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Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine fahrdynamische Adaption einer Insassenfixierung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Bei einem zügigeren Durchfahren von Kurvenverläufen, welche auch als Kurven bezeichnet werden, mit einem Fahrzeug treten Querbeschleunigungen auf, durch welche ein Fahrzeuginsasse quer zur Fahrtrichtung verlagert werden kann. Dies kann von dem Fahrzeuginsassen als unangenehm empfunden werden. Ein Fahrer kann durch die Querverlagerung bei der Steuerung des Fahrzeugs beeinträchtigt werden.
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Eine fahrdynamische Adaption einer Insassenfixierung dient der Verringerung oder Vermeidung einer Insassenverlagerung. Die Insassenverlagerung kann durch eine während einer Kurvenfahrt eines Fahrzeugs auf das Fahrzeug wirkende Querbeschleunigung verursacht werden, wobei sich der Insasse durch seine Massenträgheit relativ zum Fahrzeug bewegt.
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In der noch nicht veröffentlichten
DE 10 2009 056 990.1 wird ein Verfahren für eine fahrdynamische Insassenfixierung beschrieben, welche durch eine Aktivierung von zumindest einem Mittel zur Insassenfixierung erfolgt. Das Verfahren bestimmt einen Zeitpunkt für die Aktivierung. Dabei werden Informationen über einen künftigen Straßenverlauf (Straßenverlaufsdaten) eines Navigationssystems sowie aktuelle Fahrzeugdaten berücksichtigt. In einem ersten Schritt werden anhand der Straßenverlaufsdaten und einer aktuellen Fahrzeugposition ein Kurvenverlauf und ein Kurvenbeginn des Kurvenverlaufs einer Kurve zunächst grob bestimmt. In einem zweiten Schritt wird eine genauere Bestimmung eines exakten Kurvenbeginns und damit des Kurvenverlaufes durchgeführt, indem der exakte Kurvenbeginn oder ein Abstand zu dem exakten Kurvenbeginn durch ein bildauswertendes Kamerasystem oder durch eine Strahlmessung bestimmt wird. Der Zeitpunkt für die Aktivierung der Insassenfixierung wird zudem abhängig gemacht von einer Zeitdauer, welche voraussichtlich benötigt wird, bis die Fahrzeugposition den exakten Kurvenbeginn erreichen wird.
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Bekannt ist eine Ansteuerung eines reversiblen Gurtstraffers beim Schleudern eines Fahrzeuges. So beschreibt die
DE 10121386 C1 ein Verfahren zum Ansteuern eines reversiblen Insassenschutzmittels in einem Kraftfahrzeug mit einer Fahrzustandssensorik und einem reversiblen Insassenschutzmittel. Das reversible Insassenschutzmittel kann vor dem Kollisionszeitpunkt ausgelöst und damit in Wirkstellung gebracht werden. Hierzu werden Fahrzustandsdaten hinsichtlich eines Zustands Notbremsung, Übersteuern oder Untersteuern überwacht. Wird zumindest einer der Zustände erkannt, wird das Insassenschutzsystem angesteuert.
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In der
DE 10 2007 002 704 A1 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem in Abhängigkeit von einem Schwellwert einer Querbeschleunigung zur Fixierung eines Fahrzeuginsassen eine Aktivierung eines Gurtstraffers ausgelöst wird. Dabei steigt die Kraft durch die Gurtstraffung immer später an als die Querbeschleunigung auf den Insassen einwirkt. Und zwar mindestens verzögert um die Ansprechzeit des Gurtstraffers zuzüglich der Zeit, welche benötigt wird, um eine Gurtlose zu entfernen. Dadurch sind Querbeschleunigung und Gurtkraft beim Kurvenbeginn und Kurvenende nicht synchron, was als unkomfortabel empfunden werden kann.
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Weiterhin ist es bekannt, dass ein reversibler Gurtstraffer mit niedrigen Straffkräften beim Durchfahren von Kurven in Abhängigkeit des Lenkwinkels und der Eigengeschwindigkeit ausgelöst wird, wobei die Auslösung bei einer Schwelle der berechneten oder gemessenen Querbeschleunigung in Abhängigkeit der Eigengeschwindigkeit erfolgt.
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Aus der
JP 2005247050 A1 ist eine Straffung eines Sicherheitsgurtes in Abhängigkeit von Straßendaten eines Navigationssystems und der aktuellen Fahrzeugposition bekannt.
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Aus der
DE 10 2007 000 623 A1 ist eine Sitzverstelleinrichtung bekannt, welche mittels Straßen- und Positionsdaten eines Navigationssystems den Verlauf von Kurven und geraden Streckenabschnitten berechnet. Ein Seitenabstützabschnitt wird in Abhängigkeit von dieser Berechnung gesteuert, wobei Daten eines Lenkwinkelsensors und eines Fahrzeuggesschwindigkeitssensors berücksichtigt werden können.
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In der
DE 10022434 A1 wird beschrieben, dass die Einstellung eines Fahrzeugsitzes bereits vor Kurvenbeginn begonnen wird, damit die Solleinstellung beim Durchfahren der Kurve von Anfang an erreicht ist. Dabei wird mittels Straßenverlaufsdaten aus einem Navigationssystem und der aktuellen Fahrzeugposition auf den Beginn der Kurve geschlossen.
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Die
DE 10 2007 047 840 A1 beschreibt, dass der Kurvenbeginn aus den Daten eines Navigationssystems ausgelesen und mit der aktuellen Position des Fahrzeugs verglichen wird, um Seitenpolster eines Fahrzeugsitzes zu verstellen.
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In der
JP 60197436 A1 wird die zu erwartende Querbeschleunigung aus Straßendaten des Navigationssystems und der Fahrzeugeigengeschwindigkeit geschätzt.
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In der
JP 2006007834 A1 wird die Bestimmung eines Kurven-Endpunkts mittels Straßen- und Positionsdaten eines Navigationssystems, Lenkradwinkel- und Geschwindigkeitsinformationen beschrieben.
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Bei Straßen- und Positionsdaten eines Navigationssystems besteht das prinzipielle Problem, dass diese typischerweise eine Ungenauigkeit von mehreren Metern aufweisen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine fahrdynamische Adaption einer Insassenfixierung zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 erfüllt, wobei die Merkmale der Unteransprüche vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen kennzeichnen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient einer fahrdynamischen Adaption einer Insassenfixierung. Die Insassenfixierung kann beispielsweise durch eine Aktivierung eines aktiven Fahrzeugsitzes oder eines Gurtsystems erfolgen. Das Verfahren bestimmt einen Zeitpunkt für die Aktivierung unter Einbeziehung aktueller Fahrzeugdaten, wie etwa eine Fahrzeuggeschwindigkeit oder eine Bremspedalpetätigung, wobei eine Bestimmung eines Kurvenbeginns und eines Kurvenverlaufes durchgeführt wird, indem der Kurvenbeginn oder ein Abstand des Fahrzeuges zu dem Kurvenbeginn und der Kurvenverlauf durch ein bildauswertendes Kamerasystem oder durch eine Strahlmessung bestimmt werden. Zusätzlich wird der Zeitpunkt für die Aktivierung der Insassenfixierung abhängig gemacht von einer Zeitdauer, welche voraussichtlich benötigt wird, bis das Fahrzeug den Kurvenbeginn erreichen wird.
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Mit erfolgter Bestimmung des exakten Kurvenbeginns, kann anhand eines ebenfalls mittels des Kamerasystems oder der Strahlmessung bestimmten Abstandes des Fahrzeuges zu dem Kurvenbeginn und der Fahrzeuggeschwindigkeit eine Zeitdauer abgeschätzt werden, welche vergehen wird, bis das Fahrzeug den exakten Kurvenbeginn erreichen wird. Die Zeitdauer kann an eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst werden, welche bis zum Erreichen des Kurvenbeginns erfolgt oder zu erwarten ist. Die Aktivierung der Insassenfixierung kann zeitlich passend so abgestimmt erfolgen, dass die Insassenfixierung in einer Ausführung passend, insbesondere im Wesentlichen gleichzeitig, zu der ab dem exakten Kurvenbeginn wirkenden Querbeschleunigung wirkt, wobei die oben beschriebene Latenzzeit in einer Weiterbildung berücksichtigt wird.
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In einer alternativen Ausführung kann die Aktivierung der Insassenfixierung zeitlich derart abgestimmt sein, dass die Insassenfixierung mit einem vorbestimmten zeitlichen Versatz vor der ab dem exakten Kurvenbeginn wirkenden Querbeschleunigung wirkt. In einer alternativen Ausführung kann die Aktivierung der Insassenfixierung zeitlich derart abgestimmt sein, dass die Insassenfixierung mit einem vorbestimmten zeitlichen Versatz nach der ab dem exakten Kurvenbeginn wirkenden Querbeschleunigung wirkt, wobei die Aktivierung der Insassenfixierung von einem Überschreiten eines Schwellwertes für die Querbeschleunigung abhängig gemacht werden kann. Übliche Fahrmanöver wie etwa ein Abbremsen vor einem Kurvenverlauf, etwa durch die Bremspedalbetätigung, in Abhängigkeit von dessen Krümmungsradius können bei der Berechnung der Zeitdauer natürlich berücksichtigt werden.
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Anhand der Zeitdauer, welche voraussichtlich benötigt wird, bis das Fahrzeug den Kurvenbeginn erreichen wird, kann in einer vorteilhaften Ausführung der Zeitpunkt für die Aktivierung der Insassenfixierung derart bestimmt werden, dass die Insassenfixierung den Insassen am Kurvenbeginn anfängt abzustützen, wenn der Insasse beginnt, sich bedingt durch die Kurve relativ zum Fahrzeug zu verlagern. Der Insasse empfindet diese Art der Abstützung üblicherweise als angenehm, da er weder vor der Insassenverlagerung durch eine vor dem Kurvenbeginn wirkende Insassenfixierung noch nach der Insassenverlagerung durch eine nach dem Kurvenbeginn wirkende Insassenfixierung zusätzlichen Belastungen ausgesetzt ist.
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In einer Ausführung erfasst ein bildauswertendes Kamerasystem mit einer Kamera den vor dem Fahrzeug liegenden, sichtbaren Straßenverlauf, woraus über bekannte Auswerteverfahren – wie beispielsweise eine Bildverarbeitung – Straßenverlaufsdaten extrahiert werden. In einer alternativen oder ergänzenden Ausführung können die zusätzlichen Straßenverlaufsdaten mittels einer Strahlmesssung generiert werden.
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Ein gebräuchliches Beispiel für eine Strahlmessung ist ein vom Fahrzeug in Fahrtrichtung ausgesendetes Radarsignal, dessen Reflexionen an der Umgebung von einer Auswerteeinheit analysiert und in zusätzliche Straßenverlaufsdaten umgerechnet werden können. Vorteilhaft ist, wenn ein Radarsensor einen Straßenrand erkennen kann, welcher sich beispielsweise durch einen Verlauf von Leitplanken, durch Begrenzungspfosten, durch eine Fahrbahnmarkierung, durch eine Leitplanke durch eine Bordsteinkante oder durch einen Übergang von der Straße zu einem direkt neben der Straße befindlichen Straßenrand auszeichnet. Alternativ oder ergänzend kann eine Bewegung in Querrichtung eines vorausfahrenden Fahrzeuges erkannt und zur Bestimmung von Kurvenbeginn oder Kurvenverlauf ausgewertet werden.
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Alternativ oder ergänzend zu Radar kann ein Lidarsystem, etwa mit Laserstrahlen, oder andere strahlmessende Systeme eingesetzt werden. Mit dem bildauswertenden Kamerasystem oder der Strahlmessung kann beispielsweise über die Bildauswertung oder über eine Laufzeitmessung ein Abstand von Straßenverlaufsdaten, wie etwa dem Kurvenbeginn, zum Fahrzeug ermittelt werden. Eine Laufzeitmessung misst eine Zeitdauer, welche beispielsweise ein Laserstrahl oder ein Radarstrahl vom Fahrzeug zum Messpunkt und wieder zurück zum Fahrzeug benötigt.
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In einer erweiterten Ausführungsart kann ein Stereo-Kamerasystem oder eine Stereo-Strahlmessung eingesetzt werden, um zusätzliche Informationen hinsichtlich einer räumlichen Tiefe des zusätzlichen Straßenverlaufs zu erhalten. Unter der räumlichen Tiefe des zusätzlichen Straßenverlaufs werden Informationen zum Abstand von zusätzlichen Straßenverlaufsdaten, wie beispielsweise eines Krümmungsbeginns der Kurve oder eines Krümmungsradius, zum Fahrzeug verstanden. Die zusätzlichen Informationen erhält man bekanntermaßen durch einen räumlichen Abstand zwischen zumindest zwei Kamerabildern oder zwischen zwei Strahlmessungen. Über eine Bildauswertung oder über trigonometrische Berechnungen können die zusätzlichen Informationen hinsichtlich einer räumlichen Tiefe oder eines räumlichen Verlaufs der als Straßenverlauf verlaufenden Straße berechnet werden.
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Die Zeitdauer, welche voraussichtlich benötigt wird, bis das Fahrzeug den Kurvenbeginn erreichen wird, wird beispielsweise anhand des Abstandes des Fahrzeugs zu dem Kurvenbeginn und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Der Abstand kann mittels des bildauswertenden Kamerasystems oder der Strahlmessung ermittelt werden. In einer erweiterten Ausführung kann durch das bildauswertende Kamerasystem zusätzlich ermittelt werden, in welche Richtung der Kurvenverlauf abbiegt oder welchen Krümmungsradius er aufweist.
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Die Insassenfixierung erfolgt durch eine Aktivierung von zumindest einem Mittel zur Insassenfixierung. Das Mittel zur Insassenfixierung kann beispielsweise durch einen aktiven Fahrzeugsitz gebildet werden, auf welchem der Insasse im Fahrzeug sitzt. Der aktive Fahrzeugsitz umfasst zumindest eine verstellbare Sitzkomponente, wie beispielsweise eine verstellbare Sitzseitenwange. Durch eine Aktivierung des aktiven Fahrzeugsitzes wird die zumindest eine verstellbare Sitzkomponente in der Art verstellt, dass diese eine den Insassen abstützende Wirkung ermöglicht. Beispielsweise wird durch ein Annähern der seitlichen Sitzseitenwange an den Insassen eine seitliche Abstützung des Insassen durch den Fahrzeugsitz bei Kurvenfahrten verbessert. Die seitliche Abstützung wirkt der durch die Querbeschleunigung bedingten Insassenverlagerung bei Kurvenfahrten entgegen, indem eine Verlagerungsmöglichkeit des Insassen durch eine abstützende Fläche, wie beispielsweise durch eine Sitzseitenwange, begrenzt wird. Der aktive Fahrzeugsitz kann wiederholt aktiviert und deaktiviert werden.
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Üblicherweise befinden sich Sitzseitenwangen seitlich einer Sitzfläche oder einer Rückenlehne des Fahrzeugsitzes. Eine Sitzseitenwange kann dem Insassen beispielsweise durch deren Verschieben, Verdrehen oder Verdicken angenähert werden. Ein Verschieben, Verdrehen oder Verdicken kann in bekannter Weise beispielsweise durch eine schraubenartige Drehverstellmechanik oder eine Hebelmechanik und einem Antrieb ausgeführt werden. Der Antrieb kann zum Beispiel mechanisch, elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann insbesondere eine Verdickung einer Sitzseitenwange beispielsweise durch ein Befüllen eines im Bereich der Sitzseitenwange befindlichen luftdichten Kissens erreicht werden, welches pneumatisch aufgeblasen wird. Ebenso ist eine entsprechende hydraulische Ausführung möglich. Alternative oder ergänzende Ausführungsbeispiele für eine Aktivierung eines Fahrzeugsitzes zur Insassenfixierung sind in dem in der Beschreibungseinleitung aufgeführten Stand der Technik angegeben.
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In einer alternativen oder ergänzenden Ausführung kann eine der Insassenverlagerung entgegenwirkende Insassenfixierung dadurch erreicht werden, dass ein Gurtsystem als Mittel zur Insassenfixierung aktiviert wird. Ein aktiviertes Gurtsystem kann zum Beispiel ein über dem Insassen verlaufendes Gurtband eines Gurtsystems verkürzen (straffen). Eine solche Gurtstraffung kann in vorteilhafter Weise durch einen bekannten reversiblen Gurtstraffer durchgeführt werden, welcher von einem Steuergerät angesteuert wird. Ein reversibler Gurtstraffer kann wiederholt aktiviert und deaktiviert werden. Durch die Gurtstraffung wird der Insasse fester gegen einen Fahrzeugsitz gedrückt, auf welchem er im Fahrzeug sitzt. Durch den stärkeren Anpressdruck des Insassen auf den Fahrzeugsitz erhöht sich die maximale Haftkraft zwischen Insasse und Fahrzeugsitz, wodurch eine höhere Querbeschleunigung auf den Insassen wirken kann, ohne dass dieser auf dem Fahrzeugsitz verrutscht. Auch wird verhindert, dass der Insasse sich nach vorne oder schräg nach vorne bewegt und damit wegen einer Gurtlose weder durch den Gurt noch durch Sitzseitenwangen eine Abstützung erfährt. Außerdem kann das Gurtband eine verbesserte direkte Abstützung oder ein Halten des Insassen bewirken, wenn es gestrafft wird, da hierdurch eine Bewegungsfreiheit des Insassen durch das Gurtband eingeschränkt wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können sowohl das Gurtsystem als auch der Fahrzeugsitz aktiviert werden. Durch die Aktivierung des Gurtsystems wird der Insasse wie weiter oben beschrieben stärker gegen den Fahrzeugsitz gedrückt, wodurch die oben beschriebene seitliche Abstützung des aktivierten Fahrzeugsitzes stärker wirken kann.
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Damit die Insassenfixierung besonders wirksam ist und vom Insassen als angenehm empfunden werden kann, ist es von Vorteil, wenn diese Fixierung zeitlich passend zur Querbeschleunigung aktiviert wird. Die Insassenfixierung sollte zu Beginn der auftretenden Querbeschleunigung, welche zu der Insassenverlagerung führt, aktiviert sein, damit der Insassenverlagerung von Anfang an entgegengewirkt werden kann, also möglichst noch bevor diese auftritt, wobei eine Stärke der Insassenfixierung an die Querbeschleunigung angepasst sein kann. Damit soll vermieden werden, dass der Insasse sich bereits relativ zum Fahrzeug verlagert hat, bevor die Aktivierung der Insassenfixierung dies verhindern soll. Eine solche zu späte Aktivierung kann vom Insassen als störend wahrgenommen werden. Jedoch sollte die Insassenfixierung nicht deutlich vor der auftretenden Querbeschleunigung aktiviert werden, da dies vom Insassen wegen einer unnötigen Krafteinwirkung und Einengung als unangenehm empfunden werden kann. Bei der Aktivierung der Insassenfixierung ist eine Latenzzeit, welche auch Aktivierungszeit genannt werden kann, zu berücksichtigen, welche zum Beispiel durch Verzögerungen bei einer Signalauswertung oder durch ein verzögertes Ansprechen der Insassenfixierung entstehen kann. Unter Berücksichtigung der Latenzzeit sollte die Insassenfixierung synchron oder etwas früher bezüglich der auf den Insassen wirkenden Querbeschleunigung wirksam sein. Ein Verfahren zur Aktivierung der Insassenfixierung, welches ausschließlich eine aktuell gemessene Querbeschleunigung berücksichtigt, kann dies prinzipbedingt nicht leisten.
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In einer Ausführung wird der Kurvenbeginn durch einen Lenkwinkel oder durch eine Querbeschleunigung plausibilisiert. Der Lenkwinkel kann durch einen Lenkwinkelsensor und die Querbeschleunigung durch einen Beschleunigungssensor gemessen werden. Durch den Lenkwinkel kann der exakte Kurvenbeginn bestätigt werden, wenn zum Beispiel das Kamerasystem den Kurvenbeginn etwa aufgrund von eingeschränkten Sichtverhältnissen den Kurvenbeginn nicht genau bestimmen kann. Es handelt sich also vor allem um eine Rückfalllösung. Anhand des Lenkwinkelsensors kann auf eine in Kürze wirkende Querbeschleunigung geschlossen werden, insbesondere, wenn zusätzlich die Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann direkt von einem Steuergerät des Fahrzeugs geliefert werden, in welchem die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit vorliegt, um beispielsweise diese Geschwindigkeit für den Fahrer auf einer Anzeige (Tachometer) darzustellen. Wenn die Plausibilisierung des exakten Kurvenbeginns durch den Lenkwinkel nicht erfolgen kann, kann der Kurvenbeginn, wenn auch mit einer zeitlichen Verzögerung, durch die Querbeschleunigung plausibilisiert werden.
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Selbstverständlich ist die oben beschriebene Bestimmung des Kurvenbeginns oder des Kurvenverlaufes und von diesen abgeleitete Größen ebenso wie auch das im Folgenden Beschriebene entsprechend für weitere Kurvenverläufe möglich, soweit diese sich im Sichtbereich des Kamerasystems oder der Strahlmessung befinden, um einen weiterreichenden Blick auf einen künftigen Straßenverlauf zu erhalten.
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Bei der Entscheidung zur Aktivierung der Insassenfixierung können andere Parameter berücksichtigt werden, wie beispielsweise eine vom Insassen im Vorfeld eingegebene persönliche Auslöseschwelle, Aktivierungsgeschwindigkeit oder Aktivierungsstärke.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bestimmt durch das bildauswertende Kamerasystem oder durch die Stahlmessung deutlich vor dem Kurvenbeginn den Kurvenbeginn. Daher kann die Insassenfixierung deutlich früher angesteuert werden als mit Verfahren, welche den Kurvenbeginn anhand des Lenkwinkels oder gar der Querbeschleunigung bestimmen. Dies ist umso vorteilhafter, je größer die Latenzzeit des Mittels zur Insassenfixierung ist. Beispielsweise benötigt ein üblicher aktiver Sitz zur Verstellung der den Insassen abstützenden Sitzkomponente mehr Zeit als ein reversibler Gurtstraffer. Daher kann der Zeitpunkt für die Aktivierung der Insassenfixierung zusätzlich abhängig gemacht werden von einer durch die Latenzzeit bestimmten Aktivierungszeit der Insassenfixierung. Werden mehrere Mittel zur Insassenfixierung eingesetzt, können auch mehrere Aktivierungszeiten für das jeweilige Mittel zur Insassenfixierung berücksichtigt werden.
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In einer ergänzenden Ausführung wird der exakte Kurvenbeginn zusätzlich durch einen Lenkwinkel, durch eine Querbeschleunigung oder durch eine von der Querbeschleunigung abgeleitete Größe plausibilisiert. Der exakte Kurvenbeginn kann beispielsweise angenommen werden, wenn der Lenkwinkel oder die Querbeschleunigung einen Schwellwert überschreitet. Selbstverständlich können weitere Parameter für eine Plausibilisierung hinzugezogen werden. Der Schwellwert kann bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit vorzugsweise höher sein als bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit. Eine von dem Lenkwinkel abgeleitete Größe kann beispielsweise durch ein Integrieren oder Differenzieren des Lenkwinkels berechnet werden. Das Vorzeichen des Lenkwinkels muss mit dem Vorzeichen der Kurvenkrümmung übereinstimmen, was der Fall ist, wenn in Richtung der Kurve gelenkt wird und nicht in die entgegengesetze Richtung. Da davon ausgegangen werden muss, dass der Lenkwinkel vor Kurvenbeginn nicht exakt auf Null steht, kann zur Bildung eines Nullpunkts als Bezugswert für den Schwellwert zuvor ein Mittelwert aus mehreren aufeinanderfolgenden Messwerten des Lenkwinkelsensors gebildet werden.
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Ein Lenkwinkel kann beispielsweise in bekannter Weise an einem Lenkrad, an einer Lenkachse, an einem Rad oder einem sonstigen Bauteil erfasst werden, welches bei einem Lenkvorgang verdreht wird. Dabei kann eine Messung des Lenkwinkels auch indirekt erfolgen. Bekannte Messverfahren, wie eine Messung einer Torsionskraft oder eine Messung unterschiedlicher Abrollwege von einem rechten und einem linken Reifen erlauben eine indirekte Ermittlung eines Lenkwinkels.
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Bei der Plausibilisierung des Kurvenbeginns durch den Lenkwinkel kann zum Beispiel verglichen werden, ob ein aktueller Lenkwinkel in Richtung und Größe mit einem von den Kamerasystem oder von der Strahlmessung bestimmten Straßenverlauf zusammenpasst. Aus dem Lenkwinkel und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit oder aus dem Kurvenradius und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit lässt sich die in Kürze auf den Insassen wirkende Querbeschleunigung abschätzen. Bei gleichem Lenkwinkel steigt die Querbeschleunigung mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit. Da die Aktivierung der Insassenfixierung der Querbeschleunigung entgegenwirken soll, ist der Schwellwert für den Lenkwinkel abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit definiert. Überschreitet der Lenkwinkel diesen Schwellwert, kann die Aktivierung der Insassenfixierung erfolgen, um der in Kürze zu erwartenden Insassenverlagerung entgegenzuwirken.
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In einem Notbetrieb, wenn beispielsweise das Kamerasystem oder die Strahlmessung ausfällt, kann eine Aktivierung der Insassenfixierung auch auf Basis des Lenkwinkels, der Querbeschleunigung des Fahrzeugs, der Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Gierrate des Fahrzeugs, einem Insassengewicht oder einer von einem der Parameter abgeleiteten Größe erfolgen.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Zeitpunkt für die Aktivierung der Insassenfixierung abhängig von dem Mittel der Insassenfixierung, von der Fahrzeuggeschwindigkeit, von zumindest einem Kurvenradius des Kurvenverlaufs, von dem Lenkwinkel, von der Querbeschleunigung, von einem Sitzplatz eines Insassen, von einem Insassengewicht, von einer Insassenposition, von einer Wetterlage, von einem Straßenzustand, von einer Straßenkategorie, von einem Kurvenwinkel oder von einer Topologie der Straßenverlaufsdaten.
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Als Weiterbildung kann eine Stärke der Insassenfixierung variiert werden. Die Stärke der Insassenfixierung hängt beispielsweise davon ab, mit welcher Kraft die Straffung des Gurtbandes erfolgt oder wie weit die Sitzseitenwange aufgeblasen wird. Die Stärke der Insassenfixierung kann an fahrdynamisch relevante Parameter adaptiert werden, wie beispielsweise an eine gemessene oder abgeschätzte Querbeschleunigung oder Fahrzeuggierrate. Je größer die Querbeschleunigung ist, desto stärker kann die Insassenfixierung erfolgen. Diese Adaption der Insassenfixierung kann kontinuierlich während der Fahrt angepasst werden. Dabei können abgeschätzte Querbeschleunigungen vorausberechnet werden, wodurch sich etwa Verzögerungen bei der Aktivierung der Insassenfixierung kompensieren lassen. Die Stärke der Insassenfixierung kann weiterhin abhängig sein von dem Mittel der Insassenfixierung, von der Fahrzeuggeschwindigkeit, von zumindest einem Kurvenradius des Kurvenverlaufs, von dem Lenkwinkel, von dem Sitzplatz des Insassen, von dem Insassengewicht, von der Insassenposition, von der Wetterlage, von dem Straßenzustand, von der Straßenkategorie, von dem Kurvenwinkel oder von der Topologie der Straßenverlaufsdaten.
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Selbstverständlich kann die Stärke der Insassenfixierung alternativ oder ergänzend in Abhängigkeit von einer aus einer oder mehrerer der vorgenannten Größen abgeleiteten Größe variiert werden.
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Am Ende der Kurve kann die Insassenfixierung deaktiviert werden. Dies kann auf Basis des durch die Strahlmessung oder durch das bildverarbeitende Kamerasystem erfassten Kurvenverlaufes erfolgen.
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In einer Ausführung erfolgt die Deaktivierung der Insassenfixierung nach dem Kurvenverlauf in Abhängigkeit von einem Abstand zwischen einem Ende des Kurvenverlaufes und einem weiteren Kurvenbeginn eines folgenden Kurvenverlaufes einer folgenden Kurve, sofern die folgende Kurve sich zumindest teilweise im Sichtbereich des Kamerasystems oder der Strahlmessung befindet. Der Sichtbereich bezeichnet den Bereich, in welchem das Kamerasystem oder die Strahlmessung einen Kurvenverlauf erfassen kann.
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Die Deaktivierung kann auch in Abhängigkeit von der gemessenen oder abgeschätzten Querbeschleunigung erfolgen. Beispielsweise kann die Deaktivierung erfolgen, wenn die Querbeschleunigung auf unter 0,3 g abgesunken ist. Die Deaktivierung kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung davon abhängig gemacht werden, wie weit ein dem Ende der Kurve folgender Kurvenbeginn einer weiteren Kurve entfernt ist. So kann beispielsweise bei kurz hintereinander folgenden Kurven eine Deaktivierung zwischen den Kurven entfallen.
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In einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform wird die Deaktivierung der Insassenfixierung von einem Insassenbewegungsmodell abhängig gemacht. Das Insassenbewegungsmodell berechnet auf Basis gemessener Daten, wie insbesondere auf Basis der Querbeschleunigung, eine daraus resultierende Bewegung des Insassen relativ zum Fahrzeug, welche auch Verlagerung genannt wird. Die Verlagerung des Insassen erfolgt nicht immer synchron mit der Querbeschleunigung. Durch die Verlagerung des Insassen kann beispielsweise das Gurtband derart gespannt werden, dass eine Deaktivierung bedingt durch eine Bauart des Sicherheitsgurtes nicht erfolgen kann, obwohl die Querbeschleunigung unter 0,3 g abgesunken ist. Durch die Berücksichtigung der Verlagerung des Insassen mittels des Insassenbewegungsmodells kann beispielsweise eine Deaktivierung des Sicherheitsgurtes nur dann erfolgen, wenn das Gurtband durch den Insassen nicht gespannt ist.
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Die Deaktivierung der Insassenfixierung kann in einer alternativen Ausführungsform mit einer Erhöhung der Stärke der Insassenfixierung erfolgen. Bei einem Gurtsystem kann dies zum Beispiel durch eine kurze Krafterhöhung der Straffung des Gurtbandes erfolgen. Dies kann durch einen Löseimpuls umgesetzt werden, welcher durch eine kurze Drehung einer Aufwickelrolle für das Gurtband zur Straffung des Gurtbandes entsteht.
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Statt einer Deaktivierung der Insassenfixierung am Ende der Kurve kann die Stärke der Insassenfixierung reduziert werden. Die Reduzierung der Stärke der Insassenfixierung kann, wie für die Deaktivierung der Insassenfixierung oben beschrieben, davon abhängig gemacht werden, wie weit ein dem Ende der Kurve folgender Kurvenbeginn einer weiteren Kurve entfernt ist, sofern die folgende Kurve sich zumindest teilweise im Sichtbereich des Kamerasystems oder der Strahlmessung befindet. So kann beispielsweise bei kurz hintereinander folgenden Kurven eine Reduzierung der Stärke der Insassenfixierung zwischen den Kurven erfolgen. In einer Ausführungsart kann die Stärke der Insassenfixierung proportional zur Länge einer zwischen den Kurven liegenden Geraden reduziert werden.
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Eine Adaption der Stärke der Insassenfixierung oder die Berücksichtigung des Abstandes zwischen zwei Kurven ermöglichen es, dass der Insasse während der Fahrt einen geringeren Anstieg oder Abfall der Insassenfixierung wahrnimmt. Somit können zu starke Unterschiede oder schnelle Änderungen der Insassenfixierung, welche vom Insassen als störend empfunden werden können, reduziert oder vermieden werden.
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In einer Ausführung werden bei der Bestimmung des Kurvenbeginns oder des Kurvenverlaufes vorausliegende Straßenverlaufsdaten einbezogen, welche in einem Navigationssystem oder von einer vorherigen Befahrung desselben Straßenverlaufs abgespeichert sind. Diese Straßenverlaufsdaten können etwa zur Plausibilisierung des von dem Kamerasystem oder der Strahlmessung bestimmten Kurvenbeginns oder Kurvenverlaufs verwendet werden. Bei der Plausibilisierung erfolgt ein Abgleich des aktuell mittels Kamerasystem oder Strahlmessung bestimmten Kurvenbeginns oder Kurvenverlaufs mit den abgespeicherten Straßenverlaufsdaten. Eine Zuordnung des aktuell bestimmten Kurvenverlaufs zu den entsprechenden Straßenverlaufsdaten kann etwa durch eine Mustererkennung erfolgen.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in exemplarischer Weise mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
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Dabei zeigen:
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1 symbolische Darstellung von Straßenverlaufsdaten mit mehreren Kurvenverläufen;
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2 eine symbolische Darstellung eines Systems zur Umsetzung des Verfahrens.
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1 zeigt eine symbolische Darstellung von Straßenverlaufsdaten 3, welche eine Fahrstrecke mit mehreren, Kurven K1, K2, K3 genannte Kurvenverläufe darstellt. Ein Fahrzeug mit einer Fahrtrichtung FR in Richtung des gezeigten Pfeils nähert sich der ersten Kurve K1.
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2 zeigt eine symbolische Darstellung eines Systems zur Umsetzung des vorgeschlagenen Verfahrens. Dargestellt ist ein aktiver Fahrzeugsitz 1, welcher von einer Steuereinheit 2 aktiviert werden kann. In der Steuereinheit 2 läuft das vorgeschlagene Verfahren ab. Als Eingangsparameter werden von der Steuereinheit 2 Fahrzeugdaten 5, wie etwa eine Fahrzeuggeschwindigkeit, und Daten eines bildverarbeitenden Kamerasystems 6 eingelesen und ausgewertet. Weiterhin können wie in der Beschreibung ausgeführt ein Radarsensor 7 oder ein Infrarotsensor 8, 8' vom Steuergerät eingelesen und ausgewertet werden. Der Infrarotsensor 8, 8' kann eine Kamera oder eine weitere bekannte Ausführung einer Strahlmessung sein. Selbstverständlich kann auch eine beliebige Kombination der in der 2 gestrichelt dargestellten optionalen Eingangsparameter vom Steuergerät erfasst und ausgewertet werden.
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Das Fahrzeug mit der Fahrtrichtung FR nähert sich der ersten Kurve K1. Es erfolgt eine Bestimmung des Kurvenbeginns und des Kurvenverlaufes der Kurve K1, bevor das Fahrzeug die Kurve K1 erreicht hat. Hierzu erfasst das bildverarbeitende Kamerasystem 6 einen vor dem Fahrzeug befindlichen sichtbaren Straßenverlauf. Mittels bildauswertender Verfahren werden aus dem durch das Kamerasystem erfassten sichtbaren Straßenverlauf durch das Steuergerät 2 auswertbare Straßenverlaufsdaten extrahiert. Anhand der Straßenverlaufsdaten bestimmt das Steuergerät 2 den Kurvenbeginn der Kurve K1. Am Kurvenbeginn weicht der Straßenverlauf von einer geraden Linie ab, wobei ein Toleranzbereich oder ein Schwellwert vermeiden kann, dass bei einem annähernd geraden Straßenverlauf mit geringen Krümmungen fälschlicherweise ein Kurvenbeginn erkannt wird. Das Steuergerät 2 berechnet anhand des Kurvenbeginns, eines ebenfalls aus den Straßenverlaufdaten durch das Steuergerät 2 ermittelten Abstandes des Fahrzeuges zum Kurvenbeginn und den Fahrzeugdaten 5, wie etwa der Fahrzeuggeschwindigkeit, den Zeitpunkt für die Aktivierung des aktiven Fahrzeugsitzes 1 als Mittel zur Insassenfixierung insbesondere derart, dass eine aktivierungsbedingte Abstützung eines auf dem aktiven Fahrzeugsitz 1 sitzenden Insassen zusammen mit dem Beginn einer durch die Kurve K1 bedingten Querbeschleunigung anfängt zu wirken. Dabei wird vom Steuergerät eine Aktivierungszeit des aktiven Fahrzeugsitzes 1 berücksichtigt, wobei die Aktivierungszeit einer Zeitdauer entspricht, welche von der Ansteuerung des aktiven Fahrzeugsitzes 1 durch das Steuergerät 2 als Aktivierung der Insassenfixierung bis zum Abstützen des Insassen durch die Insassenfixierung oder bis zum Erreichen einer Wirkposition der Insassenfixierung vergeht. Das Steuergerät 2 aktiviert den aktiven Fahrzeugsitz 1 demnach kurz bevor das Fahrzeug den exakten Kurvenbeginn erreicht hat. Wenn das Fahrzeug den exakten Kurvenbeginn der Kurve K1 erreicht hat, fängt die kurvenbedingte Querbeschleunigung an zu wirken, wobei gleichzeitig der Insasse durch die beginnende Insassenfixierung durch den aktiven Fahrzeugsitz 1 abgestützt wird, um der kurvenbedingten Verlagerung des Insassen entgegen zu wirken. Falls eine zu erwartende Querbeschleunigung einen Grenzwert nicht überschreitet, kann die Aktivierung der Insassenfixierung unterbleiben, da zu erwartende Querbeschleunigung nicht so groß ist, dass eine Abstützung des Insassen notwendig erscheint.
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Ergänzend können Ausgestaltungen der Erfindung und Vorteile in anderen Worten wie folgt dargestellt werden:
Ist bei einem Fahrzeug auch ein reversibles Gurtsystem und ein fahrdynamischer aktiver Fahrzeugsitz eingebaut, der schon vor der Kurve oder beim Einlenken in eine Kurve und in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit angesteuert wird und dadurch auch eine Abstützung des Insassen ermöglicht, so kann das reversible Gurtsystem derart angesteuert werden, dass die Insassenfixierung mit geringeren Kräften erfolgt. Die zusätzliche Aktivierung des Gurtsystems führt zu einer verstärkten Fixierung und höheren Akzeptanz des Systems. Die Höhe der Straffkraft, mit welcher die Insassenfixierung bewirkt wird, oder eine Auslöseschwelle, bei deren Überschreitung die Insassenfixierung aktiviert wird, kann also abhängig von der Aktivierung eines Fahrdynamiksitzes automatisch eingestellt werden. Eine Deaktivierung der Gurtstraffung kann nach einer Kurve oder nach dem Ende von weiteren, folgenden Kurven und zusätzlich nach dem Unterschreiten von einem Grenzwert der Querbeschleunigung erfolgen. Für eine genaue Deaktivierung der Insassenfixierung am Ende der Kurve kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Kurvenbeginns auf eine Bestimmung des Kurvenendes angepasst werden. Auf Basis der Straßenverlaufsdaten kann somit auch auf das Ende der Kurve geschlossen werden.
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Das beschriebene System kann in der nachfolgend aufgeführten Weise ausgeführt oder erweitert werden.
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Das bildauswertende Kamerasystem kann zur genauen Bestimmung des exakten Kurvenbeginns, des Kurvenverlaufes oder eines Krümmungsradius der Kurve auch Fahrbahnmarkierungen erfassen. Ein solches Kamerasystem wird beispielsweise bei Spurführungssystemen eingesetzt, welche überwachen, ob das Fahrzeug innerhalb einer Fahrspur fährt oder ob es diese Fahrspur verlässt oder im Begriff ist, dies zu tun.
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Bei einem dem Fahrzeug direkt vorausfahrenden anderen Fahrzeug kann bei einem geringen Abstand zwischen den Fahrzeugen die Sicht des Kamerasystems oder der Strahlmessung auf den vorausliegenden Straßenverlauf eingeschränkt sein. Dies kann dazu führen, dass das Kamerasystem oder die Strahlmessung den Fahrbahnrand oder die Fahrbahnmarkierungen nicht erkennen kann. In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, wenn das Kamerasystem oder die Strahlmessung die Bewegung des vorausfahrenden anderen Fahrzeugs in horizontaler Richtung quer zur Fahrtrichtung bestimmt und über den Abstand und den zeitlichen Verlauf einen Straßenverlauf ermittelt. Anhand dieses Straßenverlaufs wird die genauere Bestimmung des exakten Kurvenbeginns durchgeführt, woraus sich ebenfalls eine Kurvenkrümmung bestimmen lässt.
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Durch einen Abgleich der mittels des Kamerasystems ermittelten Straßenverlaufsdaten mit ergänzenden, vorausliegenden Straßenverlaufsdaten etwa eines Navigationssystems kann beispielsweise ein Spurwechsel des vorausfahrenden anderen Fahrzeuges erkannt werden, so dass eine durch den Spurwechsel bedingte Fehlinterpretation des Straßenverlaufes unterdrückt oder korrigiert wird.
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Die Aktivierung des Mittels zur Insassenfixierung kann insbesondere bei dem aktiven Fahrzeugsitz auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Insassen erfolgen. So wird in einer Ausführungsart bei der Kurvenfahrt nur die Sitzseitenwange verstellt, welche sich auf der Kurvenaußenseite befindet. In einer anderen Ausführungsart werden sowohl die kurvenäußere als auch die kurveninnere Sitzseitenwange bei der Kurvenfahrt verstellt. Die gleichzeitige Verstellung erfolgt in einer speziellen Ausführung nur bei kurvenreichen Straßen, bei welchen mehrere Kurven in geringem Abstand aufeinander folgen.
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In einer weiteren Ausführung wird eine kurveninnere Sitzseitenwange ergänzend zur kurvenäußeren nur bei hohen Querkräften verstellt, also wenn die Querbeschleunigung eine vorgegebene Schwelle überschreitet. Dabei kann ein vorgegebener Sollwert für die Stärke der Insassenfixierung für die kurveninnere Sitzseitenwange geringer sein als für die kurvenäußere. In einer weiteren Ausführung kann vom Insassen voreingestellt werden, welche der Sitzseitenwangen beim Durchfahren der Kurve verstellt werden soll. Eine solche Voreinstellung kann beispielsweise in einem Bedien- und Anzeigeelement des Fahrzeugs voreingestellt werden.
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Das Merkmal Straßenkategorie kann ergänzt werden, indem Straßenattribute wie Straßenabzweigung, Straßenkreuzung oder Kreisverkehr in die Straßenkategorien einbezogen werden. Dadurch ist es besser möglich, Straßenverläufe zu interpretieren, welche mehrere Fahrtrichtungen zulassen. Beispielsweise bei einem Kreisverkehr können unterschiedliche Kurvenradien in unterschiedlichen Lenkrichtungen in Abhängigkeit davon auftreten, ob das Fahrzeug dem Kreisverkehr folgt oder ob es an einer Ausfahrt den Kreisverkehr verlässt.
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In einem Ausführungsbeispiel für das Straßenattribut Kreisverkehr können folgende Strategien für die Aktivierung des aktiven Fahrzeugsitzes einzeln oder in sinnvoller Kombination eingesetzt werden, um die Ansteuerung der Insassenfixierung besser auf dieses Straßenattribut abzustimmen: Wenn beim Durchfahren der Kurve geringe Querbeschleunigungen auftreten, wird eine Aktivierung des aktiven Fahrzeugsitzes unterdrückt, welche ohne eine Berücksichtigung des Straßenattributes erfolgt wäre. Wenn bei der Aktivierung des aktiven Fahrzeugsitzes zwischen der Verstellung kurveninnerer und kurvenäußerer Sitzseitenwangen unterschieden wird, können bei nicht eindeutiger Fahrtrichtung des Fahrzeuges bei einer Ausfahrt des Kreisverkehrs sowohl die kurveninnere als auch die kurvenäußere Sitzseitenwange verstellt werden. Für den Fall, dass – beispielsweise bei einer Zielführung durch das Navigationssysstem – eine Fahrtroute des Fahrzeuges bekannt ist, kann die Verstellung der kurveninneren oder der kurvenäußeren Sitzwange in Abhängigkeit der Fahrtroute erfolgen. In einer Ausführung wird der aktive Fahrzeugsitz nur auf der Beifahrerseite oder bei einer geringeren Auslöseschwelle aktiviert.
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Die oben beschriebenen Aktivierungsmöglichkeiten sind selbstverständlich auch in Abhängigkeit anderer Straßenattribute oder Straßenkategorien ausführbar. So kann der aktive Fahrzeugsitz auch bei einer Straßenkreuzung, bei einer Straßenabzweigung oder bei anderen nicht eindeutigen Fahrtrichtungen in der Art angesteuert werden, wie dies im Ausführungsbeispiel für den Kreisverkehr beschrieben ist.
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In einer Weiterbildung werden aktuelle Fahrzeugdaten, wie etwa Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung (Bremsen oder Beschleunigen), Lenkwinkel, Lenkwinkelbeschleunigung, Querbeschleunigung, Gierrate, und so weiter, einbezogen.
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In einer Weiterbildung wird bei Anwendung von zwei Insassenfixierungen, wie etwa reversibles Gurtsystem und aktiver Fahrzeugsitz, der aktive Fahrzeugsitz zeitlich vor dem reversiblen Gurtsystem bei niedrigen Auslöseschwellen angesteuert. Somit wird gegebenenfalls nur der fahrdynamische Sitz angesteuert.
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In einer Weiterbildung erfolgt eine Deaktivierung der Insassenfixierung nach dem Kurvenverlauf in Abhängigkeit von Lenkwinkel und Querbeschleunigung.
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In einer Weiterbildung sind bei Anwendung von einer oder mehrerer Insassenfixierungen, wie etwa reversibles Gurtsystem und aktiver Fahrzeugsitz, die Aktivierungsschwellen oder die Stärke der Insassenfixierung beziehungsweise deren Auslenkung manuell kontinuierlich oder in Stufen, getrennt oder kombiniert einstellbar, oder es sind Parametersätze auswählbar.
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In einer Weiterbildung sind die Insassenfixierungen manuell einzeln oder gesamt abschaltbar.
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In einer Weiterbildung wird beim zusätzlichen Vorliegen signifikant unterschiedlicher, zusätzlicher Strassenverlaufsdaten durch ein Navigationssystem die von einer als Kamerasystem oder Strahlmessung ausgebildeten Umfeldsensorik ermittelten Strassenverlaufsdaten zur Ansteuerung der Insassenfixierung verwendet. Dies kann beispielsweise der Fall sein bei veralteten Strassenverlaufsdaten des Navigationssystems, wie etwa nicht eingetragene Kreisverkehre. Die Entscheidung, die Strassenverlaufsdaten der Umfeldsensorik zu verwenden, kann von einer Zuverlässigkeit (Konfidenz) des durch die Umfeldsensorik ermittelten Strassenverlaufs abhängig gemacht werden.
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In einer Weiterbildung wird ein von dem bildauswertenden Kamerasystem oder von der Strahlmessung nicht zweifelsfrei bestimmbarer Kurvenbeginn durch eine Plausibilitätsprüfung mit den vorausliegenden, zusätzlichen Straßenverlaufsdaten des Navigationssystems abgeglichen und bestimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gurtsystem
- 2
- Steuereinheit
- 3
- Straßenverlaufsdaten
- 4
- Aktuelle Fahrzeugposition
- 5
- Fahrzeugdaten
- 6
- Kamera
- 7
- Radarsensor
- 8
- Infrarotsensor (Kamera)
- 8'
- Infrarotsensor (Strahlmessung)
- FR
- Fahrtrichtung
- K1
- Erste Kurve
- K2
- Zweite Kurve
- K3
- Dritte Kurve
- S0
- Kalibrierstrecke
- S
- Messstrecke
- P1
- Kurvenbeginn
- LW
- Lenkwinkel
- LW S1
- Schwellwert
(Anm.: geschwindigkeitsabhängiger SW für Lenkwinkel)
- SK
- Straffkraft
- aq
- Querbeschleunigung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009056990 [0004]
- DE 10121386 C1 [0005]
- DE 102007002704 A1 [0006]
- JP 2005247050 A1 [0008]
- DE 102007000623 A1 [0009]
- DE 10022434 A1 [0010]
- DE 102007047840 A1 [0011]
- JP 60197436 A1 [0012]
- JP 2006007834 A1 [0013]
