DE102012002318B4 - Method for operating a motor vehicle and motor vehicle with a driver assistance system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens (10),bei welchem eine Führungseinrichtung (28) eine Lenkhandhabe (30) umfasst und bei welchem die Führungseinrichtung (28) über eine Entkopplungseinrichtung (36) mit einer das Führen ermöglichenden Mechanik (18, 20, 22, 24) des Kraftwagens (10) verbunden ist, undbei welchem ein Fahrerassistenzsystem (14) dazu ausgelegt ist, den Kraftwagen (10) selbständig in Abhängigkeit von einem Wert eines Fahrparameters automatisiert zu führen,umfassend die Schritte:- Entkoppeln der Führungseinrichtung (28) von der das Führen ermöglichenden Mechanik (18 bis 24) durch die Entkopplungseinrichtung (36) und- bei entkoppelter Führungseinrichtung (28) Betreiben der Führungseinrichtung (28) als Benutzerschnittstelle des Fahrerassistenzsystems (14) und hierzu Einstellen des Werts des Fahrparameters in Abhängigkeit von einer durch einen Fahrer (12) an der Führungseinrichtung ausgeführten Bedienhandlung.Method for operating a motor vehicle (10), in which a guide device (28) comprises a steering handle (30) and in which the guide device (28) is connected via a decoupling device (36) to a mechanism (18, 20, 22, 24 ) of the motor vehicle (10), and in which a driver assistance system (14) is designed to automatically guide the motor vehicle (10) independently depending on a value of a driving parameter, comprising the steps of: - decoupling the guide device (28) from the the mechanics (18 to 24) that enable guidance by the decoupling device (36) and - when the guidance device (28) is decoupled, operating the guidance device (28) as a user interface of the driver assistance system (14) and for this purpose setting the value of the driving parameter as a function of a driver (12) Operator action performed on the guide device.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einem Fahrerassistenzsystem, welches dazu ausgelegt ist, den Kraftwagen selbständig während einer Fahrt des Kraftwagens zu führen. 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.The invention relates to a motor vehicle with a driver assistance system which is designed to guide the motor vehicle independently while the motor vehicle is being driven. The term "driving the motor vehicle" includes, on the one hand, steering the motor vehicle (following the course of a road, aligning the motor vehicle within a lane, lane change maneuvers), which is also referred to as lateral guidance, and, on the other hand, controlling the driving speed of the motor vehicle (accelerating, braking , emergency braking, stopping, maintaining speed), which is also known as longitudinal guidance. The invention also includes a motor vehicle and a method for operating a motor vehicle, by means of which the driver assistance system can be operated.
Aus der
Ein Fahrerassistenzsystem der genannten Art ist aus der
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).In the context of the invention, independent driving of the motor vehicle is also to be understood as a semi-automatic assistance mode in which the degree of independence of the driver assistance system in driving the motor vehicle is reduced and which can then, for example, only consist of the functionality, the driving speed of the motor vehicle regulate to a target or set speed, which the driver specifies by setting a value of the corresponding driving parameter of the driver assistance system (cruising speed control).
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.Another desirable assistance mode is the autonomous guidance of the motor vehicle by a driver assistance device. In contrast to the fully automatic assistance mode, in the autonomous assistance mode the driver assistance device also decides which values for the driving parameters (target distances, target speed) are to be carried out for a currently executed driving maneuver and/or which driving maneuvers (changing lanes, turning off, parking and the like). In the fully automatic assistance mode, on the other hand, it is provided that the driver uses a user interface to specify which driving maneuvers are to be carried out or which distances and speeds are to be regulated by the driver assistance device when driving in a lane in the case of a driving maneuver that is currently being carried out. Another difference between the two assistance modes can be how the driver assistance device reacts to an unforeseen development of the traffic situation, ie when safe guidance by the driver assistance device is no longer guaranteed. In the fully automatic assistance mode, it is then provided that the driver assistance device is deactivated and control of the motor vehicle is handed over to the driver, while in the autonomous assistance mode the motor vehicle is brought into a safe state by the driver assistance device itself, for example by stopping the motor vehicle.
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).Depending on the currently active assistance mode, certain management tasks are carried out independently by the motor vehicle while driving, ie without any action on the part of the driver. However, for each assistance mode in which the driver assistance device can be operated, it must be ensured that the driver is always aware of the degree to which the driver assistance system monitors and controls the motor vehicle, which intervention options are still available to the driver himself when driving the motor vehicle and which ones The driver must carry out managerial tasks himself. If the driver loses the overview, his safety can be endangered. For example, if the driver thinks the driver assistance device is in fully automatic assistance mode and therefore lets go of the steering wheel to deal with the infotainment system, the vehicle can leave the lane because the driver assistance device is not activated at all, for example, i.e. a completely manual driving style is required of the driver (therefore referred to here as manual assistance mode).
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.The spectrum of autonomy for the driver assistants, ranging from manual driving to partial and full automation z facility (automation spectrum) should in future be transparent and understandable for the user in its complexity. A manageable complexity of these four assistance modes, a clear delimitation of the individual assistance modes as well as characteristic operating modalities within the individual assistance modes are important properties of future operating concepts. While established operating elements such as buttons, steering wheel or levers are available for partial automation (e.g. cruise control, active lane control, ie lane departure warning), there are only conceptual approaches for the prototypical operation of full automation and autonomy. These approaches are often just additions or extensions to existing operating concepts and represent isolated island solutions. Such island solutions are usually limited to the mere integration of functions into existing operating elements, which leads to an increase in the functional density of the individual operating elements and so due to the variety and complexity of the resulting ones Operating devices is not expedient. The manageability and variety of functions of current control elements has already been exhausted.
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.One object of the present invention is to ensure clarity when operating a motor vehicle with a driver assistance system that can drive the motor vehicle completely or partially independently.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und einen Kraftwagen gemäß Patentanspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.The object is achieved by a method according to patent claim 1 and a motor vehicle according to patent claim 4 . Advantageous developments of the invention are given by the dependent claims.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein reduziertes Bedienkonzept, bei welchem das vollständige Automationsspektrum eines Fahrerassistenzsystems, also ein manueller Assistenzmodus, ein teilautomatischer und ein vollautomatischer Assistenzmodus sowie ein autonomer Assistenzmodus, durchgängig mit denselben Bedienelementen bedient werden können, sodass keine oder zumindest möglichst wenige zusätzliche Bedienelemente in das Fahrzeug integriert werden müssen.The invention solves the problem with a reduced operating concept, in which the complete range of automation of a driver assistance system, i.e. a manual assistance mode, a semi-automatic and a fully automatic assistance mode as well as an autonomous assistance mode, can be operated consistently with the same operating elements, so that no or at least as few additional operating elements as possible can be used to be integrated into the vehicle.
Hierbei ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftwagen für den Fahrer eine Lenkhandhabe zum Führen des Kraftwagens bereitgestellt. Einrichtungen wie Lenkhandhaben, also etwa ein Lenkrad, werden im Folgenden unter den Begriff Führungseinrichtung zusammengefasst. In dem erfindungsgemäßen Kraftwagen ist die Führungseinrichtung mit der das Führen ermöglichenden Mechanik des Kraftwagens gekoppelt, also im Falle eines Lenkrads mit z. B. dem Lenkgestänge und im Falle einer Pedale beispielsweise mit dem Antriebsstrang oder der Bremse. Mittels der Führungseinrichtung kann der Fahrer den Kraftwagen selbst führen also manuell lenken, beschleunigen oder abbremsen. Er kann aber auch das Fahrerassistenzsystem bedienen.Here, in the motor vehicle according to the invention, a steering handle is provided for the driver to guide the motor vehicle. Devices such as steering handles, for example a steering wheel, are summarized below under the term guide device. In the motor vehicle according to the invention, the guide device is coupled to the mechanics of the motor vehicle which enable the guiding, ie in the case of a steering wheel with z. B. the steering linkage and in the case of a pedal, for example, with the drive train or the brake. The driver can use the guide device to guide the motor vehicle himself, ie manually steer, accelerate or brake it. But he can also operate the driver assistance system.
Letzteres ist gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren durch folgende Schritte ermöglicht. Die Führungseinrichtung wird von der das Führen ermöglichenden Mechanik entkoppelt, was hier durch eine Entkopplungseinrichtung ermöglicht ist, über welche die Führungseinrichtung mit der Mechanik verbunden ist. Bei entkoppelter Führungseinrichtung wird dann die Führungseinrichtung als Benutzerschnittstelle des Fahrerassistenzsystems betrieben. Mit anderen Worten kann der Fahrer nun den Wert eines Fahrparameters des Fahrerassistenzsystems einstellen, indem er an der Führungseinrichtung eine entsprechende Bedienhandlung vornimmt. Handelt es sich bei der Führungseinrichtung beispielsweise um eine Führungseinrichtung, die zusätzlich ein Gaspedal oder ein Bremspedal aufweist, so kann das Pedal durch die Entkopplungseinrichtung von einem Antriebsstrang (im Falle eines Gaspedals), oder entsprechend von einer Bremse (im Falle eines Bremspedals) entkoppelt werden. Bei entkoppeltem Pedal kann dann der Fahrer durch Betätigen des Gaspedals bzw. des Bremspedals eine Sollgeschwindigkeit für eine Fahrgeschwindigkeitsregelung des Fahrerassistenzsystems einstellen. Genauso kann vorgesehen sein, dass er über eine Pedale einen Sollabstand für eine Abstandsregelung des Fahrerassistenzsystems einstellt. Unter dem Begriff Entkoppeln ist im Zusammenhang mit der Erfindung nicht zu verstehen, dass dem Fahrer jede Möglichkeit genommen ist, selbst und direkt in die Führung einzugreifen. Vielmehr erfolgt die Bedienung des Fahrerassistenzsystems, indem die Lenkhandhabe bzw. die Pedalen nur innerhalb vorbestimmter Grenzen ausgelenkt werden. Sobald diese Grenzen überschritten werden, wird dies dahingehend interpretiert, dass der Fahrer den Kraftwagen unmittelbar selbst lenken möchte, weil er etwa eine Gefahr erkannt hat. Entsprechend werden die Bedienhandlungen an der Führungseinrichtung sofort mechanisch umgesetzt, d.h. die Entkopplung wird bei Überschreiten der Grenzen aufgehoben.The latter is made possible by the following steps according to the method according to the invention. The guiding device is decoupled from the mechanism that enables guiding, which is made possible here by a decoupling device, via which the guiding device is connected to the mechanism. When the guidance device is decoupled, the guidance device is then operated as a user interface of the driver assistance system. In other words, the driver can now set the value of a driving parameter of the driver assistance system by performing a corresponding operating action on the guide device. If the guide device is, for example, a guide device that also has an accelerator pedal or a brake pedal, the pedal can be decoupled from a drive train (in the case of an accelerator pedal) or correspondingly from a brake (in the case of a brake pedal) by the decoupling device . When the pedal is decoupled, the driver can then set a target speed for a driving speed control of the driver assistance system by actuating the gas pedal or the brake pedal. Likewise, it can be provided that he uses a pedal to set a target distance for distance control of the driver assistance system. In the context of the invention, the term decoupling is not to be understood as meaning that the driver is deprived of every opportunity to directly intervene in the guidance. Rather, the driver assistance system is operated by deflecting the steering handle or the pedals only within predetermined limits. As soon as these limits are exceeded, this is interpreted in such a way that the driver would like to steer the motor vehicle himself directly because he has recognized a danger, for example. Accordingly, the operator actions on the control device are immediately implemented mechanically, i.e. the decoupling is canceled when the limits are exceeded.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftwagens und entsprechend auch des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Fahrerassistenzsystem den Kraftwagen vollständig selber führen kann und hierbei dem Fahrer mehrere vorbestimmte Fahrmanöver zur Auswahl stellt, aus denen er eines auswählen kann, damit dieses anschließend unabhängig von ihm durch das Fahrerassistenzsystem selbstständig ausgeführt wird. Auch hier ist dann vorgesehen, dass der Fahrer die Auswahl über eine Führungseinrichtung trifft. Die Führungseinrichtung ist in diesem Fall dann insbesondere ein Lenkrad, wobei in Abhängigkeit von einer Lenkbewegung des Fahrers an der entkoppelten Lenkhandhabe das Fahrmanöver ausgewählt wird. Der erfindungsgemäße Kraftwagen und das erfindungsgemäße System weisen den Vorteil auf, dass keine zusätzlichen Bedienelemente zum Bedienen des Fahrerassistenzsystems nötig sind. Als weiterer Vorteil kann der Fahrer das Fahrerassistenzsystem durch Ausführen von Bedienhandlungen bedienen, die denjenigen Bedienhandlungen entsprechen, die der Fahrer auch beim eigenständigen Führen des Kraftwagens ausführen würde. Es wird dem Trend zur Erhöhung der Anzahl von Bedienelementen im Fahrzeuginneren entgegengewirkt und gleichzeitig dennoch die Funktionsvielfalt und Funktionskomplexität erhöht.An embodiment of the motor vehicle according to the invention and correspondingly also of the method according to the invention provides that the driver assistance system can drive the motor vehicle completely itself and in doing so gives the driver a choice of several predetermined driving maneuvers from which he can select one, so that this can then be carried out independently by the driver assistance system is carried out independently. Here, too, provision is then made for the driver to make the selection via a guide device. In this case, the guide device is in particular a steering wheel, the driving maneuver being selected as a function of a steering movement by the driver on the decoupled steering handle. The motor vehicle according to the invention and the system according to the invention have the advantage that no additional control elements are required to operate the driver assistance system. As a further advantage, the driver can operate the driver assistance system by performing operating actions that correspond to those operating actions that the driver would also perform when driving the motor vehicle independently. The trend towards increasing the number of controls inside the vehicle is counteracted while at the same time increasing the variety and complexity of functions.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Führungseinrichtung zusätzlich einen Aktor aufweist, der dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einem Steuersignal des Fahrerassistenzsystems eine Kraftrückkopplung für den Fahrer an der Führungseinrichtung zu erzeugen. Dann ist es möglich, das Fahrerassistenzsystem dazu auszulegen, durch Erzeugen des Steuersignals eine Position der Führungseinrichtung in Abhängigkeit von einem aktuellen Wert eines Fahrparameters einzustellen, wie etwa einer aktuell eingestellten Sollgeschwindigkeit oder einem momentan eingestellten Radeinschlagwinkel. So wird dem Fahrer in vorteilhafter Weise über einen haptischen Sinneskanal an dem Lenkrad oder an der Pedale der aktuelle Fahrparameterwert vermittelt, sodass auch eine visuelle Anzeige für die Bedienung des Fahrerassistenzsystems nicht zusätzlich vorgesehen sein muss. Als ein geeigneter Aktor kann ein Elektromotor vorgesehen sein.It is particularly advantageous if the guide device additionally has an actuator which is designed to generate force feedback for the driver on the guide device as a function of a control signal from the driver assistance system. It is then possible to design the driver assistance system to set a position of the guide device as a function of a current value of a driving parameter, such as a currently set target speed or a currently set wheel lock angle, by generating the control signal. In this way, the driver is advantageously informed of the current driving parameter value via a haptic sensory channel on the steering wheel or on the pedals, so that a visual display for the operation of the driver assistance system does not have to be additionally provided. An electric motor can be provided as a suitable actuator.
Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich, wenn ein Aktor der Führungseinrichtung dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einem Steuersignal des Fahrerassistenzsystems eine Kraft-Weg-Kennlinie an der Führungseinrichtung einzustellen. Durch eine solche Kraft-Weg-Kennlinie ist eine Abhängigkeit einer Rückstellkraft beschrieben, die zu einer Ruhelage der Führungseinrichtung hin wirkt und deren Betrag gemäß der Kennlinie von einer Auslenkung der Führungseinrichtung abhängig ist. Durch Einstellen einer Kraft-Weg-Kennlinie kann dem Fahrer zusätzlich eine Information über beispielsweise einen besonders günstigen Wert für einen Fahrparameter haptisch vermittelt werden. Wählt der Fahrer beispielsweise über ein Pedal eine Sollgeschwindigkeit für eine Fahrgeschwindigkeitsregelung aus, so kann durch eine Kraftsenke im Kraft-Weg-Verlauf des Pedals dem Fahrer durch das Fahrerassistenzsystem signalisiert werden, welche Fahrgeschwindigkeit für eine gleichmäßige Fahrt voraussichtlich die günstigste ist. Dieser Wert kann beispielsweise über ein Empfangseinrichtung des Fahrerassistenzsystems diesem von einem Stauleitsystem mitgeteilt worden sein.An additional advantage results when an actuator of the guide device is designed to set a force-displacement characteristic on the guide device as a function of a control signal from the driver assistance system. Such a force-displacement characteristic curve describes a dependency of a restoring force which acts towards a rest position of the guide device and the magnitude of which is dependent on a deflection of the guide device in accordance with the characteristic curve. By setting a force-displacement characteristic, information about, for example, a particularly favorable value for a driving parameter can also be haptically conveyed to the driver. For example, if the driver uses a pedal to select a target speed for driving speed control, a force sink in the force-displacement curve of the pedal can be used by the driver assistance system to indicate to the driver which driving speed is likely to be the most favorable for a smooth journey. This value can have been communicated to the driver assistance system by a traffic jam management system, for example via a receiving device of the driver assistance system.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftwagen sollte dem Fahrer jederzeit die Möglichkeit gegeben werden, wieder selbst die Führung des Kraftwagens zu übernehmen. Hierzu sieht eine Weiterbildung des Kraftwagens eine Überwachungseinrichtung vor, die dazu ausgelegt ist, eine von dem Fahrer auf die Führungseinrichtung ausgeübte Kraft zu ermitteln, also etwa ein auf das Lenkrad ausgeübtes Drehmoment oder eine auf ein Pedal ausgeübte Druckkraft. Die Fahrerassistenzeinrichtung ist dann dazu ausgelegt, das automatisierte Führen des Kraftwagens zu beenden und die Kopplungseinrichtung in denjenigen Schaltzustand zu schalten, in welchem sie die Führungseinrichtung wieder mit der Führungsmechanik koppelt, falls die ermittelte Kraft größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist.In the motor vehicle according to the invention, the driver should always be given the opportunity to take control of the motor vehicle again himself. For this purpose, a further development of the motor vehicle provides a monitoring device which is designed to determine a force exerted by the driver on the guide device, ie a torque exerted on the steering wheel or a pressure force exerted on a pedal. The driver assistance device is then designed to end the automated driving of the motor vehicle and to switch the coupling device to the switching state in which it reconnects the guiding device to the guiding mechanism if the determined force is greater than a predetermined threshold value.
Bevorzugt ist das Fahrerassistenzsystem auch dazu ausgelegt ist, in einem autonomen Assistenzmodus den Kraftwagen durch eine selbständige Quer- und Längsführung vollautomatisch zu führen und hierbei auch selbständig einen Fahrparameterwert zu einem Fahrparameter eines aktuell ausgeführten Fahrmanövers festzulegen. In einem vollautomatischen Assistenzmodus ist ebenfalls eine vollständig selbstständige Führung, hierbei aber gemäß einem vom Fahrer (über die Führungseinrichtung) ausgewählten Fahrparameterwert bzw. Fahrmanöver, in einem teilautomatischen Assistenzmodus zumindest eine Fahrgeschwindigkeitsregelung (mit über die Führungseinrichtung ausgewählten Sollregelwerten) und in einem manuellen Assistenzmodus gar keine Führung durch das Fahrerassistenzsystem vorgesehen. Hierbei ist das Fahrerassistenzsystem dann manuell zwischen diesen Assistenzmodi umschaltbar ausgestaltet und dafür eine entsprechende Bedieneinrichtung vorgesehen. Bei der Bedieneinrichtung handelt es sich zweckmäßigerweise um einen monostabilen Wippschalter. Dieser bietet den Vorteil, dass bidirektional entlang der gerade beschriebenen Automationskette umgeschaltet werden kann. Das Bedienelement kann auch einen Tastschalter umfassen, mittels welchem dann durch die Automationsstufen schrittweise geschaltet werden kann, d. h. es ist auch hier nur ein einzelnes Tastelement nötig.The driver assistance system is preferably also designed to guide the motor vehicle fully automatically in an autonomous assistance mode by means of independent lateral and longitudinal guidance and to also independently define a driving parameter value for a driving parameter of a driving maneuver currently being carried out. In a fully automatic assistance mode there is also completely independent guidance, but in this case according to a driving parameter value or driving maneuver selected by the driver (via the guidance device), in a semi-automatic assistance mode there is at least one driving speed control (with target control values selected via the guidance device) and in a manual assistance mode none at all Guidance provided by the driver assistance system. In this case, the driver assistance system is then configured so that it can be switched manually between these assistance modes, and a corresponding operating device is provided for this purpose. The operating device is expediently a monostable rocker switch. This offers the advantage that it is possible to switch bidirectionally along the automation chain just described. The control element can also include a pushbutton switch, which can then be used to step through the automation levels, i. H. only a single button element is required here as well.
Bevorzugt ist ein separater Aus-Schalter oder Off-Schalter vorgesehen und hierbei dann das Fahrerassistenzsystem dazu ausgelegt, einen momentan aktiven Assistenzmodus abzubrechen, falls der Fahrer den Off-Schalter betätigt. Indem ein einzelner Schalter zum Deaktivieren des momentan aktiven Assistenzmodus vorgesehen ist, egal welcher Assistenzmodus gerade aktiv ist, ist es dem Fahrer stets möglich, das Fahrerassistenzsystem in einen bekannten Zustand zu überführen, wenn er die Übersicht darüber verliert, welche Führungsaufgaben momentan das Fahrerassistenzsystem ausgeführt und welche er selber noch auszuführen hat.A separate off switch is preferably provided, and the driver assistance system is then designed to cancel a currently active assistance mode if the driver actuates the off switch. By a single switch for deactivating the currently active assistance mode is provided, no matter which assistance mode is currently active, it is always possible for the driver to convert the driver assistance system into a known state when he Loses an overview of which management tasks the driver assistance system is currently carrying out and which he still has to carry out himself.
Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren umfasst die Erfindung auch Weiterbildungen, die Merkmale umfassen, welche den im Zusammenhang mit den bereits beschriebenen Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftwagens beschriebenen Merkmalen entsprechen. Aus diesem Grund sind hier die Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht noch einmal beschrieben.In connection with the method according to the invention, the invention also includes developments that include features that correspond to the features described in connection with the already described developments of the motor vehicle according to the invention. For this reason, the developments of the method according to the invention are not described again here.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels noch einmal näher erläutert. Dazu zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftwagens; -
2 eine schematische Darstellung eines Innenraums des Kraftwagens von1 in perspektivischer Ansicht; und -
3 eine Kraft-Weg-Kennlinie, die an einem Lenkrad des Kraftwagens von1 eingestellt sein kann.
-
1 a schematic representation of an embodiment of the motor vehicle according to the invention; -
2 a schematic representation of an interior of the motor vehicle from1 in perspective view; and -
3 a force-displacement curve on a steering wheel of the motor vehicle1 can be set.
Das Beispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.The example represents a preferred embodiment of the invention.
In
Um die durch die Fahrparameter vorgegebenen Sollwerte durch Ansteuern der Kraftwagenkomponenten 18 bis 24 einregeln zu können, weist das Fahrerassistenzsystem 14 eine Erfassungseinrichtung 26 auf, die beispielsweise eine Kamera oder einen Abstandsradar umfassen kann. Anstelle einer Einregelung von Fahrparametern zu dem momentan ausgeführten Fahrmanöver kann durch das Steuergerät 16 auch ein neues Fahrmanöver selbstständig ausgeführt werden, wie etwa das Überholen eines vorausfahrenden Fahrzeugs, das Einparken des Kraftwagens 10 in eine Parklücke, eine Notbremsung, ein Fahrspurwechsel oder ein Abbiegen in eine andere Straße.In order to be able to regulate the setpoint values specified by the driving parameters by activating
Diejenigen Führungsaufgaben, die nicht durch das Fahrerassistenzsystem 14 erfüllt werden, muss der Fahrer 12 selbst ausführen. Hierzu ist in dem Kraftwagen 10 eine Führungseinrichtung 28 bereitgestellt, die in
In dem in
Durch die Entkopplungseinrichtung 36 sind die von den Komponenten der Führungseinrichtung 28, also des Lenkrads 30, des Gaspedals 32 und des Bremspedals 34, erzeugten Steuersignale entweder an das Steuergerät 16 oder das Steuergerät 38 übermittelbar. Die Entkopplungseinrichtung 36 kann dazu von dem Steuergerät 16 umgeschaltet werden, was in
Das Steuergerät 16 kann zwischen einem manuellen Assistenzmodus, einem teilautomatischen, einem vollautomatischen und einem autonomen Assistenzmodus in der genannten Reihenfolge umgeschaltet werden. Hierzu weist das Lenkrad 30 einen monostabilen Wippschalter 40 auf.The
Um in einen nächsthöheren Assistenzmodus zu schalten, drückt der Fahrer 12 bei dem in
Um ein schnelles Deaktivieren des Fahrerassistenzsystems 14 zu ermöglichen, kann eine separate universelle Ausschalttaste bereitgestellt sein, die unabhängig vom momentan aktiven Assistenzmodus den Systemzustand des Fahrerassistenzsystems 14 in eine Stand-By-Rückfallebene schaltet, in welcher das Fahrerassistenzsystem 14 keine aktive Regelung durchführt.In order to enable the
Bei der Aktivierung des teilautomatischen Assistenzmodus wird gleichzeitig die Sollgeschwindigkeit für die Fahrgeschwindigkeitsregelung auf die aktuelle Geschwindigkeit gesetzt. Eine separate SET-Funktion kann ebenfalls vorgesehen sein, die es dem Fahrer 12 ermöglicht, die Sollgeschwindigkeit unabhängig von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit einzustellen. Das Gaspedal 32 dient als Stellteil für das Einstellen eines neuen Werts für die Sollgeschwindigkeit. Beschleunigt der Fahrer 12 mit dem Gaspedal 32, so wird nicht das Motorsteuergerät 18 direkt angesteuert, sondern es erhöht sich während der Betätigung des Gaspedals 32 der Wert für die Sollgeschwindigkeit, woraufhin dann indirekt das Steuergerät 16 über das Motorsteuergerät 18 den Kraftwagen 10 beschleunigt. Sobald der Fahrer 12 den Fuß wieder vom Gaspedal 32 nimmt, wird der bis dahin erreichte Geschwindigkeitswert des Kraftwagens 10 als neuer Wert für die Sollgeschwindigkeit beibehalten.When the semi-automatic assistance mode is activated, the target speed for the cruise control is set to the current speed at the same time. A separate SET function may also be provided, allowing the
Der Fahrer 12 ist im teilautomatischen Assistenzmodus nicht vollständig darauf angewiesen, dass das Steuergerät 16 den Kraftwagen nach seinen Wünschen führt. Betätigt der Fahrer 12 das Gaspedal 32 mit einer Kraft, die über einem vorbestimmten Grenzwert liegt, so wird das Fahrerassistenzsystem 14 deaktiviert. Die Betätigungscharakteristik des Gaspedals 32 ist beim Überschreiten dieser haptischen Grenze vergleichbar mit der aus dem Stand der Technik bekannten Kick-Down-Funktion eines automatischen Schaltgetriebes.In the semi-automatic assistance mode, the
An dem Pedal 32 kann zusätzlich von der Steuereinrichtung 16 auch eine Kraft-Weg-Kennlinie eingestellt werden, wodurch dem Fahrer 12 beim Betätigen des Gaspedals 32 auslenkungsabhängige Kräfte entgegengesetzt werden können. Eine mögliche Anwendung sind Vorschläge zu Geschwindigkeitswerten von einen Ampelphasenassistenten oder Geschwindigkeitsvorschläge aus einer Verkehrszeichenüberwachung, wie sie durch die Erkennungseinrichtung 26 durchgeführt werden kann.A force-displacement characteristic curve can also be set on the
Bei der negativen Beschleunigung durch Betätigung des Bremspedals 34 verhält sich das Fahrerassistenzsystem 14 analog zum Gaspedal 32: Bei einer Betätigungskraft, die eine Entschleunigung außerhalb der Systemgrenzen der Fahrgeschwindigkeitsregelung zur Folge hat (beispielsweise eine Entschleunigung größer als 4 m pro Sekunde) wird die Fahrgeschwindigkeitsregelung durch das Fahrerassistenzsystem 14 deaktiviert. Die Systemgrenze der Fahrgeschwindigkeitsregelung ist ebenfalls als Kraft-Weg-Kennlinie in Form einer haptischen Barriere in dem Bremspedal 34 hinterlegt, d. h. der Fahrer 12 spürt beim Niederdrücken des Bremspedals beispielsweise in Form einer zunehmenden Rückstellkraft, dass er der Systemgrenze näher kommt.In the case of negative acceleration by actuating the
Sowohl das Bremspedal 34 als auch das Gaspedal 32 kommunizieren den aktuellen Zustand der Fahrgeschwindigkeitsregelung über Auslenkkräfte auf den Fuß des Fahrers 12 bzw. durch Einstellen der Position der Pedalen 32, 34 an den Fahrer zurück. Die Setz- oder Sollgeschwindigkeit kann bei einer Änderung, wie sie nicht durch den Fahrer 12, sondern durch das Fahrerassistenzsystem 14 selbst durchgeführt wurde, durch eine Veränderung der Pedalstellung dem Fahrer 12 mitgeteilt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Fahrer 12 seinen Blick nicht von der Straße abwenden muss, um etwas von dieser Veränderung mitzubekommen. Als besonders komfortabel für einen Fahrer 12 hat es sich erwiesen, wenn die Setzgeschwindigkeit auf dem ursprünglich eingestellten Wert verbleibt, das Gaspedal in die Ausgangsstellung rückgestellt wird und die aktuelle Setzgeschwindigkeit haptisch im Pedal hinterlegt wird, d. h. als eine deutlich spürbare Veränderung im Kraft-Weg-Verlauf beim Auslenken der Pedalen 32, 34. An dem Gaspedal 32 kann auch eine so genannte Resume-Funktion ausgelöst werden. Hat der Fahrer 12 beispielsweise durch starkes Abbremsen den Kraftwagen 10 entschleunigt und dabei aufgrund der Stärke des Abbremsens auch das Fahrerassistenzsystem 14 deaktiviert, kann er dann durch leichtes Antippen des Gaspedals 32 die Resume-Funktion aktivieren, wodurch das Fahrerassistenzsystem 14 wieder aktiviert und gleichzeitig als Sollgeschwindigkeit diejenige Geschwindigkeit eingestellt wird, die der Kraftwagen 10 vor dem Abbremsvorgang gefahren ist.Both the
Das Einstellen eines Sollabstands für eine Abstandsregelung kann mit der Geschwindigkeitsregelung kombiniert werden. Fährt ein anderes Fahrzeug dem Kraftwagen 10 voraus, was dann durch die Erkennungseinrichtung 26 erkannt wird, so bewirkt das Betätigen des Gaspedals nicht das Einstellen eines Werts für die Sollgeschwindigkeit, sondern eines Werts für den Sollabstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug, der dann von einer Abstandsregelung des Fahrerassistenzsystems 14 eingeregelt wird. Ohne ein vorausfahrendes Fahrzeug wird stattdessen bei Betätigung des Gaspedals 32 die Setzgeschwindigkeit verändert. Abstands- und Geschwindigkeitseinstellungen können haptisch unterschiedlich an den Pedalen 32, 34 kommuniziert werden.Setting a target distance for distance control can be combined with cruise control. If another vehicle drives ahead of
Durch das Deaktivieren des Fahrerassistenzsystems 14 im Falle einer Betätigungskraft, die größer als der Schwellwert ist, bzw. durch Auslenkung des Lenkrads um einen Lenkwinkel größer als ein vorbestimmter Schwellwert, ergibt sich eine effektiv Kooperationsform zwischen dem Fahrerassistenzsystem 14 und dem Fahrer 12, die parallel-sequenziell ist, d. h. die Wirkungspfade des Fahrers 12 und des Fahrerassistenzsystems 14 auf die Führung des Kraftwagens 10 sind über eine logische ODER-Schaltung verknüpft. Mit anderen Worten regelt entweder der Fahrer 12 oder das Fahrerassistenzsystem 14.By deactivating the
Im vollautomatischen Assistenzmodus kann das Einstellen von Sollwerten für das Steuergerät 16 analog dem Einstellen im teilautomatischen Assistenzmodus durchgeführt werden. Alternativ dazu kann aber auch die Möglichkeit der Parametrierung des vollautomatischen Assistenzmodus vollständig entfallen. Die Pedale 32, 34 können in diesem Fall verriegelt sein, oder einfach ohne Funktion sein. Hierbei kann allerdings wieder die Überwachung der auf die Pedalen ausgeübten Kraft vorgesehen sein, um dem Fahrer 12 so die Möglichkeit zu geben, dass Fahrerassistenzsystem 14 zu deaktivieren.In the fully automatic assistance mode, setpoint values for the
Bei dem vollautomatischen Assistenzmodus ist zusätzlich zu aktiv ausgeführten Pedalen auch eine haptische Rückmeldung über das Lenkrad 30 Bestandteil des Konzepts. Mit anderen Worten kann der Systemzustand des Fahrerassistenzsystems sowohl visuell über eine Anzeige im Kombiinstrument und/oder in einem Head-up-Display erfolgen als auch über die Stellteilposition der Pedalen 32, 34 und/oder des Lenkrads 30. Zusätzlich bietet das Fahrerassistenzsystem 14 im vollautomatischen Assistenzmodus eine Manöverschnittstelle, über welche der Fahrer 12 ein von dem Fahrerassistenzsystem 14 durchzuführendes Fahrmanöver aus einer Menge vorbestimmter Fahrmanöver auswählen kann. Das Auswählen eines bestimmten Fahrmanövers geschieht dabei durch Ausführen einer Bedienhandlung an einer der Komponenten 30 bis 34 der Bedieneinrichtung 28, wobei die Bedienhandlung dann jeweils derjenigen entspricht, die der Fahrer 12 auch ausführen müsste, um das Fahrmanöver selbst im manuellen Assistenzmodus einzuleiten. Beispielsweise wird das Fahrmanöver „Spurwechsel“ dadurch ausgewählt, dass der Fahrer 12 mit dem Lenkrad 30 in diejenige Richtung lenkt, in welcher sich die Fahrspur befindet, auf die er wechseln möchte. Bei der Manöverschnittstelle kann es sich um die Benutzerschnittstelle handeln, wie sie von der Anmelderin zusammen mit der vorliegenden Anmeldung am selben Tag zum Patent angemeldet wurde.In addition to actively running pedals, the fully automatic assistance mode also includes haptic feedback via the
Damit der Fahrspurwechsel nicht versehentlich von dem Fahrer 12 ausgelöst wird, ist von dem Fahrerassistenzsystem 14 in dem Lenkrad 30 eine Kraft-Weg-Kennlinie eingestellt, die beispielhaft in
In der Kennlinie K ist des Weiteren eine Kraftsenke 50 ausgebildet. Durch die Kraftsenke 50 wird dem Fahrer 12 derjenige Lenkwinkel a haptisch kommuniziert, bei welchem der Kraftwagen 10 in der Fahrspurmitte einer aktuell befahrenen Fahrspur von dem Fahrerassistenzsystem 14 geführt werden wird, wenn der Fahrer 12 das Lenkrad 30 dorthin auslenkt.Furthermore, a
Deaktiviert wird das Fahrerassistenzsystem 14 im vollautomatischen Assistenzmodus ebenfalls durch Betätigung der Bremse 34, des Gaspedals 32 oder des Lenkrads 30 mit einer Pedalkraft bzw. einem Lenkmoment/Lenkwinkelgradienten größer als einem vorbestimmten Schwellenwert oder aber über die Wippe 40. Indem die Wippe 40 am Lenkrad 30 angebracht ist, befindet sie sich stets im so genannten primären Greifraum, d. h. sie ist vom Fahrer 12 jederzeit auch dann erreichbar, wenn er sich in seinem Fahrersitz zurücklehnt. Zudem muss der Fahrer 12 zum Bedienen der Wippe 40 seinen Blick nicht für einen längeren Zeitraum vom Fahrgeschehen abwenden.The
Im vollautomatischen Assistenzmodus ist die Kommunikationsform zwischen Mensch und Fahrerassistenzsystem seriell-sequenziell, d. h. in der Vollautomation kommuniziert der Fahrer 12 lediglich mit dem Fahrerassistenzsystem 14, während die Führungseinrichtung 28 vollständig vom Steuergerät 38 entkoppelt ist. Das Führen des Kraftwagens 10 geschieht ausschließlich durch das Fahrerassistenzsystem 14, welches die zeitdiskreten Eingaben, die es von der Führungseinrichtung 28 empfängt, verarbeitet, um dann den Kraftwagen 10 gemäß diesen Eingaben zu führen.In the fully automatic assistance mode, the form of communication between the human and the driver assistance system is serial-sequential, i. H. In full automation, the
Den autonomen Assistenzmodus kann der Fahrer 12 durch Betätigen der Wippe 40, d. h. durch Drücken des Endes 42, aktivieren, wenn sich das Fahrerassistenzsystem 14 im vollautomatischen Assistenzmodus befindet. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der autonome Assistenzmodus nur dann von dem Fahrerassistenzsystem 14 freigeschaltet wird, wenn es mittels der Erkennungseinrichtung erkennt, dass der Kraftwagen 10 voraussichtlich jederzeit von dem Fahrerassistenzsystem 14 selbständig in einem sicheren Fahrzustand gehalten oder notfalls zumindest selbständig angehalten werden kann. Im autonomen Assistenzmodus kann vorgesehen sein, das Lenkrad 30 und die Pedalen 32, 34 vom Fahrer 12 wegzuklappen. Eine Alternative ist die Aktivierung des autonomen Assistenzmodus über ein manuelles oder tastenbetätigtes Verschieben des Lenkrads 30.The
Durch das Beispiel ist gezeigt, wie es einem Fahrer 12 erleichtert werden kann, ein Fahrerassistenzsystem zu bedienen. Es wird lediglich eine einzige Führungseinrichtung benötigt, um einen Kraftwagen 10 entweder vom Fahrer 12 selbst führen zu lassen oder mit ihr ein Fahrerassistenzsystem in unterschiedlichen Assistenzmodi zu bedienen. Hierdurch ergibt sich eine konsistente Bedienung innerhalb der einzelnen Assistenzmodi, wobei die Bedienung gleichzeitig intuitiv ausgeführt wird, da die einzelnen Bedienhandlungen denjenigen der manuellen Fahrführung entsprechen. Dies wird noch verbessert, indem haptisch klar fühlbare Grenzen in Form von Kraftmaxima oder Kraftsenken an den Komponenten der Führungseinrichtung erzeugt werden, sodass mittels eines Lenkrads, eines Gas- oder Bremspedals einheitliche Bedienhandlungen ermöglicht sind. Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Konzepts besteht darin, den Nutzer aufgrund der Bediencharakteristik dazu anzuhalten, auch während des teilautomatischen Assistenzmodus die Bedienelemente stets in Betätigungsreichweite zu haben, d. h. die Aufmerksamkeit nicht zu lange vom Verkehrsgeschehen abzuwenden.The example shows how it can be made easier for a
In allen Assistenzmodi ist es des Weiteren problemlos möglich, die Mensch-Maschine-Kommunikation auch visuell über eine entsprechende Anzeigeeinrichtung zu ergänzen. Des Weiteren können die Positionen von Stellteilen, wie einem Lenkrad oder Pedalen, sowie über ein haptisches Feedback über diese Stellteile zum Darstellen eines Systemzustands des Fahrerassistenzsystems 14 verwendet werden.In all assistance modes, it is also easily possible to supplement the human-machine communication visually via a corresponding display device. Furthermore, the positions of actuating parts, such as a steering wheel or pedals, and via haptic feedback via these actuating parts can be used to display a system state of
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