CN109311483B - 用于辅助驾驶员的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于辅助机动车驾驶员的方法，其中，确定机动车的未来加速度的设定值(12a)和机动车的当前加速度的实际值(14a)，其中，在显示区(6a)上以比较的方式向驾驶员显示设定值(12a)和实际值(14a)，其中向驾驶员示出是否应该通过操纵机动车的加速踏板来提高或降低加速度。

Description

用于辅助驾驶员的方法
技术领域
本发明涉及一种用于辅助机动车驾驶员的方法和一种用于辅助机动车驾驶员的系统。
背景技术
为了辅助机动车驾驶员设置评估性指示，其事后评估：被平稳适度加速至何种程度，或此外整体上提醒要适度加速。但是这种指示或辅助措施不能提示驾驶员，他在加速过程中要以何种强度加速或踩踏加速踏板。因此在加速过程期间要由驾驶员操纵加速踏板，除非驾驶员借助于辅助系统驾驶车辆。但如果因为通常过弱或过强加速而造成机动车可能低效地运动，则这通常不会导致最有效率的加速过程。
公开文本DE 10 2007 032 722 A1描述了一种用于通过与驾驶员触觉互动来优化机动车运行的方法。在此根据车辆的当前的运行参数通过踏板组向驾驶员传递触觉的驾驶提示以用于优化车辆的至少一个规定的运行参量，其中作为运行参数考虑驾驶员的至少一个加速期望。
由公开文本DE 10 2010 029 467 A1公开了一种用于辅助机动车驾驶员的方法。在此前瞻性地确定允许以恒定的设定速度行驶的部分行驶路段。此外确定恒定的设定速度和用于接近设定速度的设定加速度，其中向驾驶员显示该设定加速度。
公开文本WO 2010/112872 A1公开了一种具有微处理器的车辆控制设备。该微处理器被编程，以便模拟车辆的动力传动系并从车辆管理系统中接收信号，从而产生车辆的动力传动系运行的实时模拟模型，从中预测在车辆运行期间车辆的实际的、当前的燃料消耗和/或车辆的排放。在此可以把为动力传动系规定的最优的功率特征与现行条件相比较，以便与任何行驶条件下的最优值相关地显示眼前的运行条件。
发明内容
在此背景下，提出了具有独立权利要求特征的一种方法和一种系统。该方法和该系统的实施方式由从属权利要求和说明书得出。
根据本发明的方法被用于辅助机动车驾驶员，其中确定机动车的未来加速度的设定值和机动车的当前加速度的实际值。设定值和实际值为驾驶员在显示区上通过图标以对比的方式示出和/或用图标表示，其中基于加速度的实际值与设定值的对比的显示向驾驶员示出，他是否应该通过操纵机动车的加速踏板来提高或降低加速度，其中通过大于0m/s2的加速度来增大机动车速度或至少保持机动车速度恒定。
通常在例如因为规定和/或因为紧邻的前方行驶的机动车的速度而要改变本机动车的速度时确定设定值。
在设计方案中只有当加速度的实际值与加速度的设定值至少相差了容差值时，才激活显示区。在此前瞻性地和/或只有当在未来要行驶的路段上要改变速度时才激活显示区。
在此确定未来要行驶的路段的拓扑信息、在未来要行驶的路段上的所规定的最大速度的信息或限速信息以及未来要行驶的路段的环境信息、例如当前在该路段上占主导地位的天气情况，其中从这些信息中确定该路段上的速度的未来的设定值。在此利用机动车的至少一个传感器和/或利用导航设备确定这类信息。
这还包括如下措施：用传感器检测在机动车前方行驶的机动车且根据该在前方行驶的机动车的速度调整加速度的设定值。如果该前方行驶的机动车首先慢速行驶，然后拐弯，那么可以提高加速度的设定值。
此外利用为使机动车加速而可被致动的机动车的加速踏板，由与加速踏板共同作用的执行器为该加速踏板产生附加力，该附加力代表了在加速度的实际值与设定值之间的差。该附加力例如通过加速度的实际值与设定值的比较来确定。因此能够在加速时通过显示区以视觉方式辅助驾驶员，且通过被执行器施加附加力的加速踏板以触觉和/或机械方式辅助驾驶员。
在考虑到描述附加力与加速踏板的调节行程之间的关系的特征曲线的前提下调整附加力。
在考虑到运动学参量、即机动车的位置、速度和/或加速度的至少一个当前值的情况下以及在考虑对至少一个运动学参量的至少一个规定的情况下使用确定机动车转矩的算法来为机动车的加速度或速度的正向改变确定设定值。在此随着机动车的位置变化要考虑的是：要调整的和/或所允许的机动车最大速度。
在设计方案中，由机动车的控制器确定机动车的至少一个运动学参量的当前值并以此为基础确定机动车转矩的实际值，从该实际值推导出加速度的实际值。此外，确定至少一个运动学参量的至少一个预先规定的值，并以此为基础确定机动车的转矩的设定值，从该设定值推导出加速度的设定值。
在此可行的是，将转矩的实际值与设定值相互比较。
在设计方案中，为加速度的设定值使用第一图标，为加速度的实际值使用第二图标，其中这两个图标相对于彼此显示在显示区上。在此这两个图标在显示区上可以相对于彼此具有不同位置，其中它们的位置随着设定值和/或实际值的改变而动态改变。这类图标例如被设计为箭头或机动车的示意图。
此外这两个图标具有不同颜色，其中表示加速度实际值的第二图标的颜色可以改变。例如可以根据加速度的实际值是大于还是小于设定值来调整相应颜色。颜色的这种改变可以例如在加速度的实际值相对于设定值改变时进行。
根据本发明的系统被设计用于辅助机动车驾驶员且包括控制器和显示区。控制器被设计用于确定机动车的未来加速度的设定值和机动车的当前加速度的实际值。显示区被设计用于，通过图标以对比的方式为驾驶员示出和/或象征性地表示设定值和实际值，其中为驾驶员显示他是否应该通过操纵加速踏板来提高或降低机动车加速度。
所述系统还包括加速踏板和与加速踏板共同作用的执行器，该执行器被设计用于为加速踏板产生附加力，该附加力代表了在加速度实际值与设定值之间的差。
利用该方法为驾驶员提供了情景式的加速建议。
在此正是在加速阶段或作为负加速度的减速阶段辅助驾驶员并促使驾驶员操纵加速踏板或油门踏板，这通过：在显示区上利用图标显示出实际值以及设定值或实际范围以及设定范围。驾驶员由此通过图标根据图标相对于彼此的位置以及图标颜色获得提示：他在位于前方的行驶情况中应如何理想地踩踏且因此致动加速踏板，以便尽可能有效率地行驶。例如在机动车速度不久将由于外部的规定而将要或应该提高或降低的情况下，例如在某个场所的出口或入口位置或在前方行驶的机动车变快或变慢时，前瞻性地提供所述提示。
在该方法的设计方案中，规定加速度和/或速度的效率值，用于为机动车将要进行的行驶确定有效率的加速度，该效率值表明了针对一确定的行驶速度而确定的在消耗改变和与消耗改变相关的行驶时间改变之间的关系，其中从效率值中确定出：在确定的行驶时间延长的情况下，怎样节约消耗是驾驶员可接受的。据此建立目标函数，该目标函数对于行驶给出了有效率的加速度的设定值，其中在目标函数中记录了相对于至少一个参考加速度对于机动车从至少一个初始速度加速到至少一个中间速度的加速度的设定值而言的行驶时间改变和消耗改变。接下来确定行驶时间改变和消耗改变。根据所建立的目标函数使用所确定的行驶时间改变和消耗改变来确定有效率的加速度的设定值。从有效率的加速度的设定值中通常与加速度的实际值相比较地生成加速度设定值或设定范围的显示，且在显示区上作为机动车方面的驾驶员辅助系统的一部分加以显示。用于实施该方法的补充措施还由奥迪股份公司的专利申请文献DE 10 2013 016 427 A1所公开。
借助于对加速度设定值的建议，驾驶员知道要怎样更有效率地进行该加速过程，在该加速过程中，驾驶员使加速度的当前的实际值匹配于设定值且理想地使其一致。该建议利用显示区通过图标以视觉方式显示给驾驶员。在一种可能的实施方案中，因为在显示区上对实际值与设定值的对比式的显示仅以情景方式激活，并且——基于未来要行驶的路段的预测数据——仅在合理的情况下是可见的，所以呈现了教练员的角色，该教练员也仅在存在潜能的地方进行辅助。作为系统的显示区例如使用平视显示器，其被显示在挡风玻璃上，这是因为由此对驾驶员的注意力影响最小。作为显示区可以根据需求选择性地或补充性地使用组合仪表。此外可行的是，所述显示区被设计为用于数据处理的独立于机动车的、可携带的设备的部件、例如移动电话的部件，其能够通过接口与控制器联接。视觉显示还通过触觉驾驶提示被加以补充。该触觉的驾驶提示辅助于驾驶员并例如通过主动的油门踏板或加速踏板来传递，其中，加速踏板通过附加力来反馈：允许和/或应该以何种程度下压。此外可行的是，实际值与设定值的以对比方式的显示通过声学信号来加以补充。
在本方法中还操控机动车的加速踏板。在此该加速踏板与被设计作为调节部件的执行器耦合，该调节部件或执行器被布置用于形成作用在加速踏板上的调节力。在此确定效率信息，该效率信息描述了机动车的驾驶操作的与行驶情况有关的能量效率。根据效率信息，确定在两个踏板边界位置之间延伸的特征曲线，该特征曲线描述了由调节部件施加至加速踏板上的附加力，且基于附加力的走向操控执行器，这可在奥迪股份公司的专利申请文献DE 10 2013 013 853 A1获知。
在用于辅助驾驶员的系统——该系统也被称作是用于利用油门或加速踏板使机动车加速的驾驶员辅助系统——中向控制器输入速度的实际值且规定速度的设定值。控制器为此被设计成，基于该行驶的和/或该机动车的运行参数确定最优的、有效率的加速度以及规定设定值。此外，由控制器确定加速踏板的根据规定的、有效率的加速度而改变的调节行程和/或角度作为加速踏板的调节行程和/或角度的设定值。能够被控制器操控的执行器与主动的加速踏板作用连接，其中利用执行器将能够由驾驶员或其脚通过操纵加速踏板来选择的调节行程和/或角度调节至调节行程的作为设定阈值的相应设定值，同时也能够用脚超出该设定阈值踩踏，这由奥迪股份有限公司的专利申请文献DE 10 2013 003 147 A1所公开。
据此描述了例如通过加速踏板的压力点或可变的力提升对驾驶员的脚的引导。
利用该方法，在驾驶员在当前运行情况中油门加得不够且因此不能有效率地使机动车加速时促使驾驶员加大油门。为此通常在主动的加速踏板上设定附加力的变化曲线，其中开始踏上加速踏板的力的水平或者说起始踩踏力降至得到有效率的加速度的理想点，从而在无直接感知的情况下就将驾驶员的脚无意识地引导至有效率的点。
驾驶员被训练以此方式致动加速踏板，从而尽可能有效率地进行加速过程。因此可以开发消耗潜能，这是驾驶员自身不能够开发的，因为他不可能知道，按照惯例在考虑当前运动学的运行参数、例如当前速度和加速度的实际值的情况下在相应的运行情况以及因此在行驶情况中如何调整有效率的加速度的设定值。
利用例如由马达控制器所执行的功能，针对相应的行驶情况，例如在考虑到在机动车的所行驶的路段上的当前和未来的速度限制、机动车的位置和机动车速度的实际值、所挂入的挡位和所选择的行驶模式来计算出有效率的转矩，该转矩对于未来的加速度、例如在道路出口处从50km/h提速至100km/h而言是用于进行加速过程最有效率的。该转矩于是被作为表示加速度设定值的图标显示在之前所述的显示区上——如果在这种情况下是合理的。在此由驾驶员将转矩的实际值——驾驶员通过加速踏板影响该实际值——匹配于转矩的设定值。转矩的实际值能够从控制器中获取，由此又得到对于加速度实际值的图标的显示。有效率的转矩的设定值可以作为由加速踏板作用在驾驶员脚部的触觉反馈的基础。该转矩的设定值可以通过加速踏板的特征曲线的数据被换算为针对加速踏板规定的调节行程和/或角度且通过油门踏板以触觉或能够被感觉到的方式为驾驶员进行调整。
利用本方法和系统，通过显示区在视觉方面辅助驾驶员以及通过油门踏板以触觉方式辅助驾驶员，用以将机动车的加速度调整至相应规定的设定值且因此使机动车有效率地运动，由此避免驾驶员过弱或过强地加速机动车。
本发明的其他优点和实施方案由说明书以及附图得出。
当然，上面所述和下面待述的特征不仅能够在相应给出的组合中、也能够在其他组合中或单独使用，而不脱离本发明范围。
附图说明
借助附图中的实施方式示意性示出本发明以及参照附图示意性详述本发明。
图1示出根据本发明的系统的实施方式。
图2示出根据本发明的系统的一种实施方式的显示区的第一示例在不同运行情况中的示意图。
图3示出根据本发明的系统的第二实施方式的显示区的第二示例在不同的运行情况中的示意图。
图4示出在根据本发明的方法的一种实施方式中使用的图表，该图表描述了在机动车的加速踏板的附加力与调节行程之间的关系。
具体实施方式
附图是相关联且全面地加以说明的。相同部件被分配相同附图标记。
图1中示意性示出的用于辅助机动车驾驶员的根据本发明的系统2的实施方式包括作为各部件的控制器4、显示区6、机动车的被设计为加速踏板8的油门踏板以及与加速踏板8共同作用的执行器10。
在机动车驾驶期间，用传感器确定运行参数且因此还确定如位置、速度和/或加速度等机动车的运动学参量以及所行驶的交通空间的拓扑参量。此外还确定与本机动车使用相同交通空间的其他交通参与者、即其他机动车的这类运行参数以及因此还确定运动学参量。此外还查明有关速度的规定，该有关速度的规定在该交通空间中且因此在所要行驶的路段上要加以考虑。
基于运行参数和/或所述规定，由控制器4确定机动车转矩的实际值以及设定值。在此基础上还确定机动车的加速度的实际值和设定值。加速度的实际值和设定值以对比的方式在显示区6上向驾驶员显示和/或象征性地显示。在此为驾驶员示出，驾驶员是否应通过操纵机动车的加速踏板8提高或降低加速度。
补充地，由与加速踏板8共同作用的执行器10为油门踏板8产生附加力，该附加力表现了在加速度的实际值与设定值之间的差且通过油门踏板8以触觉方式传递给驾驶员。
作为系统2的实施方式的一部分的显示区6a的可能的第一示例在图2a、2b和2c中以不同的运行情况示出。在此通过被设计为箭头的第一图标12a示出加速度的设定值，其中在此规定，表示加速度的设定值的图标12a在本方法的实施方式中被用作参照值。为了示出加速度的实际值而使用在此也被设计为箭头的第二图标14a，该第二图标相对于第一图标的位置是可变的，在此第二图标14a也改变其颜色。
在第一运行情况中，加速度的实际值与设定值相同。在此情况下在此仅示出第一图标12a，也可以使第一图标12a与第二图标14a重合。
在借助图2b示出的第二运行情况中，加速度的实际值小于加速度的设定值。在此情况下表示加速度实际值的第二图标14a例如是绿色的。此外第二图标14a在此被布置在第一图标12a下方，由此在视觉上额外向驾驶员显示出：他可以再加大油门且因此加速。
在根据图2c示出的第三种运行情况中，表示加速度实际值的第二图标14a被布置在表示加速度设定值的第一图标12a的上方，且在此第二图标是黄色的。由此为驾驶员示出：加速度的实际值大于加速度的设定值，驾驶员应减小油门。
在此处所示的显示器6a的示例中，第一图标12a的位置也要随加速度的设定值而动态改变，且通常要适配于对要在交通空间中行驶的速度的规定。
作为系统2的实施方式一部分的显示区6b的可能的第二示例在图3a、3b、3c和3d中以不同的运行情况示出。在此通过被设计为机动车的第一图标12b示意性示出加速度的设定值，其中在此规定，代表加速度的设定值的图标12b在本方法的实施方式中被用作参照值。为了示出加速度实际值，在此使用同样也被设计为机动车的第二图标14b，该第二图标相对于第一图标的位置是变化的，其中该第二图标14b也可以改变其颜色。
在第一运行情况中，加速度的实际值和设定值相同。在此情况下仅示出第一图标12b，在此也可以使第一图标12b和第二图标14b重合。
在根据图3b示出的运行情况中，加速度的实际值小于加速度的设定值。在此情况下表示加速度实际值的第二图标14b是绿色的。此外第二图标14b在此被布置在第一图标12b下方，由此以视觉方式为驾驶员示出：他可以再加大油门且由此加速。
在根据图3c示出的运行情况中，表示加速度实际值的第二图标14b布置在表示加速度的设定值的第一图标12b上方，且第二图标在此是黄色的。由此为驾驶员示出：加速度的实际值大于加速度的设定值，驾驶员应减小油门。
图3d示出图3a的显示区6b的表达方式的变型方案。在此除了第一图标12b以外还设有额外的图标16，该图标包括鞋子和指向鞋子的箭头，由此表示，脚从加速度踏板8上移开。替代于此，如果箭头指向远离鞋子的方向和/或指向与在此所示的箭头相反的方向，那么通过相应的额外的图标表明，要加大油门。
在此处所示的显示区6b的示例中，第一图标12b的位置也要随加速度的设定值动态地改变且通常要适配于对要在交通空间中行驶的速度的规定。
图4的图表包括横坐标40，沿该横坐标绘出加速踏板8的调节行程s。此外绘出了表示由加速踏板8产生的力、在此为附加力的纵坐标42。该图表包括被动的第一特征曲线44和主动的第二特征曲线46。在这两条特征曲线44、46之间位于阴影区域48、50中的是由执行器10产生的、依赖于调节行程的可能的附加力值。点52在此示出了加速踏板8的最佳调节行程的值，在该值处这两条特征曲线44、46相同。如果第二特征曲线46关于调节行程的导数为负值，其中在此情况下该第二特征曲线46的数值还大于第一特征曲线44的数值，则促使驾驶员加大油门。在此情况下加速踏板8松弛/屈服。否则，当该导数具有正值时，加速踏板8压抵驾驶员的脚。通常驾驶员不应把加速踏板压得超出表示最佳调节行程的点52，这在此受益于起到反作用力作用的附加力。此外可行的是，如在图表中通过双箭头表示的，可以相对于调节行程s的值可变地调整点52。

Claims (9)

1.一种用于辅助机动车驾驶员的方法，其中，确定机动车的未来加速度的设定值和机动车的当前加速度的实际值，其中，在显示区(6、6a、6b)上以对比的方式向驾驶员显示设定值和实际值，其中，向驾驶员示出是否应该通过操纵机动车的加速踏板(8)来提高或降低加速度，当要改变机动车的速度时，确定所述设定值，当在未来要行驶的路段上要改变速度时，激活显示区(6、6a、6b)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中当加速度的实际值与加速度的设定值至少相差了容差值时，激活显示区(6、6a、6b)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中确定未来要行驶的路段的拓扑信息、在未来要行驶的路段上规定的最大速度的信息和未来要行驶的路段的环境信息，其中从这些信息中确定该路段上的速度的未来的设定值。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中利用能被致动以使机动车加速的机动车的加速踏板(8)，通过与加速踏板(8)共同作用的执行器(10)为该加速踏板(8)产生附加力，该附加力代表了在加速度的实际值与设定值之间的差。
5.根据权利要求4所述的方法，其中在考虑到对附加力与加速踏板(8)的调节行程之间的关系进行描述的特征曲线的前提下调整附加力。
6.根据上述权利要求之一所述的方法，其中由机动车的控制器(4)确定机动车的至少一个运动学参量的当前值并以此为基础确定机动车的转矩的实际值，从中推导出加速度的实际值；确定所述至少一个运动学参量的至少一个预先规定的值，并以此为基础确定机动车的转矩的设定值，从中推导出加速度的设定值。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其中对于加速度的设定值使用第一图标(12a、12b)，对于加速度的实际值使用第二图标(14a、14b)，其中这些图标(12a、12b、14a、14b)以对比的方式被显示在显示区(6、6a、6b)上。
8.一种用于对机动车驾驶员进行辅助的系统，其中所述系统(2)包括控制器(4)和显示区(6、6a、6b)，其中所述控制器（ 4 ） 被设计用于，确定机动车的未来加速度的设定值和机动车的当前加速度的实际值，其中所述显示区(6、6a、6b)被设计用于，以对比的方式为驾驶员显示设定值和实际值，其中为驾驶员显示是否应该通过操纵机动车的加速踏板(8)来提高或降低加速度，当要改变机动车的速度时，确定所述设定值，当在未来要行驶的路段上要改变速度时，激活显示区(6、6a、6b)。
9.根据权利要求8所述的系统，该系统还包括加速踏板(8)和与加速踏板(8)共同作用的执行器(10)，其中所述执行器(10)被设计用于，为加速踏板(8)产生附加力，该附加力代表了在加速度的实际值与设定值之间的差。
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