DE102012002303A1

DE102012002303A1 - Fahrerassistenzsystem für einen Kraftwagen, Kraftwagen und Verfahren zum Betreiben eines Fahrerassistenzsystems

Info

Publication number: DE102012002303A1
Application number: DE102012002303A
Authority: DE
Inventors: Martin Wimmer; Karl-Heinz Siedersberger; Heike Sacher; Anton Hundsdorfer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2013-08-08
Anticipated expiration: 2032-02-07
Also published as: WO2013117313A1; DE102012002303B4

Abstract

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Kraftwagen mit einem Fahrerassistenzsystem, das den Kraftwagen ganz oder teilweise selbständig führen kann, die Übersichtlichkeit bei dessen Bedienung zu gewährleisten. Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem (14) ist zwischen einer Mehrzahl von Assistenzmodi umschaltbar, die sich in einem Grad der Selbständigkeit des Fahrerassistenzsystems (14) beim Führen des Kraftwagens (10) voneinander unterscheiden. Das Fahrerassistenzsystem (14) weist eine Bedieneinrichtung (28) mit einer Mehrzahl von Bedienelementen (34 bis 40) auf, wobei jedes Bedienelement (34 bis 40) im unbetätigten Zustand eine Ruhestellung aufweist und hierbei durch die Bedienelemente (34 bis 40) in ihren Ruhestellungen insgesamt eine Gestalt der Bedieneinrichtung (28) festgelegt ist, wobei die Ruhestellungen mehrerer der Bedienelemente (34 bis 40) durch jeweilige Aktoren der Bedieneinrichtung (28) unabhängig voneinander einstellbar sind und eine Steuereinrichtung (16) des Fahrerassistenzsystems (14) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem momentan aktiven Assistenzmodus die Gestalt der Bedieneinrichtung (28) durch Ansteuern der Aktoren festzulegen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem, welches dazu ausgelegt ist, den Kraftwagen selbständig während einer Fahrt des Kraftwagens zu führen und welches hierbei zwischen zumindest zwei Assistenzmodi umschaltbar ist, die sich in einem Grad der Selbständigkeit der Fahrerassistenzeinrichtung beim Führen des Kraftwagens voneinander unterscheiden. Der Begriff „Führen des Kraftwagens” umfasst hierbei zum einen das Lenken des Kraftwagens (Folgen eines Straßenverlaufs, Ausrichten des Kraftwagens innerhalb einer Spur, Spurwechselmanöver), was auch als Querführung bezeichnet wird, und zum anderen das Steuern der Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens (Beschleunigen, Bremsen, Notbremsen, Anhalten, Beibehalten der Geschwindigkeit), was auch als Längsführung bezeichnet wird. Zu der Erfindung gehören auch ein Kraftwagen und ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens, durch welches eine Bedienung des Fahrerassistenzsystems ermöglicht wird.
Ein Fahrerassistenzsystem der genannten Art ist aus der DE 10 2010 022 433 A1 bekannt. Danach kann ein Fahrerassistenzsystem in einem vollautomatischen Assistenzmodus die Führung des Fahrzeugs vollständig selbstständig ausführen, Der Fahrer des Kraftwagens muss dann während der Fahrt weder das Lenkrad noch die Pedalen des Kraftwagens bedienen und kann daher für eine verhältnismäßig lange Zeitdauer seine Aufmerksamkeit anderen Dingen widmen, wie beispielsweise der Bedienung eines Infotainmentsystems.
Unter einem selbständigen Führen des Kraftwagens ist im Zusammenhang mit der Erfindung aber auch ein teilautomatischer Assistenzmodus zu verstehen, bei welchem der Grad der Selbständigkeit des Fahrerassistenzsystems bei der Führung des Kraftwagens verringert ist und welcher dann beispielsweise lediglich in der Funktionalität bestehen kann, die Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens auf eine Soll- oder Setzgeschwindigkeit einzuregeln, welche der Fahrer durch Einstellen eines Werts des entsprechenden Fahrparameters des Fahrerassistenzsystems vorgibt (Fahrgeschwindigkeitsregelung).
Ein weiterer wünschenswerter Assistenzmodus ist die autonome Führung des Kraftwagens durch eine Fahrerassistenzeinrichtung. Im Unterschied zum vollautomatischen Assistenzmodus wird im autonomen Assistenzmodus durch die Fahrerassistenzeinrichtung auch darüber entschieden, welche Werte bei den Fahrparametern (Sollabstände, Sollgeschwindigkeit) für ein momentan ausgeführtes Fahrmanöver und/oder welche Fahrmanöver (Spurwechsel, Abbiegen, Einparken und dergleichen) auszuführen sind. Im vollautomatischen Assistenzmodus ist dagegen vorgesehen, dass der Fahrer über eine Benutzerschnittstelle vorgibt, welche Fahrmanöver auszuführen sind bzw. welche Abstände und Geschwindigkeiten bei einem momentan ausgeführtes Fahrmanöver durch die Fahrerassistenzeinrichtung beim Befahren einer Fahrspur eingeregelt werden sollen. Ein anderer Unterschied zwischen den beiden Assistenzmodi kann darin bestehen, wie die Fahrerassistenzeinrichtung bei einer unvorhergesehenen Entwicklung des Verkehrsgeschehens reagiert, wenn also eine sichere Führung durch die Fahrerassistenzeinrichtung nicht mehr gewährleistet ist. Im vollautomatischen Assistenzmodus ist dann vorgesehen, dass sich die Fahrerassistenzeinrichtung deaktiviert und die Kontrolle über den Kraftwagen an den Fahrer abgibt, während dagegen im autonomen Assistenzmodus der Kraftwagen durch die Fahrerassistenzeinrichtung selbst in einen sicheren Zustand gebracht wird, indem der Kraftwagen z. B. angehalten wird.
Je nach momentan aktivem Assistenzmodus werden während der Fahrt bestimmte Führungsaufgaben von dem Kraftwagen selbständig durchgeführt, also ohne ein Zutun des Fahrers. Hierbei muss aber für jeden Assistenzmodus, in welchem die Fahrerassistenzeinrichtung betreibbar ist, sichergestellt sein, dass dem Fahrer stets klar ist, bis zu welchem Grad das Fahrerassistenzsystem den Kraftwagen überwacht und führt, welche Eingriffsmöglichkeiten dem Fahrer selbst beim Führen des Kraftwagens noch gegeben sind und welche Führungsaufgaben der Fahrer zwingend selbst ausführen muss. Verliert der Fahrer hierbei die Übersicht, kann es zu einer Gefährdung seiner Sicherheit kommen. Wähnt der Fahrer beispielsweise die Fahrerassistenzeinrichtung im vollautomatischen Assistenzmodus und lässt er deshalb das Lenkrad los, um sich mit dem Infotainmentsystem zu beschäftigen, kann hierbei das Fahrzeug von der Fahrbahn abkommen, weil die Fahrerassistenzeinrichtung z. B. überhaupt nicht aktiviert ist, das heißt eine vollständig manuelle Fahrweise von dem Fahrer verlangt ist (hier deshalb als manueller Assistenzmodus bezeichnet).
Das Spektrum der von der manuellen Fahrt über die Teil- und Vollautomation bis hin zur Autonomie reichenden Selbständigkeit der Fahrerassistenzeinrichtung (Automationsspektrum) soll in seiner Komplexität künftig für den Nutzer transparent und verständlich bedienbar sein. Eine handhabbare Komplexität dieser vier genannten Assistenzmodi, eine klare Abgrenzbarkeit der einzelnen Assistenzmodi sowie charakteristische Bedienmodalitäten innerhalb der einzelnen Assistenzmodi sind wichtige Eigenschaften zukünftiger Bedienkonzepte. Während für die Teilautomation (z. B. Fahrgeschwindigkeitsregelung, Active-Lane-Control, d. h. Spurhalteassistenz) etablierte Bedienelemente wie Tasten, Lenkrad oder Hebel zur Verfügung stehen, gibt es für die prototypische Bedienung der Vollautomation und der Autonomie bisher lediglich konzeptionelle Ansätze. Diese Ansätze sind häufig lediglich Ergänzungen beziehungsweise Erweiterungen bestehender Bedienkonzepte und stellen isolierte Insellösungen dar. Solche Insellösungen erschöpfen sich in der Regel in bloßer Funktionsintegration in bestehende Bedienelemente, was zu einer Vergrößerung der Funktionsdichte der einzelnen Bedienelemente führt und so aufgrund der Vielfalt und Komplexität der hieraus resultierenden Bedieneinrichtungen nicht zielführend ist. Die Handhabbarkeit und Funktionsvielfalt aktueller Bedienelemente ist bereits ausgereizt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Kraftwagen mit einem Fahrerassistenzsystem, das den Kraftwagen ganz oder teilweise selbständig führen kann, die Übersichtlichkeit bei dessen Bedienung zu gewährleisten.
Die Aufgabe wird durch ein Fahrerassistenzsystem gemäß Patentanspruch 1, einen Kraftwagen gemäß Patentanspruch 11 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems sind durch die Unteransprüche gegeben.
Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem weist eine Bedieneinrichtung mit einer veränderbaren Gestalt auf, also einer veränderbaren dreidimensionalen Form. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Gestalt der Bedieneinrichtung durch eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit davon festgelegt, welcher Assistenzmodus momentan in dem Fahrerassistenzsystem eingestellt ist. Um die Gestalt der Bedieneinrichtung festzulegen, ist hierbei vorgesehen, die relative Lage mehrerer, aneinander angrenzender Bedienelemente der Bedieneinrichtung durch jeweilge Aktoren zu verändern, welche hierzu von der Steuereinrichtung entsprechend angesteuert werden. Um also das Fahrerassistenzsystem über das gesamte Automationsspektrum bedienen zu können, es also in einer manuellen Fahrt aktivieren, in einer Teil- und Vollautomation konfigurieren und im autonomen Assistenzmodus deaktivieren zu können, ist gemäß der Erfindung eine Bedieneinrichtung bereitgestellt, die in ihrer Grundform veränderlich ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die haptische Anformung, das Aussehen sowie die bedienbare Funktionalität variabel und hierbei abhängig vom aktuell gewählten Assistenzmodus eingestellt werden können. Dies verbessert die Erlernbarkeit der Bedienmöglichkeiten in den unterschiedlichen Assistenzmodi. Zudem wird die Gefahr einer Fehlbedienung verringert.
Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem ermöglicht die Umsetzung des Prinzips einer Bedieneinrichtung mit veränderlicher Gestalt zur Handhabung unterschiedlicher Automationsgrade in folgender Weise. Das Fahrerassistenzsystem ist dazu ausgelegt, den Kraftwagen selbständig während einer Fahrt des Kraftwagens zu führen, wobei es zwischen einer Mehrzahl von Assistenzmodi umschaltbar ist, die sich in einem Grad der Selbständigkeit des Fahrerassistenzsystems beim Führen des Kraftwagens voneinander unterscheiden. Bei den Assistenzmodi kann es sich beispielsweise um eine Auswahl der bereits beschriebenen Assistenzmodi (manueller Assistenzmodus, teilautomatischer Assistenzmodus, vollautomatischer Assistenzmodus, autonomer Assistenzmodus) handeln. Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem weist eine Bedieneinrichtung mit einer Mehrzahl von Bedienelementen auf, von denen jedes eine Ruhestellung aufweist, die es selbständig einnimmt, wenn ein Benutzer das Bedienelement nicht betätigt. Unter einem Bedienelement sind hierbei die an sich bekannten Schaltelemente wie Taster, Wippschalter, Drehschalter, Stellhebel und dergleichen zu verstehen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht zudem einen Ring vor, welcher als Drehsteller betreibbar ist. Durch die Bedienelemente ist in ihren Ruhestellungen insgesamt die optisch und haptisch vom Fahrer wahrnehmbare Gestalt der Bedieneinrichtung festgelegt. Die Bedienelemente sind dabei bevorzugt unmittelbar benachbart zueinander angeordnet. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem sind nun die Ruhestellungen mehrerer der Bedienelemente durch jeweilige Aktoren der Bedieneinrichtung einstellbar. Zumindest einige der Bedienelemente sind dabei bevorzugt unabhängig voneinander durch die Aktoren verfahrbar ausgestaltet. Eine Steuereinrichtung des Fahrerassistenzsystems ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von dem momentan aktiven Assistenzmodus die Gestalt der Bedieneinrichtung durch Ansteuern der Aktoren festzulegen. Im Zusammenhang mit dem erwähnten Ring ist etwa vorgesehen, diesen mittels eines Aktors zwischen zwei Ruhestellungen verfahrbar auszugestalten, wobei der Ring in der ersten Ruhestellung aus einem Gehäuse der Bedieneinrichtung ausgefahren und hierbei zumindest als Drehsteller betreibbar ist und in der zweiten Ruhestellung in dem Gehäuse versenkt ist. Durch Versenken des Ringes ergibt sich der Vorteil, dass der Fahrer nicht versehentlich versucht, den Drehsteller zu bedienen, wenn dies in einem bestimmten Assistenzmodus nicht vorgesehen ist. Zudem ist es möglich, durch Versenken des Ringes den Zugriff auf in dem Ring angeordnete weitere Bedienelemente freizugeben.
So sieht eine erfindungsgemäße Ausführungsform des erfindungsgemäßen Assistenzsystems vor, in dem Ring einen Stell- oder Steuerhebel anzuordnen, sodass dieser in der ersten Ruhestellung des Ringes von diesem umgeben ist und in der zweiten Ruhestellung des Ringes, wenn dieser im Gehäuse versenkt ist, greifbar ist. Der Steuerhebel weist dabei an seiner Stirnseite zumindest eine Tastfläche auf und ist in einem ersten Assistenzmodus des Fahrerassistenzsystems als Tastenfeld bedienbar, indem man auf die Tastfläche drückt. In einem zweiten Assistenzmodus ist dann vorgesehen, den Steuerhebel zusätzlich als solchen zu betreiben, so dass er durch rotatorisches Auslenken (z. B. durch Kippen um einen Fußpunkt) und/oder Drehen und/oder translatorisches Auslenken quer zu einer Längsachse der Stabform betätigbar ist. Mit anderen Worten kann das Bedienelement dann als eine Art „Joystick” betätigt werden. Durch Anordnen des Steuerhebels innerhalb des Ringes ist es dabei einfach möglich, das Auslenken des Steuerhebels zu blockieren, da der Steuerhebel nur bei versenktem Ring seitlich gegriffen und ausgelenkt werden kann. Der Steuerhebel kann auch ohne das Tastenfeld bereitgestellt sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems sieht vor, wenigstens eines der Bedienelemente dazu auszulegen, eine Kraftrückkopplung an einen Bediener der Bedieneinrichtung zu erzeugen. Hierdurch kann an einen Benutzer der Bedieneinrichtung eine Information übermittelt werden, beispielsweise eine Warnung (z. B. durch Vibration), dass der Wert, den der Benutzer gerade einzustellen versucht, zu einem kritischen Fahrzustand des Kraftwagens führen könnte. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Benutzer den Blick nicht vom Verkehr abwenden muss, um diese Warnung wahrzunehmen. Genauso können Parameter aus einer Umfeldwahrnehmung (Bildverarbeitung auf der Grundlage einer Kamera bzw. eines Radars) an den Benutzer kommuniziert werden.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, die Steuereinrichtung der Bedieneinrichtung dazu auszulegen, bei wenigstens einem der Bedienelemente mittels eines Aktors eine Kraft-Weg-Kennlinie einzustellen. Durch eine Kraft-Weg-Kennlinie wird ein Betrag einer zur Ruheposition des Bedienelements hin wirkenden Rückstellkraft des Bedienelements in Abhängigkeit von einer Auslenkung des Bedienelements aus dieser Ruhestellung beschrieben. Durch eine Kraft-Weg-Kennlinie kann beispielsweise ein Vorschlag für eine besonders günstige Fahrgeschwindigkeit von dem Fahrerassistenzsystem an den Benutzer des Bedienelements kommuniziert werden, indem beispielsweise eine Senke im Kraft-Weg-Verlauf des Bedienelements realisiert wird.
Eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems weist die vier bereits beschriebenen Assistenzmodi auf, zwischen denen das Fahrerassistenzsystem dann umschaltbar ist. Hierbei ist die im Folgenden beschriebene Einstellung der Ruhepositionen der einzelnen Bedienelemente bevorzugt. Im manuellen Modus, wenn das Fahrerassistenzsystem den Kraftwagen gar nicht führt, sodass der Kraftwagen vollständig manuell durch den Fahrer zu führen ist, ist lediglich ermöglicht, dass der Fahrer einen anderen Assistenzmodus über eines der Bedienelemente aktivieren kann, wobei alle übrigen Bedienelemente dann in dem Gehäuse der Bedieneinrichtung versenkt sind. Das eine zum Aktivieren betriebene Bedienelement steht dann ein Stück weit aus dem Gehäuse hervor, sodass es von dem Fahrer als das bedienbare aktive Bedienelement einfach erkannt wird. Das Bedienelement wird dem Fahrer quasi angeboten. Aktiviert der Fahrer dann durch Bedienen des Bedienelements das Fahrerassistenzsystem, so wechselt dieses bevorzugt in den teilautomatischen Assistenzmodus, in welchem das Fahrerassistenzsystem den Kraftwagen dann auf der Grundlage von Fahrparametern führt, etwa einem Sollabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einer Sollgeschwindigkeit, wenn kein Fahrzeug vorausfährt, oder einem Sollabstand zu den seitlichen des Kraftwagens befindlichen Fahrbahnstreifen. Diese Fahrparameter können dabei mittels der Bedieneinrichtung von dem Fahrer eingestellt werden. Hierzu ist dann bevorzug der bereits beschriebene Ring ausgefahren. Da es sich um einen teilautomatischen Modus handelt, ist hierbei vorgesehen, dass durch Beibehalten einer entsprechenden mechanischen Kopplung ermöglicht ist, dass der Fahrer mittels einer Lenkhandhabe, also beispielsweise einem Lenkrad, und/oder eines Pedals direkt in die Führung des Kraftwagens eingreift.
Durch Betätigen eines der Bedienelemente kann der Fahrer dann in einen vollautomatischen Assistenzmodus wechseln, in welchem das Fahrerassistenzsystem den Kraftwagen durch eine selbständige Quer- und Längsführung vollautomatisiert führt. Hierbei ist Fahrer dann ermöglicht, über die Bedieneinrichtung ein von dem Fahrerassistenzsystem durchzuführendes Fahrmanöver auszuwählen und/oder wieder Fahrparameter eines aktuell durchgeführten Fahrmanövers einzustellen, also einzuregelnde Sollabstände oder eine Sollgeschwindigkeit. Hierbei bleiben das Lenkrad und die Pedalerie für eine Übernahme oder einen kurzzeitigen Eingriff verfügbar. Schließlich ist vorgesehen, dass der Fahrer durch Bedienen eines der Bedienelemente in den autonomen Assistenzmodus wechselt, in welchem das Fahrerassistenzsystem den Kraftwagen nicht nur vollständig selbständig führt, sondern auch selbständig die Fahrparameterwerte festlegt. Der Fahrer kann sich also völlig vom Fahrgeschehen abwenden. In diesem Modus ist dann lediglich vorgesehen, dass der Fahrer den Assistenzmodus wieder über eines der Bedienelemente deaktiviert, wobei alle übrigen Bedienelemente wieder in dem Gehäuse der Bedieneinrichtung versenkt sind.
Wie bereits erwähnt, gehört zu der Erfindung auch ein Kraftwagen mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Assistenzsystems. Bei dem Kraftwagens sind dann eine Lenkeinrichtung, eine Beschleunigungseinrichtung und eine Bremseinrichtung des Kraftwagens mit dem Fahrerassistenzsystem gekoppelt, damit dieses den Kraftwagen gemäß dem momentan aktiven Assistenzmodus führen kann.
Zu der Erfindung gehören des Weiteren Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche Merkmale aufweisen, welche den Merkmalen der bereits beschriebenen Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems entsprechen. Aus diesem Grund sind die Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal erläutert.
Im Folgenden wird die Erfindung noch einmal anhand von konkreten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dazu zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftwagens;
2 eine schematische Darstellung einer Mittelkonsole des Kraftwagens von 1, auf welcher sich eine Bedieneinrichtung eines Fahrerassistenzsystems des Kraftwagens von 1 befindet, wobei das Fahrerassistenzsystem in einen manuellen Assistenzmodus geschaltet ist;
3 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Bedieneinrichtung von 2;
4 eine schematische Darstellung der Mittelkonsole von 2, wobei das Fahrerassistenzsystem in einen teilautomatischen Modus geschaltet ist;
5 eine schematische Darstellung der Mittelkonsole von 2, wobei das Fahrerassistenzsystem in einen vollautomatischen Assistenzmodus geschaltet ist; und
6 die Mittelkonsole von 2, wobei das Fahrerassistenzsystem in einen autonomen Assistenzmodus geschaltet ist.
Die Beispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.
1 zeigt einen Kraftwagen 10, der zum einen von einem Fahrer 12 und zum anderen von einem Fahrerassistenzsystem 14 geführt werden kann. Bei dem Kraftwagen 10 kann es sich beispielsweise um einen Personenkraftwagen handeln.
Das Fahrerassistenzsystem 14 weist ein Steuergerät 16 auf, das mit einem Motorsteuergerät 18 zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens 10, einer Servolenkung 20 und Bremsen 22, 24 des Kraftwagens gekoppelt ist. Das Steuergerät 16 kann hierdurch den Kraftwagen 10 in Abhängigkeit von Werten von Fahrparametern auf gewünschte Sollwerte einregeln. Für die Regelung weist das Fahrerassistenzsystem 14 des Weiteren eine Erfassungseinrichtung 26 auf, die beispielsweise eine Kamera oder ein Bordradar und auch ein Navigationsgerät umfassen kann.
Das Fahrerassistenzsystem 14 kann in einem manuellen Assistenzmodus, in welchem es lediglich darauf wartet, aktiviert zu werden, in einem teilautomatischen Assistenzmodus, einem vollautomatischen Assistenzmodus und in einem autonomen Assistenzmodus betrieben werden. Um Werte für Fahrparameter im teilautomatischen und im vollautomatischen Assistenzmodus einstellen zu können, weist das Fahrerassistenzsystem eine Benutzerschnittstelle in Form einer Bedieneinrichtung 28 auf, an welcher der Fahrer 12 die Werte für die Fahrparameter vorgeben oder auch (im vollautomatischen Assistenzmodus) ein Fahrmanöver auswählen kann, das durch das Fahrerassistenzsystem 14 selbständig ausgeführt werden soll. Eine teilautomatische Führung kann beispielsweise darin bestehen, dass durch das Fahrerassistenzsystem 14 lediglich die Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens und/oder ein Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug geregelt wird, während der Fahrer 12 noch das Querführen, also das Lenken des Kraftwagens 10 durchführt.
Der Aufbau und die Funktionsweise der Bedieneinrichtung 28 sind im Folgenden anhand von 2 bis 6 näher erläutert.
Die Bedieneinrichtung 28 ist in eine Mittelkonsole 30 des Kraftwagens 10 eingebaut, z. B. zwischen einen Fahrer- und einen Beifahrersitz. Eine Verschalung 32 der Mittelkonsole 30 bildet ein Gehäuse der Bedieneinrichtung 28. Die Bedieneinrichtung 28 kann aber auch an anderen Orten im Kraftwageninneren angeordnet sein, z. B. in der Seitentür. Die Bedieneinrichtung 28 weist insgesamt fünf Bedienelemente auf: einen drehbaren Ring 34, eine Aktivierungstaste 36, eine Off-Taste 38, eine Resume-Taste 40 und einen Steuerhebel 42 (5). Die Tasten 36, 38, 40 sind an einer Stirnseite des Steuerhebels 42 in diesen eingebaut.
Die Bedienelemente 34 bis 42 sind entlang einer Hochachse H des Kraftwagens 10 in eine positive und negative Z-Richtung durch Aktoren der Bedieneinrichtung 28, die sich im Inneren des Gehäuses 32 befinden, unabhängig von einander bewegbar. Geeignete Aktoren sind beispielsweise Elektromotoren oder piezoelektrische Mikroaktoren.
Die Stellung der Bedienelemente 34 bis 42 ist von dem momentan aktiven Assistenzmodus des Fahrerassistenzsystems 14 abhängig und wird von dem Steuergerät 16 durch Ansteuern der Aktoren eingestellt. Die in 2 gezeigte Stellung der Bedienelemente 34 bis 42 wird eingestellt, wenn sich das Fahrerassistenzsystem 14 im manuellen Assistenzmodus befindet, In 3 ist zu den Tasten 36 bis 40 ein exemplarisches Beschriftungskonzept für Tastflächen 44, 46, 48 der Tasten 36 bis 40 dargestellt. 4 zeigt die Ruhestellungen der Bedienelemente 34 bis 42 im teilautomatischen Assistenzmodus, in welchem eine Automatic-Cruise-Control (Geschwindigkeitsregelung und gegebenenfalls Spurhalterassistenz) durch das Fahrerassistenzsystem bereitgestellt wird. 5 zeigt die Ruhestellungen im vollautomatischen Assistenzmodus, 6 diejenigen im autonomen Assistenzmodus.
Bei manueller Fahrt (manueller Assistenzmodus) sind der Ring 34, die Off-Taste 38 und die Resume-Taste 40 bündig in der Mittelkonsole 30 versenkt. Der nächsthöhere Grad der Automation ist der teilautomatische Assistenzmodus, in welchen durch Betätigen der Aktivierungstaste 36 gewechselt werden kann. Dem Fahrer 12 ist dies durch das Symbol A+ angezeigt. Des Weitere bietet sich die Aktivierungstaste 36 über eine in Z-Richtung angehobene Ruhestellung dem Fahrer an, um über eine Betätigung der Aktivierungstaste 36 die Teilautomation einfacher aktivieren zu können.
Bei Betätigen der Aktivierungstaste 36 verfährt das Steuergerät 16 den Ring 34 und die Tasten 36 bis 40 aus der versenkten Position in der Mittelkonsole 30. Die Setzgeschwindigkeit für das ACC-System kann über ein Verdrehen des Ringes 34 um seine Hochachse erfolgen. Der Ring 34 ist in der Lage, über einen Aktor eine Gegenkraft zu erzeugen. Somit ist beispielsweise über Kraftsenken im Kraft-Weg-Verlauf bei einem Verdrehen des Ringes 34 ermöglicht, dem Fahrer 12 bestimmte Geschwindigkeiten zu empfehlen. Beispielhaft kann eine Geschwindigkeitsempfehlung des ACC-Systems auf Basis von detektierten Verkehrszeichen hinterlegt werden, die mittels der Erkennungseinrichtung 26 erkannt worden sind. Aber auch zum Beispiel die optimale Setzgeschwindigkeit eines Ampelphasenassistenten kann haptisch kommuniziert werden. Die Stufen der Geschwindigkeitsverstellung können über eine haptische Rasterung realisiert werden. Eine direkte Analogie und vollständige Kompatibilität der Geschwindigkeitsverstellung zu einer visuellen Anzeige über einen Leuchtdioden-Tachokranz im Kombiinstrument des Kraftwagens 10 kann ebenfalls vorgesehen sein. Über eine translatorische, monostabile Bewegung in einer X-Y-Ebene senkrecht zur Fahrzeughochachse H oder eine rotatorische, monostabile Kippbewegung des Ringes 34 und der darin befindlichen ausgefahrenen Tasten 36 bis 40 in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) kann im teilautomatischen Assistenzmodus eine Einstellung der Sollzeitlücke, das heißt des Wunschabstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, vorgenommen werden. Eine direkte Analogie zur erwünschten Bewegung des Fahrzeugs ist somit gegeben.
Die beiden kleineren, symmetrisch zueinander ausgestalteten Tasten 36, 40 bieten sich in Abhängigkeit von der aktuellen Verfügbarkeit der Automationsmodi haptisch an, indem sie jeweils im Verhältnis zur Resume-Taste 30 in Z-Richtung angehoben werden. Wenn von dem Steuergerät 16 erkannt wird, dass ein Aktivieren des vollautomatischen Assistenzmodus sicher ist, wird die Aktivierungstaste 36 angehoben. Befindet sich beispielsweise das Fahrerassistenzsystem 14 im teilautomatischen Assistenzmodus und ist der vollautomatische Assistenzmodus verfügbar, so sind die beiden Tasten 36, 38 in Z-Richtung aus dem Gehäuse ausgefahren. ist der vollautomatische Assistenzmodus nicht verfügbar, so ist die Off-Taste 38 weiter ausgefahren, das heißt auf einem erhöhten Level im Vergleich zur Aktivierungstaste 36. Bei bidirektionalen Übergängen von dem manuellen Assistenzmodus zum Stand-by-Betrieb des teilautomatischen Assistenzmodus (Stand-by-Betrieb: Geschwindigkeitsregelung wahlweise vom Fahrer durch Drücken der Resume-Taste 40 aktivierbar), und von der Vollautomation zur Autonomie verhalten sie die aktiven Tasten 36, 38 analog. Die größere, in Vorwärtsfahrtrichtung (+X-Richtung) hinten liegende Resume-Taste 40 realisiert neben der Resume-Funktion auch einen Anfahrttrigger. Wird das Fahrzeug durch die Steuereinrichtung 16 selbständig angehalten, muss der Fahrer 12 ein automatisches Wiederanfahren des Kraftwagens 10 durch das Steuergerät 16 erst durch Drücken der Resume-Taste 40 bestätigen. Über ein verhältnismäßig langes Drücken (long-push) kann auch eine weitere, zusätzliche Funktion aktivierbar sein, beispielsweise eine Boost-Funktion zum schnellen Beschleunigen des Kraftwagens 10 auf die Sollgeschwindigkeit durch das Fahrerassistenzsystem 14.
Durch erneutes Drücken der Aktivierungstaste 36 kann in den vollautomatischen Assistenzmodus gewechselt werden. Der äußere, drehbare Ring 34 wird wieder bündig in die Verschalung 32 der Mittelkonsole 30 versenkt. Der Stellhebel 42 der Bedieneinrichtung 28 mit den Tasten 36 bis 40 bleibt stehen. Der Stellhebel 42 kann nun vom Fahrer 12 umgriffen und als Joystick verwendet werden. Über diesen Joystick kann der Fahrer 12 dem Fahrerassistenzsystem 14 Fahrvorgaben in Form von auszuführenden Fahrmanövern oder einzuregelnden Fahrparametern machen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Fahrer 12 über den Joystick eine Benutzerschnittstelle bedient, wie sie von der Anmelderin zusammen mit der vorliegenden Anmeldung am selben Tag zum Patent angemeldet wurde. Im vollautomatischen Assistenzmodus wird die Resume-Taste 40 weiterhin als Anfahrttrigger oder als Resume-Taste benutzt, das heißt durch Drücken der einzelnen Tasten 36, 38, 40 ist es weiterhin möglich, auch Tastenfunktionalitäten zu realisieren. An dem Stellhebel 42 kann ein Force-Feedback (Kraftrückkopplung) erzeugt werden. Die Kraftrückkopplung wird mittels Aktoren, die sich im Inneren der Mittelkonsole 30 befinden, von der Bedieneinrichtung 28 erzeugt.
Durch erneutes Drücken der Aktivierungstaste 36 wird der autonome Assistenzmodus aktiviert. Dann werden der Ring 34 und die Tasten 36 bis 40 wieder in der Mittelkonsole versenkt, wobei für eine Interaktion lediglich die Off-Taste 36 soweit in Z-Richtung aus der Verschalung 32 herausteht, dass ein Fahrer sie als nutzbare Taste erkennen kann (6).

In der folgenden Tabelle sind noch einmal die Bedienmöglichkeiten zusammengefasst, die dem Fahrer über die Bedieneinrichtung 28 in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Assistenzmodi geboten werden, indem den einzelnen Bedienelementen (die Tasten 36 bis 40 und der Ring 34) jeweils in Abhängigkeit von dem momentan aktiven Assistenzmodus Funktionalitäten des Fahrerassistenzsystem 14 zugeordnet werden.

Manuelle Fahrt (Fig. 2)
Funktion	Bedienung	Erklärung
Wechsel in die	Taste 36	Bedienelemente werden
Teilautomation		ausgefahren
Teilautomation (Fig. 4)
Funktion	Bedienung	Erklärung
Stand-by-Betrieb	Taste 38	keine aktive Fahrgeschwindigkeitsregelung
SET (Setzgeschwindigkeit einstellen)	Rotation (Ring 34)	Haptische Kodierung der aktuellen Geschwindigkeit in der Kraft-Weg-Kennlinie
Geschwindigkeitsregelung	Rotation (Ring 34)
Abstandsregelung	±X-Richtung	Kippen des Rings 34
Resume (Geschwindigkeitsregelung aktivieren)	Taste 40
Anfahrtrigger
Boost
Wechsel in die Vollautomation	Taste 36	Taste 36 bietet sich entsprechend an (Hochfahren in Z-Richtung)
OFF (long push)	Taste 38	Bedienelemente fahren in Position für die manuelle Fahrt
Voll-Automation (Fig. 4)
Funktion	Bedienung	Erklärung
Anfahrtrigger	Taste 40
Potentialtrigger	Taste 40
Fahrmanöver auswählen	Verschiebung in X-Y-Ebene	Primär Verschiebung quer zur Fahrzeuglängsrichtung (±Y-Richtung)
Wechsel in die Autonomie	Taste 36	Taste bietet sich entsprechend an (Hochfahren in Z-Richtung)
OFF	Taste 38	Bedienelemente farhen in die Position Teilautomation (Stand-by-Betrieb)
Autonomie (Fig. 5)
OFF	Taste 38	Bedienelemente fahren in die Position Teilautomation (Stand-by-Betrieb)

Wie die Tabelle zeigt, ist in Abhängigkeit von dem momentan aktiven Assistenzmodus wenigstens einem der Bedienelemente eine Funktion der Fahrerassistenzsystem zugeordnet ist und hierdurch die Funktion durch Betätigen des Bedienelements aktivierbar.
Anstelle der beiden Tasten 36 und 38 kann auch ein monostabiler Wipp-Schalter vorgesehen sein, mittels welchem das Erhöhen und Erniedrigen des Automationsgrads (Wechseln zwischen den Assistenzmodi) ermöglicht werden kann. Der Wippschalter weist dann die beiden Tastflächen 44 und 46 auf.
Die Beispiele zeigen, wie unterschiedliche Darstellungsformen und Bewegungsmöglichkeiten in Abhängigkeit der Automation der Kraftwagenführung, das heißt des Grads der Selbständigkeit der Fahrerassistenzeinrichtung beim Führen des Kraftwagens, sowie die aktive Gestaltung der Tasten, des Drehrads sowie des gesamten aus den Tasten gebildeten Mittelteils ermöglichen, dem Benutzer eine stark systemspezifische Bedienbarkeit der jeweiligen Assistenzmodi zu vermitteln. Dies erfüllt die Systemtransparenz und vereinfacht die Erlernbarkeit des Automationsspektrums. Die Ähnlichkeit zu bereits etablierten Bedienelementen wie Drehdrücksteller beziehungsweise Joystick reduziert Berührungsängste des Nutzers und vermindert die Einstiegshürde. Der drehbare Ring zur Einstellung der Geschwindigkeit gewährleistet durch die direkte Analogie zu der Bogenform eines Tachometers eine hohe Intuitivität bei der Bedienung. Die aktive Gestaltung des Ringes (Kraftrückkopplung und Kraft-Weg-Kennlinie) ermöglichen neue Funktionalitäten, wie etwa haptisch hinterlegte Geschwindigkeitsvorschläge des Fahrerassistenzsystems, die beispielsweise in der beschriebenen Weise über eine Kraftsenke im Kraft-Weg-Verlauf realisiert werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010022433 A1 [0002]

Claims

Fahrerassistenzsystem (14) für einen Kraftwagen (10), – welches dazu ausgelegt ist, den Kraftwagen (10) selbständig während einer Fahrt des Kraftwagens (10) zu führen, und – welches zwischen einer Mehrzahl von Assistenzmodi umschaltbar ist, die sich in einem Grad der Selbständigkeit des Fahrerassistenzsystems (14) beim Führen des Kraftwagens (10) voneinander unterscheiden, und – welches eine Bedieneinrichtung (28) mit einer Mehrzahl von Bedienelementen (34 bis 40) aufweist, wobei jedes Bedienelement (34 bis 40) im unbetätigten Zustand eine Ruhestellung aufweist und hierbei durch die Bedienelemente (34 bis 40) in ihren Ruhestellungen insgesamt eine Gestalt der Bedieneinrichtung (28) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruhestellungen mehrerer der Bedienelemente (34 bis 40) durch jeweilige Aktoren der Bedieneinrichtung (28) einstellbar sind und eine Steuereinrichtung (16) des Fahrerassistenzsystems (14) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem momentan aktiven Assistenzmodus die Gestalt der Bedieneinrichtung (28) durch Ansteuern der Aktoren festzulegen.
Fahrerassistenzsystem (14) nach Anspruch 1, wobei die Bedieneinrichtung (28) einen Ring (34) umfasst, welcher mittels eines der Aktoren zwischen zwei Ruhestellungen verfahrbar ist, wobei der Ring (34) in der ersten Ruhestellung aus einem Gehäuse (32) der Bedieneinrichtung (28) ausgefahren und hierbei zumindest als Drehsteller betreibbar ist und in der zweiten Ruhestellung in dem Gehäuse (32) versenkt ist.
Fahrerassistenzsystem (14) nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens ein Bedienelement als Steuerhebel (42) ausgestaltet ist, welcher an einer Stirnseite zumindest ein weiteres Bedienelement (36, 38, 40) mit zumindest einer Tastfläche (44 bis 48) aufweist, wobei der Steuerhebel (42) in einem ersten Assistenzmodus als Tastenfeld betrieben ist, das durch Drücken einer Tastfläche (44 bis 48) betätigbar ist, und in einem zweiten Assistenzmodus zusätzlich als Steuerhebel (42) betrieben ist, welcher durch rotatorisches Auslenken und/oder Drehen und/oder translatorisches Auslenken entlang zumindest einer Richtung betätigbar ist.
Fahrerassistenzsystem (14) nach Anspruch 3 in Rückbezug auf Anspruch 2, wobei der Steuerhebel (42) in der ersten Ruhestellung des Ringes (34) von diesem umgeben sind.
Fahrerassistenzsystem (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eines der Bedienelemente (34 bis 40) dazu ausgelegt ist, eine Kraftrückkopplung an einen Bediener (12) der Bedieneinrichtung (28) zu erzeugen.
Fahrerassistenzsystem (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (16) dazu ausgelegt ist, bei wenigstens einem der Bedienelemente (34 bis 40) mittels zumindest eines Aktors eine Kraft-Weg-Kennlinie einzustellen.
Fahrerassistenzsystem (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fahrerassistenzsystem (14) dazu ausgelegt ist, in einem teilautomatischen Assistenzmodus den Kraftwagen (10) teilautomatisiert auf der Grundlage von Fahrparametern zu führen, die mittels der Bedieneinrichtung (28) von einem Fahrer (12) einstellbar sind, und hierbei durch Beibehalten einer entsprechenden mechanischen Kopplung zu ermöglichen, dass der Fahrer (12) mittels einer Lenkhandhabe und/oder eines Pedals direkt in die Führung des Kraftwagens (10) eingreift.
Fahrerassistenzsystem (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrerassistenzsystem (14) dazu ausgelegt ist, in einem vollautomatischen Assistenzmodus den Kraftwagen (10) durch eine selbständige Quer- und Längsführung vollautomatisch zu führen und hierbei vom Fahrer (12) über die Bedieneinrichtung (28) eine Auswahl eines von dem Fahrerassistenzsystem (14) auszuführenden Fahrmanövers und/oder einen Fahrparameterwert zu einem Fahrparameter eines aktuell ausgeführten Fahrmanövers zu empfangen.
Fahrerassistenzsystem (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrerassistenzsystem (14) dazu ausgelegt ist, in einem autonomen Assistenzmodus den Kraftwagen (10) durch eine selbständige Quer- und Längsführung vollautomatisch zu führen und hierbei auch selbständig einen Fahrparameterwert zu einem Fahrparameter eines aktuell ausgeführten Fahrmanövers festzulegen und hierbei vorzusehen, dass ein Fahrer (12) den Assistenzmodus über eines der Bedienelemente (38) deaktiviert, wobei in dem Assistenzmodus alle übrigen Bedienelemente (34, 36, 40) in einem Gehäuse (32) der Bedieneinrichtung (28) versenkt sind.
Fahrerassistenzsystem (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrerassistenzsystem (14) dazu ausgelegt ist, in einem manuellen Assistenzmodus den Kraftwagen (10) gar nicht zu führen, so dass der Kraftwagen (10) vollständig manuell durch einen Fahrer (12) zu führen ist, und hierbei vorzusehen, dass der Fahrer (12) einen anderen Assistenzmodus über eines der Bedienelemente (36) aktiviert, wobei alle übrigen Bedienelemente (34, 38, 40) in einem Gehäuse (32) der Bedieneinrichtung (28) versenkt sind.
Kraftwagen (10) mit einem Fahrerassistenzsystem (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches mit einer Lenkeinrichtung (20), einer Beschleunigungseinrichtung (18) und einer Bremseinrichtung (22, 24) des Kraftwagens (10) zum Führen desselben gemäß dem momentan aktiven Assistenzmodus gekoppelt ist,
Verfahren zum Betreiben eines Fahrerassistenzsystems (14), indem eine Gestalt einer Bedieneinrichtung (28) des Fahrerassistenzsystems (14) durch eine Steuereinrichtung (16) in Abhängigkeit davon festgelegt wird, welcher Assistenzmodus momentan in dem Fahrerassistenzsystem (14) eingestellt ist, wobei zum Festlegen der Gestalt die relative Lage mehrerer, aneinander angrenzender Bedienelemente (34 bis 40) der Bedieneinrichtung (28) durch Aktoren verändert wird, welche hierzu von der Steuereinrichtung (16) angesteuert werden.