DE102009012226A1

DE102009012226A1 - Verfahren zur Vermeidung oder Folgenminderung einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Hindernis

Info

Publication number: DE102009012226A1
Application number: DE102009012226A
Authority: DE
Inventors: Lorenz Dipl.-Inform. Schäfers; Zoltan Dr.-Ing. Zomotor
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-03-07
Filing date: 2009-03-07
Publication date: 2010-09-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung oder Folgenminderung einer Kollision eines Fahrzeugs (1) mit einem Hindernis (3), mit den Schritten: - Erfassen einer das Hindernis (3) kennzeichnenden Umgebungsröße mittels einer Sensorvorrichtung (33), - Erfassen einer einen Fahrzustand des Fahrzeugs (1) kennzeichnenden Fahrdynamikgröße des Fahrzeugs (1), - Ermitteln einer von der Umgebungsgröße und der Fahrdynamikgröße abhängigen Auslösebedingung zum Auslösen einer auf eine drohende Kollision des Fahrzeugs (1) mit dem Hindernis (3) hinweisende Warnung oder zum Auslösen einer Vollbremsung zur Kollisionsvermeidung oder Kollisionsfolgenminderung. Um eine frühest mögliche Warnung oder Vollbremsung bei einer minimalen Fehlerhäufigkeit zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die Auslösebedingung für die Warnung oder Vollbremsung zusätzlich von einer Kenngröße abhängig ist, die von einer Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (1) abhängig ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung oder Folgenminderung einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Hindernis, wobei eine zumindest das potentielle Hindernis kennzeichnende Umgebungsgröße mittels einer Sensorvorrichtung erfasst wird, eine einen Fahrzustand des Fahrzeugs kennzeichnende Fahrdynamikgröße des Fahrzeugs erfasst wird und eine von der Umgebungsgröße und der Fahrdynamikgröße abhängige Auslösebedingung zum Auslösen einer auf eine drohende Kollision des Fahrzeugs mit dem Hindernis hinweisenden Warnung oder zum Auslösen einer Vollbremsung zur Kollisionsvermeidung oder Kollisionsfolgenminderung ermittelt wird.
Verfahren zur Vermeidung oder Folgenminderung einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Hindernis sind bekannt. Bei solchen Verfahren kann eine Auslösebedingung zum Indizieren, d. h. Anzeigen, einer drohenden Kollision des Fahrzeugs mit einem Hindernis ermittelt werden. Falls die Auslösebedingung erfüllt ist, können beispielsweise eine Warnung an einen Fahrer des Fahrzeugs und/oder weitergehende Maßnahmen wie Eingriffe in die Fahrdynamik des Fahrzeugs, beispielsweise Brems- und/oder Lenkeingriffe ausgelöst werden. In die Auslösebedingung können das Hindernis kennzeichnende sowie einen Fahrzustand des Fahrzeugs kennzeichnenden Größen eingehen. Aus der WO 2006072342 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Kollisionsvermeidungs- oder Kollisionsfolgenminderungssystems eines Fahrzeugs bekannt. Es wird ein vorhandener Fahrraum zwischen dem Fahrzeug und einem potentiellen Kollisionspartner erfasst sowie bei Erreichen eines ersten Schwellwerts eine erste Warnfunktion und/oder Informationsfunktion aktiviert. Bei Erreichen eines zweiten Schwellwerts erfolgt ein Systemeingriff mit einer autonomen Teilbremsung in Kombination mit wenigstens einer weiteren Sicherungsmaßnahme. Als Situationsbewertungskriterium für das Kollisionsvermeidungs- oder Kollisionsfolgeminderungssystem gilt insgesamt ein spätest möglicher Reaktionszeitpunkt eines Fahrzeuglenkers, um eine Kollision noch vermeiden zu können. Die EP 1 057 159 B1 betrifft ein Verfahren zur Verhinderung einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem vor dem Fahrzeug angeordneten Hindernis. Bei dem Verfahren wird ein erster Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis berechnet, der mindestens erforderlich ist, um durch einen Bremsvorgang mit maximaler Verzögerung eine Kollision des Fahrzeugs mit dem Hindernis zu vermeiden. Außerdem wird ein zweiter Abstand berechnet, der mindestens erforderlich ist, um durch Vorbeilenken des Fahrzeugs an dem Hindernis eine Kollision des Fahrzeugs mit dem Hindernis zu vermeiden. Ein automatischer Bremsvorgang wird nur dann eingeleitet, wenn der erfasste Abstand sowohl kleiner als der erste berechnete als auch kleiner als der zweite berechnete Abstand ist und wenn ein Überdeckungsgrad des Fahrzeugs relativ zu dem Hindernis eine vorgegebene Schwelle überschreitet. In die Berechnung gehen eine Fahreraktivität, ein Zustand einer Fahrbahn, ein Beladungszustand und der Überdeckungsgrad des Fahrzeugs relativ zu dem Hindernis ein. Die DE 101 02 772 A1 betrifft eine Einrichtung sowie ein zugehöriges Verfahren, in der eine Funktion vorgesehen ist, die Eingangsgrößen verarbeitet und funktionsbedingte Ausgangssignale erzeugt. Durch die Einrichtung und das zugehörige Verfahren ist es möglich, Kollisionen von Kraftfahrzeugen mit anderen Verkehrsteilnehmern oder Objekten zu vermeiden oder zumindest zu mildern. Als Auslöseschwelle wird eine Ungleichung festgelegt, in die die Eingangsgrößen eingehen. In die Ungleichung geht eine mittlere, maximal mögliche Querbeschleunigung, die das Fahrzeug mit einem Lenkmanöver erreichen kann ein.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Kollisionsvermeidung und/oder Kollisionsfolgenminderung zu ermöglichen, insbesondere zu ermöglichen einen Fahrer eines Fahrzeugs frühestmöglich zu warnen und unnötige Warnungen zu minimieren.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Vermeidung oder Folgenminderung einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Hindernis, wobei eine zumindest das potentielle Hindernis kennzeichnende Umgebungsgröße mittels einer Sensorvorrichtung erfasst wird, eine einen Fahrzustand des Fahrzeugs kennzeichnende Fahrdynamikgröße des Fahrzeugs erfasst wird und eine von der Umgebungsgröße und der Fahrdynamikgröße abhängige Auslösebedingung zum Auslösen einer auf eine drohenden Kollision des Fahrzeugs mit dem Hindernis hinweisenden Warnung oder zum Auslösen einer Vollbremsung zur Kollisionsvermeidung oder Kollisionsfolgenminderung dadurch gelöst, dass die Auslösebedingung zusätzlich von einer Kenngröße abhängig ist, die von einer Geschwindigkeit v des Fahrzeugs abhängig ist. Unter Größe kann eine mehrdimensionale Größe oder ein Größenvektor und/oder Zustandsvektor im Sinne eines Mehrgrößensystems verstanden werden, der eine Vielzahl von n Einzelgrößen (mit n = 1, 2, 3, ...) enthält. Bei der Umgebungsgröße und der Fahrdynamikgröße kann es sich um Daten handeln, vorzugsweise um Messdaten, insbesondere im Sinne von Ist-Werten, die den aktuellen Zustand einer Umgebung des Fahrzeugs, zumindest das in dieser Umgebung befindlichen Hindernis, sowie einen Zustand des Fahrzeugs kennzeichnen bzw. beschreiben. Insofern kann die Fahrdynamikgröße die aktuelle Geschwindigkeit v des Fahrzeugs aufweisen. Vorteilhaft kann mittels der zusätzlichen Kenngröße die Auslösebedingung von der Geschwindigkeit v des Fahrzeugs abhängig gemacht werden. Es ist denkbar, dass die Geschwindigkeit v mittels eines physikalischen Zusammenhangs, beispielsweise newtonschen Gesetzen, und zusätzlich mittels der Kenngröße in die Auslösebedingung eingeht. Dies kann dazu ausgenutzt werden, auch empirische Werte einzurechnen, beispielsweise um bei höheren Geschwindigkeiten eine frühere Warnung zu ermöglichen. Bei höheren Geschwindigkeiten kann angenommen werden, dass ein Fahrer des Fahrzeugs umsichtiger, vorsichtiger, sowie vorausschauender fährt. Es ist also vorteilhaft möglich, die Auslösebedingung nicht nur von physikalischen Größen, angenommenen gemittelten Konstanten und/oder Sicherheitsfaktoren abhängig zu machen, sondern zusätzlich auch von den empirischen Werten, die eine tatsächliche Fahrpraxis widerspiegeln bzw. kennzeichnen. Es kann beispielsweise ein subjektiv empfindbares Sicherheitsbedürfnis des Fahrers des Fahrzeugs, das von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig ist, mittels der Kenngröße in die Auslösebedingung eingerechnet werden. So ist es möglich, bei höheren Geschwindigkeiten vergleichsweise früher zu warnen und bei niedrigen Geschwindigkeiten die Auslösebedingung sehr nahe an einen Punkt zu legen, bei dem eine Kollision mit dem Hindernis nicht mehr vermeidbar ist.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein Ermitteln der Kenngröße mittels einer ein Fahrverhalten eines durchschnittlichen Fahrers des Fahrzeugs kennzeichnenden Kennlinie vorgesehen. Unter Kenngröße kann eine beliebige Größe und/oder ein beliebiger Parameter verstanden werden, die/der ein geschwindigkeitsabhängiges Verhalten des Fahrers kennzeichnet. Alternativ und/oder zusätzlich kann die Kenngröße eine von der Geschwindigkeit v abhängige Fahrermaximalquerbeschleunigung a_y,Fahrer,max(v) sein. Die Kenngröße kann vorteilhaft beispielsweise mittels empirischen Fahrversuchen ermittelt werden. Es ist jedoch auch möglich, zusätzlich oder alternativ die Kenngröße durch Annahmen oder Modelle rechnerisch zu ermitteln. In solche Ermittlungen können beispielsweise Wankneigungen und Simulationen über ein Verhalten eines Ladeguts des Fahrzeugs eingehen. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein Nutzfahrzeug und/oder einem Omnibus handeln. Es ist jedoch auch denkbar, das Verfahren für Personenkraftwagen anzuwenden. Insbesondere bei Omnibussen oder Nutzfahrzeugen ist anzunehmen, dass ein durchschnittlicher und auf einen sicheren Transport bedachter Fahrer des Fahrzeugs bei höheren Geschwindigkeiten nur unfreiwillig, also beispielsweise in Notsituationen, vergleichsweise hohe Querbeschleunigungswerte wählt. Simulationen liefern ähnliche Erkenntnisse, da aufgrund größerer Bewegungen und/oder Beschleunigungen, insbesondere Bewegungen um die Fahrzeughochachse und/oder Wankneigungen, bei höheren Geschwindigkeiten ein sicherer und/oder komfortabler Transport von Ladegut und/oder Personen nur bei niedrigeren Querbeschleunigungswerten möglich ist. Vorteilhaft kann im Ergebnis eine geschwindigkeitsabhängige Querbeschleunigung in die Auslösebedingung eingehen, die ein durchschnittlicher Fahrer vernünftiger Weise bei einem normalen Fahrbetrieb maximal wählen würde. Vorteilhaft kann diese Geschwindigkeitsabhängige Querbeschleunigung anstelle einer maximal möglichen durchschnittlichen Querbeschleunigung, die mit dem Fahrzeug maximal erreichbar ist, in die Auslösebedingung eingehen. Vorteilhaft führt dies bei höheren Geschwindigkeiten zu einer frühzeitigeren Warnung, ohne dadurch eine Fehlwarnung zu erzeugen. Anders ausgedrückt, kann die Fahrermaximalquerbeschleunigung a_y,Fahrer,max(v) so in die Auslösebedingung eingehen, dass eine Warnung erst dann erfolgt, falls diese für ein Ausweichmanöver überschritten werden müsste. Es kann dann vorteilhaft angenommen werden, dass eine Gefahrensituation vorliegt, bei der das Hindernis von dem Fahrer zu spät erkannt wurde. Vorteilhaft würde auch eine Warnung erfolgen, falls der Fahrer des Fahrzeugs überdurchschnittlich riskant fährt. Die subjektiv empfundene Fahrermaximalquerbeschleunigung kann auch von weiteren Faktoren abhängen, beispielsweise einem Fahrbahnzustand, einer Witterung und/oder einen Beladungszustand des Fahrzeugs. Es ist vorteilhaft denkbar, auch solche Faktoren in die Kenngröße aufzunehmen, beispielsweise mittels eines hinterlegbaren Kennfeldes.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Auslösen einer Warnung für den Fall vorgesehen, dass ein Abstand d des Fahrzeugs zu dem Hindernis als Komponente der Umgebungsgröße einen Maximalabstand d_max der Auslösebedingung unterschreitet und/oder dass das Hindernis steht und/oder dass der Maximalabstand d_max zu
berechnet wird, wobei v die Fahrgeschwindigkeit der Fahrdynamikgröße,
y ein mittels der Umgebungsgröße ermittelbarer und für ein Umfahren des Hindernis mindestens notwendiger Querversatz,
c₀ eine Anfangskrümmung der Fahrdynamikgröße oder eine mittels der Fahrdynamikgröße ermittelbare Anfangskrümmung einer zum Umfahren des Hindernis durchfahrbaren Ausweichtrajektorie, und
a_y,Fahrer,max die von der Geschwindigkeit v abhängige Fahrermaximalquerbeschleunigung ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Auslösen der Warnung für den Fall vorgesehen, dass eine erwartete Ist-Erwartungsaufprallzeit auf das Hindernis als Komponente der Umgebungsgröße eine maximale Erwartungsaufprallzeit t_tcMax = d_max/v unterschreitet, wobei d_max den vorstehend definierten Maximalabstand repräsentiert und v die Fahrgeschwindigkeit der Fahrdynamikgröße repräsentiert.
Die Auslösebedingung ist demnach beispielsweise dann erfüllt, wenn der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis den vorstehend definierten Maximalabstand d_max unterschreitet bzw. wenn die Ist-Erwartungsaufprallzeit t_tcIst die vorstehend definierte maximale Erwartungsaufprallzeit t_tcMax unterschreitet. Dabei können sowohl stehende als auch bewegte Objekte, insbesondere vorausfahrende, entgegenkommende, querende oder sich anderweitig bewegende Objekte, als Hindernisse berücksichtigt werden. Die Warnung kann als akustische Warnung und/oder haptische Warnung und/oder als eine eine fühlbare Verzögerung bewirkende Teilbremsung ausgegeben werden.
Bei der Ausweichtrajektorie kann es sich um eine sogenannte Klothoide handeln, deren Durchfahren mit einer konstanten Geschwindigkeit einen linearen Aufbau der Querbeschleunigung bedingt. Vorteilhaft gibt der Maximalabstand d_max wieder, bis wann ein Ausweichen entlang der Ausweichtrajektorie zum Umfahren des Hindernisses gerade noch möglich ist, wenn a_y,Fahrer,max als maximale Querbeschleunigung unterstellt wird. Es ist ersichtlich, dass vorteilhaft eine Reduzierung der Kenngröße a_y,Fahrer,max, was einem höheren Sicherheitsbedürfnis des Fahrers entspricht, eine Vergrößerung des Maximalabstands d_max bewirkt, und umgekehrt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Ermitteln einer von der Umgebungsgröße und der Fahrdynamikgröße abhängigen weiteren Auslösebedingung und/oder ein Auslösen der Warnung falls eine mittels der Umgebungsgröße und der Fahrdynamikgröße ermittelbare und bis zu einem erwarteten Aufprall des Fahrzeugs auf das Hindernis verbleibende Erwartungsaufprallzeit t_tcist eine ermittelbare oder vorgebbare Mindestvorwarnzeit t_tcmind unterschreitet und der Abstand d den Mindestabstand d_max unterschreitet und/oder ein Ermitteln der Mindestvorwarnzeit als Summe aus einer Warnzeit während der die Warnung des Fahrers erfolgt, eine Teilbremszeit während der zusätzlich eine Teilbremsung des Fahrzeugs durchgeführt wird und eine Vollbremszeit während der zusätzlich eine Vollbremsung des Fahrzeugs durchgeführt wird, vorgesehen. Vorteilhaft wird eine Warnung nur dann ausgegeben, wenn die Auslösebedingung und die weitere Auslösebedingung gleichermaßen erfüllt sind. Vorteilhaft können so Fehlwarnungen vermieden werden, die insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten auftreten könnten, falls die Mindestvorwarnzeit der weiteren Auslösebedingung zu groß wäre.
Die obigen Ausführungen treffen in entsprechender Weise auch für die Anpassung des Auslösezeitpunkts von Teil- und Vollbremsungen zu.
Die Aufgabe wird außerdem mit einem Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Vermeidung oder Folgenminderung einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Hindernis, eingerichtet, ausgelegt und/oder konstruiert zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs und eines vor dem Fahrzeug liegenden Hindernisses;
2 ein Schaubild einer geschwindigkeitsabhängigen Fahrermaximalquerbeschleunigung,
3 ein Schaubild eines geschwindigkeitsabhängigen Maximalabstands zum Auslösen einer Warnung; und
4 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung eines Warnablaufs.
1 zeigt eine schematische Ansicht von oben eines Fahrzeugs 1, das sich einem vor dem Fahrzeug liegenden Hindernis 3 annähert. Das Fahrzeug weist eine Mittelachse 5 auf, die entlang einer x-Richtung des Fahrzeugs 1 verläuft. Das Fahrzeug bewegt sich in Richtung der Mittelachse 5 mit einer Geschwindigkeit v, was mittels eines Pfeils 7 in 1 angedeutet ist. Es ist zu erkennen, dass das Fahrzeug 1, falls es sich in der mittels des Pfeils 7 angedeuteten Bewegungsrichtung weiterbewegen würde, mit dem Hindernis 3 kollidieren würde. Das Hindernis 3 kann relativ zur Mittelachse 5 des Fahrzeugs 1 einen Versatz y_obj aufweisen, was in 1 mittels eines Doppelpfeils 9 angedeutet ist. Mittels eines weiteren Doppelpfeils 11 ist die Hälfte einer Fahrzeugbreite b, also der Wert b/2 angedeutet. Zur Vermeidung einer Kollision des Fahrzeuges 1 mit dem Hindernis 3 muss das Fahrzeug 1 entweder seine Geschwindigkeit verringern oder dem Hindernis 3 ausweichen. Um dem Hindernis 3 auszuweichen kann sich das Fahrzeug 1 bzw. ein gedachter äußerer rechter oder äußerer linker Punkt 13 einer Karosserie des Fahrzeugs 1 entlang einer Ausweichtrajektorie 15 bewegen, die gerade noch an dem Hindernis 3 vorbeiführt. In 1 ist beispielhaft die Ausweichtrajektorie 15 mittels einer gestrichelten Linie eingezeichnet, die der vordere linke Punkt 13 der Karosserie des Fahrzeugs 1 durchlaufen müsste. Beim Durchlaufen der Trajektorie 15, also zum Ausweichen, muss das Fahrzeug 1 einen Querversatz y senkrecht zur ursprünglichen, mittels des Pfeils 7 angedeuteten Bewegungsrichtung zurücklegen. Der Querversatz y ist in 1 mittels eines Doppelpfeils 17 angedeutet und kann in der in 1 dargestellten Situation aus der Differenz der halben Fahrzeugbreite b minus den Betrag des Objektversatzes |y_obj| berechnet werden. Nach einem Ausweichen entlang der Ausweichtrajektorie 15 weist das Fahrzeug 1 eine neue Fahrtrichtung auf, die in 1 mittels eines Pfeils 19 angedeutet ist.
Die Ausweichtrajektorie 15 kann als sogenannte Klothoide angenommen werden, die einen linearen Aufbau einer beim Ausweichen auf das Fahrzeug 1 wirkenden Querbeschleunigung 21 aufweist. Übliche, einen im Wesentlichen konstanten Ruck aufweisende, im allgemeinen als angenehm empfundene Kurvenfahrten verlaufen häufig auf klothoidenförmigen Trajektorien. Es wurde vorteilhaft erkannt, dass zur Berechnung einer Auslösebedingung ein mögliches Umfahren des Hindernisses 3 entlang einer klothoidenförmigen Ausweichtrajektorie bzw. entlang der Ausweichtrajektorie 15 zugrunde gelegt werden kann. Dahinter steckt der Gedanke, dass ein durchschnittlicher Fahrer, der das Hindernis 3 rechtzeitig erkannt hat entlang einer solchen klothoidenförmigen Trajektorie ausweichen würde, wobei er sich dabei noch sicher fühlen würde.
Unter der Voraussetzung eines linearen Beschleunigungsaufbaus weist die Ausweichtrajektorie 15 in unmittelbarer Nähe des Hindernisses 3 eine Maximalquerbeschleunigung 23 auf. Es wurde weiter vorteilhaft erkannt, dass Fahrer eines Kraftfahrzeuges ein gewisses Sicherheitsbedürfnis aufweisen und daher bei einem üblichen Fahrbetrieb geschwindigkeitsabhängig bestimmte Querbeschleunigungswerte nur ungern überschreiten. Mit dieser Erkenntnis kann vorteilhaft die in 1 eingezeichnete Maximalquerbeschleunigung 23 mit einer subjektiv empfundenen Fahrermaximalquerbeschleunigung a_y,Fahrer,max gleichgesetzt werden. Vorteilhaft kann nun die Annahme getroffen werden, dass eine zum Umfahren des Hindernisses 3 zu durchfahrende Ausweichtrajektorie 15, die eine größere maximale Querbeschleunigung 23 benötigen würde als die Fahrermaximalquerbeschleunigung a_y,Fahrer,max der Fahrer mit hoher Wahrscheinlichkeit das Hindernis zu spät erkannt hat oder erkennen wird. Es können also in diesem Fall mit einer geringen Fehlwarnwahrscheinlichkeit eine Warnung des Fahrers und/oder Eingriffe in eine Fahrdynamik des Fahrzeuges 1 ausgelöst werden.
2 zeigt ein Schaubild der Fahrermaximalquerbeschleunigung a_y,Fahrer,max über einer Geschwindigkeit v des Fahrzeuges 1. Auf einer x-Achse 25 ist die Geschwindigkeit v, beispielsweise zwischen 0 und 90 km/h aufgetragen. Auf einer y-Achse 27 ist eine Querbeschleunigung a_y, beispielsweise zwischen 0 und 3 m/s² aufgetragen. Mittels einer Kennlinie 29 ist in 2 die Fahrermaximalquerbeschleunigung a_y,Fahrer,max abhängig von der Geschwindigkeit v des Fahrzeuges 1 aufgetragen. Die Kennlinie 29 kann durch Modelle und/oder Fahrerprobungsmesswerte ermittelt werden. Bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten kann eine Limitierung auch durch einen maximal möglichen Lenkwinkel erfolgen.
Wie in 1 ersichtlich, weist das Fahrzeug 1 vor dem Ausweichen einen Abstand d zu dem Hindernis 3 auf, der in 1 mittels eines Doppelpfeils 31 eingezeichnet ist. Der Abstand d und/oder der Objektversatz y_obj können Teil einer Umgebungsgröße des Fahrzeugs 1 sein. Die Umgebungsgröße kann weitere Größen, beispielsweise eine Witterung kennzeichnende Größen und/oder einen Fahrbahnzustand enthalten. Die Umgebungsgröße kann mittels einer Sensorvorrichtung 33 des Fahrzeugs 1 als Ist- beziehungsweise Messwerte ermittelt werden. Die Sensorvorrichtung 33 kann beispielsweise ein Abstandsradar, Ultraschallsensoren, eine oder mehrere Bilderfassungsvorrichtungen, beispielsweise Videokameras und/oder Infrarotkameras, Lidasensoren und/oder ähnliche aufweisen. Gegebenenfalls kann die Sensorvorrichtung 33 eine dreidimensionale Abbildung der Umgebung des Fahrzeugs 1 in Kombination mit einer entsprechenden Bildverarbeitung erzeugen.
Unter der Voraussetzung, dass die Ausweichtrajektorie 15 eine klothoide Form aufweist und die Maximalquerbeschleunigung 23 bekannt oder berechenbar ist, lässt sich ein Maximalabstand d_max berechnen. Sollte der Abstand d den so berechenbaren Maximalabstand d_max unterschreiten, ist eine Kollision unter diesen Voraussetzungen, also auf der Ausweichtrajektorie 15 und ohne die Maximalquerbeschleunigung 23 zu überschreiten, nicht mehr zu verhindern. Es wurde vorteilhaft erkannt, dass in eine entsprechende Berechnungsformel die in 2 dargestellte geschwindigkeitsabhängige Fahrermaximalquerbeschleunigung a_y,Fahrer,max eingerechnet werden kann. Vorteilhaft ergibt sich daraus der Maximalabstand d_max, wobei bei dessen Unterschreiten mit hoher Wahrscheinlichkeit angenommen werden kann, dass der Fahrer des Fahrzeugs 1 das Hindernis 3 zu spät erkannt hat oder erkennen wird. Vorteilhaft kann bereits dann eine Warnung eingeleitet werden, die auch durch eine entsprechende Reaktion des Fahrers und/oder automatisierte Eingriffe in die Fahrdynamik des Fahrzeugs 1 ein tatsächliches Umfahren des Hindernisses 3 ermöglichen. Dazu muss nämlich lediglich der Fahrer des Fahrzeugs 1 auf die Warnung reagieren und eine Querbeschleunigung wählen, die höher liegt als die Fahrermaximalquerbeschleunigung a_y,Fahrer,max. Dies ist seitens der fahrdynamischen Möglichkeiten des Fahrzeugs 1 möglich, da zum berechnen des Maximalabstands d_max eine von dem Fahrer als komfortabel empfundene vergleichsweise kleine Querbeschleunigung zugrunde gelegt wurde. Dennoch kann vorteilhaft mit geringer Fehlerwahrscheinlichkeit eine Warnung eingeleitet werden.
3 zeigt ein Schaubild mit einem Graph 35. Auf einer x-Achse 37 ist die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs 1 aufgetragen, beispielsweise zwischen 0 und 90 km/h. Auf einer y-Achse 39 ist der Maximalabstand d_max, beispielsweise zwischen 0 und 70 m aufgetragen. Es ist zu erkennen, dass mit zunehmender Geschwindigkeit der Maximalabstand d_max überproportional zunimmt, also das Sicherheitsbedürfnis des Fahrers zunimmt.
Im Folgenden wird erläutert, wie aus den vorab beschriebenen Annahmen eine Auslösebedingung für den Maximalabstand d_max berechnet werden kann. Unter der Annahme eines normalen Fahrbetriebes würde der Fahrer des Fahrzeugs 1 an dem Hindernis 3 vorbeifahren. Im Folgenden wird angenommen, dass das Hindernis 3 still steht. Alternativ und/oder zusätzlich ist es jedoch auch denkbar, dass auch das Hindernis 3 eine eigene Geschwindigkeit aufweist. Für einen klothoidenförmigen Verlauf der Ausweichtrajektorie 15 gilt für den Querversatz y in der Entfernung d linearisiert: y = 1/2·c0·d2 + 1/6·c1·d3 wobei c₀ eine aktuelle Krümmung der Ausweichtrajektorie 15 zu Beginn des Ausweichvorgangs und c₁ eine Krümmungsänderung der Ausweichtrajektorie 15 während des Ausweichens ist.
Für eine Krümmung c_d in der Entfernung d gilt cd = c0 + c1·d
Aus den beiden obengenannten Gleichungen ergibt sich cd = 6·y/d2 – 2·c0
Der mindestens zu fahrende Querversatz y bei der Fahrzeugbreite b des Fahrzeugs 1 und der Annahme, dass das Hindernis 3 keine seitliche Ausdehnung aufweist, kann für yobj ≥ 0 zu y = b/2 – yobj und für yobj < 0 zu y = –b/2 – yobj berechnet werden.
Für die Maximalquerbeschleunigung 23 a_y,Fahrer, die zur Vorbeifahrt an dem Hindernis 3 mit der aktuellen Geschwindigkeit v notwendig ist, gilt ay,Fahrer = v2·cd.
Aus dem in 2 dargestellten Verlauf der Fahrermaximalquerbeschleunigung a_y,Fahrer,max und den vorgenannten Gleichungen kann der Maximalabstand d_max bzw. eine maximale Entfernung bestimmt werden, ab der mit einer besonders geringen Fehlerwahrscheinlichkeit gewarnt werden kann:
Als Auslösebedingung kann daraus formuliert werden: Warnen und/oder Vollbremsen falls der Abstand d der Umgebungsgröße den Maximalabstand d_max unterschreitet.
Alternativ kann eine Ist-Erwartungsauprallzeit t_tcIst als Komponente der Umgebungsgröße bestimmt werden, welche die verbleibende Zeitdauer repräsentiert, die bei unverändertem Fahrzustand des Fahrzeugs 1 bis zur erwarteten Kollision des Fahrzeugs 1 mit dem Hindernis 3 voraussichtlich vergehen wird. Mit dem vorstehend definierten Maximalabstand d_max kann dann eine Maximal-Erwartungsaufprallzeit t_tcMax wie folgt definiert werden.
Als Auslösebedingung kann daraus formuliert werden: Warnen und/oder Vollbremsen falls die Ist-Erwartungsauprallzeit t_tcIst die Maximal-Erwartungsaufprallzeit t_tcMax der Umgebungsgröße unterschreitet.
4 zeigt eine schematische Seitenansicht des Fahrzeuges 1 und des Hindernisses 3 zur Verdeutlichung eines Warnablaufs. Mittels eines ersten Pfeils 41 ist eine optische und/oder akustische Warnung des Fahrers 1 angedeutet. Mittels eines zweiten Pfeils 43 ist ein Eingriff in die Fahrdynamik des Fahrzeugs 1, vorliegend eine Warnbremsung angedeutet. Die Warnbremsung kann mit einer Verzögerung, die kleiner ist als die maximale Verzögerung durchgeführt werden. Es ist denkbar, für die Warnbremsung geschwindigkeitsabhängige maximale Verzögerungswerte festzulegen. Mittels eines dritten Pfeils 45 ist eine Notbremsung des Fahrzeugs 1 mit einer maximal möglichen Verzögerung angedeutet. Während des optischen und/oder akustischen Warnens, mittels des ersten Pfeils 41 angedeutet, verstreicht grundsätzlich eine Aufprallzeit t_tc. Vorteilhaft kann daraus eine weitere Auslösebedingung aufgestellt werden. Hierzu kann eine Ist-Erwartungsaufprallzeit mit einer Mindestvorwarnzeit t_tcmind verglichen werden. Die Mindestvorwarnzeit kann beispielsweise einen spätest möglichen Zeitpunkt kennzeichnen, zu dem der Fahrer des Fahrzeugs 1 eine Kollision mit dem Hindernis noch vermeiden kann. Die Ist-Erwartungsaufprallzeit kann aus der Umgebungsgröße und der Fahrdynamikgröße als Wert ermittelt werden, beispielsweise mittels einer nicht näher dargestellten Steuereinrichtung. Eine Warnung kann ausgelöst werden, wenn die Ist-Erwartungsaufprallzeit t_tcIst die Mindestvorwarnzeit t_tcmind unterschreitet. Es ist denkbar, dass sich die Mindestvorwarnzeit t_tcmind aus einer für die Notbremsung benötigten Zeit, einer für die Warnbremsung benötigten Zeit sowie einer Zeit während der nur optisch und/oder akustisch gewarnt wird, zusammensetzt. Dabei kann beispielsweise für die akustisch und/oder optische Warnzeit sowie die Warnbremsung jeweils ein Zeitintervall von mindestens einer Sekunde angenommen werden. Die übrige Zeit für die Notbremsung ergibt sich dann aus der Geschwindigkeit nach der Warnbremsung und der maximal möglichen Verzögerung, die das Fahrzeug leisten kann. Dementsprechend kann auch die Berechnung der Ist-Erwartungsaufprallzeit t_tcIst erfolgen, insbesondere entsprechende Verzögerungswerte eingerechnet werden, um einen sinnvollen Vergleich zu ermöglichen.
Vorteilhaft ist es möglich, die mit der Mindestvorwarnzeit t_tcmind zusammenhängende weitere Auslösebedingung und die sich aus dem Maximalabstand d_max herleitbare Auslösebedingung zusammen abzuprüfen, wobei eine Warnung nur dann stattfindet, wenn beide Auslösebedingungen erfüllt sind. Vorteilhaft kann so insbesondere ein zu frühes Warnen bei niedrigen Geschwindigkeiten, das bei alleinigem Auswerten der Mindestvorwarnzeit t_tcmind erfolgen würde, vorteilhaft vermieden werden.
Alternativ und/oder zusätzlich ist es denkbar, einen Beladungszustand des Fahrzeuges 1 einzurechnen bzw. zu berücksichtigen. Hierzu ist es denkbar, beispielsweise im beladenen Zustand des Fahrzeuges 1 die in 2 dargestellte Kennlinie 29 flacher zu gestalten. Ferner ist es möglich, die Kennlinie 29 auf die tatsächlichen Gewohnheiten eines jeweiligen Fahrers des Fahrzeugs 1 zu adaptieren. Hierzu könnten beispielsweise ein Querbeschleunigungssensor und das Geschwindigkeitssignal des Fahrzeugs 1 ausgewertet werden, um nach einer gewissen Beobachtungszeit die Kennlinie 29 an die tatsächlichen Fahrgewohnheiten des Fahrers anzupassen.
Ferner ist es denkbar, unterschiedliche Kennlinien 29 zu hinterlegen, die mittels eines entsprechenden Bedienelements einschaltbar bzw. wählbar sind.
Das beschriebene Fahrzeug 1 kann ein Nutzfahrzeug oder ein Omnibus sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass es sich bei dem Fahrzeug 1 um einen Personenkraftwagen handelt.
Es ist denkbar, die beschriebenen Formeln und Auslösebedingungen auch für Hindernisse 3, die eine eigene Geschwindigkeit aufweisen, anzuwenden. In einer einfachen Näherung kann dazu die Geschwindigkeit v durch eine Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu dem Hindernis ersetzt werden.
Ebenso ist es möglich, dem Querversatz y noch eine eigene Breite des Hindernisses hinzuzuaddieren. Ferner ist es denkbar, als zusätzliche Sicherheit dem Querversatz y eine Konstante zum Ausgleichen von eventuell vorhandenen Messfehlern hinzuzuaddieren.
Ferner ist es denkbar, die Kennlinie 29 für einen Betrieb mit einem Anhänger oder ohne Anhänger, insbesondere bei Personenkraftwagen, anzupassen.
Neben einer akustischen Warnung ist es möglich, den Fahrer des Fahrzeugs 1 mittels anderer Maßnahmen, beispielsweise optischer und/oder haptischer zu warnen. Es ist beispielsweise denkbar, ein sogenanntes „Gurtzupfen”, „Sitzvibrieren” und/oder kurzes Antippen der Bremse als Warnung zu verwenden. Ein bereits eingeleiteter Eingriff in die Fahrdynamik, beispielsweise die Warnbremsung und/oder die Notbremsung, kann von dem Fahrer jederzeit abgebrochen werden. Dies kann beispielsweise aktiv durch Drücken eines entsprechenden Schalters geschehen. Vorteilhaft kann dies jedoch auch intuitiv durch Betätigen des Blinkers, des Fahrpedals, des Bremspedals, durch Einleiten eines Kickdowns geschehen. Es ist denkbar, den Eingriff genau dann abzubrechen, wenn erkannt wird, dass der Fahrer selber, möglicherweise anders, insbesondere durch Ausweichen falls eine Bremsung durchgeführt wird oder durch Bremsen, falls ein Ausweichen durchgeführt wird, reagieren möchte.
Die Fahrdynamikgröße kann beispielsweise die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs, die Anfangskrümmung c₀ bzw. eine Querbeschleunigung aufweisen. Die Fahrdynamikgröße kann jedoch auch weitere Einzelgrößen, beispielsweise über einen CAN-Bus des Fahrzeuges 1 erhältliche Größen wie einen Nickwinkel, Schwimmwinkel, Wankwinkel, Raddrehzahlen, einen Lenkwinkel, etc. aufweisen. Diese können mittels unterschiedlicher Sensorvorrichtungen, beispielsweise Drehratensensoren, Wanksensoren, Beschleunigungssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Radsensoren und andere bereitgestellt werden, die beispielsweise von verschiedenen Regelsystemen wie beispielsweise Fahrstabilitätsregelungen, Antiblockierregelung und ähnliche verwendet werden.
Die Umgebungsgröße stellt im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine vektorielle Größe dar, die neben dem Abstand d des Hindernisses 3 zum Fahrzeug 1 oder der Ist-Erwartungsaufprallzeit t_tcIst noch weitere Komponenten aufweisen kann, beispielsweise die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Hindernisses 3 relativ zur Längsachse 5 des Fahrzeugs 1, die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Hindernisses 3 relativ zur Querachse des Fahrzeugs 1 und/oder die Drehgeschwindigkeit des Hindernisses 3.

1: Fahrzeug
3: Hindernis
5: Mittelachse
7: Pfeil
9: Doppelpfeil
11: Doppelpfeil
13: Punkt
15: Ausweichtrajektorie
17: Doppelpfeil
19: Pfeil
21: Querbeschleunigung
23: Maximalquerbeschleunigung
25: x-Achse
27: y-Achse
29: Kennlinie
31: Doppelpfeil
33: Sensorvorrichtung
35: Graph
37: x-Achse
39: y-Achse
41: erster Pfeil
43: zweiter Pfeil
45: dritter Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2006072342 A1 [0002]
- EP 1057159 B1 [0002]
- DE 10102772 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Vermeidung oder Folgenminderung einer Kollision eines Fahrzeugs (1) mit einem Hindernis (3), mit den Schritten: – Erfassen einer zumindest das Hindernis (3) kennzeichnenden Umgebungsgröße mittels einer Sensorvorrichtung (33), – Erfassen einer einen Fahrzustand des Fahrzeugs (1) kennzeichnenden Fahrdynamikgröße des Fahrzeugs (1), – Ermitteln einer von der Umgebungsgröße und der Fahrdynamikgröße abhängigen Auslösebedingung zum Auslösen einer auf eine drohende Kollision des Fahrzeugs (1) mit dem Hindernis (3) hinweisende Warnung oder zum Auslösen einer Vollbremsung zur Kollisionsvermeidung oder Kollisionsfolgenminderung, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösebedingung zusätzlich von einer Kenngröße (a_y,Fahrer,max) abhängig ist, die von einer Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (1) abhängig ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch zumindest ein Element der folgenden Gruppe: – Ermitteln der Kenngröße mittels einer ein Fahrverhalten eines durchschnittlichen Fahrers des Fahrzeugs (1) kennzeichnenden Kennlinie (29), – wobei die Kenngröße eine von der Geschwindigkeit (v) abhängige Fahrermaximalquerbeschleunigung (a_y,Fahrer,max(V)) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein Element der folgenden Gruppe: – Auslösen der Warnung und/oder Vollbremsung, falls ein Abstand (d) des Fahrzeugs (1) zu dem Hindernis (3) als Komponente der Umgebungsgröße einen Maximalabstand (d_max) der Auslösebedingung unterschreitet, – Berechnen des Maximalabstands (d_max) zu
wobei v die Fahrgeschwindigkeit der Fahrdynamikgröße, y ein mittels der Umgebungsgröße ermittelbarer und für ein Umfahren des Hindernisses (3) mindestens notwendiger Querversatz, c₀ eine Anfangskrümmung der Fahrdynamikgröße oder eine mittels der Fahrdynamikgröße ermittelbare Anfangskrümmung einer zum Umfahren des Hindernisses (3) durchfahrbaren Ausweichtrajektorie (15) und a_y,Fahrer,max die von der Geschwindigkeit (v) abhängige Fahrermaximalquerbeschleunigung ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zumindest ein Element der folgenden Gruppe: – Auslösen der Warnung und/oder Vollbremsung, falls eine Ist-Erwartungsaufprallzeit (t_tcIst) als Komponente der Umgebungsgröße eine Maximal-Erwartungsaufprallzeit (t_tcMax) der Auslösebedingung unterschreitet, – Berechnen der Maximal-Erwartungsaufprallzeit (t_tcMax) zu
wobei v die Fahrgeschwindigkeit der Fahrdynamikgröße, y ein mittels der Umgebungsgröße ermittelbarer und für ein Umfahren des Hindernisses (3) mindestens notwendiger Querversatz, c₀ eine Anfangskrümmung der Fahrdynamikgröße oder eine mittels der Fahrdynamikgröße ermittelbare Anfangskrümmung einer zum Umfahren des Hindernisses (3) durchfahrbaren Ausweichtrajektorie (15) und a_y,Fahrer,max die von der Geschwindigkeit (v) abhängige Fahrermaximalquerbeschleunigung ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch zumindest ein Element der folgenden Gruppe: – Ermitteln einer von der Umgebungsgröße und der Fahrdynamikgröße abhängigen weiteren Auslösebedingung, – Auslösen der Warnung und/oder Vollbremsung falls eine mittels der Umgebungsgröße und der Fahrdynamikgröße ermittelbare und bis zu einem Aufprall des Fahrzeugs auf ein Hindernis (3) verbleibende Ist-Erwartungsaufprallzeit (t_tcIst) eine vorgebbare oder ermittelbare Mindestvorwarnzeit (t_tcmind) unterschreitet und der Abstand (d) den Mindestabstand (d_max) unterschreitet oder die Ist-Erwartungsaufprallzeit (t_tcIst) die Maximal-Erwartungsaufprallzeit (t_tcMax) unterschreitet – Ermitteln der Mindestvorwarnzeit als Summe aus einer Warnzeit während der die Warnung des Fahrers nur optisch und/oder akustisch erfolgt, einer Teilbremszeit während der zusätzlich eine Teilbremsung des Fahrzeugs (1) durchgeführt wird und einer Vollbremszeit während der zusätzlich eine Vollbremsung des Fahrzeugs (1) durchgeführt wird.
Fahrzeug (1) mit einer Vorrichtung zur Vermeidung oder Folgenminderung einer Kollision des Fahrzeugs (1) mit einem Hindernis (3), eingerichtet, ausgelegt und/oder konstruiert zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.