DE102008040241A1

DE102008040241A1 - Ausweichfunktion zur Vermeidung von Kollisionen

Info

Publication number: DE102008040241A1
Application number: DE200810040241
Authority: DE
Inventors: Roland Galbas; Jascha Freess; Heribert Uhl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2010-01-14
Also published as: WO2010003714A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei einem Ausweichmanöver. Gemäß der Erfindung wird hierzu die Umgebung des Fahrzeugs im Hinblick auf die Existenz von Hindernissen überwacht und, wenn ein Hindernis (2) erkannt wurde und eine Assistenzfunktion (13) aktiviert wird, die wenigstens eine Trajektorie (3) berechnet, entlang derer der Fahrer dem Hindernis (2) ausweichen könnte. Sobald der Fahrer ein Ausweichmanöver einleitet, bewirkt die Assistenzfunktion (13) Eingriffe in die Lenkung (14) des Fahrzeugs (1), die vom Fahrer am Lenkrad erfasst werden können und den Fahrer entlang der zuvor berechneten Trajektorie (3) durch das Ausweichmanöver führen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei einem Ausweichmanöver gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
Heutige Fahrzeuge werden oftmals mit Zusatzfunktionen ausgestattet, die den Fahrer unterstützen sollen, eine Kollision mit einem Hindernis zu verhindern. Hierzu gehören beispielsweise automatische Bremsassistenten (BAS, ACC), die das Fahrzeug in einer kritischen Situation automatisch bremsen oder den vom Fahrer ausgeübten Bremsdruck verstärken. Daneben existieren weitere Assistenzfunktionen, wie z. B. DST (Dynamic Steering Torque), die den Fahrer bei Kurvenfahrten unterstützen, indem sie in die Lenkung eingreifen und ein Lenkmoment ausüben, das vom Fahrer haptisch erfasst werden kann. Dieses zusätzliche Lenkmoment soll den Fahrer auf einem optimalen Kurs durch die Kurve führen. Geforscht wird an Funktionen, die den Raum vor dem Fahrzeug überwachen und ein autonomes Ausweichmanöver durchführen, wenn ein Hindernis erkannt wurde. Das Durchführen von autonomen Ausweichmanövern ist jedoch sowohl aus Gründen der Sicherheit als auch aus Gründen der Produkthaftung bedenklich, da der Eingriff ohne jegliche Berücksichtigung des Fahrerwunsches erfolgt.
Offenbarung der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Unterstützen des Fahrers bei einem Ausweichmanöver zu schaffen, das den Fahrerwunsch berücksichtigt.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 7 genannten Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, eine Fahrassistenzfunktion vorzusehen, die eine oder mehrere Trajektorien berechnet, entlang derer das Fahrzeug dem Hindernis ausweichen könnte, und die ferner überwacht, ob der Fahrer ein Ausweichmanöver einleitet. Sobald erkannt wurde, dass der Fahrer ein Ausweichmanöver eingeleitet hat, wird – sofern der Fahrer der zuvor berechneten Trajektorie nicht ohnehin folgt – ein Lenkaktuator, wie z. B. eine elektrische Servolenkung (EPS) angesteuert. Der Lenkaktuator kann prinzipiell ein Aktuator der Vorderachslenkung und/oder einer ggf. vorhandenen Hinterachslenkung sein. Im Falle eines Eingriffs an der Vorderachslenkung wird beispielsweise ein Lenkmoment auf die Lenkung aufgebracht, das vom Fahrer haptisch erfasst werden kann. Wahlweise kann auch der Lenkwinkel an den Rädern verstellt werden. Der Lenkeingriff ist erfindungsgemäß so bemessen, dass er das Fahrzeug entlang der zuvor berechneten Trajektorie am Hindernis vorbei führt. Die erfindungsgemäße Assistenzfunktion wird grundsätzlich nur dann ausgelöst, wenn der Fahrer das Ausweichmanöver selbst einleitet. Es wird also kein autonomes Ausweichmanöver durchgeführt. Die Assistenzfunktion unterstützt den Fahrer, dieser bleibt aber selbst in der Verantwortung und führt die eigentliche Lenkbewegung aus. Die erfindungsgemäße Assistenzfunktion hat somit den wesentlichen Vorteil, dass der Fahrerwunsch für das Ausweichmanöver bestimmend bleibt.
Die erfindungsgemäße Assistenzfunktion wird vorzugsweise aktiviert, wenn ein Hindernis erkannt worden ist und die Wahrscheinlichkeit für ein kurz bevorstehendes Ausweichmanöver hoch ist. Eine hohe Wahrscheinlichkeit kann beispielsweise angenommen werden, wenn die Zeitdauer bis zu einer möglichen Kollision des Fahrzeugs mit dem Hindernis kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Sobald die Assistenzfunktion aktiv ist, berechnet sie vorzugsweise eine Ausweich-Trajektorie. Sobald der Fahrer das Ausweichmanöver eingeleitet hat, greift die Assistenzfunktion wie vorstehend beschrieben in die Lenkung ein und führt den Fahrer entlang der Trajektorie.
Der von der Assistenzfunktion ausgeführte Lenkeingriff ist vorzugsweise derart bemessen, dass er den Fahrer zwar entlang der berechneten Trajektorie führt, aber vom Fahrer jederzeit übersteuert werden kann.
Bei der Berechung der Trajektorie und/oder der Bestimmung der Stärke des Lenkeingriffs kann auch das Lenkmoment oder die Lenkwinkelgeschwindigkeit berücksichtigt werden, das bzw. die der Fahrer beim Einleiten des Ausweichmanövers gewählt hat.
Zusätzlich zum Lenkeingriff kann auch ein automatischer Bremseingriff erfolgen, um das Fahrzeug während des Ausweichmanövers zu stabilisieren oder entlang der berechneten Trajektorie zu führen.
Die erfindungsgemäße Assistenzfunktion wird vorzugsweise nur innerhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitsbereichs aktiv. Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Funktion erst bei Fahrzeuggeschwindigkeiten von über 50 bis 60 km/h zu aktivieren. Die Aktivierungsschwelle kann dabei situationsabhängig sein und ggf. von der Assistenzfunktion bestimmt werden.
Bei der Berechnung der Trajektorie werden vorzugsweise die aktuelle Fahrsituation und insbesondere auch die grundsätzliche Möglichkeit zur Durchführung eines Ausweichmanövers beachtet (Gegenverkehr, Raumverhältnisse). Darüber hinaus berücksichtigt die erfindungsgemäße Assistenzfunktion vorzugsweise auch die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Friktionsverhältnisse der Straße.
Darüber hinaus kann während des Ausweichmanövers das Verhalten des Fahrers insbesondere hinsichtlich eines Übersteuerungswunsches von der Funktion beobachtet, und der Eingriff des Lenkaktuators entsprechend angepasst werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausweichmanövers;
2 eine schematische Blockdarstellung der wesentlichen Verfahrensschritte, die von einer Assistenzfunktion ausgeführt werden; und
3 eine schematische Blockdarstellung eines Systems zum Unterstützen des Fahrers während eines Ausweichmanövers.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausweichmanövers, bei dem sich ein Fahrzeug 1 einem Hindernis 2 annähert. Sobald der Fahrer ein Ausweichmanöver einleitet, wird eine Assistenzfunktion 13 (siehe 3) aktiv, die den Fahrer auf einer zuvor berechneten Trajektorie 3 durch das Ausweichmanöver führt. Hierzu greift die Assistenzfunktion in die Lenkung des Fahrzeugs ein und übt ein Moment aus, das vom Fahrer am Lenkrad haptisch spürbar ist und dem Fahrer andeutet, wie er das Ausweichmanöver durchführen sollte. Die vom Assistenzsystem ausgeübten Lenkradkräfte sind dabei so gering, dass sie vom Fahrer jederzeit übersteuert werden können. Der Fahrer kann das Ausweichmanöver daher selbstbestimmt durchführen. Alternativ zur Ausübung eines Lenkmoments könnte beispielsweise auch der Lenkwinkel an den Rädern des Fahrzeugs verstellt werden.
2 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte, die von einem Assistenzsystem während eines solchen Ausweichmanövers durchgeführt werden. Dabei wird in Schritt 5 zunächst die Umgebung des Fahrzeugs in Hinblick auf mögliche Hindernisse 2 überwacht. Das Fahrzeug umfasst zu diesem Zweck eine entsprechende Umfeldsensorik, wie z. B. Radarsensoren 10 (siehe 3), optische Sensoren oder andere Sensoren, deren Signale in Block 11 ausgewertet werden. Gegebenenfalls können auch weitere Daten, wie z. B. von einem anderen Fahrzeug 2 gesendete Daten, GPS-Daten oder Karteninformationen berücksichtigt werden, um die Umfelderfassung zu verbessern. Wenn ein Hindernis 2 erkannt wurde und die Zeit bis zu einer möglicherweise bevorstehenden Kollision kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert, z. B. 2 s, wird eine Fahrerassistenzfunktion aktiviert (Schritt 6), die den Fahrer beim Durchführen des Ausweichmanövers unterstützt. Falls eine der Bedingungen der Abfrage von Schritt 5 nicht erfüllt ist (Fall N in Schritt 5), verzweigt das Verfahren zurück zum Start.
Nach dem Aktivieren der Assistenzfunktion 13 berechnet diese in Schritt 7 eine Trajektorie 3, die unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrsituation geeignet erscheint, das Hindernis 2 zu umfahren. Bei der Berechnung der Trajektorie 3 berücksichtigt die Assistenzfunktion 13 insbesondere die Fahrzeuggeschwindigkeit, Friktionsverhältnisse, Entfernung zum Hindernis, möglichen Gegenverkehr, zu erwartende Querbeschleunigungen und ggf. weitere Parameter.
In Schritt 8 wird überprüft, ob der Fahrer ein Ausweichmanöver einleitet. Sobald dies erkannt wurde (Fall Ja) steuert die Assistenzfunktion in Schritt 9 den Lenkaktuator 14, z. B. einen Elektromotor einer elektrisch betriebenen Lenkung (EPS), an und erzeugt z. B. ein Lenkmoment, das vom Fahrer am Lenkrad haptisch erkennbar ist und dem Fahrer andeutet, wie er das Ausweichmanöver durchführen sollte. Zusätzlich kann auch noch ein Bremseneingriff ausgeführt werden, der das Fahrzeug stabilisiert und das Ausweichmanöver unterstützt. Der Fahrer wird somit entlang der zuvor berechneten Trajektorie 3 durch das Ausweichmanöver geführt.
3 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines Systems zum Unterstützen des Fahrers bei einem Ausweichmanöver. Dabei bezeichnet Block 10 eine Umfeldsensorik zur Erfassung möglicher Hindernisse 2. Die Sensorsignale werden von einem Algorithmus 11 verarbeitet und ausgewertet. Die Ergebnisse der Objekterfassung werden dann von einem Algorithmus 12 verarbeitet, der die Fahrsituation insgesamt bewertet und insbesondere Daten ermittelt, wie weit das Hindernis 2 entfernt ist und gegebenenfalls mit welcher Geschwindigkeit es sich bewegt. Die Ergebnisse der Einheit 12 werden von einer Assistenzfunktion 13 verarbeitet, die mit Hilfe eines Lenkwinkelsensors 16 und eines Inertialsensors 17 ein vom Fahrer eingeleitetes Ausweichmanöver erkennt und den Lenkaktuator 14 und gegebenenfalls eine Fahrzeugbremse ansteuert, um den Fahrer entlang der zuvor berechneten Trajektorie 3 zu führen.

Claims

Verfahren zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs (1) bei einem Ausweichmanöver, dadurch gekennzeichnet, dass – die Umgebung des Fahrzeugs (1) im Hinblick auf Hindernisse überwacht, – eine Assistenzfunktion (13) wenigstens eine Trajektorie (3) berechnet, entlang derer das Fahrzeug (1) dem Hindernis (2) ausweichen könnte, – ermittelt wird, ob der Fahrer ein Ausweichmanöver einleitet, und – sobald der Fahrer ein Ausweichmanöver eingeleitet hat, die Assistenzfunktion (13) einen Lenkaktuator (14) ansteuert, um das Fahrzeug entlang der zuvor berechneten Trajektorie (3) durch das Ausweichmanöver zu führen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Fahrer unterstützende Assistenzfunktion (13) aktiviert wird, wenn die Umfeldsensorik (10) ein Hindernis (2) erkennt und die Wahrscheinlichkeit, dass hder Fahrer ein Ausweichmanöver einleiten wird, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit bis zum Zusammenstoß des Fahrzeugs (1) mit dem Hindernis (2) berechnet und die den Fahrer unterstützende Assistenzfunktion (13) aktiviert wird, wenn die Zeit kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Lenkeingriff an der Vorderachslenkung der Eingriff des Lenkaktuators (14) so bemessen ist, dass er vom Fahrer übersteuert werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhalten des Fahrers während des Ausweichmanövers insbesondere hinsichtlich eines Übersteuerungswunsches von der Funktion beobachtet wird und der Eingriff des Lenkaktuators entsprechend angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere Lenkaktuatoren verwendet werden, die entweder – ein Zusatzmoment zum Lenkmoment des Fahrers addieren, – einen Zusatzlenkwinkel zum Lenkwinkel des Fahrers addieren, – eine Lenkung der Hinterachse durchführen – oder eine beliebige Kombination der vorstehenden Eingriffe durchführen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Fahrer unterstützende Funktion (13) zusätzlich eine Bremse (15) ansteuert, um das Fahrzeug (1) während des Ausweichmanövers zu stabilisieren oder entlang der Trajektorie (3) zu führen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Fahrer unterstützende Funktion (13) nur innerhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitsbereichs aktiv wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erkennung der Einleitung des Ausweichmanövers das Lenkmoment des Fahrers berücksichtigt wird.
Vorrichtung zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs (1) bei einem Ausweichmanöver, gekennzeichnet durch – eine Sensorik (10) zur Überwachung der Umgebung des Fahrzeugs (1) im Hinblick auf Hindernisse, – eine den Fahrer unterstützende Assistenzfunktion (13), die wenigstens eine Trajektorie (3) berechnet, entlang derer das Fahrzeug (1) dem Hindernis (2) ausweichen könnte, die ermittelt, ob der Fahrer ein Ausweichmanöver einleitet und die, sobald der Fahrer das Ausweichmanöver eingeleitet hat, einen Lenkaktuator (14) ansteuert, um das Fahrzeug entlang der zuvor berechneten Trajektorie (3) zu führen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechung der Trajektorie (3) die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und die Friktionsverhältnisse der Straße berücksichtigt werden.
Vorrichtung, enthaltend Mittel, die zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Verfahren ausgestaltet sind.