Aktive Geschwindigkeitsregelung

Die aktive Fahrgeschwindigkeitsregelung ACC ist eine Erweiterung der konventionellen Fahrgeschwindigkeitsregelung FGR. Hinzu gekommen ist eine komfortable Abstands- und Geschwindigkeitsregelung durch automatischen Motormanagement- und Bremseneingriff.

ACC-Systemfunktionen

Ein Radarsensor erfasst Abstand, Winkel und Geschwindigkeit von bewegten Objekten vor dem eigenen Fahrzeug. Der Fahrer kann eine Wunschgeschwindigkeit im Bereich von 30 km/h bis 180 km/h in Schritten von 10 km/h vorwählen; sie wird in der Instrumentenkombi angezeigt. Weiterhin besteht die Möglichkeit, zwischen drei festen zeitlichen Abstandsstufen zu wählen. Dies bedeutet, dass sich der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug mit der Geschwindigkeit ändert.

ACC ist ein Komfortsystem, daher haben Fahrereingriffe immer eine höhere Priorität als eine ACC-Regelung.

ACC bietet dem Fahrer folgende Funktionen:

• Fahrgeschwindigkeitsregelung (FGR) mit vorgegebener Wunschgeschwindigkeit, Anzeige per LED im Tacho
  Fahrgeschwindigkeitsregelung mit Anpassung an die Geschwindigkeit vorausfahrender Fahrzeuge
  Einhaltung eines vom Fahrer einstellbaren Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug
  Vermeiden bußgeldpflichtiger Abstandsbereiche
  Schnelle Änderung der Wunschgeschwindigkeit in 10 km/h-Schritten mit schneller Reaktion des Fahrzeugs durch Bremseneingriff
  Kein Überschreiten der gesetzten Geschwindigkeit auch bei Bergabfahrt durch Bremseneingriff
  

ACC-Funktionsgrenzen

Für eine sichere ACC-Funktion sind Begrenzungen der folgenden Größen vorgesehen:

• ACC-Betrieb nur von 30 km/h bis 180 km/h möglich
  
• Begrenzung der ACC-Verzögerung über Bremseneingriff auf max. 2,0 m/s2 aus Komfortgründen
  
• Begrenzung der ACC-Beschleunigung auf max. 1,2 m/s2. Das verhindert eine kritische Annäherung an andere Fahrzeuge und begrenzt die Beschleunigung in Kurven
  
• Begrenzung der Querbeschleunigung auf max. 3 m/s2 aus Komfortgründen
  
• Die Zeitlücke zu einem vorausfahrenden Fahrzeug ist unter stationären Bedingungen nicht kleiner 1 s. Unter bestimmten Bedingungen, z.B. wenn ein Fahrzeug nah einschert, kann diese Zeitlücke kurzzeitig unter 1 s liegen
  
• ACC ist nur bei ausreichenden Sichtverhältnissen einzusetzen
  
• Der Erfassungsbereich des Radarsensors ist begrenzt
  
• Ein einscherendes Fahrzeug kann zu verspäteten Reaktionen der ACC führen. ACC deshalb nicht in kurvenreichen Straßen benutzen oder wo häufiger Fahrspurwechsel erforderlich ist
  
• Es können keine hohen Geschwindigkeitsunterschiede, z.B. schnelles Auffahren auf einen LKW, ausgeregelt werden
  
• Sollte die Verzögerung der ACC nicht ausreichen, ist ein Eingriff des Fahrers erforderlich
  
• ACC kann bei Stop-and-go-Verkehr nicht eingesetzt werden. Der Fahrer muss rechtzeitig durch eigenes Bremsen die Fahrzeugführung übernehmen
  
• Nach Eingriffen der Schlupfregelsysteme ASC bzw. DSC beschleunigt ACC nicht mehr, ein erneutes Einschalten ist nötig
  

Ist ACC nicht mehr in der Lage, den gewählten Abstand einzuregeln, so wird ein Signal gesetzt, dass der Fahrer übernehmen soll. Die ”Objekt erfasst”-Lampe beginnt zu blinken.

Unerwartetes Systemverhalten

Wenn im ACC-Betrieb die Funktionsgrenzen des Systems erreicht werden, kann ein für den Fahrer erklärungsbedürftiges Systemverhalten auftreten. Nachfolgend sind solche Situationen beschrieben

- Begrenzte Reichweite und Verzögerung

Der Radarsensor verfügt einerseits über eine begrenzte Reichweite von 120 m, andererseits steht dem ACC-System über die DSC nur eine maximale Verzögerung von 2,0 m/s2 zur Verfügung. ACC kann also nur eine begrenzte Relativgeschwindigkeit automatisch ausregeln. Wenn das System seine Funktionsgrenzen erreicht hat, wird der Fahrer durch die blinkende ”Objekt-Erfasst”-Lampe zur Übernahme aufgefordert.

- Seitlicher Sichtbereich

Durch den begrenzten seitlichen Sichtbereich kann das Führungsfahrzeug in Kurven verloren gehen. Das ACC-Fahrzeug wird in der Kurve ca. 2 s lang nicht auf Wunschgeschwindigkeit beschleunigen, um nicht zu nah auf das möglicherweise nur für kurze Zeit nicht erfasste Führungsfahrzeug aufzufahren.

Bei Geradeausfahrt kann es zu einer späten Reaktion auf ein nah vor dem Fahrzeug einscherendes Fahrzeug kommen. Dieses Fahrzeug wird erst erfasst, wenn es sich bereits deutlich auf der Fahrspur des ACC-Fahrzeugs befindet.

- Abschalten

Bei ’Erblindung’ durch extrem starken Schneebelag schaltet das System ab. Nach Reinigung des Radarsensors ist es wieder aktivierbar.

Bei länger andauernden Regeleingriffen von ASC oder DSC, d.h. bei kritischen Reibwerten, schaltet das System ab. Es ist wieder aktivierbar.

In beiden Fällen stellt ACC nach erneutem Aktivieren den langen Folgeabstand von 2 s ein.

- Sondersituationen

Diese erkennt der Fahrer daran, dass die ”Objekt-Erfasst”-Lampe nicht aufleuchtet, das Fahrzeug aber unterhalb der Wunschgeschwindigkeit bleibt und nicht weiter beschleunigt.

• In engen Kurven regelt das Fahrzeug die Geschwindigkeit so ein, dass die Querbeschleunigung aus Komfortgründen maximal 3 m/s2 beträgt. Dies gilt in Frei- und Folgefahrt
  
• Falls sich ein stehendes Objekt im direkten Umfeld vor dem Fahrer befindet und die Geschwindigkeit bereits aus anderen Gründen reduziert wurde, wird hier die aktuelle Geschwindigkeit beibehalten.
  
• Regen, Nebel und Schnee absorbieren die Radarstrahlen. Die Reichweite kann sich deutlich vermindern, im Extremfall ist ACC nicht mehr einsetzbar
  
• Kuppen und Senken können zum Objektverlust führen
  
• Objekte können in sehr seltenen Fällen mit falschen Messwerten (meist Winkel) erfasst werden, z.B. durch Reflexion der Radarwellen an Tunnelwänden und Leitplanken
  

- Fahrspurprädiktion (voraussichtliche Fahrspur)

Die Fahrspurzuordnung ist eine zentrale Funktion im ACC- System. Die reine Objekt-Erkennung ist für ACC nicht ausreichend zur Interpretation der Situation. Die erkannten Objekte müssen in Bezug zum eigenen Fahrvorhaben gebracht werden. Fahrzeuge sind dann für eine Regelung relevant, wenn sie sich in der eigenen Fahrspur befinden.

Grundsätzlich ist keine echte vorausschauende Kenntnis des Fahrspurverlaufes vorhanden, so dass ACC keine absolut sichere Objekt-/Spurzuordnung möglich ist. Neben dem limitierten Sichtfeld ist damit die einschränkt zuverlässige Situationsinterpretation die wichtigste Systemgrenze von ACC.

Die Fahrspurprädiktion kann nur eine Vorausschätzung auf Basis des aktuellen fahrdynamischen Zustands sein. Da ACC den Fahrbahnverlauf nicht erkennen kann, muss es sich auf den aktuellen eigenen Fahrzustand verlassen.

Um das richtige Objekt zur Abstandsregelung auszuwählen, muss ACC die zukünftige Fahrspur vorausberechnen. Der gefahrene Kurvenradius wird dabei für die nächsten 2-4 s weiterhin als gültig für den Fahrspurverlauf angenommen, was auf Autobahnen und gut ausgebauten Landstraßen fast immer zutrifft. Mit der Fahrspurprädiktion kann die seitliche Abweichung jedes erfassten Objekts zur vorausberechneten Fahrspur bestimmt werden. Für die Schätzung werden folgende Informationen verwendet:

• Wissen über den Bewegungszustand des ACC-Fahrzeugs (Geschwindigkeit, Giergeschwindigkeit, Lenkwinkel, usw.). Diese Information hat den größten Einfluss bei der Bestimmung des voraussichtlichen Spurverlaufs
  
• Zur Verbesserung der Fahrspurprädiktion werden die gemeinsamen Bahnbewegungen aller stationären oder fahrenden Objekte herangezogen. Wenn sich die Objekte alle in die gleiche Richtung bewegen (Vogelschwarm als Beispiel), dann ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, dass hier eine Kurve beginnt. Dieses Verfahren kann aber nur unterstützend in der Fahrspurprädiktion wirken.
  

Grundsätzlich ist aber, insbesondere beim Übergang von Geradeausfahrt auf Kurvenfahrt, von Unsicherheiten in der Fahrspurprädiktion und damit in der Objektzuordnung auszugehen

Das empfangene Radarsignal kann Lebewesen, Fahrzeuge und Verkehrsschilder nicht voneinander unterscheiden. Neben der Fahrspur stehende Verkehrszeichen bzw. parkende Fahrzeuge können damit fälschlicherweise der eigenen Fahrspur zugeordnet werden. Um fehlerhafte Reaktionen auszuschließen, werden Standziele deshalb weit gehend ignoriert.

ACC-Sensor

Das ACC-Steuergerät ist in der Fahrzeugfront unterhalb des Stoßfängers verbaut. Es gibt nur ein variantencodierbares Steuergerät. Eine Reparatur am Steuergerät ist für die Werkstatt nicht möglich.

Im Radarsensor befinden sich Sender und Empfänger. Das Signal wird über eine Antenne abgestrahlt, die gleichzeitig dem Empfang der reflektierten Signale dient. Der Radarstrahl hat die Form von 3 Kegeln. Einer der Kegel zeigt in Fahrtrichtung, die beiden anderen sind horizontal um 2,5 Grad versetzt.

Technische Daten ACC-Sensor:

• Sendefrequenz 76 - 77 GHz (Wellenlänge ca. 4 mm)
  mittlere Sendeleistung 1 mW
  Erfassungsbereich: Abstand 2 m - 170 m (120 m werden genutzt)
  Erfassungsbereich: Relativgeschwindigkeit 60 m/s
  Erfassungsbereich: horizontal +/- 4 Grad
  Erfassungsbereich: vertikal +/- 2 Grad
  

Das ACC-Steuergerät ist gegen Kurzschluss gegen Plus oder Masse, Verpolung und Unterbrechung geschützt. Nachfolgend sind die Reaktionen des Radarsensors bei Unter- bzw. Überspannung aufgeführt:

ACC-Systemverbund

ACC ist ein komplexer Systemverbund mit verteilten Funktionen in verschiedenen Partnersteuergeräten.

Die Partnersteuergeräte sind über die Datenbusse mit dem ACC-Sensor verbunden.

Wichtige Partnersteuergeräte sind: