verbunden, beispielsweise über das CAN-Netzwerk.
Die elektronische Prozessor- und Steuer-Einheit ECU ist weiters mit einer Kommunikationsschnittstelle zwischen Mensch und Maschine verbunden, die allgemein die Bezugsziffer 5 trägt.
Ein Kraftfahrzeug V ist weiters mit einer Lenksäule 6 ausgestattet, die mit einem Lenkrad 7 verbunden ist.
Der Lenksäule 6 ist eine elektrisch gesteuerte Betätigungseinrichtung 8 zugeordnet, beispielsweise ein elektrischer Gleichstrommotor, der in Betrieb gesetzt werden kann, um sich unter der Steuerung einer elektronischen Lenkungs-Steuereinheit 9 zu drehen, die ebenfalls mit der elektronischen Prozessor- und Steuer-Einheit ECU verbunden ist.
Der Lenksäule 6 ist weiters ein Sensor 10 zugeordnet, der in Betrieb gesetzt werden kann, um elektrische Signale zu liefern, die das Drehmoment anzeigen, das der Fahrer auf diese Welle ausübt.
Mit der Einheit ECU sind weitere Sensoren verbunden, beispielsweise ein Stellungssensor 11, der dem Bremspedal zugeordnet ist, ein Stellungssensor 12, der dem Gaspedal zugeordnet ist, und ein Stellungssensor 13, der in Betrieb gesetzt werden kann, um ein Signal zu liefern, das den Aktivierungszustand der Fahrtrichtungsanzeiger angibt.
Mit den Bezugsziffern 14 und 15 sind in 1 weitere Sensoreinrichtungen versehen, die in Betrieb gesetzt werden können, um entsprechende elektrische Signale zu liefern, die die Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung des fahrenden Kraftfahrzeugs und die Drehzahl oder die Anzahl von Umdrehungen in der Zeiteinheit des Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs angeben.
Dieses Kraftfahrzeug V ist mit einer weiteren Reihe von Sensoren ausgestattet, die, wie später klar ersichtlich ist, elektrische Signale liefern können, die dazu verwendet werden, um die Möglichkeit zu beurteilen, einer Ausweichbahn zu folgen, um einem vor dem Fahrzeug liegenden Hindernis auszuweichen. Bei der hier gezeigten beispielhaften Ausführungsform enthalten diese Sensoren zumindest eine Videokamera 16, die zum Bereich vor dem Kraftfahrzeug gerichtet ist, eine Reihe von seitlichen Nahbereichs-Radarsystemen 17 sowie ein Paar von Videokameras 18, um die hinten liegenden Seitenbereiche zu überwachen, die als "blinde Flecken" bekannt sind.
Bei der hier gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug V mit zwei Nahbereich-Radaren 17 auf jeder Seite sowie mit einem weiteren Nahbereichs-Radar ausgestattet, um an jeder Seite den Verbindungsbereich mit der Vorderseite des Kraftfahrzeugs abzudecken.
Die Videokamera oder die Videokameras 16, die Nahbereichs-Radare 17 und die Videokameras 18 können über Schnittstelleneinrichtungen mit der Prozessor- und Steuer-Einheit ECU oder andernfalls mit entsprechenden Signalverarbeitungs-Einheiten verbunden werden, die ihrerseits mit der Prozessor- und Steuer-Einheit ECU verbunden sind.
Das Kraftfahrzeug V von 1 ist weiters mit einer hinteren Detektor- oder Sensoreinrichtung 20 ausgestattet, die ebenfalls mit der Prozessor- und Steuer-Einheit ECU verbunden ist, um diese mit Signalen zu beliefern, die das Vorhandensein und den relativen Abstand sowie die relative Geschwindigkeit von Fahrzeugen angeben, die das Kraftfahrzeug V von hinten überholen. Der Detektor oder Sensor 20 kann beispielsweise ein Mikrowellenradar, ein Lidar oder eine Mikro-Videokamera sein.
Mehrere Funktionen, die mit Hilfe eines Fahrerassistenzsystems gemäß der Erfindung ausgeführt werden können, sowie im besonderen die folgenden Funktionen sollen nunmehr beschrieben werden:

– Notbremsung und mögliches Ausweichen eines Hindernisses;
– Steuerung der Längsdynamik des Fahrzeugs; und
– Spurhalten.

Notbremsung und mögliches Ausweichen eines Hindernisses
In 2 der beiliegenden Zeichnungen ist ein Teil einer Zweirichtungs-Fahrbahn W dargestellt, die zwei Spuren in jeder Richtung besitzt, die das Bezugszeichen L1, L2, L3 bzw. L4 tragen. In dieser Fig. ist ein Kraftfahrzeug V dargestellt, das auf der Fahrspur L1 von der Zeichnung aus gesehen nach rechts fährt.
Ein Hindernis vor dem Fahrzeug V trägt das Bezugszeichen O. Bei dem hier gezeigten Beispiel handelt es sich beim Hindernis O um ein ortsfestes Hindernis, doch ist leicht ersichtlich, dass die folgenden Überlegungen auch im Hinblick auf ein mögliches bewegliches Hindernis gelten, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, das in die gleiche Richtung fährt.
Um die Notbremsungs-Funktion zu aktivieren ist die Prozessor- und Steuer-Einheit ECU des Kraftfahrzeugs V so aufgebaut, dass sie das Vorhandensein des Hindernisses O mit Hilfe einer Information abtastet, die vom Frontradar 1 geliefert wird. Mit diesem Radar kann im Besonderen der relative Abstand d_R zwischen dem Kraftfahrzeug V und dem Hindernis O sowie dessen relativen Geschwindigkeit V_R als Differenz zwischen der Geschwindigkeit (möglicherweise Null) des Hindernisses und der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Längsrichtung ermittelt werden.
Sobald die Einheit ECU abtastet, dass die relative Geschwindigkeit V_R zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Hindernis O negativ (das Hindernis kommt näher) wird, liefert diese Einheit eine dynamische Bewertung des Minimalabstands d_F, bei dem das Bremssystem des Kraftfahrzeugs V automatisch eingreifen muss, um eine automatische Notbremsung durchzuführen, wenn ein Zusammenstoß mit dem Hindernis verhindert werden soll.
Die Einheit ECU kann so aufgebaut sein, dass sie den Abstand d_F als Funktion der (bekannten) Reaktionszeiten des Bremssystems sowie der Bremsleistung berechnet, die zu diesem Zeitpunkt noch zur Verfügung steht, wobei diese Information der Einheit ECU von der elektronischen Einheit 4 geliefert werden kann, die das Bremssystem überwacht. Der Abstand d_F kann weiters als Funktion der Adhäsionsbedingungen mit dem Boden berechnet werden, die auf eine für sich bekannte Art mit einem geeigneten Sensor (nicht dargestellt) ermittelt werden können, oder die dem Kraftfahrzeug V von irgendwelchen Infrastruktureinrichtungen der Straße (nicht dargestellt) angegeben werden können, die zur Verfügung stehen, oder die von anderen Fahrzeugen mitgeteilt werden können.
Die Einheit ECU kann schließlich so aufgebaut sein, dass sie den Abstand d_F im Hinblick auf verschiedene Pegel der Bremsleistung berechnet, die bei einem möglichen Notbremsvorgang in Abhängigkeit von einer Voreinstellung angelegt werden können, die der Fahrzeugbenutzer durchführt.
Wenn sich der relative Abstand d_R dem berechneten Abstand d_F nähert, kann die Einheit ECU in jedem Fall über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 5 eine Alarmanzeige für den Fahrzeuglenker liefern, die ihm die Gefahrensituation anzeigt und ihn anregt, die Bremsen zu betätigen, um einen Zusammenstoß zu verhindern. Wenn der Fahrer jedoch innerhalb einer passenden Zeit nicht eingreift, weil er möglicherweise abgelenkt ist oder nicht so handeln kann, löst die Einheit ECU eine automatische Notbremsung aus, wobei sie dafür entsprechende Signale für die elektronische Einheit 4 liefert, die das Bremssystem überwacht.
Es können aber auch Situationen eintreten, in denen der relative Abstand d_R zwischen dem Kraftfahrzeug V und dem vor dem Fahrzeug liegenden Hindernis O unter Umständen kleiner ist oder kleiner wird als der Abstand d_F, unter denen es im Allgemeinen noch möglich ist, einen Zusammenstoß mit dem Hindernis O dadurch zu verhindern, dass ein seitliches Ausweichmanöver durchgeführt wird.
In 2 ist mit dem Bezugszeichen d_E ein Zwischenwert des relativen Abstands bezeichnet, der kleiner als d_F ist, von dem ausgehend es nicht mehr möglich ist, den Zusammenstoß nur durch eine Bremsung zu verhindern, wobei versucht wird, den Zusammenstoß – falls dies möglich ist – dadurch zu verhindern, dass ein Ausweichmanöver durchgeführt wird, um dem Hindernis seitlich auszuweichen. Der Wert d_E wird aufgrund der Kenndaten des Kraftfahrzeugs vorgewählt. In der selben 2 ist mit dem Bezugszeichen d_Ecrit der relative Abstand bezeichnet, der kleiner als jener Abstand ist, bei dem es nicht mehr möglich ist, einen Zusammenstoß mit dem Hindernis O zu verhindern, auch nicht dadurch, dass ein Ausweichmanöver durchgeführt wird.
Wenn der relative Abstand d_R kleiner als d_Ecrit ist, steuert die Einheit ECU über die Bremsen-Steuer-Einheit 4 die Notbremsung mit der maximal zur Verfügung stehenden Leistung, um den unvermeidbaren Schaden beim Zusammenstoß auf ein Minimum herabzusetzen.
Die Hindernisausweich-Funktion, die vom Fahrerassistenzsystem gemäß der Erfindung ausgeführt wird, zeigt, dass es möglich ist, einem Hindernis seitlich auszuweichen, das, auch unerwartet, in der Bahn des Kraftfahrzeugs auftaucht, wodurch das normale Weiterfahren in der selben Fahrspur verhindert wird.
Dem automatischen Hindernisausweich-Manöver geht am besten ein Alarmsignal voraus, das dem Fahrer des Kraftfahrzeugs über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 5 geliefert wird.
Wenn der Fahrer nicht sofort eingreift, weil er beispielsweise abgelenkt ist oder aus anderen Gründen nicht eingreifen kann, oder wenn die zur Verfügung stehende Interventionszeit, bei der die mittleren Reaktionszeiten eines Fahrers berücksichtigt werden und bei der ein händisches Ausweichmanöver zum Hindernis zu spät kommen würde und damit unwirksam wäre, kann die Einheit ECU in Betrieb gesetzt werden, um die Steuerung des Kraftfahrzeugs zu übernehmen und ein Hindernisausweich-Manöver dadurch automatisch durchzuführen, dass das Lenkungs-Betätigungselement 8, das der Lenksäule zugeordnet ist, über die Lenkungs-Steuereinheit 9 zu steuern, um die Bahn des Fahrzeugs beispielsweise so zu verändern, wie dies in 2 mit der strichpunktierten Linie E dargestellt ist. Der Fahrer kann über den Ablauf des Manövers immer über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 5 informiert werden und entscheiden, ob er dies wünscht, um mit der automatischen Ausweich-Funktion zu interagieren.
Die einleitende und notwendige Bedingung für das Ausführen eines automatischen Hindernisausweich-Manövers besteht darin, dass die Reihe von Signalen, die vom Nahbereichs-Radar 17 und den Videokameras 18 und 20 geliefert werden, anzeigt, dass tatsächlich eine Bahn, auf der man einem Hindernis ausweichen kann, zur Verfügung steht, die es dem Kraftfahrzeug erlaubt, am Hindernis links oder rechts vorbei zu fahren, ohne mit anderen Hindernissen oder Fahrzeugen zusammen zu stoßen, die von hinten überholen, und ohne die Fahrbahn zu verlassen.
Die Prozessor- und Steuer-Einheit ECU ist daher so aufgebaut, dass sie beurteilt, ob das Manöver ausgeführt werden kann, oder ob eher eine mögliche Ausweichbahn vorhanden ist. Wenn dies der Fall ist und wenn der Fahrer nicht eingreift, aktiviert die Einheit ECU die Hindernisausweich-Funktion.
Wenn die Straße Fahrspuren besitzt, die mit durchgehenden unterbrochenen oder aufgemalten seitlichen Leitlinien begrenzt sind, kann die Einheit ECU während des Ausweichmanövers die Querposition des Kraftfahrzeugs mit Hilfe von Daten berechnen, die sie von der Front-Videokamera 16 erhält, die Bilder liefert, aus denen es möglich ist, die Position des Fahrzeugs hinsichtlich dieser Begrenzungslinien für die Fahrspur sowohl in Bezug auf den Anstand als auch hinsichtlich des Winkels relativ zur momentanen Bahn des Kraftfahrzeugs abzuleiten.
Wenn die Begrenzungslinien für die Fahrbahn fehlen, kann die Position des Kraftfahrzeugs von der Einheit ECU mit Hilfe von anderen Sensoren rekonstruiert werden, beispielsweise mit einem Gyroskop und einem Beschleunigungsmesser, die eine Information über die Giergeschwindigkeit und die Seitenbeschleunigung des Kraftfahrzeugs liefern, und/oder aufgrund einer Information, die die Position des Kraftfahrzeugs betrifft, die aus den Signalen abgeleitet werden kann, die vom Frontradar 1 und dem Seiten-Nahbereichsradar 17 geliefert werden.
Ein Ausweichmanöver kann so betrachtet werden, dass es in dem Moment beendet ist, in dem das Kraftfahrzeug seitlich so weit versetzt ist, dass es dem Hindernis ausweichen kann.
Bei einer möglichen Alternative kann das Hindernisausweich-Manöver statt dessen mit einem weiteren Manöver zurück auf jene Fahrspur beendet werden, von der das Fahrzeug gekommen ist, wobei ersichtlich ist, dass dem eine Untersuchung jenes Bereichs vorausgeht, der das Kraftfahrzeug umgibt, um die Möglichkeit dieses Manövers abzuschätzen.
3 zeigt vereinfacht die Architektur des Steuer-Systems, um die Hindernisausweich-Funktion auszuführen. Dazu enthält das System eine Rekonstruktionseinheit für die Position des Kraftfahrzeugs 21, die eine Information empfängt, die von den verschiedenen Sensoren geliefert wird, um diese Funktion auszuführen. Die Rekonstruktionseinheit 21 liefert Ausgangssignale, die die Querposition y des Kraftfahrzeugs angeben, beispielsweise in einem Koordinatensystem, in dem, wie dies vereinfacht 2 zeigt, die x-Achse mit der Richtung der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs übereinstimmt und die y-Achse eine horizontale Achse quer zur x-Achse ist, die durch den Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs verläuft.
Zumindest einige dieser Sensoren sind weiters mit einem Bezugsgenerator 22 verbunden, der nach einer Ermittlung der Kenndaten des Bereichs für das Manöver das Profil oder die Form eines Ausweichmanövers generiert, dem das Fahrzeug möglicherweise folgen muss. Dieses Ausweichprofil wird im Wesentlichen als Folge von Bezugswerten für die Querposition Y_ref erzeugt. Für die Berechnung von Y_ref berücksichtigt der Generator 22 sowohl die relative Geschwindigkeit zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Hindernis als auch die Position des Hindernisses in Querrichtung.
Die Ausgänge der Positions-Rekonstruktionseinheit 21 und des Generators 22 sind mit den Eingängen einer Steuereinheit 23 verbunden, die Signale erzeugt, die den erforderlichen Lenkwinkel α_r angeben, der notwendig ist, um dem Ausweichprofil zu folgen, das der Generator 22 erzeugt.
Der Ausgang der Steuer-Einheit 23 ist mit der Lenkungs-Steuereinheit 9 verbunden, die das Lenkungs-Betätigungselement 8 steuert.
Die Logik zum Managen der Funktionen für die Notbremsung und zum Ausweichen eines Hindernisses können mit einer Zustandsmaschine beschrieben werden, die, wie 4 vereinfacht zeigt, drei Zustände besitzt, die wie folgt bezeichnet werden:

– Ruhe oder "Leerlauf"-Zustand;
– Hindernisausweich-Zustand; und
– Notbremsungs-Zustand.

In 4 sind diese drei Zustände mit drei "Blasen" dargestellt, die mit den Bezugsziffern 101, 102 und 103 versehen sind.
In 4 sind die Übergangszustände von einem Zustand in den anderen mit Pfeilen dargestellt, denen entsprechende Blöcke überlagert sind, in denen die Bedingungen zusammengefasst sind, bei denen der entsprechende Zustandsübergang erfolgt.
Das Diagramm von 4 ist im Wesentlichen für sich verständlich und soll daher nicht weiter beschrieben werden.
Schließlich ist in 5 ein Flussdiagramm dargestellt, das, ebenfalls für sich verständlich, die Bedingungen zeigt, die wesentlich sind, um die Notbremsungs-Funktion und die Hindernisausweich-Funktion durchzuführen.
Funktion zum Steuern der Längsdynamik
Wie später noch besser ersichtlich ist, sieht die Funktion zum Steuern der Längsdynamik des Kraftfahrzeugs (später allgemein als Längssteuerung bezeichnet) im Wesentlichen die Integration von zwei Unterfunktionen vor, die in der angelsächsischen Terminologie als "adaptive cruise speed control" (Abstandsregeltempomat) und "stop-and-go" (Stop-and-go) bezeichnet werden. Diese Längssteuerungs-Funktion hat die Aufgabe, den Fahrer bei der Steuerung der Reisedauergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs oder des Sicherheitsabstands zu jenem Fahrzeug zu unterstützen, das in der Bahn des Fahrzeugs voraus fährt.
Diese Funktion wird vorwiegend aufgrund von Informationen über die relative Geschwindigkeit V_R und den Abstand d_R betätigt, die sowohl vom Frontradar 1 als auch von den Sensoren 14 und 15 geliefert werden, die Signale liefern, die sowohl die Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung V_F des Kraftfahrzeugs als auch die Drehzahl UpM des Kraftfahrzeugmotors angeben.
Der Abstandsregeltempomat für die Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung oder für die Reisedauergeschwindigkeit des Fahrzeugs stellt eine Erweiterung des herkömmlichen Tempomats dar, wobei er damit sowohl eine vom Fahrer eingestellte Geschwindigkeit erreichen und halten als auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs an die Geschwindigkeit des voraus fahrenden Kraftfahrzeugs mit begrenzten Beschleunigungen und Verzögerungen anpassen kann.
Die Stop-and-go-Funktion ist eine Erweiterung des Abstandsregeltempomats bei niedrigen Geschwindigkeiten, so dass sie den Fahrer auch in Gebieten mit Stadtverkehr oder beim Rückwärtsfahren unterstützen kann.
Wie das Blockdiagramm von 6 zeigt, ist die Prozessor- und Steuer-Einheit ECU, die das Ausführen der Funktionen für die Längssteuerung überwacht, mit Sensoren 11 und 12 verbunden, die dem Bremspedal bzw. dem Gaspedal zugeordnet sind. Jede Betätigung des Bremspedals verursacht ein Ausschalten der Funktion, wobei die Steuerung des Kraftfahrzeugs durch den Fahrer wieder eingesetzt wird, während ein Druck auf das Gaspedal ermöglicht, dass die eingestellte Bezugsgeschwindigkeit überschritten wird, ohne dass es notwendig ist, die Funktion außer Betrieb zu setzen.
Um die gewünschte Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung oder die Reisedauergeschwindigkeit oder den gewünschten Sicherheitsabstand einzustellen, ist die Einheit ECU mit entsprechenden händisch zu betätigenden Einrichtungen verbunden, die in 6 die Bezugsziffern 25 und 26 tragen.
Wie später noch deutlicher ersichtlich ist, ist die Prozessor- und Steuer-Einheit ECU, um diese Funktion managen zu können, so aufgebaut, dass sie der Managementeinheit für den Kraftfahrzeugmotor 19 ein Signal T_R, das den benötigten Drehmomentwert angibt, den der Kraftfahrzeugmotor erzeugt, oder ein Signal B für die Bremsen-Steuer-Einheit 4 sendet, wobei das Signal B die erforderliche Intensität der Bremsung angibt.
Im Zusammenhang mit dem Blockdiagramm von 6, das eine möglichen Architektur für die Steuerung zeigt, treffen sowohl die von den Sensoren 14 und 15 gelieferten Signale als auch die vom Frontradar 1 gelieferten Signale bei einem Beobachtungsblock 30 ein. In diesem Block werden Signale im Hinblick auf Störungen gesiebt und, falls erforderlich, rekonstruiert.
Der Beobachtungsblock 30 liefert gesiebte Signale ^V^VF , ^V^VR und ^d^dR für einen Bezugssignal-Generator 31, der auch die Anzeige für die gewünschte Fahrgeschwindigkeit V_cc oder den gewünschten Sicherheitsabstand d_s erhält, um diese zu erreichen und im Wesentlichen konstant zu halten.
Der Generator 31 ist so aufgebaut, dass er ein Bezugssignal a_xref erzeugt, das die relative Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs V als Funktion der Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung oder der Reisedauergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, des vorgegebenen Werts der Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung des Fahrzeugs und des Sicherheitsabstands im Hinblick auf das voraus fahrende Fahrzeug sowie des relativen Abstands und der Geschwindigkeit zu einem vor dem Fahrzeug liegenden Hindernis angibt.
Dieses Signal wird einerseits an einen Eingang eines Kompensatorblocks oder einer Rückkopplungssteuerung 32 und andererseits an einen Eingang einer Summationseinheit 33 gelegt. Der Kompensatorblock 32 ist mit einem weiteren Eingang versehen, der das Signal ^V^VF vom Beobachtungsblock 30 empfängt.
Der Kompensatorblock 32 ist so aufgebaut, dass eine Rückkopplungssteuerung, beispielsweise eine proportional/integral-Steuerung, ausgeführt wird, wobei er in diesem Fall ein Ausgangs-Kompensationssignal a_xcomp liefert, das im Wesentlichen proportional dem Integral der Differenz zwischen der relativen Längsbeschleunigung a_xref und der momentanen Längsbeschleunigung a_F des Kraftfahrzeugs ist, wobei letztere als Integral des Signals ^V^VF berechnet wird.
Der Ausgang des Kompensatorblocks 32 ist mit einem zweiten Eingang der Summationseinheit 33 verbunden, die damit im Betrieb als Ausgangssignal a_xreq, das der Summe der Signale a_xref und a_xcomp entspricht, ein Beschleunigungsnachfrage-Signal liefert, das die benötigte Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs V darstellt, um den vorgegebenen Wert der Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung oder des Sicherheitsabstands zu erreichen oder zu halten.
Der Ausgang der Summationseinheit 33 liegt an einem Eingang eines Steuer- und Lenkblocks 34, der so aufgebaut ist, dass er aufgrund eines vorgegebenen mathematischen Modells des Kraftfahrzeugs die Signale T_r und B für die Steuerung des Drehmoments, das vom Motor des Kraftfahrzeugs erzeugt wird, bzw. der Bremsen des Kraftfahrzeugs als Funktion der Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung des Fahrzeugs und der Drehzahl des Motors sowie des Anforderungssignals für die Längsbeschleunigung a_xreq erzeugt.
Die Steuerungsfunktion für die Längsdynamik des Kraftfahrzeugs kann man mit einer Zustandsmaschine erreichen, beispielsweise gemäß dem Fünfzustands-Schema von 7. Diese Maschine liefert im Wesentlichen die folgenden Zustände, die in 7 mit den Bezugsziffern 201–205 versehen sind:
"Ruhe oder Leerlauf" 201: die Längssteuerfunktion ist außer Betrieb; Rückkehr zu diesem Zustand aus allen anderen Zuständen 202 bis 205 von dem Zeitpunkt an, an dem der Fahrer das Bremspedal betätigt, oder Sperre dieser Funktion, beispielsweise durch das Betätigen eines geeigneten Schalters;
"Aufheben"-Zustand 202: die Übergänge in diesen Zustand erfolgen, wenn eine der folgenden Bedingungen eintritt;

1) es erfolgt gerade ein Gangwechsel (Kupplung offen oder "ein") und gleichzeitig verlangt das Fahrerassistenzsystem nicht nach einem Eingreifen des Bremsensystems;
2) der Fahrer drückt das Gaspedal: die Funktion wird auf Bereitschaft geschaltet und die Steuerung des Kraftfahrzeugs wieder an den Fahrer übergeben.

"Tempomat"- oder "Geschwindigkeitsregelungs"-Zustand 203: in diesem Zustand versucht das System die vom Fahrer eingestellte Reisedauergeschwindigkeit V_cc zu erreichen und dann zu halten;
"Fahrspur"- oder "Abstandsregelungs"-Zustand 204: das System versucht den Sicherheitsabstand d_s, der vom Fahrer eingestellt wurde, relativ zum vorausfahrenden Fahrzeug zu erreichen und zu halten; und
"Halt"-Zustand 205: ein Zustand in dem die Steuerung im Moment "eingefroren" ist und das Kraftfahrzeug weiterhin steht.
Die Blöcke, die in 7 den Übergangspfeilen überlagert sind, bezeichnen allgemein, auf eine für sich selbst ersichtliche Weise, die Bedingungen beim Übergang von einem Zustand in einen anderen.
Die Überschriften in diesen Blöcken haben im Wesentlichen folgende Bedeutungen:

– ACC = EIN: Abstandsregeltempomat für die Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung des Fahrzeugs oder die Reisedauergeschwindigkeit sind eingeschaltet;
– S&G = EIN: Stop-and-go-Funktion eingeschaltet;
– Gaspedal = EIN: Gaspedal gedrückt;
– Bremse = EIN: Bremspedal gedrückt;
– Kupplung = EIN: Kupplung offen;
– Hindernis vorhanden/fehlend: Vorhandensein oder Fehlen eines Hindernisses in der Bahn des Fahrzeugs, angezeigt durch das Frontradar 1;
– neue V_cc: neuer Wert der vorgegebenen Reisedauergeschwindigkeit;
– neuer d_s: neuer Sicherheitsabstand eingestellt;
– neues Hindernis: Abtasten eines neuen Hindernisses.

Spurhalte- Funktion
Diese Funktion wird bei jenen Fahrern Anerkennung finden, die aus verschiedenen Gründen gezwungen sind, das Kraftfahrzeug für viele Stunden auf langen Fahrten als Transportmittel zu verwenden.
Diese Funktion betrifft infolge von Merkmalen, die noch gezeigt werden, sowohl die Familie der Fahrerassistenz-Funktionen, da sie dazu dient, um die Spannungsbelastung zu mildern, die ein Fahrer empfindet, nachdem er ein Kraftfahrzeug lange gefahren hat, als auch gleichzeitig die Familie der präventiven Sicherheits-Funktionen, da sie einen guten Sicherheitsfaktor im Hinblick auf Handlungen sicher stellt, die auf Ablenkungen oder temporäre Fehler des Fahrers zurück zu führen sind.
Wie noch ersichtlich wird, kann mit dieser Funktion das Fahrzeug automatisch auf die Fahrspur zurück geführt werden, auf der es gefahren ist, ohne dass der Fahrer irgendwie direkt mit dem Lenkrad eingreifen muss.
Die Funktion wird dadurch aktiviert, dass jene Information verwendet wird, die von den Sehsensoren, beispielsweise der Videokamera 16, mit zugeordneten Bildverarbeitungs-Einrichtungen geliefert wird, die dazu dienen, um die Geometrie der Straße vor dem in Bewegung befindlichen Fahrzeug sowie dessen Position im Hinblick auf die seitlichen Abgrenzungen der Fahrspur zu analysieren, auf der das Fahrzeug fährt.
Falls es erforderlich ist, wird eine Korrektur der Bahn des Kraftfahrzeugs mit Hilfe des Lenkungs-Betätigungselements 8 mit einer Rückkopplungssteuerung erreicht, die auf der Information beruht, die vom Sensor 10 stammt, der der Lenksäule 6 zugeordnet ist.
Die Architektur für die Steuerung kann im Wesentlichen eine Beobachtungs-Einrichtung aufweisen, die aufgrund der Information, die vom Sensor 10 geliefert wird, der der Lenksäule zugeordnet ist, die seitliche Position des Fahrzeugs innerhalb des Bereichs der Fahrspur rekonstruiert und die Zustände bewertet, die für eine Positions-Steuereinheit mit geschlossenem Regelkreis notwendig sind. Diese Steuer-Einheit, die die seitliche Auslenkung des Fahrzeugs überwacht, vergleicht die von der Beobachtungs-Einrichtung kommende Information mit einer Information, die von einem Bezugsgenerator stammt, der so voreingestellt ist, dass er eine bequeme Bahn oder ein Profil erzeugt, dem das Kraftfahrzeug folgen muss, um es von der momentanen Position zur Mitte der Fahrspur zu bringen, auf der das Fahrzeug fährt. Die Steuer-Einheit für die seitliche Auslenkung erzeugt an ihrem Ausgang ein Signal, das den Lenkwinkel angibt, der notwendig ist, um das Kraftfahrzeug in die Mitte der Fahrspur zu bringen. Dieses Signal wird der Lenkungs-Steuereinheit 9 aufgeprägt, die das Lenkungs-Betätigungselement 8 entsprechend steuert.
Am besten ist die Spurhalte-Funktion insofern kooperativ, als die Handlung, die das Steuersystem ausführt, mit der natürlichen Vorliebe einer händischen Führung durch den Fahrer kompatibel ist. Anders ausgedrückt: das System ermöglicht dem Fahrer, das Kraftfahrzeug immer dann händisch zu führen, wenn das System die Absicht des Fahrers erkennt, dass er wünscht, das Fahrzeug vom Idealbereich (Mitte der Fahrspur) weg zu bewegen, in der es versucht, das Kraftfahrzeug zu halten.
Dazu ist die Prozessor- und Steuer-Einheit, die die Funktion überwacht, am besten so aufgebaut, dass sie die Wertigkeit der Steuerhandlung herabsetzt, wenn der Fahrer auf die Lenksäule ein Drehmoment aufbringt, das über einem vorgegebenen Wert liegt, und/oder die Steuerhandlung unterbricht, wenn der Fahrer eine Fahrtrichtungsanzeige aktiviert.
Bei einer Abart kann die kooperative Spurhalte-Funktion mit einer Verkehrsüberwachung neben und hinter dem Fahrzeug mit Hilfe von Sensoren kombiniert werden, beispielsweise dem Seitenradar 17 und den Videokameras 18, wobei die Prozessor- und Steuer-Einheit ECU so aufgebaut sein kann, dass sie das Lenkungs-Betätigungselement so steuert, dass diesem Auslenken, das vom Fahrer verursacht wird und zu einem Zusammenstoß des Fahrzeugs mit überholenden Fahrzeugen oder mit seitlichen Hindernissen führen würde, durch ein an die Lenksäule 6 angelegtes entgegengesetztes Drehmoment Widerstand geleistet wird. Dieses Widerstandsdrehmoment kann als Funktion des Gefahrengrads des Manövers moduliert werden.
Antikollisions-Gesamtfunktion
Mit der Integration und der Synergie der oben beschriebenen Funktionen kann ein gesamtes oder globales Antikollisions-System erreicht werden, um die Sicherheit an Bord des Kraftfahrzeugs dadurch zu erhöhen, dass in Notzuständen ein Zusammenstoß mit einem Hindernis verhindert wird, oder dass die Folgen eines möglichen Zusammenstoßes begrenzt werden.
Die Grundfunktionen der Fahrerassistenz, die verwendet werden können, um ein derartiges System zu erreichen, sind folgende:

– Notbremsung;
– Hindernisausweichen;
– Spurhalten;
– Längssteuerung; und
– Notbremsung und Spurhalten.

Aufgrund von Signalen des Sensorsystems (Radar 1, Nahbereichsradar 17, Videokameras usw.) sowie von der Motor-Managementeinheit, der Lenkeinheit, dem Getriebe, den Bremsen und der Mensch-Maschine-Schnittstelle 5 kann das System den Bereich rund um das Fahrzeug V überwachen und das Einschreiten jener Funktion hervorzurufen, die für die ermittelten Umstände im Hinblick auf die Sicherheit am besten geeignet ist. Das System kann dann gefährliche Umstände erkennen, bei denen beispielsweise ein Hindernis die Weiterfahrt des Fahrzeugs behindert, um dies dem Fahrer zu signalisieren und dann, wenn der Fahrer nicht eingreift, die am besten geeigneten Notfunktionen automatisch in Betrieb zu setzen.
Die kooperative Spurhalte-Funktion kann zusammen mit der Überwachung des Bereichs, der das Kraftfahrzeug umgibt, am besten immer aktiviert sein. Andererseits können die anderen Funktionen durch den Fahrer wahlweise aktiviert oder deaktiviert werden.
Im Zustandsdiagramm von 8 sind die Funktionen als Blasen dargestellt, während die Zustände beim Übergang von einem Zustand in den andren durch Übergangspfeile dargestellt sind.
Im Diagramm von 8 sind eine Blase 301, die dem Ruhe- oder "Leerlauf"-Zustand entspricht, eine Blase 302, die dem Notbremsungs-Zustand entspricht, eine Blase 303, die dem "Hindernisausweich"-Zustand entspricht, sowie eine Blase 304, die dem "Längssteuerungs"-Zustand entspricht, und eine Blase 305, die dem "Spurhalte"-Zustand entspricht, zu sehen. Außer diesen Blasen zeigt das Diagramm von 8 eine Blase 306, die als "Längssteuerung und Spurhalten" bezeichnet ist und in der die "Längssteuerungs"-Funktion und die "Spurhalte"-Funktion insofern als ein einziger Zustand betrachtet werden können, als beide Funktionen in Betrieb gesetzt sind. Tatsächlich kommen die Signale zum Aktivieren der Längssteuerung und der Seitensteuerung nicht immer miteinander in Konflikt, womit es möglich ist, eine Steuerstrategie in Betrieb zu setzen, die ein gleichzeitiges Einwirken auf den Motor, das Bremssystem und das Lenksystem einschließt.
Das Diagramm von 8 enthält eine weitere Blase 307, die mit "Notbremsung und Spurhalten" bezeichnet ist, wobei für diese Blase die gleichen Überlegungen gelten, wie sie oben im Hinblick auf die Blase 306 angewandt wurden.
Alle Übergänge der Zustandsmaschine von 8 sollen nunmehr beschrieben werden, wobei die Übergänge im Wesentlichen alle möglichen Umstände beschreiben, die während einer normalen Fahrt eines Kraftfahrzeugs auftreten können.
In 8 ist den Blöcken, die sich auf jeden Übergang beziehen, eine Zahl zugeordnet, die die Priorität des Übergangs selbst im Hinblick auf alle Übergänge kennzeichnet, die vom selben derzeit untersuchten Zustand ausgehen.
Bei den später beschriebenen Bedingungen werden sowohl die Signale von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 5 als auch die Signale von den verschiednen Sensoren oder Detektoren oder deren Verarbeitung berücksichtigt.
Die verschiedenen Zustände und die zugeordneten Übergänge sollen nunmehr beschrieben werden.
301 – Ruhe- oder Leerlauf-Zustand
In diesem Zustand greift das System, während es die Umstände überwacht, nicht in die Betätigungselemente ein. Aus diesem Zustand sind folgende Übergänge möglich:
301.1 – Übergang zum Notbremsungs-Zustand
Wenn das System ein gefährliches Hindernis in der Bahn, auf der das Fahrzeug fährt, in einem Abstand erkennt, der kleiner als ein Interventions-Grenzabstand ist, der auf eine vorher festgelegte Art berechnet wurde, sowie dann, wenn weiters die relative Geschwindigkeit negativ ist und es die maximal zur Verfügung stehende Bremsleistung ermöglicht, einen Zusammenstoß zu verhindern, oder diesen nicht verhindern kann, aber die Möglichkeit besteht, ein seitliches Ausweichmanöver durchzuführen, geht das System zum Notbremsungs-Zustand über.
301.2 – Übergang zum Notbremsungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand
Wenn das Abtastsystem die Geometrie der Fahrspur abtasten kann, auf der das Fahrzeug fährt, und wenn auf dieser Fahrspur ein Hindernis in einem Abstand erkannt wurde, der kleiner als der Interventionsabstand ist, und wenn die relative Geschwindigkeit negativ ist und die maximal zur Verfügung stehende Bremsleistung einen Zusammenstoß verhindern kann, oder diesen nicht verhindern kann, aber keine Möglichkeit für ein seitliches Ausweichmanöver besteht, geht das System zum Notbremsungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand über.
301.3 – Übergang zum Hindernisausweich-Zustand
Wenn das Abtastsystem ein Hindernis in jener Fahrspur, auf der das Fahrzeug fährt, in einem Abstand erkannt hat, der kleiner als der Interventionsabstand ist, und wenn die relative Geschwindigkeit negativ ist und die maximal zur Verfügung stehende Bremsleistung nicht dazu ausreicht, um einen Zusammenstoß zu verhindern, und die Möglichkeit besteht, ein seitliches Ausweichmanöver durchzuführen, geht das System zum Hindernisausweich-Zustand über.
301.4 – Übergang zum Längssteuerungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand
Wenn das Abtastsystem die Geometrie der Fahrspur abtasten kann, auf der das Fahrzeug fährt, und der Fahrer die Längssteuerungs-Funktion angefordert hat, geht das System zum Längssteuerungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand über.
301.5 – Übergang zum Spurhalte-Zustand
Wenn das Abtastsystem die Geometrie der Fahrspur abtasten kann, auf der das Fahrzeug fährt, geht das System vom Leerlauf-Zustand zum Spurhalte-Zustand über.
301.6 – Übergang zum Längssteuerungs-Zustand
Wenn der Fahrer die Längssteuerungs-Funktion ausgewählt hat, geht das System zum Längssteuerungs-Zustand über.
302 – Notbremsungs-Zustand
302.1 – Übergang zum Leerlauf-Zustand
Wenn die Notbremsung beendet ist (weil eine relative Geschwindigkeit größer oder gleich Null erreicht wurde und der relative Abstand größer als der Interventionsabstand geworden ist), geht das System zum Leerlauf-Zustand über.
302.2 – Übergang zum Hindernisausweich-Zustand
Wenn während einer Notbremsung das System abtastet, dass infolge einer Änderung des relativen Abstands und der Geschwindigkeit des Hindernisses die maximale Bremsleistung nicht ausreicht, um einen Zusammenstoß zu verhindern, führt das System einen Übergang zum Hindernisausweich-Zustand durch, wenn die Möglichkeit zum Durchführen eines seitlichen Manövers besteht.
303 – Hindernisausweich-Zustand
303.1 – Übergang zum Leerlaufzustand
Wenn das Ausweichen eines Hindernisses beendet ist, wobei dem berechneten Ausweichweg gefolgt wurde, geht das System zum Leerlauf-Zustand über.
304 – Längssteuerungs-Zustand
304.1 – Übergang zum Leerlauf-Zustand
Wenn der Benutzer die Längssteuerungs-Funktion deaktiviert, geht das System zum Leerlauf-Zustand über.
304.2 – Übergang zum Notbremsungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand
Wenn das Abtastsystem die Geometrie der Fahrspur feststellen kann, auf der das Fahrzeug fährt, und wenn ein Hindernis auf dieser Fahrspur in einem Abstand abgetastet wurde, der kleiner als der Interventionsabstand ist, und die relative Geschwindigkeit negativ ist und die maximal zur Verfügung stehende Bremsleistung ausreicht, um einen Zusammenstoß zu verhindern, oder sie nicht ausreicht, aber keine Möglichkeit besteht, ein seitliches Ausweichmanöver durchzuführen, geht das System zum Notbremsungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand über.
304.3 – Übergang zum Notbremsungs-Zustand
Wenn das Abtastsystem ein Hindernis auf der Fahrspur, auf der das Fahrzeug fährt, in einem Abstand erkannt hat, der kleiner als der Interventionsabstand ist, und wenn die relative Geschwindigkeit negativ ist und die maximal zur Verfügung stehende Bremsleistung ermöglicht, dass ein Zusammenstoß verhindert wird, oder ein Zusammenstoß nicht verhindert werden kann, aber keine Möglichkeit besteht, ein seitliches Ausweichmanöver durchzuführen, geht das System zum Notbremsungs-Zustand über.
304.4 – Übergang zum Hindernisausweich-Zustand
Wenn das Abtastsystem ein Hindernis in der Fahrspur in einem Abstand erkannt hat, der kleiner als der Interventionsabstand ist, und wenn die relative Geschwindigkeit negativ ist und die maximal zur Verfügung stehende Bremsleistung nicht ausreicht, um einen Zusammenstoß zu verhindern, aber die Möglichkeit besteht, ein seitliches Ausweichmanöver durchzuführen, geht das System zum Hindernisausweich-Zustand über.
304.5 – Übergang zum Längssteuerungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand
Wenn das Abtastsystem die Geometrie der Fahrspur abtasten kann, auf der das Fahrzeug fährt, geht das System zum Längssteuerungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand über.
305 – Spurhalte-Zustand
305.1 – Übergang zum Leerlauf-Zustand
Wenn das Abtastsystem die Geometrie der Fahrspur nicht abtasten kann, auf der das Fahrzeug fährt, geht das System zum Leerlauf-Zustand über.
305.2 Übergang zum Notbremsungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand
Wenn das Abtastsystem die Geometrie der Fahrspur abtasten kann, auf der das Fahrzeug fährt, und wenn ein Hindernis auf der Fahrspur in einem Abstand erkannt wurde, der kleiner als der Interventionsabstand ist, und die relative Geschwindigkeit negativ ist und die maximal zur Verfügung stehende Bremsleistung einen Zusammenstoß verhindern kann, oder nicht verhindern kann, aber keine Möglichkeit besteht, ein seitliches Ausweichmanöver durchzuführen, geht das System zum Notbremsungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand über.
305.3 – Übergang zum Notbremsungs-Zustand
Wenn das Abtastsystem ein Hindernis auf der Fahrspur, auf der das Fahrzeug fährt, in einem Abstand erkannt hat, der kleiner als der Interventionsabstand ist, wenn die relative Geschwindigkeit negativ ist und die maximal zur Verfügung stehende Bremsleistung ermöglicht, dass ein Zusammenstoß verhindert wird, oder nicht ermöglicht, dass ein Zusammenstoß verhindert wird, aber keine Möglichkeit besteht, ein seitliches Ausweichmanöver durchzuführen, geht das System zum Notbremsungs-Zustand über.
305.4 – Übergang zum Hindernisausweich-Zustand
Wenn das Abtastsystem ein Hindernis auf der Fahrspur, auf der das Fahrzeug fährt, in einem Abstand erkannt hat, der kleiner als der Interventionsabstand ist, und wenn die relative Geschwindigkeit negativ ist und die maximal zur Verfügung stehende Bremsleistung nicht ausreicht, um einen Zusammenstoß zu verhindern, aber die Möglichkeit besteht, ein seitliches Ausweichmanöver durchzuführen, geht das System zum Hindernisausweich-Zustand über.
305.5 – Übergang zum Längssteuerungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand
Wenn der Benutzer die Längssteuerungs-Funktion aktiviert, geht das System zum Längssteuerungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand über.
306 – Längssteuerungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand
306.1 – Übergang zum Leerlauf-Zustand
Wenn das Abtastsystem die Geometrie der Fahrspur nicht abtasten kann, auf der das Fahrzeug fährt, und wenn der Benutzer die Längssteuerungs-Funktion deaktiviert, geht das System zum Leerlauf-Zustand über.
306.2 – Übergang zum Notbremsungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand
Wenn das System die Geometrie der Fahrspur abtasten kann, und wenn ein Hindernis auf der Fahrspur in einem Abstand erkannt wurde, der kleiner als der Interventionsabstand ist, und wenn die relative Geschwindigkeit negativ ist und die maximal zur Verfügung stehende Bremsleistung ermöglicht, dass ein Zusammenstoß verhindert werden kann, oder nicht ermöglicht, dass ein Zusammenstoß verhindert werden kann, und keine Möglichkeit besteht, ein seitliches Ausweichmanöver durchzuführen, geht das System zum Notbremsungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand über.
306.3 – Übergang zum Notbremsungs-Zustand
Wenn ein Hindernis auf der Fahrspur in einem Abstand erkannt wurde, der kleiner als der Interventionsabstand ist, und wenn die relative Geschwindigkeit negativ ist und die maximal zur Verfügung stehende Bremsleistung ermöglicht, einen Zusammenstoß zu verhindern, oder nicht ermöglicht, einen Zusammenstoß zu verhindern, und keine Möglichkeit besteht, ein seitliches Ausweichmanöver durchzuführen, geht das System zum Notbremsungs-Zustand über.
306.4 – Übergang zum Hindernisausweich-Zustand
Wenn ein Hindernis auf der Fahrspur, auf der das Fahrzeug fährt, in einem Abstand erkannt wurde, der kleiner als der Interventionsabstand ist, und wenn die relative Geschwindigkeit negativ ist und die maximal zur Verfügung stehende Bremsleistung ermöglicht, einen Zusammenstoß zu verhindern, und die Möglichkeit besteht, ein seitliches Ausweichmanöver durchzuführen, geht das System zum Hindernisausweich-Zustand über.
306.5 – Übergang zum Längssteuerungs-Zustand
Wenn das Abtastsystem die Geometrie der Fahrspur nicht abtasten kann, auf der das Fahrzeug fährt, geht es zum Längssteuerungs-Zustand über.
306.6 – Übergang zum Spurhalte-Zustand
Wenn der Benutzer die Längssteuerungs-Funktion deaktiviert, geht das System zum Spurhalte-Zustand über.
307 – Notbremsungs-Zustand in Kombination mit dem Spurhalte-Zustand
307.1 – Übergang zum Leerlauf-Zustand
Wenn die Notbremsung beendet ist (da eine relative Geschwindigkeit größer oder gleich Null erreicht ist und der relative Abstand größer als der Interventionsabstand geworden ist), geht das System zum Leerlauf-Zustand über.
307.2 – Übergang zum Hindernisausweich-Zustand
Wenn während einer Notbremsung die maximale Bremsleistung bei einer Veränderung des Abstands und der relativen Geschwindigkeit des Hindernisses nicht ausreicht, um den Zusammenstoß zu verhindern, geht das System zum Hindernisausweich-Zustand über, wenn weiterhin die Möglichkeit besteht, ein seitliches Ausweichmanöver durchzuführen.
Selbstverständlich bleibt die Grundlage der Erfindung gleich, wobei Ausführungsformen und Details im Aufbau gegenüber der Beschreibung eines nicht einschränkenden Beispiels und den Zeichnungen weit verändert werden können, ohne dadurch vom Gebiet der Erfindung abzuweichen, wie es in den angeschlossenen Ansprüchen festgelegt ist.

Claims

Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug (V), das mit einer elektrisch gesteuerten Bremsenbetätigungs-Einrichtung (2–4) ausgestattet ist, wobei das System enthält: eine erste Detektor-Einrichtung (1), die in Betrieb gesetzt werden kann, um elektrische Signale zu liefern, die den relativen Abstand (d_R) und die relative Geschwindigkeit (V_R) des Kraftfahrzeugs (V) im Hinblick auf ein vor dem Kraftfahrzeug liegendes ortsfestes oder sich bewegendes Hindernis (O) angeben, sowie eine erste Sensoreinrichtung (14, 15), die in Betrieb gesetzt werden kann, um Signale zu liefern, die die Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung (V_F) des Kraftfahrzeugs angeben, und eine Prozessor- und Steuer-Einrichtung (ECU), die mit der ersten Detektor-Einrichtung (1) sowie mit der Bremsenbetätigungs-Einrichtung (2–4) verbunden und so aufgebaut ist, dass sie abtastet: – das Auftreten eines ersten Betriebszustands, bei dem der relative Abstand (d_R) zwischen dem Kraftfahrzeug (V) und dem vor dem Fahrzeug liegenden Hindernis (O) zwischen einem ersten vorgegebenen Grenzwert (d_F), der gleich einem Minimalwert ist, bei dem es noch möglich ist, einen Zusammenstoß durch eine Bremsung zu verhindern, und einem vorgewählten Zwischenwert (d_E) liegt, der zwischen dem ersten Grenzwert (d_F) und einem zweiten Grenzwert (d_Ecrit) liegt, der kleiner als der erste Grenzwert (d_F) und gleich dem minimalen relativen Abstand ist, bei dem es noch möglich ist, einem Ausweichweg rund um das Hindernis (O) zu folgen; und – das Auftreten eines zweiten Betriebszustands, bei dem der relative Abstand (d_R) kleiner als der zweite Grenzwert (d_Ecrit) ist; und eine Aktivierung der Bremsenbetätigungs-Einrichtung (2–4) auslöst, um eine automatische Notbremsung des Kraftfahrzeugs (V) hervorzurufen, wenn einer der Betriebszustände auftritt; wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass die Prozessor- und Steuer-Einrichtung (ECU) weiters mit einem elektronischen Steuer-System (19) für die Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs (V) verbunden ist und in Betrieb steht, um aufgrund von Signalen, die von der ersten Detektor-Einrichtung (1) geliefert werden, eine Steuerung der Längsgeschwindigkeit (V_F) des Kraftfahrzeugs (V) so auszuführen, dass versucht wird, die Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung (V_F) des Kraftfahrzeugs (V) auf einem vorgegebenen Wert (V_cc) zu halten, wenn die erste Detektor-Einrichtung (1) kein vor dem Fahrzeug liegendes Hindernis (O) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs anzeigt, oder wahlweise den relativen Abstand (d_R) im Hinblick auf ein Fahrzeug (O), das voraus in die selbe Richtung fährt, konstant zu halten, wenn die erste Detektor-Einrichtung (1) das Vorhandensein eines derartigen Fahrzeugs innerhalb eines vorgegebenen Bereichs anzeigt; die erste Sensoreinrichtung (14, 15) in Betrieb gesetzt werden kann, um ebenfalls Signale zu liefern, die die Drehzahl (UpM) des Motors des Kraftfahrzeugs (V) angeben; die Prozessor- und Steuer-Einheit (ECU) aufweist: – eine Bezugssignalgenerator-Einrichtung (31), die mit der ersten Sensor-Einrichtung (14, 15) und mit der ersten Detektor-Einheit (1) verbunden und so aufgebaut ist, dass sie ein Bezugssignal (a_xref) erzeugt, das die relative Längsbeschleunigung für das Kraftfahrzeug (V) als Funktion des relativen Abstands (d_R) und der relativen Geschwindigkeit (V_R) im Hinblick auf ein vor dem Fahrzeug liegenden Hindernis (O), der Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung (V_F) des Kraftfahrzeugs (V) sowie des vorgegebenen Werts (V_cc) der Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung (V_F) des Fahrzeugs (V) oder des Sicherheitsabstands (d_s) relativ zu einem voraus fahrenden Fahrzeug (O) angibt; – eine Rückkopplungssteuerungs-Einrichtung (32), die mit der Bezugssignalgenerator-Einrichtung (31) verbunden und so aufgebaut ist, dass sie ein Ausgangskompensations-Signal (a_xcomp) liefert, das eine Funktion der Differenz zwischen der relativen Beschleunigung (a_xref) und der momentanen Längsbeschleunigung (a_F) des Kraftfahrzeugs (V) ist; – eine Summations-Einrichtung (33), die in Betrieb gesetzt werden kann, um ein Anforderungs-Ausgangssignal für die Längsbeschleunigung (a_xreq) für das Kraftfahrzeug (V) zu liefern, das im Wesentlichen proportional der Summe des Bezugssignals (a_xref) und des Ausgangskompensations-Signals (a_xcomp) ist, und – eine Lenk- und Steuer-Einrichtung (34), die in Betrieb gesetzt werden kann, um aufgrund eines vorgegebenen mathematischen Modells des Kraftfahrzeugs (V) Steuersignale (T_R; B) des Drehmoments, das der Motor des Kraftfahrzeugs (V) erzeugt, und/oder der Bremsintensität des Kraftfahrzeugs als Funktion der Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung (V_F) des Fahrzeugs (V), der Drehzahl (UpM) des Motors und des Anforderungs-Ausgangssignals für die Längsbeschleunigung (a_xreq) zu erzeugen.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Prozessor- und Steuer-Einrichtung (ECU) weiters so aufgebaut, dass sie eine Signalisier-Einrichtung (5) aktiviert, die in Betrieb gesetzt werden kann, um dem Fahrer eine Anzeige über die Möglichkeit zu liefern, ein seitliches Ausweichmanöver rund um ein Hindernis (O) durchzuführen, wenn der relative Abstand (d_R) zwischen dem Kraftfahrzeug (V) und einem vor dem Fahrzeug liegenden Hindernis (O) zwischen dem Zwischenwert (d_E) und dem zweiten Grenzwert (d_Ecrit) liegt.
System gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2 für ein Kraftfahrzeug (V), das weiters mit einer elektrisch gesteuerten Lenkungsbetätigungs-Einrichtung (8, 9) ausgestattet ist, wobei das System weiters eine zweite Detektor-Einrichtung (17, 18) aufweist, die in Betrieb gesetzt werden kann, um elektrische Signale zu liefern, die dazu verwendet werden können, um die Realisierbarkeit einer möglichen Ausweichbahn rund um ein vor dem Kraftfahrzeug (V) liegendes Hindernis (O) zu beurteilen; die Prozessor- und Steuer-Einrichtung (ECU) weiters so aufgebaut ist, um die Lenkungsbetätigungs-Einrichtung (8, 9) auf eine vorgegebene Art automatisch zu steuern, um einer Ausweichbahn rund um ein vor dem Fahrzeug liegendes Hindernis (O) zu folgen, wenn der relative Abstand (d_R) zwischen dem Kraftfahrzeug (V) und dem Hindernis (O) einen Wert besitzt, der zwischen dem Zwischenwert (d_E) und dem zweiten Grenzwert (d_Ecrit) liegt.
System gemäß Anspruch 3, wobei die Prozessor- und Steuer-Einrichtung (ECU) so aufgebaut ist, dass sie eine Aktivierung der Bremsenbetätigungs-Einrichtung (2–4) hervorruft, um eine automatische Notbremsung durchzuführen, wenn der relative Abstand (d_R) zwischen dem oben erwähnten Zwischenwert (d_E) und dem zweiten Grenzwert (d_Ecrit) liegt und die zweite Detektor-Einrichtung (17, 18) anzeigt, dass das Ausführen eines seitlichen Ausweichmanövers rund um das Hindernis (O) unmöglich ist.
System gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der Prozessor- und Steuer-Einrichtung (ECU) eine dritte Detektor-Einrichtung (20) zugeordnet ist, die in Betrieb gesetzt werden kann, um Signale zu liefern, die das Vorhandensein, den relativen Abstand (d_R) und die relative Geschwindigkeit (V_R) von Fahrzeugen angeben, die das Kraftfahrzeug (V) von hinten überholen, und die Prozessor- und Steuer-Einrichtung (ECU) weiters so aufgebaut ist, dass sie die Bremsenbetätigungs-Einrichtung (2–4) und/oder die Lenkungsbetätigungs-Einrichtung (8, 9) in Abhängigkeit vom relativen Abstand (d_R) und der relativen Geschwindigkeit (V_R) von Fahrzeugen aktiviert, die das Kraftfahrzeug (V) von hinten überholen.
System gemäß Anspruch 1 für ein Fahrzeug (V), das mit einer weiteren Detektor-Einrichtung (11, 12) ausgestattet ist, um die Position des Bremspedals und des Gaspedals abzutasten, wobei die Prozessor- und Steuer-Einrichtung (ECU) mit der weiteren Detektor-Einrichtung (11, 12) verbunden und so aufgebaut ist, dass sie die Steuerung der Fahrgeschwindigkeit in Längsrichtung (V_F) des Kraftfahrzeugs (V) unterbricht, wenn eines dieser Pedale betätigt wird.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Rückkopplungssteuerungs-Einrichtung (32) eine proportional/integral-Einrichtung ist und das Ausgangskompensations-Signal (a_xcomp) im Wesentlichen proportional dem Integral der Differenz zwischen der relativen Beschleunigung (a_xref) und der momentanen Längsbeschleunigung (a_F) des Kraftfahrzeugs (V) ist.
System gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche für ein Kraftfahrzeug (V), das mit einer elektrisch gesteuerten Lenkungsbetätigungs-Einrichtung (8, 9) ausgestattet ist, wobei das System weiters eine vierte Detektor-Einrichtung (16) enthält, die in Betrieb gesetzt werden kann, um Signale zu liefern, die dazu verwendet werden können, um die momentane Position des Kraftfahrzeugs (V) relativ zu einer abtastbaren Begrenzungseinrichtung zu erkennen, mit der die Fahrspur abgegrenzt ist oder festgelegt wird, auf der das Kraftfahrzeug (V) fährt; wobei die Prozessor- und Steuer-Einrichtung (ECU) mit der vierten Detektor-Einrichtung (16) verbunden und so aufgebaut ist, dass sie die momentane Position des Kraftfahrzeugs (V) relativ zur Begrenzungs-Einrichtung feststellt; und die Betätigungs-Einrichtung (8, 9) auf eine vorgegebene Art so steuert, dass das Kraftfahrzeug (V) weiter auf der selben Fahrspur fährt.
System gemäß Anspruch 8 für ein Kraftfahrzeug (V) mit einer Lenksäule (6), der eine Sensor-Einrichtung (10) zugeordnet ist, die in Betrieb gesetzt werden kann, um Signale zu liefern, die das Drehmoment angeben, das auf diese Säule (6) vom Fahrer aufgebracht wird, und in der eine Sensor-Einrichtung (13) vorgesehen ist, um die Aktivierung der Fahrtrichtungsanzeiger abzutasten; wobei die Prozessor- und Steuer-Einrichtung (ECU) so aufgebaut ist, dass sie die Wertigkeit der Steueraktion der Lenkungsbetätigungs-Einrichtung (8, 9) herabsetzt, wenn der Fahrer an die Lenksäule (6) ein Drehmoment anlegt, das größer als ein vorgegebener Wert ist, und/oder die Steueraktion unterbricht, wenn der Fahrer eine Fahrtrichtungsanzeige betätigt.
System gemäß Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei das System eine weitere Detektor-Einrichtung (17, 18) aufweist, die in Betrieb gesetzt werden kann, um Signale zu liefern, die eine Überwachung des Verkehrs an den Seiten und hinter dem Kraftfahrzeug (V) ermöglichen, und wobei die Prozessor- und Steuer-Einrichtung (ECU) weiters so aufgebaut ist, dass sie die Lenkungsbetätigungs-Einrichtung (8, 9) so steuert, dass sie an die Lenksäule ein Widerstandsmoment anlegt, wenn der Fahrer versucht, das Fahrzeug seitlich auszulenken, während die von der weiteren Detektor-Einrichtung (17, 18) gelieferten Signale eine Situation anzeigen, die zu einem Zusammenstoß des Kraftfahrzeugs (V) mit anderen überholenden Kraftfahrzeugen oder mit seitlichen Hindernissen führen kann.