DE102012207647B4

DE102012207647B4 - Fahrerassistenzsystem zum Rückwärtsfahren eines zweispurigen Kraftfahrzeugs mit einem Anhänger

Info

Publication number: DE102012207647B4
Application number: DE102012207647.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Toelge; Robert Grömansberger; Moritz Werling
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2032-05-09
Also published as: DE102012207647A1

Abstract

Fahrerassistenzsystem zum Rückwärtsfahren eines zweispurigen Kraftfahrzeugs mit einem Anhänger, welcher mit zumindest einer Sensoreinrichtung ausgestattet ist, deren Signale für die Bildung einer an den Fahrer des Kraftfahrzeugs gerichteten Handlungsempfehlung oder bei einer vom Fahrerassistenzsystem veranlassten Querführung und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erstellen der Handlungsempfehlung oder bei der veranlassten Quer- und/oder Längsführung auch Angaben zur Achsgeometrie des Anhängers, nämlich dessen Achsen-Zahl und Deichsel-Länge sowie Spurweite berücksichtigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem zum Rückwärtsfahren eines zweispurigen Kraftfahrzeugs mit einem Anhänger, welcher mit zumindest einer Sensoreinrichtung ausgestattet ist, deren Signale für die Bildung einer an den Fahrer des Kraftfahrzeugs gerichteten Handlungsempfehlung oder bei einer vom Fahrerassistenzsystem veranlassten Querführung und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs ausgewertet werden. Zum Stand der Technik wird auf DE 10 2010 004 920 A1 und auf DE 10 2009 012 253 A1 verwiesen.
Aus der erstgenannten Schrift ist eine Vorrichtung zur Unterstützung des Ankuppelns eines Anhängers eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei mittels einer in dieser Schrift näher beschriebenen Sensorvorrichtung die Position der Deichselspitze des Anhängers in Relation zur Anhängerkupplung des Kraftfahrzeugs bestimmt werden kann. Anhand dieser Information wird das die Querführung des Kraftfahrzeugs beeinflussende Lenksystem des Kraftfahrzeugs solchermaßen angesteuert, dass das noch vom Anhänger getrennte Fahrzeug beim Rückwärtsfahren mit seiner Anhängerkupplung exakt unter die Deichselspitze gelangt. Die oben zweitgenannte Schrift schlägt vor, am rückwärtigen Bereich des Anhängers eine Kamera anzubringen, deren Bild dem Fahrer auf dem Display eines im Kraftfahrzeug verbauten Navigationsgeräts zusammen mit der aktuellen Trajektorie des rückwärtsfahrenden Gespanns (= Kfz mit Anhänger) und gegebenenfalls mit einer Zielführungsbahn angezeigt wird. Bei der Bestimmung der Trajektorie wird der sog. Trailerwinkel, d.h. der Winkel zwischen der Längsachse des Kraftfahrzeugs bzw. Zugfahrzeugs und der Längsachse des Anhängers, der grundsätzlich auf verschiedene Weise messbar ist, berücksichtigt.
In zweispurigen zweiachsigen Fahrzeugen ist die Anzeige der Trajektorie, d.h. der Bewegungsbahn des Fahrzeugs auf einem Bildschirm allgemein bekannter Stand der Technik und es ist dem Fachmann bekannt, wie eine solche Trajektorie aus den verfügbaren Daten bestimmt werden kann. Entsprechendes gilt für eine Zielführungsbahn, wenn beispielsweise auf diesem Bildschirm ein Ziel festgelegt wird. Ebenso bekannt ist dem Fachmann, auf welche Weise die Querführung ggf. sogar in Verbindung mit der Längsführung eines Kraftfahrzeugs durch ein Fahrerassistenzsystem veranlasst wird, wenn dieses Kraftfahrzeug automatisch beispielsweise in eine Parklücke gefahren werden soll.
DE 198 06 655 A1 beschreibt eine elektronische Rangierhilfe für die Rückwärtsfahrt eines Lastwagens mit Anhänger, wobei der Anhänger über eine Deichsel mit der rückseitigen Anhängerkupplung des Lastwagens gekoppelt ist und der Lastwagen mittels eines Lenkrades lenkbar ist. Über Winkelaufnehmer werden die Stellung von Anhänger und Lastwagen zu Beginn der Rückwärtsfahrt ermittelt und über ein Steuergerät in Verbindung mit Abmessungs-Daten von Lastwagen und Anhänger beide auf errechneten Kreisbahnen allein durch aktive Lenkung am Lenkrad mittels Stellmotor geführt. Die Abmessungsdaten umfassen auch eine Länge der Deichsel des Anhängers.
DE 10 2008 029 612 B4 beschreibt ein System und ein Verfahren zum Berechnen eines Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels eines Anhängers, der hinter einem Motorfahrzeug geschleppt wird und mit diesem zusammen ein Gespann bildet, wobei der Anhängerkupplungs-Gelenkwinkel basierend auf der Anhängerdeichsellänge, der halben Spurbreite und dem Azimutwinkel sowie bekannten fahrzeugspezifischen Dimensionen des Motorfahrzeugs berechnet wird.
DE 10 2004 050 149 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung mindestens des Deichselwinkels und des Trailerwinkels eines Anhängers eines Gelenkzuges. Hierfür müssen wesentliche Größen des Anhängers bekannt sein. Es wird u. a. vorgeschlagen, die wesentliche Größe der Deichsellänge während des Ankuppelns des Anhängers an das Zugfahrzeug auf Basis eines bildgebenden Sensors automatisch zu bestimmen.
DE 10 2008 006 309 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrerunterstützung beim Rangieren eines Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns, welches gegeneinander knickbare Fahrzeugelemente aufweist.
DE 198 34 752 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Regelung der Rückwärtsfahrt von Kraftfahrzeugen mit Anhängern. Hierbei wird der Gedanke zugrunde gelegt, dass ein Zugfahrzeug mit Anhänger stabil rückwärts um eine Kurve fährt, wenn Lenkeinschlag und Position von Zugfahrzeug und Anhänger zueinander dieselben Werte annehmen, wie beim Durchfahren derselben Kurve vorwärts.
Für ein Gespann, bestehend aus einem mehrachsigen Kraftfahrzeug als Zugfahrzeug und einem Anhänger ist die Bestimmung der Trajektorie des rückwärtsfahrenden Gespanns jedoch ungleich schwieriger, und zwar bereits dann, wenn es sich um einen einachsigen Anhänger handelt. Bei einem solchen ist der bereits genannte Trailerwinkel, der vorliegend als Knickwinkel bezeichnet wird, zwar grundsätzlich hilfreich, jedoch ist diese Größe allein für eine gewünschte Genauigkeit der Trajektorien-Bestimmung nicht ausreichend. Bei einem mehrachsigen Anhänger mit einer lenkbaren Achse ist die Trajektorienbestimmung ungleich schwieriger bzw. alleine unter Verwendung des Trailerwinkels bzw. Knickwinkels praktisch nicht möglich. Hier ist zusätzlich mindestens noch der Lenkwinkel zwischen der Deichsel und Anhänger-Fahrachse (dies ist die nicht lenkbare Achse des Anhängers) notwendig.
Hiermit soll aufgezeigt werden, wie die Genauigkeit eines Fahrerassistenzsystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vergrößert werden kann (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Erstellen der besagten Handlungsempfehlung oder bei der vom Fahrerassistenzsystem veranlassten Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs auch Angaben zur Achsgeometrie des Anhängers, nämlich dessen Achsen-Zahl und Deichsel-Länge sowie Spurweite berücksichtigt werden.
Gegenüber der alleinigen Berücksichtigung des Trailerwinkels bzw. Knickwinkels kann die Genauigkeit deutlich gesteigert werden, wenn dem Fahrerassistenzsystem für seine Berechnungen zur Ermittlung und Darstellung der Trajektorie und/oder zur Übernahme der Querführung und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs wesentliche Daten oder Angaben zum Fahrwerk des Anhängers, d.h. zu dessen Achsgeometrie bekannt sind, die dann bei den Berechnungen geeignet berücksichtigt werden. Konkret werden als solche Daten die Zahl der Achsen sowie die Spurweite des Anhängers und die Länge der Deichsel, die sich üblicherweise von der im Bereich der Deichselspitze vorgesehenen Anhängerkupplung bis zur vorderen oder einzigen Achse des Anhängers erstreckt, berücksichtigt. Dabei sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass diese genannten Daten nicht zwangsläufig explizit berücksichtigt werden müssen; vielmehr ist auch eine implizite Berücksichtigung möglich. Letzteres ist insbesondere dadurch möglich, dass die besagten Daten/Angaben zur Achsgeometrie des Anhängers bzw. geeignete für die weiteren Berechnungen durch das Fahrerassistenzsystem nutzbare Ersatzgrößen hierfür vom Fahrerassistenzsystem implizit aus einer gewissen sich über eine bestimmte Länge erstreckenden nicht geradlinigen Fahrtstrecke des durch das Kraftfahrzeug mit Anhänger gebildeten Gespanns insbesondere bei Vorwärtsfahrt selbsttätig ermittelt werden.
Was die explizite Übermittlung der besagten Angaben zur Achsgeometrie an das Fahrerassistenzsystem betrifft, so können diese Angaben praktisch direkt als solche übermittelt werden, was insbesondere dann der Fall ist, wenn diese Angaben zur Achsgeometrie des Anhängers dem Fahrerassistenzsystem durch manuelle Eingabe über eine Eingabeeinheit explizit übermittelbar sind. Es können diese Angaben aber auch über eine elektrisch-elektronische Verbindung vom Anhänger (vorzugsweise über die übliche elektrische Anhänger-Steckdose) an das Fahrerassistenzsystem explizit oder in Form zumindest einer Ersatzgröße hierfür übermittelt werden, wobei als elektronische Verbindung auch eine Funk-Verbindung (bspw. über WLAN) gewählt werden kann.
Insbesondere wenn ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem auch beim Einparken des Gespanns in eine große Parklücke unterstützen soll, ist es vorteilhaft, wenn als weitere Angabe neben der Achsgeometrie des Anhängers die Gesamtlänge und optional die Gesamtbreite des Anhängers bei der Erstellung einer Handlungsempfehlung oder bei der vom FahrerAssistenzsystem veranlassten Quer- und/oder Längsführung berücksichtigt wird. Die Gesamtlänge des Gespanns ist dem Assistenzsystem mit dieser weiteren Angabe bekannt, da die Gesamtlänge des Zug-Kraftfahrzeugs inclusive der Anhängerkupplung einfach hinterlegt ist. Vorzugsweise wird analog dem Stand der Technik schließlich auch der Knickwinkel als Winkel zwischen der Längsachse des Kraftfahrzeugs und des Anhängers bei den besagten Berechnungen des Fahrerassistenzsystems berücksichtigt. Im Falle eines lenkbaren Anhängers ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der gemessene Lenkwinkel des Anhängers und damit quasi der Spurwinkel der lenkbaren Räder des Anhängers als Lenkwinkel zwischen der Deichsel und Anhänger-Fahrachse geeignet berücksichtigt wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann über eine gewisse Streckenlänge die vom Gespann vorwärts befahrene Strecke abgespeichert werden, um hieraus für eine möglicherweise fällige Rückwärtsfahrt über diese Strecke direkt Handlungsempfehlungen oder Angaben zur Querführung und/oder Längsführung ableiten zu können.
In anderen Worten ausgedrückt werden vorliegend verschiedene Maßnahmen zur Steigerung des Komforts eines Fahrerassistenzsystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen:

So kann eine grundsätzlich bekannte Mess- und Anzeigefunktion hinsichtlich Hindernissen beim Rückwärtsfahren auf den Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit gekuppelten Anhänger erweitert werden, indem am Hängerheck geeignete Sensoren, bspw. Ultraschallsensoren vorgesehen sind, deren Signale mittels des elektrischen Anhängersteckers an das Fahrerassistenzsystem übertragen und geeignet aufbereitet in das im Kraftfahrzeug vorhandene Display eingespielt werden. Alternativ kann eine Funkverbindung, bspw. über WLAN, zwischen dem Anhänger und dem Fahrerassistenzsystem zur Übertragung der Signale aufgebaut werden. Eine weitere Möglichkeit zur Wiedergabe der entsprechenden Informationen an den Fahrer stellt ein Display am Anhänger dar, welches so angebracht ist, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs bspw. über die Fahrzeug-Rückspiegel die Abstandsinformation erhält. Die genannten Sensoren und das Display können auch transportabel sein und analog den Zusatzaußenspiegel bei Hängerbetrieb einfach montiert werden. Es kann aber auch eine Rückfahrkamera im Heckbereich des Anhängers vorgesehen sein, die bspw. ebenfalls mittels WLAN Bilder vom Hängerheck auf ein Display im Kfz einspielt. Dabei können auch Begrenzungslinien angezeigt werden, innerhalb derer sich das Gespann bewegen kann.

Eine für Personenkraftwagen grundsätzlich bekannte Parkassistenzfunktion kann um eine Parklückenvermessung für den Betrieb mit angekuppeltem Anhänger erweitert werden, wobei in einer Trajektorienberechnung die geänderte Länge und das Fahrverhalten des rückwärtsfahrenden Gespanns geeignet berücksichtigt wird. Dabei kann nach automatischer Vermessung der Längsparklücke oder Querparklücke das Fahrerassistenzsystem unter Berücksichtigung der Geometrie von Zugfahrzeug und Anhänger ein einzügiges oder mehrzügiges Einparkmanöver berechnen, welches anschließend automatisch eingeregelt werden kann.
Hierfür ist wie bereits beschrieben die Gespannlänge, gegebenenfalls die Gesamtbreite des Anhängers, dessen Deichsellänge, die Spurweite sowie die Anzahl der Achsen des Anhängers über ein Eingabemenü oder über eine selbsttätige Anhängercodierung an das Fahrerassistenzsystem übertragbar. Alternativ oder zusätzlich kann der Knickwinkel zwischen dem Anhänger und dem Zugfahrzeug über eine geeignete, in verschiedenen Ausführungsformen grundsätzlich bekannte Sensorik erkannt werden. Beispielshaft sei die direkte Messung des Knickwinkels über einen Winkelsensor an der Anhängerkupplung genannt. Alternativ können vorzugsweise bereits vorhandene Sensoren am Heck des Zug-Kraftfahrzeugs zur Ermittlung des Knickwinkels genutzt werden. Mittels vorhandener Ultraschallsensoren für eine Parkassistenzfunktion und/oder mittels Radarsensoren für eine Spurwechselwarnung können Änderungen im Abstand zwischen dem Fahrzeugheck und der Frontseite des Anhängers ermittelt werden, woraus sich der Knickwinkel einfach ableiten lässt. Es kann aber auch eine bereits am Kraftfahrzeug vorhandene Rückfahrkamera oder andere Sensorprinzipien, wie bspw. Laser verwendet werden. Bei Bedarf können auch entsprechende Sensoren extra montiert werden.
Möglich ist aber auch eine automatische Kalibrierung regelungstechnisch wichtiger Parameter: Durch Auswertung der Signale beispielsweise des Gierratensensors des Kraftfahrzeugs sowie eines bereits genannten Knickwinkel-Sensors wird ermöglicht, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs einen neuen Anhänger lediglich ankuppeln muss und einige Schlangenlinien vorwärts fährt. Hierbei werden dann die benötigten Parameter, wie effektive Deichsellänge des neuen Anhängers identifiziert, der Knickwinkelsensor kalibriert und die Daten geeignet abgespeichert.
In einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem vorgesehen sein kann eine Rangierhilfe, die ein Ausknicken des Hängers verbunden mit Hinweis, in welche Richtung zum Verhindern eines nicht mehr beherrschbaren Ausknickens gelenkt werden muss, anzeigt. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn - wie bereits kurz ausgeführt wurde - eine vorwärts befahrene Strecke bis zu einer bestimmten Länge von bspw. einigen hundert Metern kontinuierlich abgespeichert wird. Muss der Fahrer nach Zurücklegen dieser Strecke rückwärts wieder herausfahren, da er bspw. in einer Sackgasse steckt oder nicht wenden kann, so fährt das Fahrzeug auf Wunsch mit dem Anhänger rückwärts exakt auf der abgespeicherten Route zurück.
Bestandteil eines erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems kann auch eine automatische Regelung der Querführung des Kraftfahrzeugs und somit des Gespanns entsprechend einem vorgegebenen Zielkorridor bzw. einer geeignet ermittelten oder vorgegebenen Rangierkurve sein. Der Zielkorridor kann dabei dynamisch vor und während eines Rangiervorgangs bspw. mittels einer zentralen Bedieneinheit vom Fahrer eingestellt und verändert werden.

Claims

Fahrerassistenzsystem zum Rückwärtsfahren eines zweispurigen Kraftfahrzeugs mit einem Anhänger, welcher mit zumindest einer Sensoreinrichtung ausgestattet ist, deren Signale für die Bildung einer an den Fahrer des Kraftfahrzeugs gerichteten Handlungsempfehlung oder bei einer vom Fahrerassistenzsystem veranlassten Querführung und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erstellen der Handlungsempfehlung oder bei der veranlassten Quer- und/oder Längsführung auch Angaben zur Achsgeometrie des Anhängers, nämlich dessen Achsen-Zahl und Deichsel-Länge sowie Spurweite berücksichtigt werden.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin die Gesamtlänge, optional auch die Gesamtbreite des Anhängers bei der Erstellung der Handlungsempfehlung oder bei der veranlassten Quer- und/oder Längsführung berücksichtigt wird.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Angaben zur Achsgeometrie und/oder Abmessung des Anhängers dem Fahrerassistenzsystem durch manuelle Eingabe explizit übermittelbar sind.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Angaben zur Achsgeometrie und/oder Abmessung des Anhängers über eine elektrisch-elektronische Verbindung vom Anhänger an das Fahrerassistenzsystem explizit oder in Form zumindest einer Ersatzgröße hierfür übermittelt werden.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Angaben zur Achsgeometrie des Anhängers vom Fahrerassistenzsystem implizit aus einer gewissen nicht geradlinigen Fahrtstrecke des durch das Kraftfahrzeug mit Anhänger gebildeten Gespanns ermittelt werden.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin der Knickwinkel als Winkel zwischen des Längsachsen des Kraftfahrzeugs und des Anhängers berücksichtigt wird.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines lenkbaren Anhängers weiterhin der gemessene Lenkwinkel des Anhängers berücksichtigt wird.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über eine gewisse Streckenlänge die vom Gespann vorwärts befahrene Strecke gespeichert wird, um hieraus für eine möglicherweise fällige Rückwärtsfahrt über die Strecke Handlungsempfehlungen oder Angaben zur Querführung und/oder Längsführung ableiten zu können.