DE102012000783A1

DE102012000783A1 - Stabilisierung eines Fahrzeuggespanns

Info

Publication number: DE102012000783A1
Application number: DE102012000783A
Authority: DE
Inventors: Uwe BONNE
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2013-07-18
Also published as: CN103204147A; CN103204147B; GB201219387D0; US20130191000A1; GB2498614A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeuggespanns bei Brems- und/oder Ausweichmanövern, wobei das Fahrzeuggespann ein Zugfahrzeug (201) und einen damit verbundenen Anhänger (202) umfasst. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein aktueller Verkehrszustand in der Umgebung des Zugfahrzeugs (201) ermittelt wird, ein aktueller Fahrzustand des Fahrzeuggespanns ermittelt wird, auf Basis des aktuellen Verkehrszustands und des aktuellen Fahrzustands eine aktuelle Wahrscheinlichkeit dafür ermittelt wird, dass das Fahrzeuggespann auf einer voraus liegenden Fahrstrecke ein Brems- und/oder Ausweichmanöver ausführen muss, welches das Fahrzeuggespann in einen kritischen Fahrzustand bringt, und sofern die ermittelte aktuelle Wahrscheinlichkeit gleich oder größer als ein vorgegebener Wahrscheinlichkeitsgrenzwert ist, zur Stabilisierung des Fahrzeuggespanns durch einen automatisierten Bremseingriff Radbremsen (209a, 209b) des Anhängers (202) aktiviert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger bestehenden Fahrzeuggespanns.
Verfahren und Vorrichtungen zur Stabilisierung eines Fahrzeuggespanns sind im Stand der Technik bekannt. So geht aus der DE 199 64 048 A1 ein Verfahren und eine Einrichtung zum Stabilisieren eines Straßenfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem durch das Straßenfahrzeug gezogenen Anhänger hervor, wobei das Straßenfahrzeug in Bezug auf Schlingerbewegungen überwacht wird, und dem Straßenfahrzeug beim Erkennen einer Schlingerbewegung automatisch ein Giermoment aufgeprägt wird, das der Schlingerbewegung im Wesentlichen gegenphasig ist.
Aus der DE 10 2004 010 296 A1 ist ein Verfahren zur Stabilisierung eines aus einem Zugfahrzeug sowie einem Anhänger oder Auflieger bestehenden Fahrzeuggespanns bekannt, bei dem bei einer erkannten Schlingerbewegung des Anhängers oder Aufliegers zur Dämpfung der Schlingerbewegung zuerst symmetrische Bremseingriffe am Zugfahrzeug durchgeführt werden, und unsymmetrische Bremseingriffe dann am Zugfahrzeug durchgeführt werden, wenn durch die symmetrischen Bremseingriffe nicht das gewünschte Abklingverhalten der Schlingerbewegung erreicht wird.
Aus der DE 10 2004 005 074 A1 ist eine Vorrichtung zur Dämpfung der Schlingerbewegungen eines von einem Straßenfahrzeug gezogenen Anhängers bekannt. Die Vorrichtung umfasst Schlingerbewegungsdetektionsmittel, mit denen eine Schlingerbewegung des Anhängers sowie Intensität der Schlingerbewegung anhand einer Größe, in welche wenigstens eine die Fahrzeugquerdynamik beschreibende Größe eingeht, ermittelt wird, und Schlingerdämpfungsmittel, mit denen bei Überschreiten eines Intensitätsgrenzwertes durch die Intensität der Schlingerbewegung, die Dämpfung der Schlingerbewegung anhand automatisierter Bremseingriffe am Straßenfahrzeug und/oder anhand einer fahrerunabhängigen Rücknahme des Motormoments erfolgt. Weiterhin umfasst die Vorrichtung Lenkwinkelanalysemittel, mit denen aus einem zeitlichen Verlauf des Lenkwinkels wenigstens eine Kenngröße ermittelt wird, wobei der vorgenannte Intensitätsgrenzwert, abhängig von der Kenngröße ist.
Die im Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Stabilisierung eines Fahrzeuggespanns beschäftigen sich im Wesentlichen mit der Erfassung und Dämpfung bereits entstandener Schlingerbewegungen des Anhängers und/oder des Zugfahrzeugs, wie sie insbesondere durch Brems- und/oder Ausweichmanövern des Zugfahrzeugs induziert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine verbesserte Stabilisierung eines Fahrzeuggespanns bei Brems- und/oder Ausweichmanövern ermöglichen.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Der verfahrensgemäße Aspekt der Aufgabe ist mit einem Verfahren zur Stabilisierung eines aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger bestehenden Fahrzeuggespanns gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein aktueller Verkehrszustand in der Umgebung des Zugfahrzeugs ermittelt wird, ein aktueller Fahrzustand des Fahrzeuggespanns ermittelt wird, auf Basis des aktuellen Verkehrszustandes und des aktuellen Fahrzustandes fortwährend ein Wert ermittelt wird, der eine aktuelle Wahrscheinlichkeit dafür angibt, dass das Fahrzeuggespann auf einer unmittelbar voraus liegenden Fahrstrecke ein Brems- und/oder Ausweichmanöver ausführen muss, welches das Fahrzeuggespann in einen kritischen Fahrzustand bringt, und sofern der ermittelte Wert gleich oder größer als ein vorgegebener Wahrscheinlichkeitsgrenzwert ist, zur Stabilisierung des Fahrzeuggespanns durch einen automatisierten Bremseingriff Radbremsen des Anhängers aktiviert werden.
Der Begriff „Anhänger” umfasst vorliegend Anhänger, welche über eine Deichsel mit einer Anhängerkupplung des Zugfahrzeugs verbunden sind (bspw. Wohnwagen, Bootsanhänger, etc.) oder Auflieger oder sogenannte Sattelanhänger, welche einen Teil ihres Gewichtes auf die Achsen des Zugfahrzeugs überfragen, mit der sie über eine Sattelplatte und einen sogenannten „Königszapfen” verbunden sind. Der Anhänger hat vorliegend zumindest eine Achse mit bevorzugt individuell bremsbaren Rädern. Bei Anhängern mit mehreren Achsen gelten die nachstehenden Ausführungen entsprechend für jede Achse mit bremsbaren Rädern.
Der Begriff „Verkehrszustand” wird vorliegend weit gefasst verstanden. Er umfasst bevorzugt alle verkehrsrelevanten Daten für eine Umgebung des Zugfahrzeugs, insbesondere für eine in Fahrtrichtung dem Zugfahrzeug voraus liegende Umgebung. Diese Umgebung erstreckt sich dabei bevorzugt entlang einer unmittelbar dem Zugfahrzeug voraus liegenden Fahrstrecke, bis zu einer Entfernung im Bereich von 100 m bis 2 km, bevorzugt im Bereich von 200 m bis 1 km oder von 200 m bis 500 m vom Zugfahrzeug.
Die Daten zum aktuellen Verkehrszustand umfassen bevorzugt: aktuelle Positionsdaten von Objekten (bspw. Hindernisse, fahrende oder stehende Fahrzeuge, Mauern, Leitplanken, Randsteine, Pflanzen, Bäume, Gebäude, Laternen, Ampeln, Verkehrszeichen, Fußgänger, Radfahrer, Baustellen, Fahrbahnmarkierungen, etc.) bzw. Daten zu Relativabständen der jeweiligen Objekte zum Fahrzeuggespann/Zugfahrzeug, Daten zu jeweiligen Objekt-Geschwindigkeiten und deren Änderungen, Dimensionen und/oder Formen der Objekte.
Weiterhin bevorzugt umfassen die Daten zum aktuellen Verkehrszustand alle für das Zugfahrzeug relevanten und aktuellen Verkehrsinformationen, wie beispielsweise zu Geboten, Verboten, Gefahren, etc., wie sie von in der Umgebung vorhandenen Verkehrsampeln, Verkehrsschildern, Straßenmarkierungen etc. angezeigt werden. Die Daten umfassen somit beispielsweise Verkehrsdaten wie: eine Ampel steht aktuell auf Rot, eine Ampel schaltet aktuell von Grün auf Gelb, an einer vorausliegenden Kreuzung steht ein Stopp-Schild, ein Verkehrsschild zeigt an, dass die zulässige Höchstgeschwindigkeit 30 km/h beträgt, etc.
Weiterhin bevorzugt umfassen die Daten zum aktuellen Verkehrszustand für die Umgebung des Zugfahrzeugs relevante und aktuelle Navigationsdaten, wie sie bspw. auf Basis einer digitalen Straßenkarte in Verbindung mit aktuell empfangenen Verkehrsinformationen bereitstellbar sind. Solche Navigationsdaten umfassen bevorzugt Informationen zu: vor dem Zugfahrzeug liegenden Straßenführung, der Anzahl und Dimensionierung der Fahrbahnen, voraus liegenden Kreuzungen und Abzweigungen, zur Neigung der voraus liegenden Fahrbahn, zum Kurvenradius der voraus liegenden Fahrbahn, und weiterhin Informationen zu: voraus liegenden aktuellen Baustellen und aktuellen Unfallstellen, einem aktuell voraus liegenden Stauende, Angaben zu Eisglätte und/oder Schneebedeckung und/oder Aquaplaning-Gefahr auf der voraus liegenden Fahrbahn, vorausliegenden (große) Schlaglöcher, und zu auf der voraus liegenden Fahrbahn liegenden Gegenständen (verlorenes Fahrrad, Surfbrett, verlorener Kühlschrank, etc.).
Der aktuelle Verkehrszustand bzw. die den aktuellen Verkehrszustand beschreibenden Daten wird/werden bevorzugt von einer im Zugfahrzeug vorhandenen Navigationsdatenbank und/oder von einem im Zugfahrzeug vorhandenen Sensorsystem bereitgestellt bzw. ermittelt. Das Sensorsystem umfasst einen oder mehrere Sensoren, bevorzugt: Kamerasysteme, und/oder Laser-, und/oder Radar-, und/oder Ultraschall-Sensoren, mit denen die Umgebung des Zugfahrzeugs abgetastet wird, so dass die Umgebung des Zugfahrzeugs auch in ihrem dynamischen Geschehen jeweils aktuell ermittelbar ist. Derartige Sensoren zur Ermittlung einer statischen und/oder dynamischen Umgebung und entsprechende Auswertealgorithmen der mit den Sensoren ermittelten Messdaten sind im einschlägigen Stand der Technik bekannt.
Weiterhin bevorzugt werden Daten zum aktuellen Verkehrszustand drahtungebunden bzw. drahtlos empfangen, beispielsweise via mobiles Internet (GMS, UMTS) von einem Anbieter aktueller Verkehrsdaten oder über einen Radio-Verkehrskanal (TMC = „Traffic Message Channel”). Weiterhin bevorzugt werden Daten zum aktuellen Verkehrszustand von anderen in der Umgebung vorhandenen Fahrzeugen via „Car-to-Car”-Kommunikation oder von Verkehrsinfrastruktureinrichtungen via „Car-to-X”-Kommunikation übermittelt und bei der Ermittlung des aktuellen Verkehrszustands berücksichtigt. So kann beispielsweise ein aktueller Schaltzustand einer voraus liegenden Verkehrsampel direkt von der Verkehrsampel oder ein aktuelles Stauende von einem voraus fahrenden Fahrzeug an das Fahrzeuggespann übermittelt werden.
Auf Basis einer Kombination der von den vorstehend genannten Datenquellen bereitgestellten bzw. übermittelten Daten wird fortlaufend der aktuelle Verkehrszustand ermittelt, die bevorzugt mit einer Up-Date-Rate zwischen 10 Hz bis 100 Hz oder zwischen 50 Hz bis 100 Hz vorliegt. Der aktuelle Verkehrszustand kann als „Zustandsvektor” definiert sein.
Bevorzugt werden die aus den mehreren Datenquellen stammenden Daten miteinander abgeglichen, so dass insbesondere sich widersprechende Daten identifiziert werden können. Weiterhin werden bevorzugt redundante Daten genutzt, so dass bspw. auf einer dem Zugfahrzeug voraus liegenden Fahrstrecke Objekte einerseits durch Auswertung von Messdaten eines Kamerasystems und andererseits durch Auswertung von Messdaten eines Radarsystems ermittelt werden. Beides dient der Erhöhung der Zuverlässigkeit bei der Ermittlung des aktuellen Verkehrszustands.
Der Begriff „aktueller Fahrzustand” des Fahrzeuggespanns wird vorliegend ebenfalls weit gefasst verstanden. Bevorzugt wird der aktuelle Fahrzustand des Fahrzeuggespanns durch einen oder mehrere Parameter bestimmt. Diese Parameter umfassen bevorzugt eine oder mehrere der folgenden (Mess-)Größen: aktuelle Position des Zugfahrzeugs, Geschwindigkeit des Zugfahrzeugs und/oder der Anhängers, Längsbeschleunigung des Zugfahrzeugs und/oder der Anhängers, Querbeschleunigung des Zugfahrzeugs und/oder der Anhängers, Lenkwinkel des Zugfahrzeugs, Knickwinkel zwischen Zugfahrzeug und Anhänger, Knickwinkelgeschwindigkeit, Achslastverteilung des Zugfahrzeugs und/oder der Anhängers, Drehzahlen einzelner Räder des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers, Radschlupf einzelner Räder des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers, Gierrate des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers, aktueller Fahrmodus des Zugfahrzeugs (a. manueller Fahrmodus (manuelle Lenkeingriffe, manuelles Bremsen und Beschleunigen); b. halbautomatischer Fahrmodus (bspw. Nutzung eines Längsregelsystems, Querregelung durch manuelle Lenkeingriffe), oder c. vollautomatischer Fahrmodus (vollautomatische Steuerung der Längs- und Querregelung), sowie die in einem Navigationssystem aktuelle gewählte Fahrtroute des Zugfahrzeugs.
Der „aktuelle Fahrzustand” des Fahrzeuggespanns wird mittels entsprechender, im Stand der Technik bekannter Sensoren im Zugfahrzeug bzw. im Anhänger fortwährend ermittelt und bereitgestellt. Eine Up-Date-Rate des aktuellen Fahrzustandes des Fahrzeuggespanns liegt bevorzugt im Bereich von 10 Hz bis 100 Hz oder von 50 Hz bis 100 Hz. Der aktuelle Fahrzustand wird zur weiteren Verarbeitung ebenfalls bevorzugt als „Zustandsvektor” definiert, der einzelne bzw. Kombinationen der vorstehend genannten Parameter umfasst.
Erfindungsgemäß wird auf Basis des ermittelten aktuellen Verkehrszustands und des ermittelten aktuellen Fahrzustands (fortwährend) ein Wert ermittelt, der eine aktuelle Wahrscheinlichkeit dafür angibt, dass das Fahrzeuggespann auf einer unmittelbar voraus liegenden Fahrstrecke ein Brems- und/oder Ausweichmanöver ausführen muss, welches das Fahrzeuggespann in einen kritischen Fahrzustand bringt. Hierzu werden Daten, bevorzugt ebenfalls als „Zustandsvektoren” bereitgestellt, die kritische Fahrzustände charakterisieren. Solche „kritischen Zustandsvektoren” werden bevorzugt durch einzelne bzw. Kombinationen der vorstehend aufgeführten Fahrzustandsgrößen gebildet.
Im Fahrzeuggespann, bevorzugt im Zugfahrzeug, ist ein Auswertemittel vorhanden, das auf Basis des ermittelten aktuellen Verkehrszustands in der Umgebung des Zugfahrzeugs, insbesondere in der in Fahrtrichtung voraus liegenden Umgebung des Zugfahrzeugs, des ermittelten aktuellen Fahrzustandes des Fahrzeuggespanns und der bereitgestellten Daten zu kritischen Fahrzuständen vorausschauend analysiert und bewertet, ob dem Zugfahrzeug ein Brems- und/oder Ausweichmanäver bevorsteht, welches das Fahrzeuggespann in einen kritischen Fahrzustand bringt.
Bevorzugt greift das Auswertemittel bei der Ermittlung des Wertes der aktuellen Wahrscheinlichkeit auf eine bereitgestellte Datenbank oder eine oder mehrere Look-Up-Tabelle(n) zurück, in der/den Werte zu Wahrscheinlichkeiten eines Brems- und/oder Ausweichmanövers für verschiedene Kombinationen aus gegebenen Verkehrszuständen und Fahrzuständen hinterlegt sind.
Alternativ oder zusätzlich berechnet das Auswertemittel den Wert der aktuellen Wahrscheinlichkeit für ein bevorstehendes Brems- und/oder Ausweichmanöver, das einen kritischen Fahrzustand des Fahrzeuggespanns erzeugt, auf Basis des aktuellen Verkehrszustands und des aktuellen Fahrzustands des Fahrzeuggespanns mittels eines vorgegebenen mathematisch-physikalischen Modell des Fahrzeuggespanns und einem auf dem aktuellen Verkehrszustand basierenden Umgebungsmodell in einem entsprechenden Simulationsprogramm, das bspw. als Software auf dem Auswertemittel installiert ist und dort ausgeführt wird.
Der Wert der aktuellen Wahrscheinlichkeit wird vom Auswertemittel fortlaufend aktuell ermittelt, so dass der Wert mit einer Up-Date Rate vorliegt, der im Wesentlichen von der Up-Date-Rate des aktuellen Verkehrszustands und des aktuellen Fahrzustands abhängt. Ist dieser Wert der aktuellen Wahrscheinlichkeit gleich oder größer als ein vorgegebener Wahrscheinlichkeitsgrenzwert, dann erfolgt zur Stabilisierung des Fahrzeuggespanns ein automatisierter Bremseingriff, der die Radbremsen des Anhängers aktiviert. Der automatische Bremseingriff erfolgt dabei typischerweise vor der Einleitung des Brems- und/oder Ausweichmanövers und bewirkt dadurch eine vorauseilende Längsstabilisierung des Fahrzeuggespanns, die zudem ein Auflaufen des Anhängers bei einer (Not-)Bremsung verringert oder verhindert, und das Auftreten von Schlingerbewegungen bei einem (Not-)Ausweichmanäver dämpft.
Die Stärke des Bremseingriffs erfolgt bevorzugt abhängig von dem aktuellen Fahrzustand oder alternativ immer mit maximal erzeugbarer Verzögerung.
Der Wahrscheinlichkeitsgrenzwert wird bevorzugt derart gewählt, dass durch ein kurzfristig einzuleitendes Brems- und/oder Ausweichmanöver ein Unfall noch realistisch verhindert werden kann.
Vor einem bevorstehenden Brems- und/oder Ausweichmanöver fährt das Fahrzeuggespann typischerweise ohne auftretende Schlingerbewegungen, so dass das Zugfahrzeug und der Anhänger ein dynamisch stabiles System bilden. Wird nun ein bevorstehendes Brems- und/oder Ausweichmanöver erkannt, welches das Fahrzeuggespann in einen kritischen Zustand bringen würde, d. h. der Wert der aktuellen Wahrscheinlichkeit überschreitet den Wahrscheinlichkeitsgrenzwert, so wird durch die erfindungsgemäße automatische Aktivierung der Radbremsen des Anhängers das Fahrzeuggespann vor und bei der tatsächlichen Ausführung der Brems- bzw. Lenk-Manöver weitestgehend stabilisiert, was zu einer spürbaren Verringerung der Unfallwahrscheinlichkeit bei Brems- und/oder Ausweichmanövern von Fahrzeuggespannen beiträgt. Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt also vorliegend ein Bremseingriff bereits vor dem Auftreten einer Schlingerbewegung des Anhängers bzw. des Zugfahrzeugs aufgrund einer vorausschauenden Beurteilung einer zeitlichen Entwicklung eines aktuellen Fahrszenarios (definiert durch die aktuelle Verkehrszustand und die aktuelle Fahrsituation). Weiterhin im erfolgt der Bremseingriff vorliegend im Gegensatz zum Stand der Technik nicht am Zugfahrzeug sondern am Anhänger.
Bevorzugt erfolgt die Aktivierung der Radbremsen des Anhängers zumindest zu Beginn des Bremseingriffs symmetrisch. Unter einem symmetrischen Bremseingriff wird vorliegend verstanden, dass beide Räder einer Achse des Anhängers gleich stark gebremst werden, beispielsweise werden die Bremsbeläge mit gleicher Intensität an die Bremsscheiben gepresst. Bevorzugt weisen die Radbremsen des Anhängers ein Antiblockiersystem (ABS-System) auf, so dass einerseits ein maximaler Bremsmomentübertrag möglich ist und andererseits ein Blockieren der Räder verhindert wird. Weiterhin sind die Räder des Anhängers bevorzugt einzeln ansteuerbar/bremsbar.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Bremseingriff abhängig vom aktuellen Fahrzustand entweder symmetrisch oder asymmetrisch.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass nach einem eine Kurvenfahrt einleitenden Lenkeingriff im Zugfahrzeug ein oder mehrere kurveninnere Räder des Anhängers automatisiert stärker gebremst werden als kurvenäußere Räder. In dieser Variante wird der automatische symmetrische Bremseingriff, der wie vorstehend beschrieben, durch ein Überschreiten des vorgegebenen Wahrscheinlichkeitsgrenzwertes initiiert und vor dem Einleiten eines Brems- und/oder Ausweichmanövers ausgeführt wird, dann in einen unsymmetrischen Bremseingriff überführt, wenn das Zugfahrzeug eine Kurve einleitet bzw. eine Kurve fährt. Dieser unsymmetrischen Bremseingriff, d. h. Räder einer Achse werden unterschiedlich stark gebremst, erzeugt ein Giermoment auf den Anhänger, was eine Kurvenfahrt des Fahrzeuggespanns unterstützt und das Auftreten von Schlingerbewegungen dämpft.
Natürlich ist abhängig vom Fahrzustand auch der umgekehrte Fall darstellbar, d. h. dass bspw. zur Dämpfung bereits aufgetretener Schlingerbewegungen des Anhängers während der Kurvenfahrt ein oder mehrere kurvenäußere Räder des Anhängers automatisiert stärker gebremst werden als kurveninnere Räder.
Es sind Situationen denkbar, in denen eine Ermittlung eines zuverlässigen aktuellen Verkehrszustands in der Umgebung des Zugfahrzeugs und/oder eine Ermittlung eines zuverlässigen aktuellen Fahrzustandes nicht möglich ist, sei es dass hierzu erforderliche Sensoren ausgefallen sind, oder erforderliche Informationen nicht in ausreichender Qualität und Zuverlässigkeit vorliegen, so dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht durchführbar ist.
Liegt eine solche Situation vor, wird der Fahrer des Zugfahrzeugs bevorzugt durch Ausgabe einer optischen und/oder akustischen Warnung informiert und die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt gestoppt. Ist in einer solchen Situation der automatisierte Bremseingriff bereits erfolgt, so werden folgende Möglichkeiten eines automatisierten Verfahrensabbruchs bevorzugt. Einerseits kann der aktuelle Bremseingriff, d. h. die Radbremsen des Anhängers, sofort deaktiviert werden. Andererseits kann der aktuelle Bremseingriff bis zum Erreichen vorgegebener Bedingungen unverändert fortgeführt und anschließend deaktiviert werden (bspw. bis zum Ablauf einer vorgegebene Zeitspanne), oder die Stärke des aktuellen Bremseingriffs kann gemäß einer vorgegebenen Funktion auf „Null”, d. h. keine Bremskraft, reduziert werden.
Um jedoch auch in einer Situation, in der eine Ermittlung einer zuverlässigen aktuellen Verkehrszustand in der Umgebung des Zugfahrzeugs und/oder eine Ermittlung einer zuverlässigen aktuellen Fahrsituation nicht möglich ist, noch eine möglichst optimale Stabilisierung des Fahrzeuggespanns während eines Brems- und/oder Ausweichmanövers zu erreichen, wird in einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, dass die Radbremsen des Anhängers durch einen automatisierten Bremseingriff redundant auch dann aktiviert werden, wenn eine Querbeschleunigung des Zugfahrzeugs ermittelt wird, die größer oder gleich einem vorgegebenen Querbeschleunigungsgrenzwert ist, und/oder eine Verzögerung des Zugfahrzeugs ermittelt wird, die größer oder gleich einem vorgegebenen Verzögerungsgrenzwert ist, und/oder eine Gierrate des Zugfahrzeugs ermittelt wird.
Das Wort „redundant” weist vorliegend darauf hin, dass diese Verfahrensvariante nur dann ausgeführt wird, wenn der zuvor beschriebene erfindungsgemäße, auf einer vorausschauenden Beurteilung der Wahrscheinlichkeit eines Brems- und/oder Ausweichmanöver beruhende automatische Bremseingriff nicht erfolgt ist oder nicht erfolgen konnte.
Bevorzugt wird eine optische und/oder akustische Warnung an den Fahrer des Zugfahrzeugs dann ausgegeben, wenn ein Bremseingriff automatisiert ausgelöst wird oder wenn der ermittelte Wert der aktuellen Wahrscheinlichkeit den vorgegebenen Wahrscheinlichkeitsgrenzwert übersteigt. Der Fahrer erhält dadurch die Information, dass die Radbremsen des Anhängers durch einen automatisierten Bremseingriff aktiviert werden. Insofern ist es ihm möglich, den merkbaren automatisierten Bremseingriff zuzuordnen. Weiterhin wird durch die Ausgabe der Warnung die Aufmerksamkeit des Fahrers gezielt auf das bevorstehende Brems- und/oder Ausweichmanöver gelenkt.
Ein bereits automatisiert ausgelöster Bremseingriff wird bevorzugt durch eine manuelle Eingabe des Fahrers in ein Eingabemittel, bspw. durch manuelle Betätigung eines Hebels oder eines Tasters am Lenkrad, und insbesondere durch Durchdrücken des Fahr-/Gaspedals des Zugfahrzeugs beendet.
Weiterhin bevorzugt werden alle zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner bevorzugten Weiterbildungen erforderlichen Systemkomponenten fortlaufend auf Fehler und Systemverfügbarkeit hin analysiert. Treten Fehler bei einem solchen Systemcheck auf, wird eine Warnung an den Fahrer ausgegeben, die bedeutet, dass das erfindungsgemäße Verfahren aktuell nicht ausführbar ist, und die Verfahrensausführung wird aus Sicherheitsgründen unterbunden. Sofern bei Auftreten eines solchen fehlerhaften Systemchecks ein Bremseingriff bereits ausgelöst wurde, so werden folgende Möglichkeiten eines automatisierten Verfahrensabbruchs bevorzugt. Einerseits kann der aktuelle Bremseingriff, d. h. die Radbremsen des Anhängers, automatisiert sofort deaktiviert werden. Andererseits kann der aktuelle Bremseingriff bis zum Erreichen vorgegebener Bedingungen unverändert fortgeführt und anschließend deaktiviert werden (bspw. bis zum Ablauf einer vorgegebene Zeitspanne), oder die Stärke des aktuellen Bremseingriffs kann gemäß einer vorgegebenen Funktion auf „Null”, d. h. keine Bremskraft, reduziert werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens (funktionierendes System/Systemcheck ohne Fehler) wird bevorzugt ein automatisiert eingeleiteter Bremseingriff automatisiert dann beendet, wenn der Wert der aktuellen Wahrscheinlichkeit wieder kleiner als der vorgegebene Wahrscheinlichkeitsgrenzwert ist und der aktuelle Fahrzustand kein kritischer Fahrzustand ist. Alternativ wird der Bremseingriff, nachdem der ermittelte Wert der aktuellen Wahrscheinlichkeit wieder kleiner als der vorgegebene Wahrscheinlichkeitsgrenzwert ist und der aktuelle Fahrzustand kein kritischer Fahrzustand ist, nach Vorliegen vorgegebener Bedingungen, oder was die Stärke des Bremseingriff anbelangt, gemäß einer vorgegebenen Funktion beendet.
Zugfahrzeuge und teilweise auch Anhänger sind heute mit Sicherheits-, Assistenz- und/oder Komfortsystemen zur Längs- und Querregelung ausgestattet. Um Konflikte mit Regeleingriffen anderer Sicherheits-, Assistenz- und/oder Komfortsysteme des Fahrzeuggespanns zu vermeiden, wird der erfindungsgemäße Bremseingriff vorliegend bevorzugt mit den Sicherheits-, Assistenz- und/oder Komfortsystemen des Zugfahrzeugs und ggf. des Anhängers abgestimmt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger bestehenden Fahrzeuggespanns. Die Vorrichtung umfasst erfindungsgemäß ein Umgebungserfassungssystem, mit dem ein aktueller Verkehrszustand in der Umgebung des Zugfahrzeugs ermittelbar ist, ein Sensorsystem, mit dem ein aktueller Fahrzustand des Fahrzeuggespanns ermittelbar ist, ein Auswertemittel, mit dem auf Basis des aktuellen Verkehrszustands und des aktuellen Fahrzustandes ein Wert ermittelbar ist, der eine aktuelle Wahrscheinlichkeit dafür angibt, dass das Fahrzeuggespann auf einer unmittelbar voraus liegenden Fahrstrecke ein Brems- und/oder Lenkmanöver ausführen muss, welches das Fahrzeuggespann in einen kritischen Fahrzustand bringt, und ein Steuermittel, mit dem sofern der ermittelte Wert gleich oder größer als ein vorgegebener Wahrscheinlichkeitsgrenzwert ist, zur Stabilisierung des Fahrzeuggespanns durch einen automatisierten Bremseingriff Radbremsen des Anhängers aktivierbar sind.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ein erstes Mittel vorhanden ist, mit dem eine aktuelle Längsverzögerung des Zugfahrzeugs ermittelbar ist, und/oder ein zweites Mittel vorhanden ist, mit dem eine aktuelle Querbeschleunigung des Zugfahrzeugs ermittelbar ist, und/oder ein drittes Mittel vorhanden ist, mit dem eine aktuelle Gierrate des Zugfahrzeugs ermittelbar ist. In dieser Weiterbildung ist das Steuermittel derart ausgeführt und eingerichtet, dass zur Stabilisierung des Fahrzeuggespanns, die Radbremsen des Anhängers durch einen automatisierten Bremseingriff redundant dann aktiviert werden, wenn die aktuelle eine Querbeschleunigung größer oder gleich einem vorgegebenen Querbeschleunigungsgrenzwert ist und/oder die aktuelle Verzögerung größer oder gleich einem vorgegebenen Verzögerungsgrenzwert ist, und/oder die aktuelle Gierrate größer oder gleich einem Gierratengrenzwert ist. Weiterhin bevorzugt sind die Radbremsen des Anhängers je Rad einzeln aktivierbar.
Vorteilhafte Weiterbildungen, entsprechende Vorteile und Erläuterungen zu der Vorrichtung ergeben sich durch eine analoge Übertragung und Anwendung der in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorstehend gemachten Ausführungen auf die vorstehend beschriebene Vorrichtung.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele beschrieben sind. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
1 einen schematisierten Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
2 eine schematisierte Darstellung eines Fahrzeuggespanns mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
1 zeigt einen schematisierten Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Stabilisierung eines Fahrzeuggespanns bei einem Brems- und/oder einem Ausweichmanäver, wobei das Fahrzeuggespann ein Zugfahrzeug 201 und einen damit verbundenen Anhänger 202 umfasst. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte. In einem ersten Schritt 101 wird ein aktueller Verkehrszustand in der Umgebung des Zugfahrzeugs 201 ermittelt. Hierzu verfügt das Zugfahrzeug 201 über Laser-, Radar- und Ultraschallsensoren, mit denen die Umgebung des Zugfahrzeugs 201 insbesondere die in Fahrtrichtung vorausliegende Umgebung abgetastet wird. Weiterhin verfügt das Zugfahrzeug 201 vorlegend über ein Kamerasystem, mit dem insbesondere die voraus liegende Umgebung des Zugfahrzeugs 201 im optischen und infraroten Spektralbereich erfassbar ist. Die von diesen am Zugfahrzeug vorhandenen Sensoren erzeugten Messdaten werden ausgewertet und liefern Daten zur Beschreibung des aktuellen Verkehrszustands. Darüber hinaus werden vorliegend auch Umgebungsdaten berücksichtigt, die von einem Service-Anbieter via mobiles Internet und von anderen Fahrzeugen via Car-to-Car-Kommunikation und von einer Verkehrsinfrastruktur via Car-to X-Kommunikation an das Zugfahrzeug 201 übermittelt werden. Das Zugfahrzeug weist die hierfür erforderlichen Empfangsmittel auf. Die Gesamtheit der von den vorstehend beschriebenen Datenquellen erzeugten/übermittelten Daten definiert den aktuellen Verkehrszustand in der Umgebung des Zugfahrzeugs 201 zu einer aktuellen Zeit t.
Der aktuelle Verkehrszustand wird mit einer Up-Date-Rate von 10 Hz aktualisiert.
In einem zweiten Schritt 102 wird ein aktueller Fahrzustand des Fahrzeuggespanns bestehend aus Zugfahrzeug 201 und Anhänger 202 ermittelt. Dabei werden die im Zugfahrzeug 201 ohnehin vorhandenen Sensoren abgefragt, die die aktuelle Position, die aktuelle Geschwindigkeit, die Veränderung der Geschwindigkeit, die aktuelle Fahrtrichtung, den aktuelle Lenkwinkel, die aktuelle Stellung des Fahrpedals und des Bremspedals im Zugfahrzeug 201 angeben. Weitere Parameter, insbesondere auch Parameter, die den Fahrzustand des Anhängers 202 definieren, können je nach Erfordernis und Verfügbarkeit entsprechender Sensoren im Anhänger einbezogen werden. Der aktuelle Fahrzustand wird mit einer Up-Date-Rate von 10 Hz aktualisiert.
In einem dritten Schritt 103 wird auf Basis des zuvor ermittelten aktuellen Verkehrszustands und des zuvor ermittelten aktuellen Fahrzustandes ein Wert ermittelt, der eine aktuelle Wahrscheinlichkeit dafür angibt, dass das Fahrzeuggespann auf einer voraus liegenden Fahrstrecke ein Brems- und/oder Ausweichmanöver ausführen muss, das das Fahrzeuggespann in einen kritischen Fahrzustand bringt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Wert der aktuellen Wahrscheinlichkeit mittels eines mathematisch-physikalischen Modells des Fahrzeuggespanns ermittelt, das als Eingangsdaten die Daten zum aktuellen Verkehrszustand und zum aktuellen Fahrzustand des Fahrzeuggespanns nutzt und das in Form eines entsprechenden Programmcodes als Software auf dem Auswertemittel 206 installiert ist und dort ausgeführt wird.
Ist der Wert der aktuellen Wahrscheinlichkeit in einem aktuellen Szenario gleich oder größer als ein vorgegebener Wahrscheinlichkeitsgrenzwert (in 1 als „Y” gekennzeichnet), dann werden zur Stabilisierung des Fahrzeuggespanns in einem vierten Schritt 104 durch einen automatisierten symmetrischen Bremseingriff Radbremsen des Anhängers aktiviert. Ist der Wert der aktuellen Wahrscheinlichkeit hingegen kleiner als der vorgegebene Wahrscheinlichkeitsgrenzwert, erfolgt kein Bremseingriff.
In einem Schritt 105 wird der automatisiert eingeleitete Bremseingriff vorliegend dann automatisiert beendet, wenn der Wert der aktuellen Wahrscheinlichkeit wieder kleiner als der vorgegebene Wahrscheinlichkeitsgrenzwert ist und der aktuelle Fahrzustand kein kritischer Fahrzustand ist. Hierzu wird der aktuelle Fahrzustand mit vorgegebenen kritischen Fahrzuständen verglichen.
2 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Fahrzeuggespanns mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Stabilisierung des Fahrzeuggespanns bei Brems- und/oder Ausweichmanövern, wobei das Fahrzeuggespann ein Zugfahrzeug 201 und einen damit über eine Anhängerdeichsel 203 verbundenen Anhänger 202 umfasst. Die Vorrichtung umfasst ein Umgebungserfassungssystem 204, mit dem ein aktueller Verkehrszustand in der Umgebung des Zugfahrzeugs 201 ermittelbar ist. Das Umgebungserfassungssystem 204 umfasst neben Fahrzeugsensoren zusätzliche Funkschnittstellen zum Empfang relevanter Daten und Informationen zur aktuellen Verkehrszustand in der Umgebung des Zugfahrzeugs 201 von anderen Fahrzeugen (Car-to-Car), von einer Verkehrsinfrastruktur (Car-to X), und von einem Verkehrskanal (TMC).
Die Vorrichtung umfasst weiterhin ein Sensorsystem 205, mit dem ein aktueller Fahrzustand des Fahrzeuggespanns, d. h. des Zugfahrzeugs 201 und des Anhängers 202, ermittelbar ist. Der aktuelle Fahrzustand umfasst vorliegend folgende Parameter: die Geschwindigkeit des Zugfahrzeugs 201, die Längsbeschleunigung des Zugfahrzeugs 201, die Querbeschleunigung des Zugfahrzeugs 201, den Knickwinkel zwischen Zugfahrzeug 201 und Anhänger 202, die Knickwinkelgeschwindigkeit, sowie eine Gierrate des Zugfahrzeugs 201 und des Anhängers 202.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung ein Auswertemittel 206, mit dem auf Basis der jeweils ermittelten aktuellen Verkehrszustands und des jeweils ermittelten aktuellen Fahrzustandes ein Wert einer aktuellen Wahrscheinlichkeit dafür ermittelt wird, dass das Fahrzeuggespann auf einer voraus liegenden Fahrstrecke ein Brems- und/oder Ausweichmanöver ausführen muss, welches das Fahrzeuggespann in einen kritischen Fahrzustand bringt. Vorliegend werden dem Auswertemittel 206 hierzu von einer Speichereinheit Daten zu kritischen Fahrzuständen bereitgestellt.
Schließlich umfasst die Vorrichtung ein Steuermittelt 207, mit dem zur Stabilisierung des Fahrzeuggespanns durch einen automatisierten Bremseingriff Radbremsen 209a, 209b des Anhängers 202 aktiviert werden, wenn der Wert der aktuellen Wahrscheinlichkeit gleich oder größer als ein vorgegebener Wahrscheinlichkeitsgrenzwert ist.
Die gestrichelten Linien 208a, und 208b der 2 zeigen schematisch die jeweiligen Steuerungsverbindungen zwischen dem Steuermittel 207 und den jeweiligen Radbremsen 209a, 209b des einachsigen Anhängers 202 allerdings ohne deren konkrete Realisierung wiederzugeben. Dem Fachmann sind entsprechende unterschiedliche Realisierungen ohne Probleme zugänglich.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

101–105: Verfahrensschritte
201: Zugfahrzeug
202: Anhänger
203: Anhängerdeichsel
204: Umgebungserfassungssystem
205: Sensormittel zur Erfassung des Fahrzustandes des Zugfahrzeugs
206: Auswertemittel
207: Steuermittel
208a, 208b: Steuerverbindungen
209a, 209b: Radbremsen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19964048 A1 [0002]
DE 102004010296 A1 [0003]
DE 102004005074 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Stabilisierung eines aus einem Zugfahrzeug (201) und einem Anhänger (202) bestehenden Fahrzeuggespanns, bei dem – ein aktueller Verkehrszustand in der Umgebung des Zugfahrzeugs (201) ermittelt wird, – ein aktueller Fahrzustand des Fahrzeuggespanns ermittelt wird, – auf Basis des aktuellen Verkehrszustandes und des aktuellen Fahrzustandes ein Wert ermittelt wird, der eine aktuelle Wahrscheinlichkeit dafür angibt, dass das Fahrzeuggespann auf einer unmittelbar voraus liegenden Fahrstrecke ein Brems- und/oder Lenkmanöver ausführen muss, welches das Fahrzeuggespann in einen kritischen Fahrzustand bringt, und – sofern der ermittelte Wert gleich oder größer als ein vorgegebener Wahrscheinlichkeitsgrenzwert ist, zur Stabilisierung des Fahrzeuggespanns automatisiert ein Bremseingriff ausgelöst wird, durch den Radbremsen (209a, 209b) des Anhängers (202) aktiviert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine optische und/oder akustische Warnung an den Fahrer ausgegeben wird, wenn der Bremseingriff automatisiert ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem abhängig vom aktuellen Fahrzustand: – eine Stärke des Bremseingriffs geregelt wird, und/oder – der Bremseingriff symmetrisch oder asymmetrisch erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem, nach einem eine Kurvenfahrt einleitenden Lenkeingriff durch den Bremseingriff am Zugfahrzeug (201) ein oder mehrere kurveninnere Räder des Anhängers (202) stärker gebremst werden als kurvenäußere Räder des Anhängers (202).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Bremseingriff mit anderen Sicherheits-, Assistenz- und/oder Komfortsystemen des Zugfahrzeugs (201) und/oder des Anhängers (202) abgestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ein automatisiert ausgelöster Bremseingriff durch eine manuelle Eingabe des Fahrers in ein Eingabemittel des Zugfahrzeugs (201) beendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem ein automatisiert ausgelöster Bremseingriff automatisiert dann beendet wird, wenn der ermittelte Wert der aktuellen Wahrscheinlichkeit wieder kleiner als der vorgegebene Wahrscheinlichkeitsgrenzwert ist und der aktuelle Fahrzeugzustand kein kritischer Fahrzustand ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der aktuelle Fahrzustand des Fahrzeuggespanns durch eine oder mehrere der folgenden Größen bestimmt wird: – Geschwindigkeit des Zugfahrzeugs (201) und/oder der Anhängers (202), – Längsbeschleunigung des Zugfahrzeugs (201) und/oder der Anhängers (202), – Querbeschleunigung des Zugfahrzeugs (201) und/oder der Anhängers (202), – Lenkwinkel des Zugfahrzeugs (201), – Knickwinkel zwischen Zugfahrzeug (201) und Anhänger (202), – Knickwinkelgeschwindigkeit, – Achslastverteilung des Zugfahrzeugs (201) und/oder der Anhängers (202), – Drehzahlen einzelner Räder des Zugfahrzeugs (201) und/oder des Anhängers (202), – Radschlupf einzelner Räder des Zugfahrzeugs (201) und/oder des Anhängers (202), und/oder – Gierrate des Zugfahrzeugs (201) und/oder der Anhängers (202).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der aktuelle Verkehrszustand Positionen, Geschwindigkeiten, und Beschleunigungen von in der Umgebung, insbesondere vor dem Zugfahrzeug (201) vorhandenen Fahrzeugen oder Hindernissen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem für Fälle, in denen der aktuelle Verkehrszustand oder der aktuelle Fahrzustand nicht oder nicht mit ausreichender Zuverlässigkeit ermittelbar ist, ein redundanter Bremseingriff, durch den die Radbremsen (209a, 209b) des Anhängers (202) aktiviert werden, dann ausgelöst wird wenn: – eine Querbeschleunigung des Zugfahrzeugs (201) ermittelt wird, die größer oder gleich einem vorgegebenen Querbeschleunigungsgrenzwert ist, und/oder – eine Gierrate des Zugfahrzeugs (201) ermittelt wird, die größer oder gleich einem vorgegebenen Gierratengrenzwert ist, und/oder – eine Längsverzögerung des Zugfahrzeugs (201) ermittelt wird, die größer oder gleich einem vorgegebenen Verzögerungsgrenzwert ist.
Vorrichtung zur Stabilisierung eines aus einem Zugfahrzeug (201) und einem Anhänger (202) bestehenden Fahrzeuggespanns, umfassend: – ein Umgebungserfassungssystem (204), mit dem ein aktueller Verkehrszustand in der Umgebung des Zugfahrzeugs (201) ermittelbar ist, – ein Sensorsystem (205), mit dem ein aktueller Fahrzustand des Fahrzeuggespanns ermittelbar ist, – ein Auswertemittel (206), mit dem auf Basis des aktuellen Verkehrszustandes und des aktuellen Fahrzustandes ein Wert ermittelbar ist, der eine aktuelle Wahrscheinlichkeit dafür angibt, dass das Fahrzeuggespann auf einer unmittelbar voraus liegenden Fahrstrecke ein Brems- und/oder Lenkmanöver ausführen muss, welches das Fahrzeuggespann in einen kritischen Fahrzustand bringt, und – ein Steuermittel (207), mit dem, sofern der ermittelte Wert gleich oder größer als ein vorgegebener Wahrscheinlichkeitsgrenzwert ist, zur Stabilisierung des Fahrzeuggespanns durch einen automatisierten Bremseingriff Radbremsen (209a, 209b) des Anhängers (202) aktivierbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Radbremsen (209a, 209b) des Anhängers je Rad einzeln aktivierbar sind.
Fahrzeug mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12.