DE102012005707A1 - Anhängerankuppelverfahren eines Kraftfahrzeugs unter automatischem Querführen des Kraftfahrzeugs - Google Patents
Anhängerankuppelverfahren eines Kraftfahrzeugs unter automatischem Querführen des Kraftfahrzeugs Download PDFInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung stellt ein Anhängerankuppelverfahren eines Kraftfahrzeugs (1) unter automatischem Querführen des Kraftfahrzeugs (1) mit einer Heckkamera (8) beim Rangieren bereit. Dabei erfasst die Heckkamera (8) einen Zugkopf (5) des Anhängers (7) als mögliches Rangierziel. Nach Auswählen dieses Rangierziels als tatsächliches Rangierziel erfolgt das Bestätigen der Auswahl durch einen Fahrer und das Bestimmen einer Solltrajektorie, die von dem Kraftfahrzeug zum Erreichen des ausgewählten Rangierziels zurückzulegen ist. Das Verfahren umfasst die Schritte: – Definieren eines Zielsektors (4) um einen Kugelkopf (3) einer Anhängevorrichtung (2) des Kraftfahrzeugs (1), innerhalb dessen das Ankuppeln des Anhängers (7) durchführbar ist, – Durchführen des Rangierens entlang der Solltrajektorie, dabei automatisch Querführen des Kraftfahrzeugs (1) mittels eines Lenkungsaktors, – Feststellen einer Position des Zugkopfs (5) des Anhängers (7) in Bezug zu dem Zielsektor (4) um den Kugelkopf (3) der Anhängevorrichtung (2) durch zumindest eine Erfassungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs (1) umfassend die Kamera (8) und/oder zumindest eine weitere Sensorvorrichtung des Kraftfahrzeugs (1), – Beenden des Rangierens nach Feststellen, dass sich der Zugkopf (5) des Anhängers (7) innerhalb des Zielsektors (4) um den Kugelkopf (3) der Anhängevorrichtung (2) befindet.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ankuppeln eines Anhängers an ein Kraftfahrzeug, wobei dieses bei dem Rangiermanöver des Kraftfahrzeugs automatisch quergeführt wird.
- Aus dem Stand der Technik ist bekannt, einen Fahrer bildunterstützt beim Rangieren zum Ankuppeln eines Anhängers zu lenken. Dabei werden dem Fahrer beispielsweise Hilfslinien auf einer Anzeigeeinheit angezeigt. Dazu werden die Hilfslinien bei einem Rangiermanöver zum Ankoppeln eines Anhängers auf einem auf der Anzeigeeinheit angezeigten Bild einer Rückfahrkamera überlagert.
- Dazu sind beispielsweise aus der
US 2005/0074143 A1 - Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, über das Bestimmen einer zurückzulegenden Trajektorie beim Ankuppeln eines Anhängers hinaus den Ankuppelvorgang noch komfortabler zu gestalten und den Aufwand für den Fahrer zu verringern.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das automatische Querführen eines Kraftfahrzeugs bei einem Rangiermanöver zum Ankuppeln eines Anhängers. Dabei wird mittels einer am Heck des Kraftfahrzeugs angeordneten Kamera ein Zugkopf des Anhängers als mögliches Rangierziel erfasst, so dass nach Auswählen dieses möglichen Rangierziels als tatsächliches Rangierziel und dem Bestätigen dieser Auswahl durch den Fahrer eine Solltrajektorie bestimmt werden kann, die von dem Kraftfahrzeug zum Erreichen des ausgewählten Rangierziels zurückzulegen ist. Erfindungsgemäß wird ein Zielsektor um einen Kugelkopf einer Anhängevorrichtung des Kraftfahrzeugs definiert, innerhalb dessen das Ankuppeln des Anhängers durchgeführt werden kann, ohne größere Längs- und Querkorrekturen des Anhängers ausführen zu müssen. Das Rangiermanöver wird entlang der Solltrajektorie durchgeführt, wobei die Querführung des Kraftfahrzeugs automatisch mittels eines Lenkungsaktors erfolgt. Beim Rangiermanöver wird die Position des Zugkopfs des Anhängers in Bezug zu dem Zielsektor um den Kugelkopf der Anhängevorrichtung durch eine oder mehrere Erfassungsvorrichtungen des Kraftfahrzeugs wie die Kamera oder weitere Sensorvorrichtungen des Kraftfahrzeugs, etwa Radar- oder Ultraschallsensoren, festgestellt und überwacht, so dass das Rangiermanöver beendet wird, wenn festgestellt wird, dass sich der Zugkopf des Anhängers innerhalb des Zielsektors um den Kugelkopf der Anhängevorrichtung befindet.
- Das Rangiermanöver zum Ankuppeln eines Anhängers wird durch automatisierte Unterstützung der Querführung beim Rangiermanöver zum Ankuppeln eines Anhängers komfortabler. Das ein- oder auch mehrmalige Aussteigen des Fahrers aus dem Kraftfahrzeug zur Kontrolle der relativen Position von Kraftfahrzeug und anzukuppelnden Anhänger entfällt somit vorteilhaft.
- In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Zielsektor durch einen vertikalen Zylinderkörper gebildet werden, dessen Grundfläche ein in Richtung des Kraftfahrzeugs geöffneter Kreissektor um den Kugelkopf der Anhängevorrichtung ist, d. h., dass der Mittelpunkt des Kugelkopfs dem Mittelpunkt eines durch Ergänzen des Kreissektors gedachten Kreises entspricht.
- Der zur automatischen Querführung eingesetzte Lenkungsaktor kann beispielsweise eine elektrische Servolenkung umfassen.
- Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren das automatische Beenden des Rangiermanövers umfassen, indem ein Bremsregelsystem aktiviert wird, wenn festgestellt wird, dass sich der Zugkopf des Anhängers innerhalb des Zielsektors um den Kugelkopf der Anhängevorrichtung befindet.
- Während im Stand der Technik sowohl die Quer- als auch die Längsführung des Kraftfahrzeugs beim Rangiermanöver vollständig beim Fahrer liegt, gestattet die Erfindung zumindest ein teilautomatisches Rangieren, indem die Querführung entlang der Trajektorie durch das Kraftfahrzeug übernommen wird, während der Fahrer durch Gasgeben die Längsführung durchführt. Vorteilhaft wird durch die Erfindung auch ein vollautomatisches Durchführen des Rangiermanövers zum Ankuppeln des Anhängers ermöglicht, wenn nämlich das Kraftfahrzeug nicht nur automatisch quergeführt wird, sondern auch automatisch längsgeführt wird. Zur automatischen Längsführung weist das Kraftfahrzeug eine Antriebsregelung des Triebstrangs auf. Somit muss der Fahrer selbst nach Einleiten des Rangiermanövers nicht mehr aktiv werden. Das Kraftfahrzeug fährt sich selbsttätig in eine zum Ankuppeln des Anhängers geeignete Position.
- Das Rangiermanöver kann entweder von dem Fahrer durch Betätigen des Gaspedals eingeleitet werden. Das Einleiten kann gegebenenfalls auch so erfolgen, dass es das Betätigen des Gaspedals und das Einlegen des Rückwärtsgangs erfordert. Alternativ dazu kann das Rangiermanöver auch automatisch durch bestätigen der Auswahl des Rangierziels eingeleitet werden.
- Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren nach einer Ausführungsform zum Durchführen des Rangiermanövers das Erfassen der Kraftfahrzeugumgebung durch geeignete Erfassungsvorrichtungen des Kraftfahrzeugs umfassen, insbesondere, um Hindernisse entlang des Verlaufs der Trajektorie zu erkennen. Die Erfassungsvorrichtungen können die erfindungsgemäß bereits eingesetzte Kamera am Heck des Kraftfahrzeugs, aber auch noch weitere Kameras sowie Sensoren umfassen, bei denen es sich bevorzugt um Ultraschallsensoren, Radarsensoren oder beides handeln kann. Die erfasste Kraftfahrzeugumgebung, insbesondere die dort erkannten Hindernisse können dann zur Durchführung des Rangiermanövers berücksichtigt werden.
- Dabei kann vorgesehen sein, dass schon vor Durchführung des Rangiermanövers die Auswahl des möglichen Rangierziels nur dann angeboten wird, wenn mittels der Erfassungsvorrichtungen festgestellt wird, dass die für das Rangiermanöver notwendige Trajektorie frei von Hindernissen ist.
- Auch für die Auswahl des möglichen Rangierziels bestehen Alternativen. Zum einen kann die Auswahl des möglichen Rangierziels automatisch durch eine Bildverarbeitungseinheit erfolgen oder durch den Fahrer vorgenommen werden.
- Zusätzlich oder alternativ zu der zuvor angegebenen Bedingung zur Bereitstellung der Auswahl des möglichen Rangierziels, die nur erfolgt, wenn festgestellt wird, dass die Trajektorie frei von Hindernissen ist, kann die Auswahl weiter nur dann bereitgestellt werden, wenn ein nach Vollenden des Rangiermanövers beim Ankuppeln resultierender minimaler Anhängerwinkel nicht unterschritten wird.
- Schließlich kann in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass der Fahrer schon bei der Auswahl des möglichen Rangierziels informiert wird, wenn der Zugkopf des Anhängers niedriger als der Kugelkopf der Anhängevorrichtung ist.
- Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
- Dabei zeigen:
-
1 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs und eines anzukuppelnden Anhängers, -
2 eine Seitenansicht (a) und eine Draufsicht (b) eines Kraftfahrzeughecks mit Anhängevorrichtung und dem erfindungsgemäß definierten Zielsektor, -
3 eine Draufsicht auf Kraftfahrzeugheck und Anhängerfront, die in einem Anhängerwinkel zueinander stehen, -
4 eine Draufsicht auf Kraftfahrzeugheck und Anhängerfront, die in einem anderen Anhängerwinkel zueinander stehen. - Die Erfindung betrifft die automatische Querführung eines Kraftfahrzeugs beim Rangiermanöver zum Ankuppeln eines Anhängers.
- Das Kraftfahrzeug
1 wird, wie in1 zu sehen, vor dem anzukuppelnden Anhänger7 derart positioniert, dass sowohl der Zugkopf5 der Anhängerdeichsel6 mit einer am Kraftfahrzeug1 angebrachten Kamera8 erfasst werden kann. Weiter kann der Kugelkopf3 der Anhängevorrichtung2 des Kraftfahrzeugs1 ebenfalls im Erfassungsbereich E der am Heck des Kraftfahrzeugs1 vorgesehenen Kamera8 liegen. Ist dies nicht der Fall, so ist eine rechnerisch virtuelle Bestimmung der Position des Kugelkopfs3 in Bezug zu dem Zugkopf5 an der Anhängerdeichsel6 erforderlich. Neben der Kamera8 können zusätzlich weitere Sensoren zur verbesserten Zielerfassung eingesetzt werden. Als Ziel des Rangiermanövers wird der Zugkopf5 der Anhängerdeichsel6 ausgegeben. Zielauswahl und Zielbestätigung basieren auf einer bildgestützten Anzeige, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Zielauswahl kann manuell durch den Fahrer oder automatisch durch ein geeignetes Bildverarbeitungsverfahren erfolgen, das den Zugkopf der Anhängerdeichsel in dem erfassten Bild erkennt. Die Bestätigung der Zielauswahl wird durch den Fahrer vorgenommen. - Basierend auf der Zielauswahl und der Kraftfahrzeugposition wird die Trajektorie bestimmt, die das Kraftfahrzeug
1 zum Erreichen des Zugkopfs5 der Anhängerdeichsel6 mit dem Kugelkopf3 der Anhängevorrichtung2 zurücklegen muss. - Erfindungsgemäß wird dabei ein Zielsektor um den Kugelkopf
3 der Anhängevorrichtung2 festgelegt, so dass die Zielposition als erreicht gilt, wenn der Zugkopf5 der Anhängerdeichsel6 sich innerhalb dieses Zielsektors befindet. Als Zielsektor wird, wie in2 dargestellt, ein vertikaler Zylinderkörper4 definiert, der in der Seitenansicht des Kraftfahrzeughecks1 mit der Anhängevorrichtung2 in2a) durch das gepunktete Rechteck dargestellt ist. Die Grundfläche des Zylinderkörpers4 wird durch einen senkrecht zur Hochachse angeordneten Kreissektor4 um den Kugelkopf3 der Anhängevorrichtung2 mit dem vom Kugelmittelpunkt ausgehenden Radius R aufgespannt, wie der Draufsicht in2b) entnommen werden kann. - Die Zielposition des Rangiermanövers ist erreicht, wenn sich der Zugkopf
5 der Anhängerdeichsel6 in diesem auf dem Kreissektor basierenden Zylinderkörper4 befindet. - Die Festlegung des Zielsektors um den Kugelkopf
3 der Anhängevorrichtung2 erfolgt virtuell mit einer Recheneinheit des Kraftfahrzeugs, die mit der Kamera8 gekoppelt und gegebenenfalls mit der Bildverarbeitungseinheit ausgestattet ist. Der Zielsektor bzw. der Kreissektor kann gegebenenfalls in das von der Kamera8 aufgenommene Bild eingeblendet werden, wenn die Anhängevorrichtung2 im Erfassungsbereich der Kamera8 liegt. Andernfalls erfolgt die Bestimmung des Zielsektors um den Kugelkopf3 rein virtuell, das Eintreten des Zugkopfes5 wird dann beim Zurücklegen der Trajektorie rechnerisch bestimmt, wobei zumindest die Querführung automatisch erfolgt, um der vorbestimmten Trajektorie zu folgen. - In einer Ausführungsform kann der Fahrer durch Gasgeben das Rangieren mit automatischer Querführung einleiten. Die automatische Querführung erfolgt mittels eines Lenkungsaktors, z. B. einer Elektroservolenkung.
- Die Längsführung, d. h. Gasgeben und Bremsen, kann der Fahrer dabei selbst übernehmen. Zum automatisierten Querführen des Kraftfahrzeugs wird eine Erfassung der Kraftfahrzeugumgebung durch am Kraftfahrzeug angebrachte Sensoren durchgeführt, mit der die Trajektorie des Kraftfahrzeugs verfolgt wird. Hierfür geeignete Sensoren sind z. B. Ultraschall- und/oder Radarsensoren. Alternativ oder ergänzend können zur Erfassung der Kraftfahrzeugumgebung am Kraftfahrzeug angebrachte Kameras eingesetzt werden.
- Weiter kann im erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass das Bereitstellen der Zielauswahl bzw. die Anzeige des erfassten Bilds des Zugkopfes
5 der Anhängerdeichsel6 nur erfolgt, wenn die zum Anfahren des Zugkopfes5 notwendige Trajektorie frei von Hindernissen ist. - Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das vom Fahrer durch Gasgeben längsgeführte, rückwärts fahrende Kraftfahrzeug bei Erreichen der Zielposition, wenn der Zugkopf
5 der Anhängerdeichsel6 in dem um den Kugelkopf3 der Anhängevorrichtung2 definierten Zielsektor liegt, automatisch abgebremst wird. Diese teilautomatische Längsführung umfasst das Eingreifen eines Bremsregelsystems. - Befindet sich der Kugelkopf
3 der Anhängevorrichtung2 in der Zielposition unterhalb des Zugkopfs5 der Anhängerdeichsel6 , kann der Anhänger7 ohne signifikante Längs- und/oder Querbewegung durch Absenken der Anhängerdeichsel angekuppelt werden. Zum Feststellen des Niveaus des Zugkopfs5 der Anhängerdeichsel6 in Bezug zu dem Kugelkopf3 der Anhängevorrichtung2 können entsprechende Erfassungsvorrichtungen eingesetzt werden. - Ferner kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug nach der Zielauswahl, die durch den Fahrer oder automatisch erfolgt, und der Bestätigung durch den Fahrer die Zielposition automatisch anfährt. Nach Bestätigung der Zielauswahl durch den Fahrer erfolgt das Rangiermanöver dann vollautomatisch, ohne dass der Fahrer Gas geben oder bremsen muss. Die dazu zusätzlich erforderliche automatische Längsführung erfolgt über eine Antriebsregelung des Triebstrangs.
- Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bezieht sich darauf, dass die Zielauswahl nur dann bereitgestellt wird, wenn nicht nur die für das Rangiermanöver notwendige Trajektorie frei von Hindernissen ist, sondern auch ein nach Vollenden des Rangiermanövers beim Ankuppeln resultierender minimaler Anhängerwinkel AWmin nicht unterschritten wird (siehe dazu
3 und4 ). Der Anhängerwinkel AW beschreibt den Winkel zwischen einer Hilfslinie H1, die durch die Längsachse der den Zugkopf5 aufweisenden Anhängerdeichsel6 verläuft, und einer Hilfslinie H2, die senkrecht zur Kraftfahrzeuglängsachse und senkrecht zur Kraftfahrzeughochachse durch den Mittelpunkt des Kugelkopfes3 der Anhängevorrichtung2 verläuft. Der Anhängerwinkel AW wird auf der spitzwinkligeren Seite zwischen den Hilfslinien H1 und H2 bestimmt, also der Seite, die den kürzeren Abstand zwischen Kraftfahrzeugheck1 und Anhängerfront7 aufweist. Der minimale Anhängerwinkel AWmin hängt von den Ausführungsformen und Abmessungen von Anhängevorrichtung2 und Anhängerdeichsel6 bzw. deren Zugkopf5 ab. - Ferner kann ein erfindungsgemäßer Verfahrensschritt umfassen, dass der Fahrer bei der Zielauswahl darüber informiert wird, wenn der Zugkopf der Anhängerdeichsel niedriger als der Kugelkopf der Anhängevorrichtung ist und die Anhängerdeichsel für einen erfolgreichen Ankuppelvorgang anzuheben ist.
- Vorteilhaft wird durch das erfindungsgemäße Verfahren das Ankuppeln des Anhängers an ein Kraftfahrzeug deutlich komfortabler.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 2005/0074143 A1 [0003]
Claims (10)
- Anhängerankuppelverfahren eines Kraftfahrzeugs (
1 ) unter automatischem Querführen des Kraftfahrzeugs (1 ) mit einer Heckkamera (8 ) beim Rangieren, wobei die Heckkamera (8 ) einen Zugkopf (5 ) des Anhängers (7 ) als mögliches Rangierziel erfasst; nach Auswählen dieses Rangierziels als tatsächliches Rangierziel Bestätigen der Auswahl durch einen Fahrer und Bestimmen einer Solltrajektorie, die von dem Kraftfahrzeug zum Erreichen des ausgewählten Rangierziels zurückzulegen ist, umfassend die Schritte: – Definieren eines Zielsektors (4 ) um einen Kugelkopf (3 ) einer Anhängevorrichtung (2 ) des Kraftfahrzeugs (1 ), innerhalb dessen das Ankuppeln des Anhängers (7 ) durchführbar ist, – Durchführen des Rangierens entlang der Solltrajektorie, dabei automatisch Querführen des Kraftfahrzeugs (1 ) mittels eines Lenkungsaktors, – Feststellen einer Position des Zugkopfs (5 ) des Anhängers (7 ) in Bezug zu dem Zielsektor (4 ) um den Kugelkopf (3 ) der Anhängevorrichtung (2 ) durch zumindest eine Erfassungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs (1 ) umfassend die Kamera (8 ) und/oder zumindest eine weitere Sensorvorrichtung des Kraftfahrzeugs (1 ), – Beenden des Rangierens nach Feststellen, dass sich der Zugkopf (5 ) des Anhängers (7 ) innerhalb des Zielsektors (4 ) um den Kugelkopf (3 ) der Anhängevorrichtung (2 ) befindet. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zielsektor (
4 ) durch einen vertikalen Zylinderkörper gebildet wird, dessen Grundfläche ein in Richtung des Kraftfahrzeugs (1 ) geöffneter Kreissektor um den Kugelkopf (3 ) der Anhängevorrichtung (2 ) ist. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Lenkungsaktor eine elektrische Servolenkung umfasst.
- Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend den Schritt: – automatisch Beenden des Rangierens durch Aktivieren eines Bremsregelsystems, wenn sich der Zugkopf (
5 ) des Anhängers (7 ) innerhalb des Zielsektors (4 ) um den Kugelkopf (3 ) der Anhängevorrichtung (2 ) befindet. - Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend den Schritt: – beim Durchführen des Rangierens automatisch Längsführen des Kraftfahrzeugs (
1 ) mittels einer Antriebsregelung des Triebstrangs. - Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend den Schritt: Einleiten des Rangierens – automatisch durch Bestätigung der Auswahl oder – Fahrerinduziert durch Betätigen des Gaspedals, bevorzugt durch Betätigen des Gaspedals im Rückwärtsgang.
- Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte: – Erfassen der Kraftfahrzeugumgebung durch Erfassungsvorrichtungen, die Kameras, umfassend die Heckkamera (
8 ) und/oder Sensoren, bevorzugt Ultraschall- und/oder Radarsensoren umfassen, und – Berücksichtigen der erfassten Kraftfahrzeugumgebung beim Rangieren. - Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Auswahl des möglichen Rangierziels nur dann bereitgestellt wird, wenn mittels der Umgebungserfassungsvorrichtungen festgestellt wird, dass die für das Rangiermanöver notwendige Trajektorie frei von Hindernissen ist.
- Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei – das Auswählen des möglichen Rangierziels automatisch durch eine Bildverarbeitungseinheit oder durch den Fahrer erfolgt, und/oder – das Auswählen nur dann erfolgt, wenn nach Vollenden des Rangiermanövers beim Ankuppeln ein resultierender minimaler Anhängerwinkel (AWmin) nicht unterschritten wird.
- Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend den Schritt: – Informieren des Fahrers bei der Auswahl des möglichen Rangierziels, wenn der Zugkopf (
5 ) des Anhängers (7 ) niedriger als der Kugelkopf (3 ) der Anhängevorrichtung (2 ) ist.
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