DE102012214208A1

DE102012214208A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs während einer vollautomatischen Fahrzeugführung

Info

Publication number: DE102012214208A1
Application number: DE102012214208.8A
Authority: DE
Inventors: Dirk De Bruin; Joachim Schiehlen; Andreas Bogner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2014-02-13
Also published as: CN104520159B; US9403533B2; US20150151757A1; WO2014023650A1; CN104520159A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs während des Betriebs eines vollautomatischen, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildeten Fahrerassistenzsystems mittels einer Steuereinheit, die bei Betrieb dieses Fahrerassistenzsystems eine Antriebseinheit und/oder Bremseinheit derart ansteuert, dass das Kraftfahrzeug einen vorgegebenen Abstand zu einem als Zielobjekt detektierten Vorderfahrzeug einhält, und das die Aktuatorik eines Lenksystems derart ansteuert, dass das Kraftfahrzeug innerhalb der erkannten, eigenen Fahrspur gehalten wird. Erfindungsgemäß wird bei einem Verlassen der erkannten, eigenen Fahrspur des als Zielobjekt detektierten Vorderfahrzeugs und fehlendem neuen vorausfahrenden Vorderfahrzeug ein Bremseingriff vorgenommen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs während des Betriebs eines vollautomatischen, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildeten Fahrerassistenzsystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derzeit sind bereits bei vielen Fahrzeugherstellern vollautomatische, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildete Fahrerassistenzsysteme in der Entwicklung, die den Fahrer bei bestimmten Verkehrssituationen von der Fahraufgabe entlasten sollen, indem die Fahraufgabe vollständig automatisch übernommen wird. Als Beispiel ist ein sog. Stauassistent zu nennen, der bei Stausituationen auf Autobahnen zum Einsatz kommen kann. Dabei wird unterhalb einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit von z. B. 60 km/h oder 40 km/h sowohl die Längsführung (analog einer abstandsbezogenen bzw. aktiven Geschwindigkeitsregelung), als auch die Querführung zum Halten des Fahrzeugs innerhalb der Fahrspur automatisch vorgenommen. In einer besonderen Ausgestaltungsform von solchen Stauassistenten soll sogar zugelassen werden, dass der Fahrer zumindest für eine bestimmte Zeit seine Hände vom Lenkrad nehmen darf.
Derartige vollautomatische, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildete Fahrerassistenzsysteme erfordern hohe Sicherheitsanforderungen, da bei einem Fehlerfall hohe Risiken sowohl für den Fahrer, als auch für die anderen Verkehrsteilnehmer entstehen könnten.
Aus der DE 10 2010 021 591 A1 ist bereits ein Verfahren zum Betreiben eines derartige Fahrerassistenzsystems bekannt, wobei mittels eines Plausibilitätsüberwachungsmoduls kontinuierlich überprüft wird, ob ein Fehlerfall vorliegt. Als Fehlerfall sind verschiedene Situationen definiert, wie z. B. dass das Fahrzeug zu schnell oder rückwärts fährt, dass ein bestimmter Mindestabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug unterschritten wird und/oder dass das Fahrzeug die Spur verlässt. Wird ein solcher Fehlerfall erkannt, wird wenigstens ein zur Überführung des Kraftfahrzeugs in einen sicheren Zustand dienender Fahreingriff ausgeführt.
Aufgabe der Erfindung ist nun, ein im Hinblick auf das Erkennen von kritischen Verkehrssituationen und dem Einleiten entsprechender Maßnahmen verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs während des Betriebs eines vollautomatischen, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildeten Fahrerassistenzsystems anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Prinzipiell wird bei der Erfindung von einem Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs während des Betriebs eines vollautomatischen, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildeten Fahrerassistenzsystems ausgegangen. Derartige Fahrerassistenzsysteme sind derart ausgestaltet, dass sie bei Vorliegen vorgegebener Rahmenbedingungen – bspw. bei einer Autobahnfahrt und bei einer Geschwindigkeit, die unterhalb einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit liegt – mittels eines oder mehrerer Steuergeräte die Aktuatorik eines (elektrisch betriebenen) Lenksystems und/oder die Aktuatorik eines Antriebssystems und/oder Bremssystems derart ansteuern, dass das Fahrzeug innerhalb der erkannten eigenen Fahrspur und unter Berücksichtigung eines vorausfahrenden Fahrzeugs bzw. eines als Zielobjekt detektierten Vorderfahrzeugs und ggf. weiterer Verkehrsteilnehmer geführt bzw. gehalten wird. Die Längsführung kann dabei in analoger Weise der Längsführung einer abstandsbezogenen Geschwindigkeitsregelung (ACC) erfolgen.
Grundgedanke der Erfindung ist nun, bei Situationen, bei denen die eigene Fahrspur möglicherweise wegfällt, oder bei Situationen bei denen fälschlicherweise aufgrund einer falsch erkannten Spurmarkierung ein Verlassen der eigenen Fahrspur des vorausfahrenden Fahrzeugs erkannt wird, derart in die Steuerung des Fahrerassistenzsystems einzugreifen, dass keine Gefahrensituationen für den Fahrer oder andere Verkehrsteilnehmer entstehen. Zur Sicherstellung dieser Anforderung zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass bei einem Verlassen der erkannten, eigenen Fahrspur des als Zielobjekt detektierten Vorderfahrzeugs und fehlendem neuen vorausfahrenden Vorderfahrzeug ein Bremseingriff vorgenommen wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass, wenn z. B. die eigene Fahrspur endet oder sich ein Hindernis auf der Fahrspur befindet und dies nicht erkannt wird, das eigene Fahrzeug nicht durch eine entsprechende Ansteuerung der Antriebseinheit die Fahrbahn verlässt bzw. mit dem Hindernis kollidiert.
Vorteilhafterweise wird in solchen Situationen ein derartiger Bremseingriff vorgenommen, dass das Fahrzeug innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls oder innerhalb einer vorgegebenen Distanz zum Stillstand kommt, falls der Fahrer innerhalb des Abbremsvorgangs nicht selbst wieder die Fahraufgabe übernimmt bzw. in die Fahrzeugführung aktiv eingreift. Um in jedem Fall ein Abkommen von der Straße bzw. eine Kollision mit einem Hindernis zu verhindern, wird ein derartiger Bremseingriff vorgenommen, dass das Kraftfahrzeug innerhalb der Distanz zum Stillstand kommt, die zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Vorderfahrzeug zu dem Zeitpunkt vorlag, bei dem das Verlassen der Fahrspur des als Zielobjekt detektierten Vorderfahrzeug erkannt wurde, d. h. das Fahrzeug kommt spätestens an der Position zum Stillstand, bei der das vorausfahrenden Zielobjekt die Fahrspur verlassen hat.
Da ein derartiger Bremseingriff prinzipiell nur erforderlich ist, wenn der Fahrer aktuell abgelenkt ist und die möglicherweise drohende Gefahr nicht erkennt, kann vorteilhafterweise das erfindungsgemäße Verfahren auch derart weitergebildet sein, dass ein entsprechender Bremseingriff nur dann vorgenommen wird, wenn bei Verlassen der Fahrspur des Zielobjekts gleichzeitig erkannt wird, dass der Fahrer aktuell die Fahraufgabe nicht bzw. nicht innerhalb kürzester Zeit übernehmen kann. Dies kann wiederum dann erkannt bzw. vermutet werden, wenn festgestellt wird, dass der Fahrer das Lenkrad nicht berührt, also seine Hände nicht am Lenkrad hat.
Um den Fahrer auf diese Sondersituation aufmerksam machen zu können, wird vorteilhafterweise gleichzeitig mit dem entsprechenden Bremseingriff eine Warnung in Form eines optischen, akustischen oder haptischen Signals mit der Aufforderung die Fahrzeugführung wieder selbst zu übernehmen, an den Fahrer ausgegeben. Ggf. kann die Warnung auch schon vor dem Bremseingriff erfolgen.
Hinsichtlich der Querführung des Fahrzeugs nach dem Erkennen des Verlassens der erkannten, eigenen Fahrspur des Zielobjekts können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Gemäß einer ersten Alternative kann die Lenkaktuatorik des Lenksystems derart angesteuert werden, dass das Kraftfahrzeug weiterhin entlang einer auf Basis der vom vollautomatischen, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildeten Fahrerassistenzsystem ermittelten oder angeforderten Querführungsanforderung bzw. Querführungs-Trajektorie geführt wird, d. h. das Fahrzeug wird weiterhin innerhalb der Spur bzw. Spurmitte gehalten. Alternativ kann jedoch auch in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Lenkaktuatorik des Lenksystems derart angesteuert werden, dass das Kraftfahrzeug bei erkanntem Verlassen der eigenen Fahrspur des vorausfahrenden Zielobjekts entlang einer neu ermittelten Querführungs-Rückfalltrajektorie geführt wird. Bspw. könnte in diesem Fall sinnvoll sein, das Fahrzeug am rechten oder linken Rand der eigenen Fahrspur zum Halten zu bringen.
Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels nochmals näher erläutert. Dabei zeigt
1 eine erste Verkehrssituation, bei der das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommen kann,
2 eine zweite Verkehrssituation, bei der das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommen kann, und
3 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm zur Darstellung einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses Verfahren kann innerhalb eines Steuergeräts, oder über mehrere dafür vorgesehene Steuergeräte verteilt, implementiert sein.
Die 1 zeigt eine Stau-Verkehrssituation auf einer Autobahn mit 3 Fahrspuren FS1, FS2 und FS3, wobei die linke Fahrspur FS2 endet und in die mittlere Fahrspur FS2 übergeht.
Auf der rechten und mittleren Fahrspur FS3 und FS2 befinden sich die Fahrzeuge F1, F2 F3 und F4, auf der linken Fahrspur FS1 das mit einem sog. Stauassistenten ausgestalte Fahrzeug F, sowie ein als Zielobjekt ZO (bspw. mittels einer Kamera oder Radareinheit) detektiertes vorausfahrendes Fahrzeug Aufgrund des aktiven Stauassistenten wird bei dem Fahrzeug F sowohl die Längs- als auch die Querführung vollautomatisch vorgenommen, und zwar derart, dass das Fahrzeug innerhalb der Fahrspur FS1 mit einem vorgegebenen Abstand zu dem detektierten Zielobjekt ZO geführt wird. Das mit dem Stauassistenten ausgestattete Fahrzeug F befindet sich zum Zeitpunkt t0 an der mit Ft0 gekennzeichneten Position. Zu diesem Zeitpunkt t0 wird erkannt, dass das (ursprüngliche) Zielobjekt ZO die Spur verlässt, also als Zielobjekt wegfällt und gleichzeitig auch kein neues vorausfahrendes Fahrzeug erkannt bzw. als Zielobjekt bestimmbar ist. Erfindungsgemäß ändert der Stauassistent die Fahrzeugführung nun derart, dass das Fahrzeug F durch eine entsprechende Querführung und einen entsprechenden Bremseingriff innerhalb der Fahrspur in der Distanz zum Stehen kommt, bei dem das Zielobjekt ZO die Spur verlassen hat, vgl. Ft1. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Fahrzeug zwar weiter innerhalb dieser linken Fahrspur FS1 fährt, aber aufgrund der für das Fahrerassistenzsystem unplausiblen Situation zum Stillstand abgebremst wird. Gleiches würde auch bei einer Kreisverkehr-Situation erfolgen, bei der das Zielobjekt in den Kreisverkehr einfahren und somit nicht mehr als Zielobjekt zur Verfügung stehen würde.
Die 2 zeigt nun eine andere Stau-Verkehrssituation, bei der das mit dem Stauassistenten ausgestattete Fahrzeug F bspw. aufgrund fehlerhafter Sensorik einen abknickenden Fahrspurverlauf FS erkennen würde, obwohl die tatsächliche Fahrspur FS' nicht abknickt. Da hier das Zielobjekt nicht der vom Stauassistenten falsch detektierten Fahrspur FS folgen würde, wird zum Zeitpunkt t0 ein Verlassen dieser „falschen„ Fahrspur FS des Zielobjekts ZO erkannt. Weiter würde das Fahrzeug auch kein neues vorausfahrendes Fahrzeug erkennen, da es den falsch angenommenen Fahrbahnverlauf FS nicht gibt. Aufgrund dieser Situation würde der Stauassistent derart in die Fahrzeugführung eingreifen, dass das Fahrzeug F an der Position t1 zum Stillstand kommt, an der das Verlassen der erkannten Fahrspur FS des Zielobjekt ZO detektiert wird, da sich ansonsten eine für das System unplausible Situation ergeben würde.
Das in 3 dargestellte Ablaufdiagramm zur Darstellung einer Ausgestaltungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens beginnt in Schritt 10, sobald das als Stauassistent StA ausgebildete vollautomatische, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgestaltete Fahrerassistenzsystem in Betrieb ist. Ist dies der Fall, wird (im Schritt 20) kontinuierlich zur Querführung des Kraftfahrzeugs eine Lenkaktuatorik L, die als elektrisch betriebenes Lenksystem ausgestaltet sein kann, gemäß den Anforderungen des Stauassistenten StA-A zum Spurhalten angesteuert, d. h. es findet eine Regelung der Querführung q statt. Gleichzeitig werden zur Längsführung des Kraftfahrzeugs das Bremssystem Br und Antriebssystem A gemäß den Anforderungen des Stauassistenten StA-A angesteuert. Die Längsführung kann identisch einer Längsführung eines abstandsbezogenen Geschwindigkeitsregelsystems erfolgen.
Weiter wird im Schritt 30 kontinuierlich überprüft, ob das Zielobjekt ZO die erkannte, eigene Fahrspur FS verlässt und somit als Regelobjekt wegfällt. Wird ein Verlassen der Fahrspur FS des Zielobjekts ZO erkannt, wird im nächsten Schritt 40 überprüft, ob ein neues Zielobjekt ZO auf der Fahrspur erkannt wird. Ist dies der Fall wird zu Schritt 20 zurückgesprungen und eine entsprechende Fahrzeugführung auf das neue Zielobjekt ZO vorgenommen.
Wird jedoch kein neues Zielobjekt erkannt, wird im folgenden Schritt 50 eine Übernahmeaufforderung ÜA zur Übernahme der Fahrzeugführung an den Fahrer in Form einer akustischen, haptischen und/oder optischen Meldung ausgegeben. Da nun kein neues Zielobjekt vorhanden ist, auf das eine Abstandsregelung vorgenommen werden kann, wird zwar die Querführung durch entsprechende Ansteuerung des Lenksystems L weiterhin auf Basis der Querführungs-Anforderung StA-A des Stauassistenten StA vorgenommen, d. h. die Querführung-Anforderung StA-A bzw. die Querführungstrajektorie bleibt unverändert. Im Gegensatz dazu wird die Längsregelung derart verändert, dass durch einen entsprechenden Bremseingriff über die Bremse Br das Fahrzeug in den Stillstand abgebremst wird.
Gleichzeitig bzw. nach Beginn des Einleitens dieser Querführungs- und Längsführungsmaßnahmen wird in einem nächsten Schritt 60 überprüft, ob der Fahrer die Fahraufgabe wieder selbst übernommen hat oder das Fahrzeug sich bereits im Stillstand befindet. Ist (noch) keine der beiden Bedingungen erfüllt, wird zu Schritt 50 zurückgesprungen und die entsprechende Regelung fortgesetzt.
Wird jedoch erkannt, dass der Fahrer die Fahraufgabe wieder selbst übernommen hat oder das Fahrzeug den Stillstand erreicht hat, wird der Stauassistent StA deaktiviert und das Verfahren ist somit beendet. Alternativ muss dies nicht unbedingt zu einer Deaktivierung führen. Wenn z. B. zwischenzeitlich wieder Spuren erkannt werden und er Fahrer die Hände am Lenkrad hat, kann die Querführung auch aktiv bleiben.
Durch dieses hier beschriebene Verfahren kann auf einfache und kostengünstige Weise sichergestellt werden, dass das Fahrzeug bei aktiven Stauassistenten und kritischen bzw. nicht eindeutig erkennbaren Verkehrssituationen automatisch in einen sicheren Zustand bzw. in den Stillstand gebracht wird und somit keine Gefahr für den Fahrer oder andere Verkehrsteilnehmer droht.
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

DE 102010021591 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs während des Betriebs eines vollautomatischen, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildeten Fahrerassistenzsystems (StA) mittels einer Steuereinheit, die bei Betrieb dieses Fahrerassistenzsystems eine Antriebseinheit (A) und/oder Bremseinheit (Br) derart ansteuert, dass das Kraftfahrzeug (F) einen vorgegebenen Abstand zu einem als Zielobjekt (ZO) detektierten Vorderfahrzeug einhält, und das die Aktuatorik eines Lenksystems (L) derart ansteuert, dass das Kraftfahrzeug (F) innerhalb der erkannten, eigenen Fahrspur (FS, FS3) gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Verlassen der erkannten, eigenen Fahrspur (FS, FS3) des als Zielobjekt (ZO) detektierten Vorderfahrzeugs und fehlendem neuen vorausfahrenden Vorderfahrzeug (ZO) ein Bremseingriff vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein derartiger Bremseingriff vorgenommen wird, dass das Kraftfahrzeug (F) innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls oder innerhalb einer vorgegebenen Distanz zum Stillstand kommt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein derartiger Bremseingriff vorgenommen wird, dass das Kraftfahrzeug (F) innerhalb der Distanz zum Stillstand kommt, die zwischen dem Kraftfahrzeug (F) und dem Vorderfahrzeug (ZO) zu dem Zeitpunkt (t0) vorlag, bei dem das Verlassen der Fahrspur (FS, FS3) des als Zielobjekt (ZO) detektierten Vorderfahrzeugs erkannt wurde.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Warnung an den Fahrer ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremseingriff nur dann vorgenommen wird, wenn gleichzeitig erkannt wird, dass der Fahrer aktuell die Fahraufgabe nicht übernehmen kann, insbesondere dann, wenn erkannt wird, dass der Fahrer das Lenkrad nicht berührt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkaktuatorik des Lenksystems (L) derart angesteuert wird, dass das Kraftfahrzeug (F) entlang einer auf Basis der vom vollautomatischen, zur fahrerunabhängigen Fahrzeugführung ausgebildeten Fahrerassistenzsystem ermittelten oder angeforderten Querführungsanforderung bzw. Querführungs-Trajektorie (StA-A) oder entlang einer neu ermittelten Querführungs-Rückfalltrajektorie geführt wird.