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Die
Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem und insbesondere ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Fahrerassistenzsystems
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 7.
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Der
Einsatz von elektronischen Komponenten in den Kraftfahrzeugen erweitert
die Anzahl der Funktionen und Einstellungsmöglichkeiten bei den Fahrzeugen
beträchtlich.
Als Beispiel ist hier die dynamische Stabilitätskontrolle der Fahrzeuge hervorzuheben,
dank derer die Anzahl und die Schwere von Unfällen deutlich gesenkt werden
konnte. Bei diesen Systemen wird stufenweise in die Fahrzeugsteuerung
eingegriffen. Damit wird einerseits erreicht, dass das Fahrzeug
nicht in einen kritischen Fahrzustand kommt. Ist andererseits eine
solche Situation bereits eingetreten, so wird von dem System versucht,
durch geeignete Maßnahmen
wie z.B. durch das Abbremsen von einzelnen Rädern das Fahrzeug wieder zu stabilisieren.
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Ein
derartiges System ist beispielsweise aus
DE 102 41 922 bekannt. Bei diesem
umfasst das Fahrerassistenzsystem ein Hilfssystem und weist Erfassungsmittel
zum Erfassen von Umgebungsinformationen über eine Umgebung des Fahrzeuges
und Beeinflussungsmittel zum Beeinflussen einer Bewegungsrichtung
und/oder einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges abhängig von
den Umgebungsinformationen auf. Das Hilfssystem dient der Ausgabe
von Hilfsinformationen an einen Fahrer des Fahrzeuges. Es weist
Erkennungsmittel auf zum Erkennen, ob das Fahrerassistenzsystem
in dem momentanen und/oder einem für die Zukunft zu erwartenden
Zustand der Umgebung und/oder Betriebszustand des Fahrzeuges zuverlässig betrieben
werden kann. Das Hilfssystem ist mit den Erkennungsmitteln verbunden und
ist ausgestaltet, dem Fahrer während
eines Betriebes des Fahrzeuges einen Hinweis zu geben, wenn das
Fahrerassistenzsystem nicht zuverlässig betrieben werden kann.
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Um
in bestimmten Situationen wie z.B. Berganfahrt und Bergauffahrt
bzw. Anfahren bei Eis und Schnee, wenn es zu einem Durchdrehen der
Räder kommen
kann und daher die Motorleistung bis zum Stillstand zurückgeregelt
werden müsste,
das Fahrzeug weiterhin beherrschen zu können, sollten diese Systeme
vorzugsweise ausgeschaltet werden.
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Aufgrund
der Tatsache, dass dieses Ausschalten je nach Verkehrssituation
rasch erfolgen muss, um das Fahrzeug durch den Fahrer manövrierfähig zu halten
bzw. zu machen, kann es dazu kommen, dass der "normale" Fahrer überfordert wird, möglicherweise überstürzt reagiert
und ihm Fehler unterlaufen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, derartige Situationen zu vermeiden und sicherzustellen,
dass sich der Fahrer vollständig
auf die jeweils gegebene Verkehrssituation konzentrieren kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
das Verfahren nach Anspruch 1 bzw. die Vorrichtung nach Anspruch
7. Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Fahrzustände vorliegen
können,
bei denen ein Stabilisierungssystem keine Vorteile bringt, sondern sogar
eine Behinderung und Gefährdung
darstellen kann. Daher muss eine solche Situation zuverlässig erkannt
werden und unmittelbar zu einem Deaktivieren oder zu einem Wechsel
von dem aktuellen Betriebsmodus des Fahrerassistenzsystems in einen Betriebsmodus
mit veränderter
Regelempfindlichkeit (bzw. Reglerempfindlichkeit) der automatischen
Stabilitätskontrolle
führen.
Durch eine gezielte Abschaltung oder eine Veränderung der Regelempfindlichkeit
(geringere Empfindlichkeit des Reglers) wird das Fahrzeug in den
beschriebenen Situationen wieder steuerbar.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden zum Erkennen solcher Fahrzustände die
folgenden Bedingungen überprüft: die Fahrzeuggeschwindigkeit
muss gering sein, insbesondere kleiner als 15km/h; die Regelsysteme
sind bzw. werden aktiviert, so dass der Motor aller Voraussicht
nach bis zum Stillstand abgeregelt wird; die beiden vorangehenden
Bedingungen sind über
einen vorgege benen Zeitraum erfüllt,
insbesondere über eine
Zeit von 20 Sekunden. Wenn diese drei Bedingungen erfüllt sind,
wird das automatische Stabilisierungssystem erfindungsgemäß abgeschaltet.
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Im
einzelnen können
die oben beschriebenen Fahrzustände über die
Eingangsgrößen Temperatur,
Lenkradwinkel, Steigungswinkel des Fahrzeugs, GPS-Positionsbestimmung
erkannt werden.
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Vorzugsweise
wird das System direkt abgeschaltet, alternativ kann die Fahrerassistenzfunktion aber
auch in einen Betriebsmodus mit verringerter Regelempfindlichkeit
umgeschaltet werden und/oder es kann eine entsprechende Meldung
an den Fahrer ausgegeben werden, mit der er zum Abschalten des Systems
aufgefordert wird. Dazu enthält
die Warnung an den Fahrer eine optische Signalisierung eines Deaktivierungs-/Aktivierungsschalters
für das Fahrerassistenzsystem.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Betreiben eines Fahrerassistenzsystems für ein Straßenfahrzeug, bei dem Umgebungsinformationen über eine
Umgebung des Fahrzeuges erfasst werden und eine Bewegungsrichtung
und/oder eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges abhängig von den Umgebungsinformationen
beeinflusst werden, während
eines Betriebes des Fahrzeuges Hilfsinformationen betreffend das
Fahrerassistenzsystem ermittelt werden und mittels der Hilfsinformationen
erkannt wird, ob das Fahrerassistenzsystem in einem momentanen und/oder
einem für
die Zukunft zu erwartenden Zustand der Umgebung und/oder Betriebszustand
des Fahrzeuges zuverlässig
bzw. zweckmäßig betrieben
werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zentraleinheit
das Fahrerassistenzsystem automatisch deaktiviert oder in einen
Betriebsmodus mit verringerter Regelempfindlichkeit umschaltet und/oder
eine Warnung an den Fahrer ausgibt, wenn das Fahrerassistenzsystem
nicht zuverlässig
bzw. zweckmäßig betrieben
werden kann.
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Die
erfindungsgemäße Lösung der
Aufgabe hat u.a. den Vorteil, dass damit verhindert wird, dass das
Fahrzeug liegen bleibt, was insbesondere bei winterlichen Straßenverhältnissen
leicht der Fall sein kann und gerade dann zu einer erheblichen Beeinträchtigung
der Verkehrssicherheit führen
kann. Durch Ausschließen
derartiger Situationen wird die Kundenakzeptanz bei einem Fahrzeug
deutlich vergrößert.
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Weitere
Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen
wird.
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1 zeigt
schematisch eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Steuern des Fahrerassistenzsystems.
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2 zeigt
schematisch eine mögliche
Wahl der Kriterien, anhand derer das Fahrerassistenzsystem aktiviert
oder deaktiviert wird.
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In 1 ist
schematisch eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Steuerung
eines Fahrerassistenzsystems (FAS) 1 als Blockschaltbild
gezeigt. Dabei sind physikalische Einrichtungen als Kasten mit durchgehendem
Rand dargestellt, einfließende
Informationen sind als Kasten mit gestricheltem Rand dargestellt.
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Das
Fahrerassistenzsystem 1 dient dazu, durch Eingriff in einen
Regelkreis zur Regelung von Antriebs- und Bremsensystem die Sicherheit
bzw. den Komfort des Fahrzeugs zu erhöhen. In dem Regelkreis stellen
die Istwerte 2 von Motorsteuerung, Bremsensystem und weiteren
Systemen, die für
die Stabilität
des Fahrzeugs relevant sind, die Eingangsgrößen dar. Aus diesen werden
anhand einer Führungsgröße "w" in einer Regelung 4 mit Rückkoppelschleife 5 Vorgabewerte 3 für die Motorsteuerung, das
Bremsensystem etc. gebildet. Die Führungsgröße "w" wird
von dem Fahrerassistenzsystem 1 aus Umgebungsinformationen 6 ermittelt
und als Eingangsgröße für die Regelung
bereitgestellt.
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Je
nach Umgebungsinformationen 6 wird die Bewegungsrichtung
des Fahrzeugs oder seine Geschwindigkeit beeinflusst, um so die
Fahrsicherheit (z.B. Antiblockiersystem, ABS, Antischlupfregelung, ASR,
oder dynamische Stabilitätskontrolle,
DSC) bzw. den Komfort (z.B. adaptive Fahrregelung, ACC) zu erhöhen.
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Das
Fahrerassistenzsystem mit den bisher beschriebenen Komponenten ist
in 1 rechts von der senkrechten gestrichelten Linie
gezeigt.
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Erfindungsgemäß ist dem
Fahrerassistenzsystem 1 eine Zentraleinheit 7 vorgeschaltet,
die das Fahrerassistenzsystem 1 aktiviert bzw. deaktiviert oder
hinsichtlich des Betriebsmodus in seiner Regelempfindlichkeit verändert (bzw.
umschaltet). Sie ist in 1 mit "CPU" bezeichnet.
Um entscheiden zu können,
wann der Einsatz des Fahrerassistenzsystems 1 sinnvoll
und hilfreich ist und wann das Fahrerassistenzsystem 1 ausgeschaltet
werden muss, werden über
eine Hilfseinrichtung 8 im Betrieb des Fahrzeuges Hilfsinformationen 9 ermittelt.
Diese Hilfsinformationen 9 betreffen z.B. die Außentemperatur, zeigen
also beispielsweise an, ob mit Schnee- oder Eisglätte zu rechnen ist. Als weitere
Hilfsinformation wird beispielsweise festgestellt, ob sich das Fahrzeug
beim Starten auf einer (stark) geneigten Fahrbahn befindet. In beiden
Fällen
ist das Anfahren besonders kritisch und muss ohne zu großes Drehmoment
erfolgen. Ferner kann der Schlupf beim Anfahren erfasst werden,
d.h. der Reibwert, der das Verhältnis
der Drehzahl zu der Motorleistung angibt.
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Die
Erfassung der einzelnen Parameterwerte kann dabei auf vielfältige Weise
geschehen. So kann beispielsweise die Neigung der Fahrbahn direkt mit
einem Neigungssensor erfolgen, es kann aber auch auf ein vorhandenes
Navigationssystem zurückgegriffen
werden, mit dem die momentane Position des Fahrzeugs festgestellt
wird und anhand der Position das Gefälle der Straße ermittelt
wird, auf der sich das Fahrzeug befindet.
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Das
Hilfssystem 8 berücksichtigt
jedoch nicht nur die bisher genannten Hilfsgrößen 9, sondern durch
das Hilfssystem 8 werden außerdem auch die Istwerte 2 von
der Motorsteuerung, dem Bremsensystem etc. ausgewertet. Die Istwerte 2 werden also
einerseits in der Regelung 4 verarbeitet, andererseits
werden sie von dem Hilfssystem 8 eingelesen. Dies ist in 1 durch
die Übergabe
der Werte an dem Punkt "X" angedeutet.
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Mit
Hilfe der Hilfsinformationen, von denen oben Beispiele genannt wurden,
wird von der Zentraleinheit 7 erkannt, ob das Fahrerassistenzsystem
in einem momentanen oder einem für
die Zukunft zu erwartenden Zustand der Umgebung des Fahrzeuges zuverlässig bzw.
zweckmäßig betrieben
werden kann. Ist dies nicht der Fall (wie es mit Bezug auf Schneeglätte und
Anfahren an einer Steigung angedeutet wurde), so wird das Fahrerassistenzsystem 1 durch
die Zentraleinheit 7 deaktiviert oder in einen Betriebsmodus
mit verringerter Regelempfindlichkeit umgeschaltet.
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Die
Zentraleinheit 7 wird ihrerseits über eine Bedieneinheit 10 durch
den Fahrer ein- und
ausgeschaltet. Wenn das erfindungsgemäße System aktiviert ist, wird
der jeweilige Status des Fahrerassistenzsystems dem Fahrer über eine
Ausgabeeinheit 11 mitgeteilt, die ebenfalls mit der Zentraleinheit 7 verbunden
ist. Über
diese Ausgabeeinheit 11 kann insbesondere dem Fahrer während eines
Betriebes des Fahrzeuges ein Hinweis gegeben werden, dass das Fahrerassistenzsystem 1 nicht
zuverlässig
bzw. zweckmäßig betrieben
werden kann (sogenannte CC-Meldung).
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Steuerung des Fahrerassistenzsystems ist in 1 links von
der senkrechten gestrichelten Linie gezeigt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfassen die Parameter, anhand derer entschieden wird,
das Fahrerassistenzsystem zu deaktivieren, die Istgeschwindigkeit
v des Fahrzeugs und ein Vorgabesignal P für die Motorleistung. Diese beiden
Parameter sind in 2 dargestellt.
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In 2 ist
der Wertebereich 12 der Parameter gezeigt. In der bevorzugten
Ausführungsform nach 2 liegt
der Sollbereich für
die Istgeschwindigkeit v des Fahrzeugs über einem vorgegebenen Schwellenwert,
der beispielsweise 15 km/h betragen kann. Der Sollbereich für das Vorgabesignal
P liegt über
einer vorgegebenen Motorleistung, die bevorzugt hier als Drehzahl
erfasst wird. So kann ein sinnvoller Schwellenwert für diesen
Parameter eine Mindestdrehzahl von 500 min–1 sein.
Die Schwellenwerte sind in 2 als gestrichelte
Linien gezeigt, nämlich als
Linie 13 für
den Schwellenwert in Bezug auf die Motorleistung und als Linie 14 für den Schwellenwert in
Bezug auf die Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
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Liegt
die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 15 km/h und die Motordrehzahl
unter 500 min–1,
so befindet sich das System in dem Bereich unten links in 2,
der schraffiert ist und mit "D" bezeichnet ist.
In diesem Fall wird das Fahrerassistenzsystem deaktiviert, um die
Kontrolle über
das Fahrzeug vollständig dem
Fahrer zu übergeben.
Umgekehrt, wenn sowohl die Fahrzeuggeschwindigkeit über 15 km/h
liegt als auch die Motordrehzahl über 500 min–1 beträgt, so befindet
sich das System in dem mit "A" bezeichneten Bereich
des Werteraumes, und das Fahrerassistenzsystem kann die Regelung
der Fahrzustandsgrößen 2 übernehmen.
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Der Übergang
zwischen den Bereichen "A" und "D" kann auf (nicht gezeigte) unterschiedliche
Arten erfolgen. So wird vorzugsweise als weitere Bedingung für den Wechsel
von der Übergabe
der Kontrolle von dem Fahrerassistenzsystem an den Fahrer und umgekehrt
erfindungsgemäß abgewartet,
bis sich die Parameterwerte stabilisiert haben. Beispielsweise müssen für eine Zeitdauer
von 20 Sekunden die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 15 km/h und die Motordrehzahl
unter 500 min–1 liegen,
damit das Fahrerassistenzsystem durch die Zentraleinheit 7 abgeschaltet
wird. Mit dieser Bedingung wird verhindert, dass das System zwischen
Aktivierung und Deaktivierung hin und her "pendelt". Um dieses gänzlich auszuschließen, erfolgt
bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das
Aktivieren des Fahrerassistenzsystems nur manuell. In diesem Fall
wird der Fahrer automatisch mittels einer (CC-)Meldung aufgefordert,
das Fahrerassistenzsystem auszuschalten bzw. zu deaktivieren, wobei
insbesondere der (nicht dargestellte) zu betätigende Deaktivierungs-/Aktivierungsschalters
optisch (beispielsweise durch Aufleuchten) hervorgehoben wird. Auch
die vorstehend beschriebene Möglichkeit
der Umschaltung in einen Betriebsmodus mit verringerter Regelempfindlichkeit
kann (z.B. aufgrund einer Signalisierung) manuell statt automatisch
erfolgen. Aber auch bei dieser Ausführungsform wird das Fahrerassistenzsystem
erst dann deaktiviert bzw. umgeschaltet, wenn das System sicher
erkannt hat, dass das Fahrerassistenzsystem in der augenblicklichen
Fahrsituation nicht hilfreich ist, also nach 20 Sekunden.
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Zur
Plausibilitätsprüfung bei
der Entscheidung, ob das Fahrerassistenzsystem 1 aktiviert
oder deaktiviert werden soll, können
als weitere Parameter die Außentemperatur,
der Lenkradwinkel und der Steigungswinkel herangezogen werden. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
liegt dabei der Schwellenwert für
diese Parameter bei 0°C
Außentemperatur,
bei 45° Lenkradwinkel
bzw. bei 10° Steigungswinkel.
Diese Aufzählung
an Parametern ist jedoch weder hier noch in den Figuren erschöpfend.
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- 1
- Fahrerassistenzsystem
- 2
- Istwerte
von Motorsteuerung, Bremsensystem,...
- 3
- Vorgabewerte
für Motorsteuerung,
Bremsensystem,...
- 4
- Regelung
- 5
- Rückkoppelschleife
- 6
- Umgebungswerte
von Abstandssensor, Raddrehzahl,...
- 7
- Zentraleinheit,
CPU
- 8
- Hilfssystem
- 9
- Hilfsgrößen: Außentemperatur,
Neigung der Fahrbahn,...
- 10
- Bedieneinheit
- 11
- Ausgabe
- 12
- Wertebereich
in Parameterraum
- 13
- Schwellenwertlinie
für Mindestgeschwindigkeit
- 14
- Schwellenwertlinie
für Mindestdrehzahl
von Motor
- A
- Aktivierungsbereich
der FAS
- D
- Deaktivierungsbereich
der FAS
- P
- Vorgabewert
für Motorleistung
- v
- Istgeschwindigkeit
des Fahrzeugs
- w
- Führungsgröße von FAS
- X
- Brückenpunkt