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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur automatischen Beeinflussung
der Antriebssteuerung eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Um
den Fahrer bei Fahrten zu unbekannten Zielen zu unterstützen,
werden derzeit bereits viele Fahrzeuge mit Navigationssystemen angeboten,
die dem Fahrer in Abhängigkeit vom vorgegebenen Ziel entsprechend
der ermittelten Fahrroute optische und/oder akustische Informationen
ausgeben. Insbesondere wird dabei dem Fahrer vor erforderlichen Abbiegevorgängen
ein Hinweis ausgegeben, so dass der Fahrer darauf aufmerksam gemacht
wird, dass ggf. ein Spurwechsel oder eine Geschwindigkeitsanpassung
für den Abbiegevorgang notwendig ist. Viele Nutzer schalten
jedoch die akustischen Hinweise ab, weil die Stimme oder der Warnton
z. B. beim Radiohören stört. Dadurch kann es passieren,
dass die optischen Hinweise des Navigationssystems erst sehr spät
oder gar nicht bemerkt werden.
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Zusätzlich
zu derartigen Systemen, die den Fahrer hinsichtlich der Fahrroute
unterstützen, gibt es auch andere Fahrerassistenzsysteme,
die den Fahrer im Rahmen einer Geschwindigkeitsregelung unterstützen.
Die meisten derzeit erhältlichen Geschwindigkeitsregelsysteme
regeln die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf eine vorgegebene Wunsch-
bzw. Soll-Geschwindigkeit. Neben diesen Geschwindigkeitsregelsystemen
können heute bereits bei einigen Herstellern auch um eine
Abstandsregelung erweiterte Längsregelsysteme, sog. abstandsgeregelte
Geschwindigkeitsregelsysteme erworben werden. Derartige, bspw. bei
der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung unter der Bezeichnung „Active
Cruise Control” angebotene Systeme ermöglichen
es, das Kraftfahrzeug unter Einhaltung eines vorgegebenen Abstands
zu einem vorausfahrendem Fahrzeug mit einer gewünschten
oder einer entsprechend geringeren Geschwindigkeit automatisch zu
führen. Vom Prinzip her ist dabei die allgemein bekannte
Geschwindigkeitsregelung, die eine bestimmte vorgegebene Geschwindigkeit
einhält, um eine zusätzliche Abstandsfunktion
erweitert, so dass der Einsatz einer solchen „aktiven” Fahrgeschwindigkeitsreglung
auch im dichten Autobahn- und Landstraßenverkehr möglich
wird. Diese sog. „aktive Fahrgeschwindigkeitsregelung” hält
die vorgegebene Wunsch- bzw. Soll-Geschwindigkeit, wenn die eigene
Fahrspur frei ist. Erkennt eine am Kraftfahrzeug angebrachte Abstandssensorik,
die insbesondere auf Radarbasis arbeiten kann, ein vorausfahrendes
Zielobjekt bzw. (Kraft-)Fahrzeug in der eigenen Spur, so wird die
eigene Geschwindigkeit im Rahmen einer sog. Folgefahrtregelung bspw.
durch Veranlassen eines geeigneten Bremsmoments an die Geschwindigkeit
des vorausfahrenden Kraftfahrzeugs bzw. des Zielobjekts angepasst.
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Aus
der
EP 1 475 265 B1 ist
eine Geschwindigkeitsregelung unter Berücksichtigung von
Zielobjekten bekannt, wobei als Zielobjekte neben vorausfahrenden
Fahrzeugen bspw. auch rote Ampeln oder Kreuzungen berücksichtigt
werden können. Um bei Erreichen des Zielobjekts eine vorgegebene,
dafür geeignete Geschwindigkeit zu erreichen, wird bei
aktiver Geschwindigkeitsregelung zu einem definierten Zeitpunkt
vor Erreichen des Zielobjekts automatisch derart in die Antriebssteuerung
eingegriffen, dass das Fahrzeug bei Erreichen des Zielobjekts die
vorgegebene Geschwindigkeit erreicht. Insbesondere wird dabei bspw.
in den Schubbetrieb oder in einen sog. Segelbetrieb (Unterbrechung
der Wirkverbindung zwischen Brennkraftmaschine und Antriebsräder)
geschaltet.
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Aufgabe
der Erfindung ist nun, eine verbesserte Vorrichtung zur automatischen
Beeinflussung der Fahrzeugsteuerung eines Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung
von Navigationsdaten anzugeben, so dass der Fahrer aufgrund der
(geänderten) Fahrzeugsteuerung Hinweise über die
Fahrroute erhält.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
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Grundgedanke
der Erfindung ist es, den Fahrer bei seiner Fahrt zu einem vorher
angegebenen Ziel dadurch zu unterstützen, dass er bei einem
vorausliegenden Ereignis (z. B. Abbiegevorgang) durch einen Eingriff
in die Steuerung der Antriebseinheit aufmerksam gemacht werden soll.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur automatischen
Beeinflussung der Antriebssteuerung eines Kraftfahrzeugs umfasst demnach
eine Steuereinheit, durch die die Antriebssteuerung des Kraftfahrzeugs
in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Fahrroute automatisch
beeinflussbar ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass
die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass die Antriebseinheit
des Kraftfahrzeugs bei betätigtem Beschleunigungselement
zumindest zeitweise in Abhängigkeit von der vorgegebenen
Fahrroute automatisch unabhängig von der Betätigung
des Beschleunigungselements ansteuerbar ist. Insbesondere wird die
Antriebseinheit dabei derart angesteuert, dass die geänderte
Ansteuerung für den Fahrer wahrnehmbar ist, d. h. der Fahrer
bemerkt, wenn die Antriebseinheit plötzlich unabhängig
von seiner Betätigung des Beschleunigungselements angesteuert wird.
Die Fahrroute könnte bspw. durch ein im Fahrzeug vorhandenes
Navigationssystem durch eine entsprechende Eingabe (Ziel oder Fahrroute)
vorgegeben werden.
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Damit
auch ein unerfahrener Fahrer das veränderte Antriebsverhalten
des Fahrzeugs richtig interpretieren kann, sollte dem Fahrer zusätzlich
der Zusammenhang zwischen der veränderten Antriebssteuerung
und der Ursache (aufgrund der Fahrroute) aufgezeigt werden. Dies
kann z. B. dadurch erfolgen, indem der Fahrer die Funktion im Vorfeld
bewusst anwählen muss (z. B. Menüpunkt „Abbiegeankündigung
durch Schubabschaltung” o. ä.), oder auch über ein
gleichzeitiges Aussenden und Anzeigen von akustischen und/oder optischen
Hinweisen zum Navigationsguiding.
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Vorteilhafterweise
ist die Steuereinheit dabei derart ausgestaltet, dass zu einem vorgegebenen Zeitpunkt,
der in Abhängigkeit von der Fahrroute vorgebbar ist, und/oder
zu einer vorgegebenen Fahrzeugposition, die in Abhängigkeit
von der Fahrroute vorgebbar ist, die Antriebseinheit automatisch
unabhängig von der Betätigung des Beschleunigungselement
ansteuerbar ist. Durch eine geeignete Vorgabe des Zeitpunktes oder
der Position wird der Fahrer durch die geänderte Ansteuerung
frühzeitig auf ein zukünftige (Navigations-)Ereignis
(z. B. Abbiegevorgang) aufmerksam gemacht.
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Wie
bereits erwähnt, ist der Hinweis für den Fahrer
insbesondere dann von Interesse, wenn aufgrund seiner Fahrroute
eine Geschwindigkeitsreduzierung erforderlich ist. Demnach kann
die Steuereinheit derart ausgestaltet sein, dass die Antriebseinheit zu
einem vorgegebenen Zeitpunkt oder einer vorgegebenen Fahrzeugposition
vor Erreichen eines in Abhängigkeit von der Fahrroute (erforderlichen
Geschwindigkeitsreduzierungs-)Ereignisses unabhängig von
der Betätigung des Beschleunigungselements ansteuerbar
ist. Der Eingriff in die Antriebssteuerung sollte dann derart ausgestaltet
sein, dass eine Reduzierung der aktuellen Geschwindigkeit erreicht
wird. Aufgrund der Geschwindigkeitsreduzierung des Fahrzeugs trotz
zumindest gleichbleibender Geschwindigkeits- bzw. Leistungsanforderung
des Fahrers durch entsprechende Betätigung des Beschleunigungselements
bemerkt der Fahrer sehr schnell, dass er auf ein Ereignis aufmerksam
gemacht werden soll, das einen Eingriff in die Antriebssteuerung
erforderlich macht. Insbesondere kann die Steuereinheit dabei derart
ausgebildet sein, dass bei einer in Abhängigkeit von der
Fahrroute erforderlichen zeitnahen Fahrtrichtungsänderung
und/oder einem zeitnahen Abbiegevorgang und/oder einem zeitnahen
Anhaltevorgang und/oder einer zeitnahen Geschwindigkeitsbegrenzung,
insbesondere zu einem vorgegebenen Zeitpunkt oder einer vorgegebenen Fahrzeugposition
vor einer Fahrtrichtungsänderung und/oder einem Abbiegevorgang
und/oder einem Anhaltevorgang (Ampel) und/oder einer Geschwindigkeitsbegrenzung
die Antriebseinheit unabhängig von der Betätigung
des Beschleunigungselement ansteuerbar ist, insbesondere derart,
dass eine Reduzierung der aktuellen Geschwindigkeit erreicht wird.
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Zum
Ermitteln bzw. Vorgeben des vorgegebenen Zeitpunkts bzw. der vorgegebenen
Position, ab dem die Antriebseinheit unabhängig von der
Betätigung des Beschleunigungselements ansteuerbar ist bzw.
angesteuert wird, gibt es verschiedene Möglichkeiten. So
kann der Zeitpunkt und/oder die Fahrzeugposition, ab der die Antriebseinheit
unabhängig von der Betätigung des Bedienelements
ansteuerbar ist, in Abhängigkeit von der Fahrroute und
ggf. von vorgegebenen Fahrzeugbetriebsdaten, insbesondere von der
Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einer zu erreichenden Fahrzeuggeschwindigkeit
zu einem bestimmten Positionspunkt (= Zielwert) und/oder vom Fahrzeuggewicht
und/oder der Fahrzeugbeladung und/oder von der Straßenklasse
(z. B. Autobahnkreuz oder Kreuzung im Stadtgebiet) und/oder von der
Art des Abbremsereignis vorgegeben werden. Weiter kann auch der
Geschwindigkeitszielwert, der bei einer bestimmten Position erreicht
werden soll, in Abhängigkeit von Fahrzeug- oder Routenparametern und/oder
in Abhängigkeit bestimmter Fahrzeugeinstellungen, die vom
Fahrer vorgenommen werden können (z. B. Fahrmodus wie „sportlich”, „normal” oder „Eco”)
vorgegeben werden. Der Zeitpunkt und/oder die Position können
auch adaptiv vorgegeben werden. Da die Entfernung zwischen dem Einsetzen
der von der Betätigung des Beschleunigungselements unabhängigen
Antriebssteuerung und der Position bzw. des Ereignisses, auf das
der Fahrer hingewiesen werden soll oder bei dem er eine bestimmte
Zielgeschwindigkeit erreicht haben soll, von verschiedenen Parametern
abhängt (Geschwindigkeit, Gewicht des Fahrzeugs, veränderte
Aerodynamik durch Dachgepäckträger), korrigiert
die Steuereinheit die Antriebssteuerung somit ausgehend von einer
Basiseinstellung aufgrund der Abweichung vom Zielwert.
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Um
den Fahrer rechtzeitig auf ein bestimmtes Ereignis entlang seiner
gewählten Fahrroute hinweisen zu können oder um
den im Vorfeld ermittelten Geschwindigkeitszielwert zu einem bestimmten Punkt
entlang seiner Fahrroute erreichen zu können, kann in einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Steuereinheit derart
ausgebildet sein, dass bei Erreichen des vorgegebenen Zeitpunkts
oder der vorgegebenen Position derart in die Antriebssteuerung eingegriffen
wird, dass die Antriebseinheit in einem Schubbetriebsmodus oder
Segelbetriebsmodus betrieben wird, oder dass die Antriebseinheit
abgeschaltet wird. Eine derartige Ansteuerung hat neben der Hinweisfunktion
noch den zusätzlichen Vorteil einer Kraftstoffeinsparung.
Ein Fahrer eines Fahrzeugs ohne diese Vorrichtung würde
vermutlich wesentlich länger das Beschleunigungselement
betätigen und somit unnötig mit einer zu hohen
Geschwindigkeit weiterfahren, da ihm die Ortskenntnis oder auch
die Konzentration fehlt. Am größten ist die Kraftstoffersparnis,
wenn das Fahrzeug nicht nur im Schubbetriebsmodus, sondern im Segelmodus
betrieben wird, der Motor also abgekoppelt wird und das Fahrzeug
im Leerlauf rollt. Der Segelmodus könnte dabei deutlich
früher aktiviert werden als der Schubbetriebsmodus, da
das Fahrzeug nicht mehr durch den Motor abgebremst wird und deshalb
weiter rollen kann. Zukünftig könnte der Motor
sogar ganz abgeschaltet werden, da aus den Daten der vorgegebenen
Fahrroute bekannt ist, dass dieser bis zu dem bevorstehenden Ereignis
(z. B. Abbiegevorgang) nicht mehr benötigt wird. Bei einer
derartigen Ausgestaltung der Erfindung wäre jedoch eine
elektrische Brems- und Lenkunterstützung bei abgeschaltetem Motor
notwendig.
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Prinzipiell
wird dann wieder von der „freien” Antriebssteuerung
(= von der Betätigung des Beschleunigungselement unabhängige
Ansteuerung) in die vom Fahrer durch Betätigung des Beschleunigungselement
vorgegebene „normale” Antriebssteuerung gewechselt,
wenn eine vorgegebene zweite Position entlang der Fahrroute erreicht
ist oder eine vorgegebene Geschwindigkeitsschwelle erreicht oder
unterschritten ist, oder wenn der Fahrer durch entsprechende Betätigung
des Beschleunigungselements zu Ausdruck bringt, dass er die Ansteuerung wieder
selbst beeinflussen will. Vorteilhafterweise ist dabei die Steuereinheit
derart ausgebildet, dass bei einer Erhöhung des Drucks
auf das Beschleunigungselement und/oder bei einer weiteren Auslenkung
des bereits betätigten Beschleunigungselements während
einer von der Betätigung des Beschleunigungselements unabhängigen
Antriebssteuerung die Antriebseinheit zumindest für eine
bestimmte Dauer oder bis zum Erreichen einer vorgegebenen Endbedingung
in einem Übergangsmodus geschaltet wird, da zu dem Zeitpunkt
des Wechsels u. U. die Lastanforderung durch das Beschleunigungselement
nicht mit der aktuellen angeforderten Motorlast übereinstimmt.
Wenn der Fahrer den Druck auf das Beschleunigungselement erhöht,
wird der Fahrpedalwinkel während des Übergangsmodus wieder
mit der Lastanforderung synchronisiert, d. h. das Fahrzeug wird
wunschgemäß beschleunigen. Da im Extremfall große
Differenzen auftreten können (worst case: das Beschleunigungselement
ist fast vollständig durchgetreten und die Geschwindigkeit
ist relativ gering) muss die Synchronsierung im Übergangsmodus
entsprechend langsam vorgenommen werden, d. h. das Fahrzeug beschleunigt
nicht mit voller Kraft. Vielmehr wird die Leistung langsam an die
vom Fahrer vorgegebene Leistungsanforderung angepasst. Ist das Beschleunigungselement
bzw. Fahrpedal bereits voll durchgetreten, muss das Beschleunigungselement
für einen Wechsel in die normale Antriebssteuerung erst
leicht zurückgenommen werden. Alternativ kann auch direkt
in Abhängigkeit von der durch die Betätigung des
Beschleunigungselements vorgegebenen Betriebsstrategie gewechselt werden.
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Ein
weiteres Szenario betrifft den Wechsel in die „freie” Ansteuerung,
insbesondere in einen Schubbetriebsmodus während einer
Beschleunigungsphase des Fahrzeugs. Wenn der Fahrer das Beschleunigungselement
aufgrund seines Beschleunigungswunsches weiter durchdrückt,
würde nach der oben definierten Vorgehensweise die „freie” Ansteuerung
sofort wieder aufgehoben werden. Für diesen Fall musst
die Vorrichtung dahingehend erweitert werden, dass die Steuereinheit
trotzdem in die von der Betätigung des Beschleunigungselements
unabhängige Ansteuerung (sog. „freie” Ansteuerung) wechselt
bzw. dort bleibt und ein Wechsel aus der freien Ansteuerung in die
normale Ansteuerung oder in den Übergangsmodus erst dann
vorgenommen wird, wenn der Fahrer das Beschleunigungselement erst
löst und dann erneut durchdrückt.
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Die
Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur einen vereinfachten
Aufbau einer Vorrichtung zur automatischen Beeinflussung der Antriebssteuerung
eines Kraftfahrzeugs.
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Hauptbestandteil
dieser Vorrichtung ist eine Steuereinheit SE, durch die die Antriebssteuerung des
Kraftfahrzeugs beeinflussbar ist. Durch entsprechende Steuersignale
n oder f (oder ü) wird die Antriebseinheit AE angesteuert.
Um eine entsprechende Ansteuerung der Antriebseinheit AE vorgenehmen
zu können, wertet die Steuereinheit SE unter anderem ein
von einem Geschwindigkeitssensor S übertragene Geschwindigkeitssignal
v und relevante Daten r, d, und p eines mit der Steuereinheit SE
verbundenen Navigationssystems N aus. Das Navigationssystem N überträgt
Daten bzgl. der aktuellen Position p des Fahrzeugs, die vom Fahrer
oder vom System vorgegebenen Daten betreffend die Fahrroute r, sowie
weitere, die Fahrroute betreffende Daten d wie z. B. die Straßenklasse.
Weiter erhält die Steuereinheit SE den aktuellen Fahrwinkel
a von einem Sensor B, der die Stellung des Beschleunigungselements überwacht,
sowie die aktuelle Ansteuerart n oder f der Antriebseinheit. Solange
eine herkömmliche Ansteuerung der Antriebseinheit AE in
Abhängigkeit von der durch die Betätigung des
Beschleunigungselements angeforderten Lastanforderung vorgenommen
wird, wird eine normale Ansteuerung (hier mit „n” gekennzeichnet)
ausgeführt. Wird eine „freie” – also
eine von der Betätigung des Beschleunigungselement unabhängige
Ansteuerung, insbesondere eine Schubabschaltung ausgeführt,
ist dies mit f gekennzeichnet. Mit dem Buchstaben ü wird
ein Übergangsmodus gekennzeichnet.
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Die
Steuereinheit SE ist derart ausgestaltet, dass unter der Voraussetzung,
dass keine Tempomatfunktion aktiv ist, in Abhängigkeit
von der übermittelten Fahrroute r Positionspunkte ermittelt
werden, ab denen der Fahrer auf ein nahendes Ereignis durch einen
entsprechenden Eingriff in die Antriebssteuerung hingewiesen werden
soll. Ist bspw. aus der Fahrroute ein Abbiegepunkt bekannt, kann
in einer ersten Alternative als Positionspunkt ein Punkt vorgegeben
werden, der 400 m vor dem Abbiegepunkt liegt. Ist anhand der übertragenen
Positionsdaten p bekannt, dass dieser vorgegebenen Positionspunkt erreicht
ist, wird als Hinweis für den Fahrer, dass er demnächst
abbiegen muss, von der Steuereinheit SE ein Signal f erzeugt, so
dass die Antriebseinheit AE des Kraftfahrzeugs trotz betätigtem
Beschleunigungselement automatisch unabhängig von der Betätigung
des Beschleunigungselements angesteuert wird. Idealerweise wird
dabei von der herkömmlichen Laststeuerung n in einen Schubbetriebsmodus
f gewechselt. Durch den Wechsel in den Schubbetrieb f wird der Fahrer
darauf aufmerksam gemacht, dass ein Abbiegevorgang bevorsteht. Zusätzlich
kann auch ein optischer oder akustischer Hinweis über das Navigationssystem
N ausgegeben werden. Befindet sich das Fahrzeug bereits im Schubbetrieb,
erfolgt lediglich der optische und/oder akustische Hinweis.
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Der
Positionspunkt kann bspw. auch in Abhängigkeit einer zuvor
ermittelten Zielgeschwindigkeit, die das Fahrzeug bei Erreichen
des Abbiegepunktes haben soll, ermittelt werden. Wird bspw. festgelegt,
dass bei Erreichen des Abbiegepunktes eine Zielgeschwindigkeit des
Fahrzeugs von 50 km/h erreicht sein soll, kann der Positionspunkt
zum Wechseln in die „freie” Antriebssteuerung
f in Abhängigkeit von dieser vorgegebenen Zielgeschwindigkeit
und der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs derart vorgegeben
werden, dass das Fahrzeug bei einem Wechsel in den Schubbetrieb
zu dem vorgegeben Positionspunkt bis zum Erreichen des Abbiegepunktes
auf die Zielgeschwindigkeit verlangsamt wird. Ist die aktuelle Geschwindigkeit
bereits kleiner als die Zielgeschwindigkeit, erfolgt kein Wechsel
in die „freie” Ansteuerung f.
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Solange
die Steuereinheit SE die Antriebseinheit AE trotz betätigtem
Beschleunigungselement im Schubbetrieb f betreibt, wird zusätzlich
die Position des Fahrpedalwinkels a überwacht und ausgewertet.
Wird erkannt, dass der Fahrer das Beschleunigungselement weiter
durchdrückt, ist dies ein Zeichen, dass der Fahrer die
Antriebssteuerung wieder selbst übernehmen will. Um einen
weichen Übergang vom Schubbetrieb f in den normalen Fahrbetrieb
n gewährleisten zu können, wird in einen Übergangsbetriebsmodus ü geschaltet.
Dabei wird langsam eine Synchronisation zwischen der vom Fahrer
angeforderten Lastanforderung und der aktuellen Ansteuerung vorgenommen.
Anschließend kann dann wieder in den normalen Antrieb n
gewechselt werden.
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Wie
das Ausführungsbeispiel nochmals verdeutlicht, kann durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einfachen
Mitteln ein unaufdringlicher aber gut wahrnehmbarer Hinweis für
eine Zielführung mittels Navigationssystem gewährleistet
werden. Gleichzeitig kann der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden.
Die Vorrichtung fördert dadurch auch eine defensive und
dadurch sichere Fahrweise.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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