DE102005003177B4

DE102005003177B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Verhinderung von Abkommenunfällen von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE102005003177B4
Application number: DE102005003177.3A
Authority: DE
Inventors: Axel Tenzer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2022-02-03
Anticipated expiration: 2025-01-20
Also published as: DE102005003177A1

Abstract

Vorrichtung zur Verhinderung von Abkommenunfällen eines Fahrzeugs, umfassend mindestens eine Sensorik zur Erfassung eines Fahrdynamikparameters, mindestens ein Mittel zur Erfassung einer eigenen Fahrspur und mindestens eine Recheneinheit, wobei die Recheneinheit derart ausgebildet ist, dass durch die Recheneinheit aus dem Fahrdynamikparameter und der erfassten Fahrspur (2) ein maximaler Lenkwinkel (δ_MAX) ermittelt wird, der durch den Fahrer als aufgebrachter Lenkwinkel (δ) eingestellt werden könnte, sodass das Fahrzeug (1) störungsfrei entlang einer Trajektorie (4) wieder auf die Fahrspur (2) fährt, wobei die Vorrichtung eine Aktorik aufweist, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass durch die Aktorik ein Gegenlenkmoment aufbringbar ist, welches dem durch einen Fahrer aufgebrachten Lenkwinkel (δ) entgegenwirkt, um einem Überschreiten des maximalen Lenkwinkels (δ_MAX) für den eingestellten Lenkwinkel (δ) des Fahrers entgegenzuwirken, wobei das Gegenlenkmoment variabel ist und ab Überschreiten eines Grenzwerts (δ_LIM) für den aufgebrachten Lenkwinkel (δ) des Fahrers aufgebracht wird, wobei der Grenzwert (δ_LIM) kleiner oder gleich dem maximalen Lenkwinkel (δ_MAX) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verhinderung von Abkommenunfällen von Fahrzeugen.
Eine hohe Anzahl an Fahrzeugunfällen mit Personenschaden sind auf ein Fehlverhalten bei der Fahrzeugquerführung zurückzuführen. Ursachen für Fehler in der Fahrzeugquerführung sind beispielsweise auf eine mangelnde Aufmerksamkeit des Fahrers aufgrund von Ablenkungen oder Ermüdungen oder auf eine fehlerhafte Abschätzung von Kraftschluss und Geschwindigkeit bei gegebenem Streckenverlauf zurückzuführen. Das Fehlverhalten kann dazu führen, dass das Fahrzeug von der eigenen Fahrspur in den Seitenraum oder in die benachbarte Fahrspur abkommt.
Es sind daher verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zur Querführungsassistenz bekannt. Eine Vorrichtung zur Querführungsassistenz umfasst eine Sensorik, welche eine dem Fahrzeug vorausliegende, zur Verfügung stehende Fahrspur (freie Fahrspur) erkennt. Die Sensorik ist beispielsweise als Kamera, Radar oder Laser ausgebildet. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Recheneinheit, durch welche eine zukünftige Position des Fahrzeugs relativ zur freien Fahrspur ermittelbar ist. Wird ein gegenwärtiges und/oder zukünftiges Verlassen der freien Fahrspur erkannt, so wird eine geeignete Aktorik aktiviert. Ein derartiges System ist beispielsweise aus der WO 02/47945 A2 bekannt.
Die Aktorik ist dabei beispielsweise als Warnsystem ausgebildet. Der Fahrer wird dabei akustisch, optisch und/oder haptisch auf das Verlassen der Fahrbahn aufmerksam gemacht und kann selbst durch geeignete Lenkeingriffe das Fahrzeug wieder auf die Spur bringen.
Alternativ oder ergänzend kann die Aktorik auch als System zur Aufbringung eines Zusatzlenkmoments ausgebildet sein, wobei ein Fahrer dabei unterstützbar ist, auf die freie Fahrspur zurückzukehren und/oder ein Verlassen der Fahrspur zu verhindern. Daneben ist es auch denkbar, den Fahrer für die Dauer des Eingriffs zu ersetzen.
Das Abkommen von der Fahrbahn ist vielfach unkritisch, da es mit weniger als einer halben Fahrzeugbreite erfolgt und im Seitenraum oder der benachbarten Fahrspur keine oder nur eine leichte Kollision mit Leitpfosten droht. Ein Erschrecken des Fahrers kann jedoch dazu führen, dass dieser einen Lenkwinkel einschlägt, welcher der Fahrsituation und/oder der Geschwindigkeit unangepasst ist. Der zu groß gewählte Lenkwinkel kann nach dem Wiederauffahren auf die eigene Fahrbahn ein Überschwingen auf eine Gegenfahrbahn oder eine benachbarte Spur als Folge haben. Dies kann beispielsweise dazuführen, dass das Fahrzeug über die benachbarte Fahrbahn hinaus in den gegenüberliegenden Seitenraum abkommt oder in der benachbarten Fahrbahn mit einem entgegenkommenden Fahrzeug kollidiert. Weiter kann es vorkommen, dass der Fahrer mit einer weiteren heftigen Lenkbewegung auf das Überschwingen reagiert und das Fahrzeug aufgrund dieser weiteren heftigen Lenkbewegung endgültig die Fahrbahn verlässt.
Aus der DE 43 32 836 C1 ist eine Vorrichtung zur spurhaltungsgeregelten Lenkung eines Fahrzeuges bekannt, mit einer Einrichtung zur Erkennung der Fahrzeuglage relativ zu einer Fahrbahn und einer Lenkregeleinrichtung, die aus der von der Fahrzeuglageerkennungseinrichtung ermittelten Ist-Fahrzeuglage und einer vorgegebenen Soll-Fahrzeuglage ein Regelabweichungssignal ermittelt und ein Lenkhilfe-Stellsignal abgibt. Weiter weist die Vorrichtung eine mit dem Lenkhilfe-Stellsignal beaufschlagbare Lenkwinkelstelleinrichtung auf, wobei eine die regelungsangeforderte Lenkwinkelverstellung vorbestimmbar begrenzende Einrichtung vorgesehen ist und die Lenkwinkelstelleinrichtung zusätzlich mit einer fahrerangeforderten Lenkwinkelstellsignalkomponente beaufschlagbar ist, wobei die Lenkwinkelstelleinrichtung den Lenkwinkel durch Überlagerung der vorbestimmbar begrenzbaren, regelungsangeforderten Lenkwinkelverstellung mit der fahrerangeforderten Lenkwinkelverstellung einstellt.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, durch welche Abkommenunfälle von Fahrzeugen aufgrund von Fehlern in der Fahrzeugquerführung verhindert werden.
Die Lösung des Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 5. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierfür werden mindestens ein Fahrdynamikparameter und eine eigene Fahrspur erfasst. Aus dem Fahrdynamikparameter und der erfassten Fahrspur wird ein maximaler Lenkwinkel ermittelt. Der maximale Lenkwinkel stellt einen durch den Fahrer einstellbaren Lenkwinkel dar, bei dem ein störungsfreies Wiedereinfahren in die Fahrspur gewährleistet ist. Ein Überschwingen in eine benachbarte Fahrbahn wird jedoch verhindert. Parameter der Fahrdynamik sind beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine Querbeschleunigung, eine Längsbeschleunigung oder ein Giermoment. Die Daten der Fahrzeugdynamik sind durch geeignete Sensorik erfassbar und/oder ermittelbar. Sie sind einer Recheneinheit zur Ermittlung des maximalen Lenkwinkels beispielsweise mittels CAN-Bus übermittelbar. Als Recheneinheit ist eine bereits im Fahrzeug vorhandene Recheneinheit einer aktiven Lenkhilfe oder eines anderen Systems nutzbar.
Dabei wird bei Überschreiten eines Grenzwerts für den aufgebrachten Lenkwinkel des Fahrers durch eine Aktorik ein variables Gegenlenkmoment aufgebracht, welches dem durch den Fahrer aufgebrachten Lenkwinkel entgegenwirkt und so einem Überschreiten des maximalen Lenkwinkels entgegenwirkt. Der Grenzwert ist dabei kleiner oder gleich dem maximalen Lenkwinkel. Mit wachsendem vorgegebenen Lenkwinkel wächst das durch die Aktorik aufgebrachte Gegenlenkmoment. Damit kann dem Fahrer frühzeitig entgegengesteuert werden und eine reflexartige Übersteuerung durch den Fahrer verhindert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Fahrspur durch ein Fahrspurerkennungssystem umfassend mindestens eine Sensorik zur Erkennung der freien Fahrbahn erfasst. Die Sensorik ist beispielsweise als Kamera, Radar oder Laser ausgebildet. Daneben ist es auch denkbar, die Fahrspur aus Daten eines Navigationssystems zu ermitteln. Eine Realisierung der Erfindung ist bei Nutzung bestehender Systeme ohne zusätzliche Hardware im Fahrzeug möglich.
In einer weiteren Ausführungsform ist der maximale Lenkwinkel von mindestens einem Parameter der Fahrzeugumgebung abhängig. Parameter der Fahrzeugumgebung sind beispielsweise ein Fahrverhalten anderer relevanter Fahrzeuge, die Art einer Fahrbahnbegrenzung, wie Baum, Leitpfosten, Markierungslinie oder ähnliche, eine Fahrbahnbeschaffenheit der freien Fahrspur, eine Fahrbahnbeschaffenheit neben der freien Fahrspur, eine Verkehrsdichte neben der freien Fahrspur, Witterungsbedingungen etc. Bei einer Ausbildung der Sensorik der Fahrspurerkennung als Kamera ist für eine Erkennung der Art der Fahrbahnbegrenzung oder ähnlicher Parameter ein Bildverarbeitungsverfahren einsetzbar.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Betrag des Gegenlenkmoments begrenzt. In Abhängigkeit der Fahrsituation ist das Gegenlenkmoment positiv oder negativ. Durch die Begrenzung des Gegenlenkmoments wird erreicht, dass der Fahrer das Gegenlenkmoment durch erhöhte Lenkkraft bei Bedarf übersteuern kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeug, für welches ein unbeabsichtigtes Verlassen einer freien Fahrspur prognostiziert wird, und
2 schematisch den Verlauf eines Zusatzlenkmoments.

1 zeigt ein Fahrzeug 1 auf einer freien Fahrspur 2. Das Fahrzeug 1 ist mit einer nicht dargestellten Kamera ausgebildet, durch welche die freie Fahrspur 2 erfassbar ist.
Wird ein Verlassen der freien Fahrspur 2 durch das Fahrzeug 1 detektiert, so kann ein Fahrer optisch, akustisch und/oder haptisch gewarnt werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch das Fahrzeug ein Zusatzlenkmoment aufgebracht werden, durch welches der Fahrer beim Einhalten der Fahrspur 2 unterstützt wird.
Das Erkennen des Abkommens und/oder die Warnung kann als Folge haben, dass der Fahrer erschrickt und aufgrund des Erschreckens einen zu großen Lenkwinkel aufbringt. Aufgrund des zu groß gewählten Lenkwinkels kann es zu einem Überschwingen des Fahrzeugs 1 in die gegenüberliegende Fahrspur entlang einer Trajektorie 3 kommen.
Erfindungsgemäß wird daher ein maximaler Lenkwinkel aufgrund der erfassten Fahrspur und mindestens einem Parameter der Fahrdynamik ermittelt. Ein maximal fahrbarer Lenkwinkel wird dem Fahrer durch Überlagerung eines Gegenlenkmoments bei Überschreiten eines Grenzwertes mitgeteilt. Das Gegenlenkmoment kann dabei variabel gewählt werden, wobei es antiproportional zum Abstand zwischen aufgebrachtem Lenkwinkel und maximalen Lenkwinkel wächst. Durch den maximalen Lenkwinkel wird gewährleistet, dass das Fahrzeug 1 störungsfrei entlang einer Trajektorie 4 wieder auf die freie Fahrspur 2 einfährt. Ein Überschwingen auf die benachbarte Fahrbahn wird dabei verhindert.
2 zeigt schematisch einen Verlauf eines aufgebrachten Lenkwinkels δ über die Zeit t. Zum Zeitpunkt t1 wird ein Grenzwert δ_LIM überschritten. Ab diesem Zeitpunkt wird durch eine Aktorik ein Gegenlenkmoment aufgebracht. Dadurch wird verhindert, dass ein maximaler Lenkwinkel δ_MAX überschritten wird. Ein sich so ergebender Verlauf ist durch die Linie 5 dargestellt. Der Grenzwert δ_LIM und der maximaler Lenkwinkel δ_MAX können in einer besonderen Ausführungsform zusammenfallen. Das Gegenlenkmoment ist begrenzt, dadurch wird erreicht, dass der Fahrer das Gegenlenkmoment bei Bedarf übersteuern kann. Ein Verlauf eines aufgebrachten Lenkwinkels δ bei Übersteuerung durch den Fahrer ist beispielhaft durch die Kurve 6 dargestellt.

Claims

Vorrichtung zur Verhinderung von Abkommenunfällen eines Fahrzeugs, umfassend mindestens eine Sensorik zur Erfassung eines Fahrdynamikparameters, mindestens ein Mittel zur Erfassung einer eigenen Fahrspur und mindestens eine Recheneinheit, wobei die Recheneinheit derart ausgebildet ist, dass durch die Recheneinheit aus dem Fahrdynamikparameter und der erfassten Fahrspur (2) ein maximaler Lenkwinkel (δ_MAX) ermittelt wird, der durch den Fahrer als aufgebrachter Lenkwinkel (δ) eingestellt werden könnte, sodass das Fahrzeug (1) störungsfrei entlang einer Trajektorie (4) wieder auf die Fahrspur (2) fährt, wobei die Vorrichtung eine Aktorik aufweist, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass durch die Aktorik ein Gegenlenkmoment aufbringbar ist, welches dem durch einen Fahrer aufgebrachten Lenkwinkel (δ) entgegenwirkt, um einem Überschreiten des maximalen Lenkwinkels (δ_MAX) für den eingestellten Lenkwinkel (δ) des Fahrers entgegenzuwirken, wobei das Gegenlenkmoment variabel ist und ab Überschreiten eines Grenzwerts (δ_LIM) für den aufgebrachten Lenkwinkel (δ) des Fahrers aufgebracht wird, wobei der Grenzwert (δ_LIM) kleiner oder gleich dem maximalen Lenkwinkel (δ_MAX) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erkennung der Fahrspur (2) als Fahrspurerkennungssystem ausgebildet ist, umfassend mindestens eine Sensorik zur Erkennung der freien Fahrbahn (2).
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Lenkwinkel (δ_MAX) von mindestens einem Parameter der Fahrzeugumgebung abhängig ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Gegenlenkmoments begrenzt ist.
Verfahren zur Verhinderung von Abkommenunfällen eines Fahrzeugs, wobei mindestens ein Fahrdynamikparameter und eine eigene Fahrspur erfasst werden, wobei aus dem Fahrdynamikparameter und der erfassten Fahrspur (2) ein maximaler Lenkwinkel (δ_MAX) ermittelt wird, der durch den Fahrer eingestellt werden könnte, sodass das Fahrzeug (1) störungsfrei entlang einer Trajektorie (4) wieder auf die Fahrspur (2) fährt, wobei durch eine Aktorik ein Gegenlenkmoment aufgebracht wird, welches dem durch einen Fahrer aufgebrachten Lenkwinkel (δ) entgegenwirkt, um einem Überschreiten des maximalen Lenkwinkels (δ_MAX) für den eingestellten Lenkwinkel (δ) des Fahrers entgegenzuwirken, wobei das Gegenlenkmoment variabel ist und ab Überschreiten eines Grenzwerts (δ_LIM) für den aufgebrachten Lenkwinkel (δ) des Fahrers aufgebracht wird, wobei der Grenzwert (δ_LIM) kleiner oder gleich dem maximalen Lenkwinkel (δ_MAX) ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrspur (2) mittels eines Fahrspurerkennungssystems erfasst wird, umfassend mindestens eine Sensorik zur Erkennung der freien Fahrbahn (2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Lenkwinkel (δ_MAX) in Abhängigkeit mindestens eines Parameters der Fahrzeugumgebung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Gegenlenkmoments begrenzt wird.