DE102004054720A1 - Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Kollisionsvermeidungssystem und Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Kollisionsvermeidungssystem und Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (10) mit einem Kollisionsvermeidungssystem, umfassend Mittel (11) zur Erfassung potentieller Kollisionspartner (20) und mit einer Steuereinheit verbundene Mittel (12) zur Auswertung einer Kollisionsgefahr. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass bei relativer seitlicher Annäherung des Kollisionspartners eine Aktorik aktiviert wird, um eine Solltrajektorie (15) des Fahrzeugs (10) zur Vermeidung einer lateralen Kollision vorzugeben. DOLLAR A Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Kollisionsvermeidungssystem und eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
  • Bei den bekannten Systemen zur Überwachung eines Totwinkels werden zwar Objekte im Seitenrückraum erfasst, und bei drohender Kollisionsgefahr wird ein Warnsignal abgegeben. Ein unterstützender Eingriff erfolgt dabei jedoch nicht. Eine andere bekannte Art von Fahrassistenzsystemen, die so genannten Spurassistenzsysteme, stützen ihre Regelung auf Fahrbahnmarkierungen, jedoch nicht auf potentielle Kollisionsobjekte. Ferner nutzen sie in der Regel die Lenkung als Aktorik, wodurch nur mit begrenzter Schärfe zwischen Stelleingriff durch das System und Fahrerwunsch unterschieden werden kann. Um eine Bevormundung des Fahrers zu vermeiden, ist es zudem erforderlich, einen Fahrerwunsch exakt zu kennen, um den Eingriff in eine Fahrzeugquerdynamik rechtzeitig abbrechen zu können. Spurassistenzsysteme begegnen nur einer begrenzten Akzeptanz, weil jeder Fahrzeuglenker eine etwas andere Position in der Fahrspur bevorzugt und gelegentlich auch absichtlich eine Begrenzungslinie überfährt.
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 103 01 790 A1 sind Fahrzeuge mit einem Kollisionsvermeidungssystem zur Verringerung des Risikos von Aufprallschäden bekannt. Solche Vorrichtungen weisen eine Erkennungseinrichtung auf, mit welcher ein möglicher Aufprall des Fahrzeugs im Voraus detektiert wird. Im Falle eines drohenden Aufpralls wird von der Erkennungseinrichtung ein Signal an eine zweite Einrichtung abgegeben, die eine Änderung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs veranlasst. Die bekannte Vorrichtung dient vorzugsweise zur Vermeidung und/oder Milderung von Auffahrunfällen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Kollisionsvermeidungssystem bereitzustellen und eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen, mit welchen eine Kollisionsgefahr mit einem potentiellen Kollisionspartner vermindert wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Kollisionsvermeidungssystem wird bei relativer seitlicher Annäherung des Kollisionspartners eine Aktorik aktiviert, um eine Solltrajektorie des Fahrzeugs zur Vermeidung einer lateralen Kollision vorzugeben. Bei der relativen seitlichen Annäherung des Kollisionspartners nähert sich entweder der Kollisionspartner an das Fahrzeug an, oder das Fahrzeug nähert sich an den Kollisionspartner an, oder es erfolgt eine beidseitige Annäherung. Kollisionspartner können andere Fahrzeuge bzw. Verkehrsteilnehmer sein, welche sich seitlich des Fahrzeugs befinden und sich relativ zum Fahrzeug annähern. Kollisionspartner können aber auch stehende Objekte, beispielsweise eine Leitplanke oder eine andere harte Fahrbahnbegrenzung wie beispielsweise Tunnelwände sein.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vermieden werden, dass ein Fahrzeuglenker Objekte links oder rechts seines Fahrzeugs übersieht. Insbesondere kann ein Totwinkelbereich des Fahrzeuglenkers, beispielsweise an Autobahnauffahrten oder bei einem Fahrspurwechsel, erfasst werden. Wird der seitliche Abstand zu Objekten, beispielsweise bei einer Baustelle, falsch eingeschätzt oder hält der Fahrzeuglenker aus anderen Gründen, wie beispielsweise Ablenkung, seine Fahrspur nicht ein, kann eine laterale Kollisionsgefahr mit einem Objekt vermieden werden.
  • Als Mittel zur Erfassung potentieller Kollisionspartner können beispielsweise Radar-Sensoren eingesetzt werden. Zur Erkennung von Objekten können beispielsweise 24GHz Radar-Sensoren verwendet werden. Für ein vorausschauende oder rückblickende Umgebungserfassung können 77 GHz Radar eingesetzt werden, um auch eine potentielle Kollisionsgefahr mit weiter entfernten Objekten und großen Relativgeschwindigkeiten, wie sie beispielsweise bei fließendem Gegenverkehr vorliegen, einzubeziehen. Zweckmäßigerweise kann die Erkennung und Bewertung potentieller Kollisionspartner durch eine zusätzliche Sensorik unterstützt werden, beispielsweise durch eine Bildverarbeitung, welche auch eine Spurzuordnung von Objekten erlaubt. Damit kann bei einer mehrspurigen Fahrbahn die Spur erkannt werden, in der sich das Objekt bewegt. Vorteilhafterweise reagiert das System nur auf potentielle Kollisionspartner, jedoch nicht auf Fahrbahnmarkierungen.
  • Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Solltrajektorie bevorzugt durch einen Bremseingriff an Radbremsen realisiert. Besonders bevorzugt werden die Radbremsen bei niedrigen Fahr geschwindigkeiten mit geringen Bremsdrücken selektiv angesteuert. Das Fahrzeug lässt sich dabei vorteilhafterweise bereits ab einer relativ niedrigen Fahrgeschwindigkeit lenken, indem eine Änderung des Gierwinkels des Fahrzeugs vorgenommen wird. Ein derartiger Eingriff kann zwar für den Fahrzeuglenker unangenehm sein. Da es sich jedoch dabei primär um eine Sicherungsfunktion handelt, sind die Anforderungen an den Komfort eines solchen Eingriffs lediglich von sekundärer Bedeutung.
  • Als Aktorik kann auch eine Fahrzeuglenkung angesteuert werden, insbesondere über den Momenten- und/oder Winkelsteller. Der Ansteuerung der Fahrzeugbremsen wird jedoch vorzugsweise Vorrang gegenüber der Ansteuerung der Fahrzeuglenkung gegeben, ohne diese auszuschließen. Bei der Nutzung der Radbremsen als Aktorik kann nämlich das Problem umgangen werden, bei einem aktiven Lenkungseingriff zwischen einem Fahrerwunsch und der Aktorik der Fahrzeuglenkung zu differenzieren, was dann von Bedeutung ist, wenn der Lenkungseingriff gegebenenfalls abgebrochen werden muss. Geht nämlich die Aktion, welche den kritischen Annäherungsvorgang auslöst, von einem anderen Verkehrsteilnehmer aus, so kann der Fahrzeuglenker den Systemeingriff intuitiv mit dem Lenkrad abbrechen.
  • Als Aktorik kann auch eine Federung und/oder ein Federungssystem angesteuert werden, um eine Radlastverteilung aktiv zu beeinflussen. Dies kann beispielsweise durch aktive Veränderung der Wankmomentenabstützung erfolgen, was beispielsweise mit Hilfe eines Luftfedersystems oder eines aktiven Fahrwerks wie ABC (active body control) realisierbar ist. Es bauen sich dabei an einer Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs entsprechende Seitenkräfte auf, die zu einer Querbewegung des Fahrzeugs führen. Diese Aktorik ist insbesondere bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten wirkungsvoll und erlaubt die Steue rung des Fahrzeugs ohne nennenswert kinetische Energie in Wärme umzuwandeln.
  • Der Eingriff der Aktorik kann durch einen Eingriff des Fahrzeuglenkers abgebrochen werden. Der Fahrzeuglenker hat die Möglichkeit, auf Wunsch jederzeit, bevorzugt über das Lenkrad, die Aktorik auszuschalten. Dadurch kann eine Bevormundung des Fahrzeuglenkers vermieden werden. Hierfür ist eine exakte Kenntnis des Fahrerwunsches erforderlich, um den Eingriff in die Fahrzeugquerdynamik rechtzeitig abbrechen zu können.
  • Ein Eingriffszeitpunkt der Aktorik kann vorwiegend in Abhängigkeit von einer lateralen Relativgeschwindigkeit erfolgen, wobei auch andere Faktoren, wie beispielsweise die seitliche Lage zum potentiellen Kollisionspartner, eine Rolle spielen. Der Systemeingriff selbst hat als Zielsetzung, eine laterale Kollision kurz vor dem möglichen Kollisionszeitpunkt abzuwenden. Auf den Fahrer selbst kann dieser Systemeingriff wie ein magnetisches Abstoßen wirken, das aufhört, sobald die Geschwindigkeit der relativen seitlichen Annäherung einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. Wird dieser Schwellenwert bei Null festgelegt, so könnte zwar eine Kollision vermieden werden, es würde jedoch weiterhin ein potentielles Kollisionsrisiko bestehen. Es kann daher vorteilhafterweise zur Festlegung des Eingriffszeitpunkts ein Mindestabstand zum potentiellen Kollisionspartner festgelegt werden.
  • Als Schwellenwert zur Festlegung des Eingriffszeitpunkts kann eine negative laterale Annäherungsgeschwindigkeit des potentiellen Kollisionspartners gewählt werden, um ausschließen zu können, dass eine kleine Störung doch noch zu einer lateralen Kollision führt.
  • Vor dem Eingriffszeitpunkt der Aktorik kann günstigerweise eine Informations- und/oder Warnfunktion aktiviert werden, beispielsweise in Form von optischen und/oder akustischen und/oder haptischen Warnsignalen. Als Informationseinrichtung kann ein leuchtendes oder optisches Signal, beispielsweise im Bereich eines Außenspiegels, abgegeben werden. Als zusätzliche oder alternative Unterstützung kann nahezu jede Art einer akustischen Warnung erfolgen.
  • Als Informationseinrichtung kann ein haptisches Signal ausgegeben werden, wofür vorzugsweise das Lenkrad und/oder das Brems- oder Gaspedal eingesetzt werden kann. Dazu werden das Lenkrad und/oder das entsprechende Pedal in eine pulsierende Bewegung versetzt, wodurch der Fahrzeuglenker auf eine bevorstehende Gefahrensituation aufmerksam gemacht wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass das haptische Warnsignal über den Fahrersitz abgegeben wird.
  • Vorteilhafterweise wird zum Eingriffszeitpunkt der Aktorik eine passive Sicherheitsfunktionen aktiviert. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei Überschreiten eines der genannten Schwellenwerte ein Seitenairbag sensibilisiert oder reversible Polster aktiviert werden. Dabei ist dafür Sorge zu tragen, dass der Fahrzeuglenker durch diese Sicherheitsfunktionen nicht gestört und das Fahrerverhalten nicht negativ beeinflusst wird.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Kollisionsvermeidungssystem, umfassend Mittel zur Erfassung potentieller Kollisionspartner und mit einer Steuereinheit verbundene Mittel zur Auswertung einer Kollisionsgefahr, wobei bei relativer seitlicher Annäherung des Kollisionspart ners eine Aktorik aktivierbar ist, um eine Solltrajektorie zur Vermeidung einer lateralen Kollision vorzugeben.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird.
  • Dabei zeigt die einzige Figur schematisch die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens. In der Figur werden die räumlichen Positionen eines mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Fahrzeugs 10 zu den Zeitpunkten ti, tw, tu und tc gezeigt, das sich in Fahrtrichtung 18 an einen potentiellen Kollisionspartner 20 annähert. Bei dem potentiellen Kollisionspartner 20 handelt es sich um ein zweites Fahrzeug, das sich in annähernd gleicher Fahrtrichtung 18' auf gleicher Höhe wie das Fahrzeug 10 bewegt, wobei sich das Fahrzeug 10 in einer ersten Fahrspur 16 und der potentielle Kollisionspartner 20 in einer zweiten Fahrspur 17 befindet. Die Fahrspuren 16 und 17 sind durch eine Fahrbahnbegrenzungslinie 19 getrennt. Der potentielle Kollisionspartner 20 hält zum Zeitpunkt ti einen ersten seitlichen Abstand 21 vom Fahrzeug 10 ein.
  • Das Fahrzeug 10 ist mit einem Kollisionsvermeidungssystem ausgerüstet, das nicht näher dargestellte Mittel 11 zur Erfassung des potentiellen Kollisionspartners 20 und mit einer nicht dargestellten Steuereinheit verbundene Mittel 12 zur Auswertung einer Kollisionsgefahr umfasst. In der Position tw findet eine relative seitliche Annäherung des Kollisionspartners 20 statt, indem sich das Fahrzeug 10 in Richtung Fahrbahnbegrenzungslinie 19 bewegt und sich der erste seitliche Abstand 21 zwischen dem Kollisionspartner 20 und dem Fahrzeug 10 zum Zeitpunkt ti kontinuierlich verringert und zum Zeitpunkt tw auf einen geringeren zweiten seitlichen Abstand 22 und zum Zeitpunkt tu auf einen noch geringeren dritten seitlichen Abstand 23 reduziert. Aufgrund dieser relativen seitlichen Annäherung zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Kollisionspartner 20 wird eine Aktorik aktiviert, um für das Fahrzeug 10 eine Solltrajektorie 15 zur Vermeidung einer lateralen Kollision mit dem Kollisionspartner 20 vorzugeben.
  • Die Solltrajektorie 15 kann durch Bremseingriff an Radbremsen realisiert werden. Dabei werden die Radbremsen bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten mit geringen Bremsdrücken selektiv angesteuert. Als Aktorik kann auch eine Fahrzeuglenkung und/oder eine Fahrzeugfederung aktiv beeinflusst werden.
  • Die Aktorik kann durch einen Eingriff des Fahrzeuglenkers jederzeit abgebrochen werden, vorzugsweise durch die Lenkung. Der Fahrzeuglenker kann somit jederzeit intuitiv und ultimativ entscheiden, den Systemeingriff aktiv auszuschalten. Es findet daher keinerlei Bevormundung des Fahrzeuglenkers durch das erfindungsgemäße Verfahren statt. Es wird der Ansteuerung der Fahrzeugbremsen Vorrang gegenüber der Ansteuerung der Fahrzeuglenkung gegeben, weil der Fahrzeuglenker intuitiv über die Lenkung reagiert, um den Systemeingriff auszuschalten. Durch Nutzung der Radbremsen als Aktorik kann somit leichter differenziert werden, ob es sich bei dem aktiven Lenkeingriff um einen Fahrerwunsch oder um den Systemeingriff handelt.
  • Ein Eingriffszeitpunkt der Aktorik erfolgt in Abhängigkeit von einer lateralen Relativgeschwindigkeit. Der Systemeingriff selbst hat als Zielsetzung, eine laterale Kollision kurz vor dem möglichen Kollisionszeitpunkt abzuwenden. Auf den Fahrer selbst wirkt dieser Systemeingriff wie ein magne tisches Abstoßen, das aufhört, sobald die Geschwindigkeit der relativen seitlichen Annäherung einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. Für diesen Schwellenwert zur Festlegung des Eingriffszeitpunkts ist in der Figur ein Mindestabstand 13 zum potentiellen Kollisionspartner 20 vorgegeben. Als Schwellwert zur Festlegung des Eingriffszeitpunkts kann auch eine negative laterale Annäherungsgeschwindigkeit des potentiellen Kollisionspartners 20 gewählt werden.
  • Vor dem Eingriffszeitpunkt der Aktorik kann bevorzugt eine Informations- und/oder Warnfunktion 14 aktiviert werden. In der Figur erfolgt dies in der Form eines Warnblinklichts. Zum Eingriffszeitpunkt der Aktorik kann mindestens eine passive Sicherheitsfunktion aktiviert werden, wobei beispielsweise die Auslösung eines Seitenairbags sensibilisiert wird.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie dem Verfahren zum betreiben der Vorrichtung kann die Zahl von Unfällen insbesondere bei Fahrspurwechseln, Autobahnauffahrten und Baustellendurchfahrten signifikant reduziert werden.
    •

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (10) mit einem Kollisionsvermeidungssystem, umfassend Mittel (11) zur Erfassung potentieller Kollisionspartner (20) und mit einer Steuereinheit verbundene Mittel (12) zur Auswertung einer Kollisionsgefahr, dadurch gekennzeichnet, dass bei relativer seitlicher Annäherung des Kollisionspartners eine Aktorik aktiviert wird, um eine Solltrajektorie (15) des Fahrzeugs (10) zur Vermeidung einer lateralen Kollision vorzugeben.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solltrajektorie (15) durch einen Bremseingriff an Radbremsen realisiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radbremsen bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten mit geringen Bremsdrücken selektiv angesteuert werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solltrajektorie (15) durch Ansteuerung einer Fahrzeuglenkung realisiert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuerung der Fahrzeugbremsen Vorrang gegenüber der Ansteuerung der Fahrzeuglenkung gegeben wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrzeugfederung und/oder ein Federungssystem zur aktiven Beeinflussung einer Radlastverteilung angesteuert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der Aktorik und/oder ein Eingriff der Aktorik durch einen Eingriff des Fahrzeuglenkers abgebrochen wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingriffszeitpunkt der Aktorik in Abhängigkeit von einer lateralen Relativgeschwindigkeit erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Festlegung des Eingriffszeitpunkts ein Mindestabstand (13) zum potentiellen Kollisionspartner (20) festgelegt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwellenwert zur Festlegung des Eingriffszeitpunkts eine negative laterale Annäherungsgeschwindigkeit des potentiellen Kollisionspartners (20) gewählt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Eingriffszeitpunkt der Aktorik eine Informations- und/oder Warnfunktion (14) aktiviert wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Eingriffszeitpunkt der Aktorik mindestens eine passive Sicherheitsfunktion aktiviert wird.
  13. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs (10) mit einem Kollisionsvermeidungssystem, umfassend Mittel (11) zur Erfassung potentieller Kollisionspartner (20) und mit einer Steuereinheit verbundene Mittel (12) zur Auswertung einer Kollisionsgefahr, dadurch gekennzeichnet, dass bei relativer seitlicher Annäherung des Kollisionspartners eine Aktorik aktivierbar ist, um eine Solltrajektorie (15) zur Vermeidung einer lateralen Kollision vorzugeben.
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