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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrerassistenzeinrichtung, insbesondere zum Unterstützen eines manuell oder autonom gesteuerten Einparkvorgangs.
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Assistenzsysteme, die in der Lage sind, die Position eines Fahrzeugs relativ zu einer Parklücke zu erfassen, einen Weg in die Parklücke hinein festzulegen und das Abfahren dieses Weges ohne Unterstützung eines Fahrers zu steuern, sind an sich bekannt. Diese herkömmlichen Assistenzsysteme sind jedoch noch nicht in der Lage, mit der erforderlichen Zuverlässigkeit mögliche Probleme beim Hineinrangieren in die Parklücke zu erkennen, so dass es nach wie vor wünschenswert ist, dass eine Person den Einparkvorgang überwacht, um ihn, wenn sie eine kritische Situation erkennt, notfalls abbrechen zu können.
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So ist zum Beispiel aus
DE10 2009 041 587A1 eine Fahrerassistenzeinrichtung zum Unterstützen des Einparkens bekannt, bei der eine fahrzeuggestützte Kamera Bilder der Fahrzeugumgebung auf einen Anzeigeschirm einer Fernbedienung überträgt, um deren Benutzer die Möglichkeit zu geben, eine kritische Situation wie etwa eine Annäherung des Fahrzeugs an andere Personen, zu erkennen und im Falle einer solchen kritischen Situation den Einparkvorgang abzubrechen.
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Voraussetzung für die Wirksamkeit dieser herkömmlichen Assistenzeinrichtung ist, dass der Benutzer der Fernsteuerung diese aufmerksam überwacht, um gegebenenfalls rechtzeitig den Einparkvorgang abbrechen zu können. Je zuverlässiger jedoch die Assistenzsysteme werden, um so eher neigen die Benutzer dazu, sich auf deren korrektes Funktionieren zu verlassen und den Einparkvorgang nicht mehr mit der gebotenen Sorgfalt zu überwachen. So kann ausgerechnet die hohe Zuverlässigkeit derartiger Assistenzeinrichtungen in Standardsituationen dazu führen, dass in einer kritischen Situation der Benutzer nicht in der erforderlichen Weise reagiert.
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Auch ein manuell, vom im Fahrzeug sitzenden Fahrer, gesteuerter Einparkvorgang muss mit hoher Aufmerksamkeit überwacht werden. Beim Rückwärtsfahren in der Kurve bewegen sich Bug und Heck des Fahrzeugs zu entgegengesetzten Seiten, so dass es für den Fahrer schwierig ist, alle Teile des Fahrzeugs, die an äußere Hindernisse anstoßen können, mit der nötigen Sorgfalt zu beobachten.
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Aufgabe einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Fahrerassistenzeinrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, das Kraftahrzeug sowie Personen und Objekte in dessen Umgebung im Falle eines Kontakts vor Schäden zu schützen.
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Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst durch eine Fahrerassistenzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Nachweisvorrichtung zum Nachweis einer elektrostatischen Aufladung des Kraftfahrzeugs gegenüber seiner Umgebung und einer Auswerteeinheit, die mit der Nachweisvorrichtung verbunden ist, um bei einer Abnahme der elektrostatischen Aufladung ein Hinweissignal zu erzeugen.
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Das Hinweissignal kann einer einfachen Ausgestaltung zufolge dem Fahrer zur Kenntnis gebracht werden, um diesen zum sofortigen Abbremsen des Fahrzeugs zu veranlassen, es kann aber auch direkt zu einem automatischen Ansteuern der Bremsen des Fahrzeugs genutzt werden.
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Ein Kraftfahrzeug ist normalerweise durch seine Reifen gegenüber dem darunterliegenden Boden elektrisch isoliert. Dies ermöglicht eine elektrostatische Aufladung von metallischen Teilen der Karosserie des Kraftfahrzeugs gegenüber der Umgebung, die sich allerdings schlagartig vermindern oder vollständig abbauen kann, wenn eine Person die Karosserie berührt und dadurch ein Abfließen der elektrostatischen Ladung ermöglicht. Eine plötzliche Änderung des elektrostatischen Feldes kann daher genutzt werden, um einen Kontakt des Fahrzeugs mit einer Person außerhalb des Fahrzeugs zu erfassen und durch Abbrechen des Einparkvorgangs in einem solchen Falle eine Gefährdung der Person und/oder des Fahrzeugs zu vermeiden.
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Die Nachweisvorrichtung kann insbesondere ein Elektrofeldmeter oder ein Elektroskop umfassen.
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Eine elektrostatische Aufladung des Kraftfahrzeugs kann im Fahrbetrieb spontan auftreten; zweckmäßig ist jedoch, einen elektrostatischen Generator vorzusehen, um jeweils bei Bedarf das elektrostatische Feld mit einer geeigneten Feldstärke zu erzeugen.
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Ein erster Pol dieses elektrostatischen Generators sollte mit einer elektrisch leitfähigen Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden sein, da von dort im Falle eines Kontakts des Fahrzeugs mit einer Person elektrostatische Ladung über die Person abfließen kann.
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Ein zweiter Pol des elektrostatischen Generators sollte mit einem Bodenkontaktelement verbunden sein, um elektrische Ladung an den Boden abgeben zu können. Ein solches Bodenkontaktelement ist an sich bekannt, zum Beispiel in Form eines flexiblen, elektrisch leitenden Kunststoffstreifens, der, am Fahrzeug befestigt, über den Boden schleift. Während jedoch herkömmlicherweise ein solches Masseband dazu dient, eine elektrostatische Aufladung der Karosserie zu verhindern, wird sie erfindungsgemäß für den gegenteiligen Zweck eingesetzt.
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Das Bodenkontaktelement muss nicht ständig einen leitfähigen Kontakt zum Boden aufrecht erhalten. Wenn dieser Kontakt kurze Zeit bestanden hat, so dass Karosserie und Boden mit entgegengesetztem Vorzeichen aufgeladen sind, wird der Kontakt zum Boden für den Nachweis der Berührung mit einer Person nicht mehr benötigt.
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Um das von der Aufladung erzeugte elektrostatische Feld nachweisen zu können, sollte die elektrostatische Nachweisvorrichtung außerhalb der Karosserie des Fahrzeugs, versuchsweise zwischen der Karosserie und dem Boden, angeordnet sein.
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Eine solche Fahrerassistenzeinrichtung kann an ein Tachometer des Fahrzeugs gekoppelt sein, um automatisch aktiviert zu werden, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs einen Grenzwert unterschreitet.
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Die Fahrerassistenzeinrichtung kann einer weiterentwickelten Ausgestaltung zufolge eine Steuereinrichtung umfassen, die ausgelegt ist, Steuersignale zur Durchführung eines autonomen Einparkvorgangs an eine Antriebs- und/oder Lenkvorrichtung des Kraftfahrzeugs auszugeben und die mit der Auswerteeinheit verbunden ist, um bei Empfang des Hinweissignals einen begonnenen Einparkvorgang abzubrechen.
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Die Auswerteeinheit kann ausgelegt sein, um die Geschwindigkeit einer Abnahme des elektrostatischen Feldes zu erfassen. Dies ermöglicht insbesondere, zwischen einer schlagartigen Entladung durch Kontakt mit einer Person oder einem ähnlich oder besser leitfähigen Gegenstand einerseits und einem beschleunigten Abfluss der elektrostatischen Ladung über die Luft, etwa bei hoher Luftfeuchtigkeit, zu unterscheiden.
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Im Falle einer schlagartigen Entladung sollte das Fahrzeug schnellstmöglich zum Stehen gebracht werden; bei langsamer Entladung genügt ein schonenderes Bremsen. Außerdem können nach langsamer Entladung ein Neuaufladen und eine Fortsetzung des Einparkvorgangs automatisch erfolgen; bei schlagartiger Entladung sollte eine Weiterbewegung des Fahrzeugs nur auf einen ausdrücklichen Befehl eines Benutzers hin möglich sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, das mit einer erfindungsgemäßen Fahrerassistenzeinrichtung ausgestattet ist.
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Das in 1 gezeigte Kraftfahrzeug 1 hat eine Karosserie 2, die, von Fensterflächen abgesehen, im Wesentlichen aus elektrisch gut leitfähigen Metall besteht. Die Karosserie 2 ist durch Reifen 3 von Vorder- und Hinterrädern gegen den Boden 4 elektrisch isoliert. Ein Masseband 5 aus einem durch einen geeigneten Zuschlag oder eingearbeitete Metalldrähte elektrisch leitfähig gemachten Gummi oder dergleichen ist an dem Fahrzeug 1 gegen die Karosserie 2 isoliert befestigt und schleift beim Fahren in Kontakt mit dem Boden 4. Das Masseband 5 ist mit einem Pol 7 eines elektrostatischen Generators 6 verbunden. Ein zweiter Pol 8 des Generators 6 ist an die Karosserie 2 angeschlossen. Als elektrostatischer Generator 6 kommt ein an sich bekannter Van-de-Graaff-Generator in Betracht, vorzugsweise handelt es sich um eine aus der Batterie des Fahrzeugs 1 gespeiste Hochspannungsquelle wie etwa einen getakteten Aufwärts-Spannungswandler oder eine Ladungspumpe. Die Anforderungen an die Sekundärstromstärke des Generators 6 sind minimal; seine Sekundärspannung sollte ausreichend sein, um eine üblicherweise die Karosserie 2 überziehende Lackschicht zu durchschlagen, wenn ein elektrisch leitfähiger Gegenstand oder eine Person diese berührt.
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Der Betrieb des elektrostatischen Generators 6 kann an einen (nicht dargestellten) Tachometer gekoppelt sein, um die Karosserie 2 elektrostatisch aufzuladen, wenn die Geschwindigkeit unter einen vorgegebenen Grenzwert fällt. So kann sichergestellt werden, dass, wenn das Fahrzeug sich mit einer für manuelles Einparken typischen niedrigen Geschwindigkeit bewegt, die Karosserie geladen wird. Eine Nachweisvorrichtung 12 zum Nachweis des elektrostatischen Feldes ist mit einer Auswerteeinheit 11 verbunden, um, wenn ein Zusammenbruch der elektrostatischen Aufladung auf einen Kontakt der Karosserie 2 mit einem Objekt oder einer Person außerhalb des Fahrzeugs hindeutet, ein Hinweissignal zu erzeugen. bei. Die Auswerteeinheit 11 kann mit einer Warnanzeige verbunden sein, um das Hinweissignal für den Fahrer wahrnehmbar zu machen. Sie kann aber auch mit einem Antriebssystem 10 des Fahrzeugs, insbesondere mit dessen Bremsen, verbunden sein, um diese bei Auftreten des Hinweissignals automatisch anzusprechen und das Fahrzeug so zum Stehen zu bringen.
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Einer Weiterentwicklung zufolge ist der Betrieb des elektrostatischen Generators 6 gesteuert durch eine elektronische Steuereinrichtung 9, die hier auch an Motor, Lenkung und Bremsen des Fahrzeugs, zusammengefasst dargestellt als Antriebssystem 10, angeschlossen ist, um auf Befehl eines Benutzers einen Einparkvorgang autonom zu planen und zu steuern. Über die Auswerteeinheit 11 ist die Steuereinrichtung 9 mit der Nachweisvorrichtung 12 verbunden.
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Die Nachweisvorrichtung 12 sollte außerhalb der Karosserie 2 angeordnet sein, da deren Inneres im Wesentlichen feldfrei ist. Vorzugsweise ist die Nachweisvorrichtung 12 unter der Karosserie 2 angebracht, da zwischen ihr und dem Boden 4 das elektrostatische Feld im Falle einer statischen Aufladung der Karosserie 2 am stärksten ist.
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Die Fig. zeigt als Nachweisvorrichtung 12 ein an sich bekanntes Doppelzeiger-Elektroskop 13. Ein Doppelzeiger 14 ist um eine nahezu durch seinen Schwerpunkt verlaufende Achse drehbar an einer mit der Karosserie 2 leitend verbundenen Stange 15 befestigt, so dass eine elektrostatische Aufladung der Karosserie 2 sich auch auf das Elektroskop 13 ausbreitet und die Abstoßung zwischen den über Doppelzeiger 14 und Stange 15 verteilten gleichnamigen Ladungen den Doppelzeiger 14 gegen die Stange 15 auslenkt. Zum Erfassen der Stellung des Doppelzeigers 14 ist ein berührungsloser, vorzugsweise optischer Sensor 16 vorgesehen.
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An Stelle des Elektroskops 13 könnte auch ein Elektrofeldmeter, auch unter der Bezeichnung Feldmühle bekannt, als Nachweisvorrichtung 12 vorgesehen sein. Eine solche Feldmühle enthält mehrere Elektroden, die von einem rotierenden Flügelrad abwechselnd gegen ein externes elektrostatisches Feld abgeschirmt werden. Dadurch in den Elektroden induzierte Potentialschwankungen werden elektronisch verstärkt, um ein Maß für die Stärke eines elektrostatischen Feldes zu liefern, in dem die Feldmühle angeordnet ist. Im Gegensatz zum Elektroskop liefert die Feldmühle unmittelbar ein elektrisches Signal, das ohne vorherige Konversion durch einen Sensor von der Auswerteeinheit 11 verarbeitet werden kann.
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Wenn die Steuereinrichtung 9 vom Benutzer einen Befehl zum Einparken erhält, setzt sie zunächst den elektrostatischen Generator 6 in Gang, bis die Nachweisvorrichtung 12 das Vorhandensein eines elektrostatischen Feldes von ausreichender Stärke anzeigt. Erst wenn dies der Fall ist, steuert die Steuereinrichtung 9 das Antriebssystem 10 an, um das Fahrzeug entlang einem zuvor geplanten Weg in Bewegung zu setzen.
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Zeiten, zu denen das Fahrzeug 1 auf diesem Weg anhält, etwa um zwischen Vor- und Rückwärtsgang umzuschalten, können genutzt werden, um eine zwischenzeitliche eventuell abgeklungene elektrostatische Aufladung der Karosserie 2 wiederherzustellen. Dies kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn z. B. aufgrund hoher Luftfeuchtigkeit das Fahrzeug sich praktisch vollständig entlädt, bevor der Einparkvorgang abgeschlossen werden kann.
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Im Falle eines Kontaktes der Fahrzeugkarosserie 2 mit einer Person 17 entlädt sich die elektrostatische Aufladung der Karosserie 2 schlagartig über die Person 17 zum Boden 4. Der Zusammenbruch des elektrostatischen Feldes wird von der Nachweisvorrichtung 12 erfasst und veranlasst die Auswerteeinheit 11, einen Befehl zum Abbruch des Einparkvorgangs an die Steuereinrichtung 9 auszugeben. Diese betätigt daraufhin die Bremsen, um das Fahrzeug 1 abrupt zum Stehen zu bringen.
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Wenn der Kontakt mit der Person 17 beseitigt ist, kann der Benutzer den Befehl zum Einparken erneut geben, woraufhin wiederum die Karosserie 2 zunächst elektrostatisch aufgeladen wird, bevor sich das Fahrzeug 1 in Bewegung setzt.
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Wenn die Entladung des Fahrzeugs nicht auf Kontakt mit der Person 17 zurückzuführen ist, sondern auf Ladungsabfluss über die Luft, könnte das oben beschriebene Fahrzeug auch zum stehen kommen und bräuchte einen Benutzerbefehl, um den Einparkvorgang fortsetzen zu können. Um dies zu vermeiden, ist einer Weiterbildung zufolge die Auswerteeinheit 11 ausgelegt, zwischen einer langsamen Entladung über die Luft und einer abrupten Entladung durch Kontakt mit einer Person zu differenzieren. Im einfachsten Fall reicht es dafür aus, dass zwei Grenzwerte des elektrostatischen Feldes definiert sind. Wenn die Zeit zwischen der Unterschreitung des oberen und des unteren Grenzwertes lang genug ist, um darin den elektrostatischen Generator 6 in Gang zu setzen, dann ist die Entladung langsam, anderenfalls ist sie abrupt. Im Falle der langsamen Entladung verhindert der Betrieb des Generators 6, dass der untere Grenzwert erreicht wird. Die Bedingungen für einen Abbruch des Einparkvorgangs werden nicht erfüllt, und der Einparkvorgang kann ordnungsgemäß abgeschlossen werden.
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Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Karosserie
- 3
- Reifen
- 4
- Boden
- 5
- Masseband
- 6
- Generator
- 7
- Pol
- 8
- Pol
- 9
- Steuereinrichtung
- 10
- Antriebssystem
- 11
- Auswerteeinheit
- 12
- Nachweisvorrichtung
- 13
- Elektroskop
- 14
- Doppelzeiger
- 15
- Stange
- 16
- Sensor
- 17
- Person
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009041587 A1 [0003]
