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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Mensch/Maschine-Schnittstelle
für eine adaptive
Geschwindigkeitsregelvorrichtung. Des weiteren betrifft die Erfindung
ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt, um ein derartiges
Verfahren auszuführen
sowie eine adaptive Geschwindigkeitsregelvorrichtung für Kraftfahrzeuge.
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Für Kraftfahrzeuge
sind Geschwindigkeitsregelsysteme bekannt, mit denen die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs auf eine von dem Fahrer gewählte Wunschgeschwindigkeit
geregelt werden kann. Darüber
hinaus kann mit Hilfe eines Abstandssensors, beispielsweise mit
Hilfe eines Radar- oder Lidar-Sensors, der Abstand zu einem vorausfahrenden
Fahrzeug gemessen werden. Die Geschwindigkeitsregelung wird dann
so modifiziert, dass ein vorgegebener, vorzugsweise geschwindigkeitsabhängiger Abstand zu
dem als Zielobjekt ausgewählten
vorausfahrenden Fahrzeug eingehalten wird. Solche Systeme werden
auch als adaptive Geschwindigkeitsregelvorrichtungen/-systeme bzw.
ACC(Adaptive Cruise Control)-Systeme bezeichnet. In der Publikation
der Robert Bosch GmbH "Adaptive
Fahrgeschwindigkeitsregelung ACC, Gelbe Reihe, Ausgabe 2002, Technische
Unterrichtung" sind
derartige adaptive Geschwindigkeitsregelvorrichtungen beschrieben.
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Da
ein ACC-System in erster Linie dazu dient, den Fahrer zu entlasten
und den Komfort zu erhöhen,
werden diese Systeme häufig
bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe eingesetzt, bei denen durch
die automatische Wahl der Getriebestufe eine weitere Entlastung
des Fahrers erreicht wird. Des weiteren sind Geschwindigkeitsregelsysteme
oder, spezieller, ACC-Systeme auch bei Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe
bekannt, ebenso bei Fahrzeugen mit einem elekt ronischen Schaltgetriebe
oder mit einem Automatikgetriebe, bei dem zwar die Kupplungs- und Gangwechselvorgänge automatisch
ablaufen, aber der Fahrer die Wahl hat, durch einen von Hand eingegebenen
Befehl selbst die Getriebestufe bzw. den Getriebegang zu bestimmen.
Der Begriff "Handschaltgetriebe" ist deshalb hier
in einem umfassenden Sinne zu verstehen und schließt alle
Arten von Getriebe ein, bei denen der Fahrer durch Eingabe eines
Befehls direkt auf die Wahl der Getriebestufe Einfluss nehmen kann.
Eine Geschwindigkeitsregelvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit Handschaltgetriebe
ist aus der
DE 102
10 545 A1 bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine komfortable
Mensch/Maschine-Schnittstelle
für eine
adaptive Geschwindigkeitsregelvorrichtung mittels eines Verfahrens,
eines Computerprogramms und eines Computerprogrammprodukts der eingangs
erwähnten
Art zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Die Aufgabe wird ebenfalls
durch die in Anspruch 2 genannten Merkmale gelöst.
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Durch
die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden
die Interaktionen des Fahrers mit der adaptiven Geschwindigkeitsregelvorrichtung
umfassend, harmonisch und transparent gestaltet. Dabei wird dem
Fahrer durch wenigstens eine Ausgabeeinrichtung wenigstens eine
der nachfolgenden Informationen ausgegeben:
- – bei einem
durch die adaptive Geschwindigkeitsregelvorrichtung herbeigeführten Stillstand
des Kraftfahrzeugs, dass der Fahrer den Stillstand des Kraftfahrzeugs
selbst aufrechterhalten muss;
- – bei
einem Stillstand des Kraftfahrzeugs, ob ein manuelles Anfahren oder
ein automatisches Anfahren durch die adaptive Geschwindigkeitsregelvorrichtung,
insbe sondere aufgrund einer momentanen Verkehrssituation, möglich ist
oder nicht; und
- – ob
eine automatische Anfahrhilfe der adaptiven Geschwindigkeitsregelvorrichtung
verfügbar
ist oder nicht.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann vorgesehen sein, dass bei Vorhandensein eines Kupplungspedals
ein Anfahrwunsch des Fahrers der adaptiven Geschwindigkeitsregelvorrichtung
durch ein Einkuppeln mit dem Kupplungspedal mitgeteilt wird.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß kann ferner
vorgesehen sein, dass dem Fahrer insbesondere dann, wenn er der
adaptiven Geschwindigkeitsregelvorrichtung einen Anfahrwunsch mitteilt,
ausgegeben wird, ob ein manuelles oder automatisches Anfahren der
adaptiven Geschwindigkeitsregelvorrichtung möglich ist oder nicht.
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Vorteilhaft
ist, wenn dem Fahrer ausgegeben wird, dass er die automatische Anfahrhilfe
der adaptiven Geschwindigkeitsregelvorrichtung ohne eingelegten
Getriebegang bzw. eingelegte Getriebestufe oder mit einem von dem
ersten Getriebegang verschiedenen Getriebegang verwenden möchte, was problematisch
bzw. unmöglich
wäre.
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Die
Anzeige kann mittels einer, insbesondere sanften, optischen Meldung
und/oder einem, insbesondere gedämpften
bzw. weichen, akustischen Signal und/oder einer haptischen Rückmeldung über das
Kupplungspedal erfolgen.
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Das
erfindungsgemäße Verfabren
zur Steuerung einer Mensch/Maschine-Schnittstelle (Human-/Man-Machine
Interface – HMI/MMI)
für eine
adaptive Geschwindigkeitsregelvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit Handschaltgetriebe
ist vorzugsweise als Computerprogramm auf einer Steuereinrichtung der
adaptiven Geschwindigkeitsregelvorrichtung, insbesondere einer HMI-Steuereinheit
realisiert, wobei auch andere Lösungen
selbstverständlich
in Frage kommen. Dazu ist das Computerprogramm in einem Speicherelement
der HMI-Steuereinheit gespeichert. Durch Abarbeitung auf einem Mikroprozessor
der HMI-Steuereinheit wird das Verfahren ausgeführt. Das Computerprogramm kann
auf einem computerlesbaren Datenträger (Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick,
Speicherkarte oder dergleichen) oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt
gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement der HMI-Steuereinheit übertragen werden.
Ein derartiges Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt mit
Programmcodemitteln ist in Anspruch 8 bzw. Anspruch 9 angegeben.
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Anspruch
10 betrifft eine adaptive Geschwindigkeitsregelvorrichtung.
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Nachfolgend
sind anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele
der Erfindung prinzipmäßig beschrieben.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung der wesentlichen Komponenten eines ACC-Systems bzw. einer
adaptiven Geschwindigkeitsregelvorrichtung in einem Kraftfahrzeug;
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2 ein
vereinfachtes Blockdiagramm von Komponenten eines ACC-Systems;
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3 eine
prinzipmäßige Darstellung
einer ersten Ausgabe des ACC-Systems an den Fahrer;
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4 eine
prinzipmäßige Darstellung
einer zweiten Ausgabe des ACC-Systems an den Fahrer;
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5 eine
prinzipmäßige Darstellung
einer dritten Ausgabe des ACC-Systems an den Fahrer;
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6 eine
prinzipmäßige Darstellung
einer vierten Ausgabe des ACC-Systems an den Fahrer; und
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7 ein
vereinfachtes Blockdiagramm von möglichen Fahrerinteraktionen.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Das
in 1 gezeigte Kraftfahrzeug 10 mit einem
ACC-System bzw. einer adaptiven Geschwindigkeitsregelvorrichtung 11 weist
als Abstandssensor 12 einen an der Frontpartie des Kraftfahrzeugs 10 angebrachten
Radarsensor auf, in dessen Gehäuse auch
eine ACC-Steuereinheit 14 untergebracht
ist. Die ACC-Steuereinheit 14 ist über einen Datenbus 16 (CAN,
MOST oder dergleichen) mit einer elektronischen Antriebs-Steuereinheit 18,
einer Bremssystem-Steuereinheit 20 sowie mit einer HMI-Steuereinheit 22 einer
Mensch/Maschine-Schnittstelle verbunden. In weiteren nicht dargestellten
Ausführungsbeispielen
könnten
die ACC-Steuereinheit 14 und die HMI-Steuereinheit 22 auch
in einer Steuereinrichtung der adaptiven Geschwindigkeitsregelvorrichtung 11, insbesondere
in einem gemeinsamen Gehäuse
integriert sein.
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Der
Abstandssensor 12 misst mit Hilfe eines Mehrstrahlradars
die Abstände,
Relativgeschwindigkeiten und Azimutwinkel von vor dem Fahrzeug befindlichen
Objekten, die Radarwellen reflektieren. Die in regelmäßigen Zeitabständen, z.
B. alle 10 ms empfangenen Rohdaten werden in der ACC-Steuereinheit 14 ausgewertet,
um einzelne Objekte zu identifizieren und zu verfolgen und um insbesondere
ein unmittelbar auf der eigenen Fahrspur vorausfahrendes Fahrzeug
zu erkennen und als Zielobjekt auszuwählen. Durch Befehle an die
Antriebs-Steuereinheit 18 und
die Bremssystem-Steuereinheit 20 regelt die ACC-Steuereinheit 14 als
Einrichtung zur Bestimmung des Beschleunigungs- und Verzögerungsbedarfs
die Geschwin digkeit des Fahrzeugs 10. Die Mensch/Maschine-Schnittstelle,
die durch die HMI-Steuereinheit 22 gesteuert
wird, umfasst verschiedene Bedienungs- und Anzeigeelemente im Innenraum
bzw. auf dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs 10 und dient
unter anderem dazu, Bedienbefehle des Fahrers an die ACC-Steuereinheit 14 zu übermitteln
und Meldungen der ACC-Steuereinheit 14 an den Fahrer auszugeben.
Zu diesem Zweck kann die HMI-Steuereinheit 22 auch
einen Lautsprecherausgang für
akustische Signale oder synthetische Sprache aufweisen. Wenn kein
vorausfahrendes Fahrzeug geortet wird, regelt die ACC-Steuereinheit 14 die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 auf eine vom Fahrer gewählte Wunschgeschwindigkeit. Ist
dagegen ein vorausfahrendes Fahrzeug, dessen Geschwindigkeit kleiner
ist als die des eigenen Fahrzeugs, als Zielobjekt erfasst worden,
so wird die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 so geregelt, dass
ein angemessener Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug eingehalten
wird. Im gezeigten Beispiel weist das Kraftfahrzeug 10 ein
Handschaltgetriebe 24 mit einem Kupplungspedal 25 und
einem Schalthebel 26 auf. Die HMI-Steuereinheit 22 wird beispielsweise
durch einen Mikrocomputer mit einem Mikroprozessor gebildet und
ist grundsätzlich
so programmiert, dass sie eine Schaltaufforderung an den Fahrer
ausgibt, wenn die von Hand gewählte
Getriebestufe nicht optimal ist.
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Wie 2 zeigt,
erhält
die HMI-Steuereinheit 22 verschiedene Signale (durch entsprechende Pfeile
angedeutet) von der ACC-Steuereinheit 14 und von der Antriebs-Steuereinheit 18.
Außerdem
erhält
sie von dem Handschaltgetriebe 24 ein Signal, das die derzeit
eingelegte Getriebestufe angibt (bzw. berechnet ein derartiges Signal
mittelbar über
entsprechende Verhältnisse)
und ein Signal, welches dem momentanen Zustand des Kupplungspedals 25 entspricht.
Anhand dieser Informationen entscheidet die HMI-Steuereinheit 22,
ob über
eine Anzeige- bzw. Ausgabeeinrichtung 28 eine
Schaltaufforderung für eine
andere Getriebestufe bzw. einen anderen Getriebegang an den Fahrer
auszugeben ist oder nicht. Die Ausgabeeinrichtung 28 ist
beispielsweise auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet und kann
in einer Leuchtanzeige bestehen, die in ein anderes Anzeigeinstrument,
beispielsweise den Tachometer, Drehzahlmesser oder dergleichen integriert ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfabren
zur Steuerung der Mensch/Maschine-Schnittstelle für die adaptive
Geschwindigkeitsregelvorrichtung 11 des Kraftfahrzeugs 10 ist
als Computerprogramm auf der HMI-Steuereinheit 22 realisiert.
Dazu ist das Computerprogramm in einem nicht dargestellten Speicherelement
der HMI-Steuereinheit 22 gespeichert. Durch Abarbeitung
auf dem Mikroprozessor des HMI-Steuereinheit 22 wird das
Verfahren ausgeführt.
Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger (Diskette,
CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick, Speicherkarte oder dergleichen) oder
einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein
und von dort aus in das Speicherelement der HMI-Steuereinheit 22 übertragen
werden. Nachfolgend werden nur die erfindungsrelevanten Funktionen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Steuerung der Mensch/Maschine-Schnittstelle näher betrachtet. Selbstverständlich werden
im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens
beispielsweise die vorstehend erwähnte Ausgabe der Schaltaufforderungen
und weitere Funktionen ausgeführt.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Steuerung der Mensch/Maschine-Schnittstelle für die adaptive
Geschwindigkeitsregelvorrichtung 11 mit Abstandsregelfunktion
und Stop & Go-Funktion für das Kraftfahrzeug 10 mit
Handschaltgetriebe 24 werden dem Fahrer durch die Ausgabeeinrichtung 28 je nach
Fahrsituation die nachfolgenden Informationen ausgegeben. Diese
sind beispielhaft in den 3 bis 6 angegeben,
in welchen die Ausgabeeinrichtung 28 ausschnittsweise dargestellt
ist. Im oberen Bereich der Ausgabeeinrichtung 28 ist dabei
die momentan durch die adaptive Geschwindigkeitsregelvorrichtung 11 einzuregelnde
Geschwindigkeit mit 80 km/h beispielhaft angegeben.
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Wie
aus 3 ersichtlich, wird bei einem durch die adaptive
Geschwindigkeitsregelvorrichtung 11 herbeigeführten Stillstand
des Kraftfahrzeugs 10 die Information I1 ausgegeben, dass
der Fahrer den Stillstand des Kraftfahrzeugs selbst aufrechterhalten muss.
Dies geschieht durch die Ausgabe "Stillstand halten!" auf der Ausgabeeinrichtung 28.
Wenn das Kraftfahr zeug 10 steht, übernimmt im Normalfall die Bremse
das Halten im Stillstand. Sollte das Bremssystem dies jedoch nicht
dauerhaft bewerkstelligen können
(z. B. aufgrund zu hoher mechanischer Belastung), wird der Fahrer
durch die Information I1 aufgefordert, selbst für den Stillstand zu sorgen.
Dies kann kurz vor dem Wiederöffnen
der Bremse erfolgen. Hierfür
eignen sich des weiteren die optischen bzw. schriftlichen Informationen "Bitte übernehmen!", "Bitte auf dem Bremspedal
stehen!" oder "Bitte für Stillstand
sorgen!". Derartige
optische Aufforderungen können
durch einen Warnton, d. h. akustisch über den Lautsprecherausgang
ergänzt
werden. Diese Aufforderung soll dem Fahrer nicht so kritisch erscheinen,
wie eine Übernahmeaufforderung
wegen Erreichens der Systemgrenzen (beispielsweise bei einer gefährlichen
Annäherung
oder dergleichen). Dementsprechend kann die Information 11 auf
der Ausgabeeinrichtung 28 in einer von rot verschiedenen
Farbe angezeigt bzw. ausgegeben werden (durch die einfache Schraffur
angedeutet). Der Warnton kann ebenfalls gedämpfter, d. h. weniger aggressiv
gewählt
werden. Zusätzlich
oder alternativ kann auch eine haptische Rückmeldung über das Kupplungspedal 25,
welches in einer derartigen Situation zumeist vom Fahrer durchgetreten
ist, erfolgen. Damit soll der Fahrer darauf hingewiesen werden, gleichzeitig
das nicht dargestellte Bremspedal zu betätigen.
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Wie
aus 4 ersichtlich, wird abhängig von der momentanen Verkehrssituation
bei einem Stillstand des Kraftfahrzeugs 10 als Information 12,
insbesondere zu dem Zeitpunkt an dem der Fahrer einen Anfahrwunsch äußert, ausgegeben,
ob ein manuelles oder automatisches Anfahren durch die adaptive
Geschwindigkeitsregelvorrichtung 11, insbesondere aufgrund
einer momentanen Verkehrssituation, möglich ist oder nicht. Wenn
die Verkehrssituation es erlaubt, wird der Fahrer darüber informiert, dass
er bzw. die automatische Anfahrhilfe der adaptiven Geschwindigkeitsregelvorrichtung 11 wieder anfahren
kann. Dies kann über
dieselben optischen, akustischen oder haptischen Mittel wie bei
Information 11 realisiert werden, wobei als optische Meldungen
dann "Bitte Anfahren!" oder "Anfahren möglich!" gewählt werden.
Da auch diese Aufforderung als weniger kritisch einzustufen ist,
sollte die entsprechende Meldung ebenfalls sanft und gedämpft ausgeführt werden.
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Der
Fahrer sollte ebenfalls bei Vorhandensein einer automatischen Anfahrhilfe
als Information I3 darüber
informiert werden, ob diese verfügbar ist,
d. h. eingreifen würde,
wenn er jetzt bei eingelegtem Getriebegang die Kupplung schließen würde oder
nicht. Dies kann wiederum über
eine optische Meldung erfolgen (z. B. "Anfahrregelung verfügbar" oder dergleichen). Dies kann dem Fahrer
jedoch ebenfalls in einem Drehzahlmesser des Kraftfahrzeugs 10 mittels
einer insbesondere leuchtend markierten Zieldrehzahl ausgegeben
werden. Ein derartiger Hinweis gibt dann in vorteilhafter Weise
auch Auskunft darüber
welche Drehzahl die Anfahrhilfe passend zur aktuellen Situation
einstellen würde.
Alternativ kann der Fahrer wie aus 5 ersichtlich
mit einem Hinweis "Anfahrhilfe
nicht verfügbar!" davor gewarnt werden,
dass die automatische Anfahrhilfe, insbesondere aufgrund von vorhandenen
Zielobjekten bzw. Hindernissen, nicht aktiv ist, wenn er einkuppelt.
Diese kritische Meldung kann beispielsweise mit einer roten Farbe
in der Ausgabeeinrichtung 28 realisiert werden (in 5 durch
die engere Schraffur angedeutet).
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Wie
aus 6 ersichtlich wird der Fahrer aufgefordert, auszukuppeln.
Dies erfolgt über
die optische Meldung "Auskuppeln!" als Information
I4, welche bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist. Folgt
der Fahrer der Aufforderung nicht, schaltet sich die adaptive Geschwindigkeitsregelvorrichtung
ab, z. B. mit der optischen Information "Abschaltung wegen Schutz des Motors
vor Abwürgen!" oder dergleichen, um
ein Abwürgen
des Kraftfahrzeugmotors bei einer Verzögerung in Richtung Stillstand
zu vermeiden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird ein Anfahrwunsch des Fahrers der adaptiven Geschwindigkeitsregelvorrichtung 11 auch
durch ein Einkuppeln mit dem Kupplungspedal 25 mitgeteilt. Zusätzlich zum
Gasgeben oder dem Drücken
der Resume-Taste kann der Fahrer seinen Anfahrwunsch auch über das
Loslassen des Kupplungspedals 25, welches er zu diesem
Zeitpunkt durchgedrückt
hat, bestätigen.
Diese Funktion ist besonderes vorteilhaft in Kombination mit einer
Getriebestufen- bzw. Leerlauferkennung, da ein Anfahren über Kupplung
nur mit eingelegtem Gang sinnvoll ist. Dem Fahrer wird angezeigt,
dass er die Anfahrhilfe ohne eingelegten Getriebegang oder mit einem
von dem ersten Getriebegang verschiedenen Getriebegang verwenden möchte.
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In 7 sind
Fahrerinteraktionen im Zusammenhang mit den möglichen Fahrsituationen dargestellt.
Dabei sind rechts im Blockdiagramm die Fahreraktionen, in der Mitte
die Fahrsituationen und links die zugehörigen Fahrerinformationen dargestellt.
Die Interaktionen betreffen im wesentlichen das Anhalten und das
Wiederanfahren, welches vollständig
vom Fahrer übernommen
oder von der adaptiven Geschwindigkeitsregelvorrichtung 11 unterstützt werden kann,
indem der Fahrer lediglich bei eingelegtem ersten Gang einkuppelt
und die adaptive Geschwindigkeitsregelvorrichtung 11 als
automatische Anfahrhilfe für
das passende Gasgeben sorgt. In einer Fahrsituation S1 verzögert die
adaptive Geschwindigkeitsregelvorrichtung 11 das Kraftfahrzeug
in Richtung Stillstand, wobei der Fahrer gegebenenfalls die Information
I4 erhält,
dass er auskuppeln muss. In einer Fahrsituation S2 hat die adaptive
Geschwindigkeitsregelvorrichtung 11 das Kraftfahrzeug 10 zum
Stillstand gebracht, wobei der Fahrer gegebenenfalls die Information
I1 erhält,
dass er den Stillstand des Kraftfahrzeugs 10 selbst aufrechterhalten
muss. In einer Fahrsituation S3 hat die adaptive Geschwindigkeitsregelvorrichtung 11 erkannt,
dass ein Anfahren wieder möglich
ist, wobei der Fahrer die Informationen 12 und/oder I3
erhält,
dass ein Anfahren wieder möglich
ist und ob dieses automatisch erfolgen kann oder nicht. Auf eine
Bestätigung
A des Anfahrwunsches durch den Fahrer sorgt die adaptive Geschwindigkeitsregelvorrichtung 11 für ein Anfahren
des Kraftfahrzeugs 10 in eine Fahrsituation S4.