DE102011104851A1 - Bedienvorrichtung und Verfahren zur Verzögerung eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung und ein Verfahren zur Verzögerung eines Fahrzeugs, insbesondere wenn sich das Fahrzeug in einem autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb befindet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung und ein Verfahren zur Verzögerung eines Fahrzeugs.
  • Fahrzeuge können heutzutage bereits in einem teilautonomen Fahrbetrieb betrieben werden, beispielsweise mittels eines Geschwindigkeits- und Abstandsregelungssystems wie ACC (Adaptive Cruise Control) oder Tempomat. Darüber hinaus sind bereits Systeme bekannt, die den Fahrer bei der Querführung des Fahrzeugs unterstützen, wie beispielsweise Fahrspurassistenzsysteme. Es ist zudem zu erwarten, dass Fahrzeuge in naher Zukunft auch in einem vollständig autonomen Fahrbetrieb, einschließlich Längs- und Querführung, betrieben werden können.
  • Bei einem über ein ACC-System oder über einen Tempomaten geregelten Fahrzeug, muss der Fahrer während der Fahrt ständig in Bremsbereitschaft bleiben, um insbesondere in kritischen Fahrsituationen eingreifen zu können und das Fahrzeug manuell durch Betätigung des Bremspedals abzubremsen. Durch die Betätigung der Bremse wird dabei gleichzeitig das jeweilige Regelungssystem deaktiviert.
  • Ein Problem ist hierbei, dass der Fahrerfuß nach kurzer Fahrzeit im autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb ermüdet. Es kommt beispielsweise vor, dass der Fahrer seinen Fuß zur Seite nimmt, d. h. vom Bremspedal entfernt, oder seine Beine an den Körper heranzieht, um eine für ihn bequemere Sitzposition zu erreichen. In jedem Fall wird dadurch die Bremsbereitschaft des Fahrers verringert, da für den Fuß die Zeit und der Weg zur Berührung des Bremspedals deutlich erhöht sind.
  • Ein weiteres Problem besteht darin, dass es dem Fahrer, beispielsweise nach längerer Fahrt mit einem Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelungssystem, mangels vorhergehender Pedalberührung schwer fällt, das Bremspedal zielsicher zu treffen bzw. zuzuordnen. Es kann sogar vorkommen, dass der Fahrer in kritischen Fahrsituationen statt des Bremspedals unbeabsichtigt das Kupplungspedal oder das Gaspedal tritt.
  • Weiterhin ist es bekannt, dass manche Fahrzeugführer, bei einem Fahrbetrieb mit einem automatischen Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelungssystem, in vielen Fällen zu lange wartet, bis sie durch eine manuelle Bremsung in die Fahrdynamik eingreifen, da den Fahrern bewusst ist, dass dadurch das Regelungssystem deaktiviert wird. Ein Fahrer versucht daher, Arbeit zu sparen und zu vermeiden, dass das Regelungssystem im Anschluss wieder aktiviert werden muss.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, zur Verzögerung eines Fahrzeugs, insbesondere während sich das Fahrzeug in einem autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb befindet, wobei die oben genannten Probleme gelöst werden.
  • Diese Aufgabe wird durch Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
  • Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dem Fahrzeugführer eine zusätzliche Möglichkeit zu schaffen, das Fahrzeug während eines autonomen oder teilautonomen Fahrbetriebs sicher und komfortabel zu verzögern, insbesondere mittels einer zusätzlichen Bedienvorrichtung, die der Fahrer leicht und schnell erreichen kann und bei dessen Betätigung ein Regelungssystem, z. B. ein Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelungssystem, trotz der manuellen Verzögerung des Fahrzeugs weiterhin aktiviert bleibt.
  • Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung ist bevorzugt in einem Fahrzeug angeordnet und kann durch einen Fahrzeuginsassen, vorzugsweise durch den Fahrer bzw. den Fahrzeugführer, betätigt werden. Die Bedienvorrichtung dient dabei der Auslösung einer Verzögerung des Fahrzeugs bei Betätigung und ist hierzu beispielsweise mit einem oder mehreren Systemen zur Ansteuerung der Fahrzeugbremsen verbunden. Die Bedienvorrichtung umfasst wenigstens ein Druckkraft messendes System, das bevorzugt an einem Schalthebel oder am Lenkrad des Fahrzeugs angeordnet ist. Bei dem Schalthebel kann es sich beispielsweise um einen Vorwählhebel eines Automatikgetriebes des Fahrzeugs handeln oder um den Schalthebel einer manuellen Gangschaltung. Als Druckkraft messendes System kann jede bekannte Druckmesseinrichtung bzw. jeder bekannte Drucksensor eingesetzt werden, beispielsweise einer oder mehrere Silizium-Drucksensoren bzw. piezoresistive Drucksensoren sowie andere kapazitive, induktive und/oder mechanische Drucksensoren. Denkbar ist auch der Einsatz eines einfachen Druckschalters, z. B. mit einer Feder einer Druckplatte, wobei kontinuierlich die mechanische Auslenkung der Druckplatte gegenüber deren Ausgangsposition gemessen wird. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz von lichtleitenden Glasfasern als druckmessendes System. Insbesondere beim Einsatz der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung am Lenkrad kann beispielsweise die Grifffläche des Lenkrads mit lichtleitenden Glasfasern umwickelt sein. Aus dem gemessenen Lichtverlust kann auf die Stärke der Griffkraft am Lenkrad geschlossen werden. Bevorzugt sind dabei nur einer oder mehrere bestimmte Bereiche bzw. Segmente des Lenkrads mit einem Drucksensor ausgebildet. Durch Anordnung der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung in einem Fahrzeug wird somit eine für den Fahrer leicht zu erreichende und intuitiv bedienbare Möglichkeit geschaffen, um ein Fahrzeug insbesondere im autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb zu bremsen. Speziell bei Anordnung der Bedienvorrichtung auf der Rückseite des Lenkrads ist die Bedienvorrichtung sehr viel schneller für den Fahrer erreichbar, als das Bremspedal des Fahrzeugs. Darüber hinaus werden Fehlauslösungen vermieden, da der Mensch laut Studien in Notsituationen eher auf die Vorderseite des Lenkrads Druck aufbringt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Bedienvorrichtung ist die Bedienvorrichtung bzw. das druckmessende System auf der Rückseite, d. h. auf der dem Fahrer abgewandten Seite des Lenkrads, angeordnet, insbesondere derart, dass der Fahrer bzw. der Fahrzeugführer die Bedienvorrichtung durch Heranziehen des Lenkrads an seinen Körper oder zumindest durch das Ausüben von Druck mit seinen Händen auf die Rückseite des Lenkrads betätigen kann.
  • Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung derart ausgebildet, dass durch Betätigung der Bedienvorrichtung durch den Fahrzeugführer nur dann eine Verzögerung des Fahrzeugs ausgelöst wird, wenn das Fahrzeug zum Zeitpunkt der Betätigung in einem autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb betrieben wird. Bei einem autonomen Fahrbetrieb handelt es sich beispielsweise um eine autonomen bzw. automatischen Betrieb des Fahrzeugs, umfassend Längs- und Querführung, d. h. einschließlich Lenkung und Geschwindigkeitsregelung. Bei einem teilautonomen Betrieb handelt es sich beispielsweise um einen Fahrbetrieb des Fahrzeugs mit einem Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelungssystem, beispielsweise einem ACC-System, Distance Control oder Tempomat.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zur Verzögerung eines Fahrzeugs, zu dessen Durchführung eine Bedienvorrichtung nach einer der vorangehend beschriebenen Ausführungen zum Einsatz kommt. Zur Umsetzung des Verfahrens können neben der Bedienvorrichtungen weitere elektronische bzw. elektromechanische Einrichtungen im Fahrzeug angeordnet sein, die insbesondere zur Ansteuerung der Fahrzeugbremsen dienen. Das Verfahren kann auch in ein bereits bestehendes System im Fahrzeug, z. B. in ein Fahrerassistenzsystem, ein Abstands- und/oder Geschwindigkeitsregelungssystem und/oder ein Bremssteuerungssystem integriert werden, so dass die bereits im Fahrzeug vorhandende Einrichtungen in vorteilhafter Weise genutzt werden können, um das erfindungsgemäße Verfahren umzusetzen.
  • In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, erfolgt eine Verzögerung des Fahrzeugs bei Betätigung der Bedienvorrichtung nur dann, wenn sich das Fahrzeug in einem autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb befindet, beispielsweise mittels ACC, Distance Control, Tempomat und/oder mit einem anderen Geschwindigkeits- und/oder Abstandregelungssystem.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens hängt die Stärke, der für die Verzögerung des Fahrzeugs aufgebrachten Bremskraft, von der Stärke der durch den Fahrzeugführer auf die Bedienvorrichtung aufgebrachten Druckkraft ab. Hierzu kann das Druckkraft messende System der Bedienvorrichtung beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass es ein zur Druckkraft proportionales Spannungssignal erzeugt und an eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Fahrzeugbremsen weitergibt.
  • Bevorzugt ist die Bremskraft, mit der das Fahrzeug bei einer Betätigung der Bedienvorrichtung verzögert wird, auf eine maximale Bremskraft und/oder einen maximalen Bremsdruck begrenzt, z. B. auf einen Betrag für die maximale Negativbeschleunigung des Fahrzeugs von 0,3 g.
  • In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Fahrzeug mit einer überlagerten Bremskraft verzögert, für den Fall, dass bei Betätigung der Bedienvorrichtung durch den Fahrzeugführer das Fahrzeug bereits durch ein anderes System, z. B. ein Regelungssystem wie ACC oder Bremsassistent, mit einer bestimmten Bremskraft verzögert wird. Unter der überlagerten Bremskraft ist dabei insbesondere eine Bremskraft zu verstehen, die sich aus der Bremskraft durch das Regelungssystem und der Bremskraft durch die Bedienvorrichtung zusammensetzt, beispielsweise als Summe der Bremskräfte. Auch für diesen Fall kann beispielsweise eine maximale Bremskraft vorgegeben werden, welche die Summe der Bremskräfte nicht überschreiten kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bleibt ein Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelungssystem, beispielsweise ein ACC-System, das bei Betätigung der Bedienvorrichtung aktiv ist, auch während und/oder nach der Betätigung der Bedienvorrichtung aktiviert. Das bedeutet, dass ein Fahrer durch Betätigung der Bedienvorrichtung eine Verzögerung des Fahrzeugs bewirken und damit die Geschwindigkeit und den Abstand des Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer beeinflussen kann, ohne dabei ein Geschwindigkeits- und/oder Abstandregelungssystem zu deaktivieren, so dass das System nach der Betätigung der Bedienvorrichtung die Abstands- und/oder Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs fortführt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei derart ausgestaltet sein, dass das Abstands- und/oder Geschwindigkeitsregelungssystem nur in dem Fall deaktiviert wird, wenn die Stärke der durch den Fahrzeugführer auf die Bedienvorrichtung ausgeübten Druckkraft einen bestimmten Schwellwert überschreitet.
  • In einer besonderen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einer Betätigung der Bedienvorrichtung eine Vollverzögerung des Fahrzeugs ausgelöst, wenn die Stärke, der durch den Fahrzeugführer auf die Bedienvorrichtung aufgebrachten Druckkraft, einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Unter Vollverzögerung kann beispielsweise eine Verzögerung des Fahrzeugs mit einer maximal zulässigen Negativbeschleunigung, z. B. 0,3 g, verstanden werden oder eine Verzögerung des Fahrzeugs, durch Aufbringen des maximal möglichen Bremsdrucks auf die Fahrzeugbremsen.
  • Erfindungsgemäß können somit zwei oder mehr Schwellwerte für die Stärke der auf die Bedienvorrichtung ausgeübten Druckkraft vorgesehen sein, wobei beispielsweise bei Erreichen eines ersten niedrigeren Schwellwertes ein zum Zeitpunkt der Betätigung aktives Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelungssystem deaktiviert wird und bei Erreichen eines zweiten höheren Schwellwertes eine Vollverzögerung des Fahrzeugs erfolgt.
  • Weitere Vorteile sowie optionale Ausgestaltungen gehen aus dem folgenden Ausführungsbeispiel hervor.
  • Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung ist vorzugweise in einem Fahrzeug angeordnet, das mit einem ACC-System oder einem Tempomaten ausgestattet ist. Die Bedienvorrichtung ist weiterhin bevorzugt am Lenkrad angeordnet und umfasst zwei Drucksensoren, die als druckmessendes System auf der Rückseite des Lenkradrings angeordnet sind, beispielsweise auf den Positionen ”10 Uhr” und ”2 Uhr”, d. h. entsprechend der gängigen Griffposition ”10vor2”. Die Drucksensoren sind beispielsweise als piezoresistive Drucksensoren ausgestaltet, die auf der Lenkradoberfläche aufbracht sind und den Druck messen, den der Fahrzeugführer ausübt, wenn er das Lenkrad an seinen Körper heranzieht. Die Bedienvorrichtung ist erfindungsgemäß derart ausgestaltet, dass der Fahrzeugführer durch Ausüben von Druck auf die Rückseite des Lenkrads bzw. auf die Drucksensoren eine Verzögerung des Fahrzeugs auslösen kann, insbesondere dann, wenn sich das Fahrzeug im teilautonomen Fahrbetrieb befindet, beispielsweise mittels des ACC-Systems oder Tempomaten.
  • Erfindungsgemäß kann der Fahrzeugführer dabei eine Verzögerung des Fahrzeugs auslosen, ohne dass das ACC-System oder der Tempomat durch die manuelle Verzögerung des Fahrzeugs deaktiviert wird. Das Abstands- und/oder Geschwindigkeitsregelungssystem wird erst dann deaktiviert, wenn der Druck, den der Fahrzeugführer auf die Rückseite des Lenkrads ausübt, einen bestimmten Schwellwert überschreitet.

Claims (12)

  1. Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, zur Betätigung durch einen Fahrzeugführer und zur Auslösung einer Verzögerung des Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienvorrichtung ein Druckkraft messendes System umfasst und am Schalthebel oder Lenkrad des Fahrzeugs angeordnet ist.
  2. Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienvorrichtung rückseitig am Lenkrad des Fahrzeugs angeordnet ist.
  3. Bedienvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienvorrichtung zur Auslösung einer Verzögerung des Fahrzeugs während eines autonomen oder teilautonomen Fahrbetriebs ausgestaltet ist.
  4. Bedienvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem teilautonomen Fahrbetrieb um einen Betrieb des Fahrzeugs mit einem Abstands- und/oder Geschwindigkeitsregelungssystem handelt.
  5. Verfahren zur Verzögerung eines Fahrzeugs, wobei eine Bedienvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche zum Einsatz kommt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betätigung der Bedienvorrichtung nur dann eine Verzögerung des Fahrzeugs erfolgt, wenn sich das Fahrzeug im autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb befindet.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft, mit der das Fahrzeug bei Betätigung der Bedienvorrichtung verzögert wird, von der Stärke einer durch den Fahrzeugfahrer auf die Bedienvorrichtung aufgebrachten Druckkraft abhängt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft, mit der das Fahrzeug bei Betätigung der Bedienvorrichtung verzögert wird, auf eine maximale Bremskraft begrenzt ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug bei einer Verzögerung des Fahrzeugs durch ein Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelungssystem und einer gleichzeitigen Betätigung der Bedienvorrichtung mit einer überlagerten Bremskraft verzögert wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betätigung der Bedienvorrichtung während eines autonomen oder teilautonomen Fahrbetriebs des Fahrzeugs mit einem Abstands- und/oder Geschwindigkeitsregelungssystems, das Abstands- und/oder Geschwindigkeitsregelungssystem aktiviert bleibt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betätigung der Bedienvorrichtung während eines autonomen oder teilautonomen Fahrbetriebs des Fahrzeugs mit einem Abstands- und/oder Geschwindigkeitsregelungssystems, das Abstands- und/oder Geschwindigkeitsregelungssystem deaktiviert wird, wenn die Stärke der durch den Fahrzeugführer auf die Bedienvorrichtung aufgebrachten Druckkraft einen bestimmten Schwellwert überschreitet.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betätigung der Bedienvorrichtung eine Vollverzögerung des Fahrzeugs erfolgt, wenn die Stärke der durch den Fahrzeugführer auf die Bedienvorrichtung aufgebrachten Druckkraft einen bestimmten Schwellwert überschreitet.
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