DE102010041614A1 - Navigation device i.e. driving assistance system, for use in e.g. lorry to output path information to drivers, has calculation unit determining speed limit, where minimum permissible wheel and maximum slant of vehicle body are considerable - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Navigationseinrichtung für Landfahrzeuge, insbesondere für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, darüber hinaus ein Verfahren zur Ausgabe von Weginformationen für Fahrer von Landfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.The invention relates to a navigation device for land vehicles, in particular for passenger cars and trucks, according to the preamble of claim 1, in addition to a method for outputting route information for drivers of land vehicles according to the preamble of
Navigationseinrichtungen oder Navigationssysteme für Landfahrzeuge sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Sie dienen zur Ausgabe von Weginformationen vom momentanen Aufenthaltsort zu einem gewünschten Zielpunkt. Darüber hinaus können beispielsweise bei Annäherung an Gefahrenstellen wie Einmündungen oder dergleichen Warnmitteilungen ausgegeben werden.Navigation devices or navigation systems for land vehicles are known in various designs. They serve to output route information from the current location to a desired destination. In addition, for example, warning messages can be issued when approaching danger spots such as junctions or the like.
Bei bekannten Einrichtungen werden aus den Informationen über die vorausliegende Fahrtstrecken gefahrenrelevante Daten daraufhin überprüft, ob beispielsweise eine momentane Fahrzeuggeschwindigkeit zu potentiellen Gefahrensituationen führt. Eine solche Navigationseinrichtung ist aus der
Darüber hinaus sind Navigationseinrichtungen bzw. Fahrassistenzsysteme bekannt, die eine maximale Geschwindigkeit eines Fahrzeugs berechnen, mit der dieses eine bevorstehende Kurve durchfahren kann. Liegt eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit über dieser Grenzgeschwindigkeit, wird rechtzeitig eine Bremsaufforderung an den Fahrer ausgegeben. Die Grenzgeschwindigkeit in einer vorausliegenden Kurve wird aus dem Kurvenradius, beispielweise gespeichert im Datenbestand der Navigationseinrichtung, und der Seitensteifigkeit, bzw. einem Haftreibwert der Reifen berechnet. Die Haftreibung bestimmt physikalisch die Obergrenze der maximal möglichen Kurvengeschwindigkeit. Für die Berechnung der maximalen Geschwindigkeit aus der Haftreibung eines Rades auf der Straße kann die Seitensteifigkeit der Räder beispielsweise mittels des Lenkwinkels und der tatsächlichen Drehrate des Fahrzeugs ermittelt werden. Dies erfolgt entweder über ein im Fahrzeug vorhandenes Gyroskop oder über den Vergleich der Umdrehungsgeschwindigkeiten äußerer und innerer Räder oder mit einem hochauflösenden GPS-System, das die Kurvenfahrt nachzeichnet. Die Haftreibung kann auch durch sensorisch erfassbare äußere Umstände wie Nässe oder Eis verringert und entsprechend berücksichtigt werden.In addition, navigation or driver assistance systems are known that calculate a maximum speed of a vehicle, with this can pass through an upcoming curve. If an actual vehicle speed is above this limit speed, a brake request is issued in good time to the driver. The limit speed in a preceding curve is calculated from the curve radius, for example, stored in the database of the navigation device, and the lateral stiffness, or a friction coefficient of the tires. The static friction physically determines the upper limit of the maximum possible cornering speed. For the calculation of the maximum speed from the static friction of a wheel on the road, the lateral rigidity of the wheels can be determined, for example, by means of the steering angle and the actual turning rate of the vehicle. This is done either by means of a gyroscope in the vehicle or by comparing the rotational speeds of external and internal wheels or with a high-resolution GPS system that traces the curve. The static friction can also be reduced by sensory external factors such as moisture or ice and taken into account accordingly.
Dabei bleiben fahrzeugspezifische Faktoren wie beispielsweise eine veränderte Zuladung sowie das Komfortempfinden der Fahrzeugpassagiere außer Betracht.In this case, vehicle-specific factors such as a change in payload and the comfort perception of vehicle passengers are disregarded.
Daher soll eine Navigationseinrichtung sowie ein Verfahren zur Ausgabe von Weginformationen angegeben werden, bei denen dies möglich ist.Therefore, a navigation device as well as a method for outputting route information should be indicated, for which this is possible.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Navigationseinrichtung gemäß der Erfindung sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausgabe von Weginformationen haben dem gegenüber den Vorteil, dass in einfacher Weise ein verändertes Fahrverhalten des Fahrzeugs, beispielsweise durch veränderte Zuladung, durch eine Vorausberechnung einer maximal möglichen Kurvengeschwindigkeit berücksichtig wird. Außerdem kann eine möglichst aufrechte und damit reifenschonende Fahrweise des Fahrzeugs erreicht werden.The navigation device according to the invention and the method according to the invention for outputting route information have the advantage that in a simple manner a changed driving behavior of the vehicle, for example by changing payload, is taken into account by a prediction of a maximum possible cornering speed. In addition, a possible upright and thus tire-friendly driving of the vehicle can be achieved.
Bei der Ausgabe beispielsweise von optischen und/oder akustischen Warnmitteilungen wegen zu hoher Kurvengeschwindigkeit für eine vorausliegende Kurve wird nicht nur in an sich bekannter Weise ein Haftreibwert eines Reifens des Fahrzeugs berücksichtigt, um die maximal mögliche Grenzgeschwindigkeit für eine Kurvenfahrt zu ermitteln. Prinzipiell kann dabei auch ein Reifendruck berücksichtigt werden, der über Drucksensoren in den Reifen überwacht wird, da Reifen bei verschiedenen Innendrücken unterschiedliche Seitensteifigkeiten in sich selbst aufweisen. Ist der Luftdruck niedriger verformt sich ein Reifen stärker und führt bei gleicher Kurvengeschwindigkeit zu einer höheren Seitenneigung des Reifens bzw. des Fahrzeugs als es bei einem hohen Luftdruck der Fall ist.When outputting for example optical and / or acoustic warning messages because of too high cornering speed for a preceding curve not only in known manner, a friction coefficient of a tire of the vehicle is taken into account to determine the maximum possible limit speed for cornering. In principle, it is also possible to take into account a tire pressure which is monitored via pressure sensors in the tires, since tires have different lateral stiffnesses in themselves at different internal pressures. If the air pressure is lower, a tire deforms more strongly and, with the same cornering speed, leads to a higher lateral inclination of the tire or of the vehicle than is the case with a high air pressure.
Auch kann eine sich ändernde Radlast aufgrund einer Kurvenfahrt durch einen solchen Reifenluftdruckmesser erfasst werden. Bei einer Kurvenfahrt erhöht sich die Radlast der kurvenäußeren Räder beziehungsweise verringert sich die Radlast der kurveninneren Räder, so dass der Luftdruck im kurvenäußeren Reifen steigt und im kurveninneren Reifen sinkt. Daraus kann bei bekanntem Leergewicht sowie der Radlast bei Geradeausfahrt die momentane Zuladung ermittelt werden sowie die Höhe des Fahrzeugschwerpunktes, die wiederum, wie nachfolgend beschrieben, für die Seitenneigung des Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt ausschlaggebend ist, denn je höher der Fahrzeugschwerpunkt um so größer ist die Änderung des Luftdrucks durch die Neigung des Fahrzeugs. Im Prinzip ist auch eine Erfassung einer Änderung des Fahrzeugschwerpunkts in Fahrzeuglängsrichtung möglich durch eine Erfassung von Druckdifferenzen zwischen Vorder- und Hinterrädern. Daneben kann die Erfassung des Fahrzeugschwerpunkts auch bei einer Bremskraftverteilung berücksichtigt werden, um einen möglichst kurzen Bremsweg zu erhalten. Es wird auch eine minimal zulässige Radlast und eine maximale Seitenneigung einer Karosserie des Kraftfahrzeugs berücksichtigt. Dazu werden vorzugsweise Signale verschiedener Sensoren, Messgeräte und dergleichen im Kraftfahrzeug von einer Berechnungseinheit der Navigationseinrichtung berücksichtigt. Prinzipiell ist es möglich, dass jeweils nur einer der beiden vorgenannten Faktoren zusätzlich oder alleine berücksichtigt wird.Also, a changing wheel load due to cornering may be detected by such a tire air pressure gauge. When cornering, the wheel load of the outside wheels increases or decreases the wheel load of the inside wheels, so that the air pressure in the outside tire increases and decreases in the inside tire. It can be determined at a known curb weight and the wheel load when driving straight ahead, the current load and the height of the vehicle center, which in turn, as described below, for the lateral inclination of the vehicle when cornering crucial, because the higher the vehicle's center of gravity is the change the air pressure due to the inclination of the vehicle. In principle, a detection of a change in the vehicle center of gravity in the vehicle longitudinal direction is possible by detecting pressure differences between the front and rear wheels. In addition, the detection of the vehicle center of gravity can also be taken into account in a brake force distribution, in order to obtain the shortest possible braking distance. It will also be one considered minimum permissible wheel load and a maximum lateral inclination of a body of the motor vehicle. For this purpose, signals of different sensors, measuring devices and the like in the motor vehicle are preferably taken into account by a calculation unit of the navigation device. In principle, it is possible that only one of the two aforementioned factors is taken into account in addition or alone.
Werden nunmehr beispielsweise in der Berechnungseinheit der Navigationseinrichtung die Grenzgeschwindigkeiten aus der maximalen Seitenneigung, der minimalen Radlast sowie dem Haftreibwert eines Reifens miteinander verglichen, dann wird diejenige Grenzgeschwindigkeit ausgewählt, die die geringste ist, um eine maximale Kurvengeschwindigkeit in der Vergleichseinrichtung zu ermitteln und über die Ausgabeeinrichtung eine entsprechende optische und/oder akustische Aufforderung zur Fahrzeuggeschwindigkeitsreduzierung auszugeben.If, for example, in the calculation unit of the navigation device, the limit speeds from the maximum lateral inclination, the minimum wheel load and the friction coefficient of a tire are compared with each other, then that limit speed is selected which is the lowest in order to determine a maximum cornering speed in the comparison device and via the output device to issue a corresponding visual and / or acoustic request for vehicle speed reduction.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine minimal zulässige Radlast in Abhängigkeit einer Höhe eines Schwerpunkts des Fahrzeugs ermittelbar. Für eine stabile Fahrlage ist für jedes Rad eine Mindestauflagekraft erforderlich, um ausreichend Haftung zum Untergrund zu bewahren. Bei einer Kurvenfahrt werden kurveninnere Räder entlastet, wobei die Mindestauflagekraft nicht unterschritten werden darf. Diese Mindestauflagekraft ist fahrzeugabhängig und hängt auch vom verwendeten Reifen ab, beispielsweise hinsichtlich, seines Profils beziehungsweise der tatsächlichen Auflagefläche. Bei einer Kurvenfahrt greift die Zentripetalkraft im Schwerpunkt des Fahrzeugs an. Durch die Federung der Karosserie neigt sich das Fahrzeug zur Seite. Dabei wird ein kurveninneres Rad entlastet und ein kurvenäußeres Rad zusätzlich belastet. Unter der Annahme eines mittigen Schwerpunktes wird bei einer Querbeschleunigung α der innere Reifen um
Von einer Kurve ist beispielsweise aus den Daten in der Navigationseinrichtung der Kurvenradius R bekannt. Somit ergibt sich die maximal mögliche Kurvengeschwindigkeit From a curve, the curve radius R is known, for example, from the data in the navigation device. This results in the maximum possible cornering speed
Bevorzugt kann die aktuelle Radlast, d. h. die tatsächliche Auflagekraft bei Geradeausfahrt abzüglich einer Entlastung der kurveninneren Räder bei einer Kurvenfahrt, aus einem Wankwinkel bzw. über ein Federungsverhalten des Kraftfahrzeugs ermittelt werden, da beispielsweise das Eintauchen der Federbeine bei den kurveninneren und kurvenäußeren Rädern anders ist und sich auch durch unterschiedliche Zuladungen ändert. Aus diesem Verhalten kann auf die Höhe des Schwerpunkts rückgeschlossen werden, der sich beispielsweise durch Zuladung schwerer Gegenstände erhöht hat. Dies ist dadurch bedingt, dass bei einem höheren Schwerpunkt die Zentripetalkräfte der Hebel größer ist, so dass die Zentripetalkraft stärker auf den Reifen wirkt. Prinzipiell könnte dies aber auch aus einem Gyroskop im Kraftfahrzeug ermittelt werden.Preferably, the current wheel load, i. H. the actual contact force when driving straight minus a relief of the inside wheels when cornering, determined from a roll angle or a suspension behavior of the motor vehicle, for example, because the immersion of the struts in the inside and outside wheels is different and also changes by different payloads. From this behavior can be deduced the height of the center of gravity, which has increased, for example, by loading heavy objects. This is because, at a higher center of gravity, the centripetal forces of the levers are greater so that the centripetal force acts more on the tire. In principle, however, this could also be determined from a gyroscope in the motor vehicle.
Weiterhin ist vorgeschlagen, dass eine maximale Seitenneigung des Fahrzeugs beispielsweise vom Fahrer einstellbar ist. Fahrzeuginsassen empfinden eine seitliche Neigung des Fahrzeugs als sehr unangenehm. Dies ist individuell verschieden. Allerdings wird schon bereits bei einem Neigungswinkel von beispielsweise 3° ein unangenehmes Gefühl empfunden. Zur Festlegung eines maximalen seitlichen Neigungswinkels kann die Federung der Fahrzeugkarosserie in erster Nähe als einfache Feder aufgefasst werden, d. h. der Neigungswinkel ist proportional zur Zentripetalkraft. Die Kurve muss nun so durchfahren werden, dass ein maximaler Seitenneigungswinkel nicht überschritten wird. Hieraus folgt: wobei R der bekannten Kurvenradius ist, X ist die Federkonstante der einfachen Feder und βmax der vorzugsweise einstellbare maximale Neigungswinkel.Furthermore, it is proposed that a maximum lateral inclination of the vehicle is adjustable, for example by the driver. Vehicle occupants perceive a lateral inclination of the vehicle as very unpleasant. This is individually different. However, even at an angle of inclination of 3 °, for example, an uncomfortable feeling is felt. To determine a maximum lateral inclination angle, the suspension of the vehicle body in the first vicinity can be regarded as a simple spring, ie the inclination angle is proportional to the centripetal force. The curve must now be traversed so that a maximum side tilt angle is not exceeded. It follows: where R is the known radius of curvature, X is the spring constant of the simple spring and β max is the preferably adjustable maximum angle of inclination.
Ist beispielsweise die Federkonstante X durch verschiedene Kurvenfahrten ermittelt, wobei die Federkonstante sich natürlich ebenfalls mit veränderbarer Zuladung verändert, und wird eine maximale Kurvengeschwindigkeit ermittelt, kann bei einer realen Kurvenfahrt die tatsächliche Karosserieneigung bzw. Belastung der Feder überprüft werden. Ergeben sich daraus Abweichungen zu vorausberechneten Ergebnissen bezüglich des maximalen Neigungswinkels βmax kann darauf auf eine Neigung einer Fahrbahn quer zu ihrer Längsrichtung zurückgeschlossen werden. Das heißt, dass das Fahrzeug dann durch eine Steilkurve bzw. eine nach außen hängende Kurve gefahren ist. Derartige Daten können dann auch zusätzlich zu vorhandnen Informationen in einem selbstlernenden System hinterlegt werden, um bei einer nächsten Durchfahrt durch die zusätzlich geneigte Kurve berücksichtigt zu werden.For example, if the spring constant X determined by various turns, the spring constant naturally also varies with variable payload, and a maximum cornering speed is determined, the real body cornering or load of the spring can be checked in a real cornering. If this results in deviations from predicted results with regard to the maximum angle of inclination β max , it is possible to deduce an inclination of a roadway transversely to its longitudinal direction. This means that the vehicle has then traveled through a steep curve or an outward-hanging curve. Such data can then be stored in addition to existing information in a self-learning system to be taken into account on the next pass through the additional inclined curve.
Ebenso können bisher unbekannte Kurvenradien, die beispielsweise nicht in entsprechenden Datensätzen eines Navigationssystems hinterlegt sind, ermittelt und abgespeichert werden.Similarly, hitherto unknown curve radii, which are not stored for example in corresponding data sets of a navigation system, can be determined and stored.
Zeichnungdrawing
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur der Zeichnung ein schematisches Blockdiagramm einer Navigationseinrichtung.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. The sole figure of the drawing shows a schematic block diagram of a navigation device.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
Somit wird beispielsweise vermieden, dass sich eine Fahrzeugkarosserie bei Kurvenfahrt zu stark zur Seite neigt, was zu einem verminderten Komfortempfinden führen könnte. Auch tritt bei aufrechter Karosserie ein geringerer Reifenverschleiß auf. Ebenso kann bei erhöhter Zuladung eine zu geringe Radlast auf einem kurveninneren Rad vermieden werden.Thus, it is avoided, for example, that a vehicle body tilts too much when cornering to the side, which could lead to a reduced sense of comfort. Also occurs in upright body on a lesser tire wear. Likewise, when the payload is too high, too little wheel load on a wheel on the inside of a bend can be avoided.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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