DE102013019202A1

DE102013019202A1 - Fahrerassistenzsystem mit intuitiver Fahrerführung

Info

Publication number: DE102013019202A1
Application number: DE102013019202.1A
Authority: DE
Inventors: Marcus Kühne
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2015-05-21
Anticipated expiration: 2033-11-16
Also published as: DE102013019202B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrerassistenzsystems (16) eines Kraftfahrzeugs (14), wobei durch eine Umfeldsensorik (36) Objektdaten (O), die in einer Umgebung des Fahrzeugs (14) befindliche Objekte (24, 28) beschreiben, ermittelt werden und ausgehend von einem aktuellen Manöverschritt eines Fahrmanövers (48) anhand der Objektdaten (O) für vom aktuellen Manöverschritt verschiedene Manöverschritte (50, 52, 54) jeweils ein Risikowert (10) ermittelt wird, welcher eine Wahrscheinlichkeit für eine sich bei einem Wechsel zu diesem Manöverschritt (50, 52, 54, 58, 82, 90) ereignende Kollision mit einem der Objekte (24, 28, 62, 64, 66, 70) angibt. Bei einem Versuch des Fahrers, durch eine Veränderung der Lenkradstellung und/oder der Pedalstellung zu einem neuen Manöverschritt (50, 52, 54) zu wechseln, wird am Lenkrad (40) und/oder an der Pedalerie (42, 44) eine Gegenkraft entgegengesetzt, die um so größer ist, je größer der für den neuen Manöverschritt (50, 52, 54, 58) ermittelte Risikowert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem, mittels welchem ein Fahrer beim Durchführen von Fahrmanövern unterstützt wird. Das Fahrerassistenzsystem weist eine Umfeldsensorik und eine Aktoreinrichtung auf, wobei die Umfeldsensorik dazu ausgelegt ist, Objekte in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erkennen, und die Aktoreinrichtung in Abhängigkeit von einem Steuersignal an einem Lenkrad und/oder an einer Pedalerie des Kraftfahrzeugs eine vom Fahrer spürbare Kraft zu erzeugen ausgelegt ist.
Zukünftig wird in Fahrzeugen eine immer leistungsfähigere Sensorik zur Erfassung der Umfeldsituation in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen. Hieraus ergeben sich erweiterte Eingriffsmöglichkeiten zur Unfallvermeidung. Solange diese Sensorik aber noch nicht 100 prozentig verlässlich ist, wird es erforderlich sein, dass die Eingriffe auch übersteuert werden können.
Aus der US 2010/0134263 A1 ist zur Vermeidung einer Heckkollision ein Verfahren bekannt, bei welchem durch Aufbringen eines Gegendrucks auf ein Gaspedal die drohende Kollision vermieden wird, wenn der Fahrer zu viel Gas gibt.
Aus der EP 1 932 742 A2 ist ein Fahrerassistenzsystem bekannt, welches eine Vibration an einem Gaspedal erzeugt, die eine haptische Rückmeldung an den Fahrer zur Signalisierung einer Geschwindigkeitsreduzierung darstellt.
Aus der DE 10 2004 061 263 A1 ist eine Kennlinienanpassung eines Fahrpedals auf Basis von Fahrdynamikdaten eines Kraftfahrzeugs bekannt. Es wird das Vorliegen einer fahrdynamisch gefährlichen Situation detektiert und dann das Pedalverhalten des Fahrpedals beeinflusst.
Aus der DE 10 2007 020 936 A1 ist bekannt, bei einem Kraftfahrzeug ein Gegenmoment auf ein Lenkrad aufzubringen, um ein destabilisierendes Lenkmanöver zu unterbinden.
Aus der EP 2 514 652 A1 ist im Zusammenhang mit der Erzwingung der Einhaltung einer Höchstfahrgeschwindigkeit bekannt, mittels eines Servomotors auf ein Gaspedal einen Gegendruck auszuüben, falls der Fahrer versucht, die Höchstgeschwindigkeit durch Gas geben zu überschreiten.
Aus der DE 10 2004 009 308 A1 ist ebenfalls das Erzeugen eines Gegendrucks an einem Gaspedal zum Signalisieren einer eingestellten Höchstgeschwindigkeit bekannt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Aktoreinrichtungen zum Signalisieren einer gefährlichen oder verbotenen Fahrsituation stellen einzelne, singuläre Sicherheitsmaßnahmen dar, welche dem Fahrer verhältnismäßig überraschend immer nur in einzelnen, sehr selten vorkommenden Situationen begegnen. Zudem wirkt jede der Maßnahmen auf ein einzelnes Betätigungselement zum Führen des Kraftfahrzeugs, also entweder auf ein Pedal oder das Lenkrad.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Kraftfahrzeug ein einheitliches Beeinflussungsbild der Aktoreinrichtung zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Mittels des Verfahrens ist eine Verknüpfung unterschiedlicher, auf das Lenkrad und zumindest eine Pedale der Pedalerie einwirkende Aktoren eines Kraftfahrzeugs realisiert, so dass die Aktoren koordiniert zusammenwirken und sich hierdurch für den Fahrer aufeinander abgestimmte Eingriffe in sowohl seine Lenkmanöver als auch seine Beschleunigungs- und/oder Bremsmanöver ergeben. Das Verfahren geht von der Situation aus, dass ein Fahrer mit dem Kraftfahrzeug Fahrmanöver durchführt, also seine Fahrsituation verändert. Ein Fahrmanöver besteht aus einer Abfolge einzelner Manöverschritte, von denen jeder durch eine Lenkradstellung eines Lenkrads des Kraftfahrzeugs sowie eine Pedalstellung einer Pedalerie des Kraftfahrzeugs definiert ist. Ein bestimmter Lenkwinkel des Lenkrads und eine bestimmte Stellung des Gaspedals und des Bremspedals ergibt also einen bestimmten Manöverschritt.
Bei dem Verfahren wird nun durch eine Umfeldsensorik des Fahrerassistenzsystems die Umgebung des Fahrzeugs beobachtet, indem Objektdaten, die in der Umgebung befindliche Objekte beschreiben, ermittelt werden. Als die Umfeldsensorik kann auf die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme zurückgegriffen werden, beispielsweise ein Kamerasystem, ein Radarsystem, ein Ultraschallsystem, ein Empfänger für Car2Car-Nachrichten und Car2X-Nachrichten oder aber auch einer Kombination aus diesen Systemen.
Bei dem Verfahren wird des Weiteren ausgehend von dem aktuellen Manöverschritt, also der aktuellen Lenkradstellung und der aktuellen Stellung der Pedalerie, anhand der Objektdaten ermittelt, was passieren würde, wenn der Fahrer von dem aktuellen Manöverschritt zu vom aktuellen Manöverschritt verschiedenen Manöverschritten wechselt. Hierzu wird ein Risikowert ermittelt, welcher eine Wahrscheinlichkeit angibt, dass sich eine Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem der Objekte in der Umgebung ergibt, falls zu einem bestimmten Manöverschritt gewechselt wird, also die Lenkradstellung in die durch den jeweiligen Manöverschritt definierte Stellung gebracht wird und die Pedalerie gemäß dem Manöverschritt eingestellt wird. Durch Ermitteln der Risikowerte für eine Vielzahl von möglichen Manöverschritten ergibt sich in dem Fahrerassistenzsystem ein Kennfeld, das für eine Vielzahl möglicher Lenkradstellungen oder Lenkwinkel und eine Vielzahl von Beschleunigungs- beziehungsweise Abbremsvorgängen einen Risikowert zuordnet.
Versucht nun der Fahrer durch eine Veränderung der Lenkradstellung und/oder der Pedalstellung von dem aktuellen Manöverschritt zu einem neuen Manöverschritt zu wechseln, so wird dies durch die das Fahrerassistenzsystem detektiert und der Risikowert für das neue Manöver überprüft. Hierdurch ist dann bekannt, wie riskant das Fahrmanöver wird, wenn der Fahrer tatsächlich den neuen Manöverschritt vollends durchführt. Das Fahrerassistenzsystem setzt dann durch Ansteuerung einer Aktoreinrichtung des Fahrerassistenzsystems am Lenkrad und/oder an der Pedalerie der Veränderung eine Gegenkraft entgegen. Diese Gegenkraft ist umso größer, je größer der für den neuen Manöverschritt ermittelte Risikowert ist. Der Fahrer spürt also bei einem sehr riskanten Manöverschritt eine entsprechend große Gegenkraft, die ihn darauf aufmerksam macht, dass die Wahrscheinlichkeit für eine Kollision steigt, wenn das Fahrmanöver mit dem angestrebten Manöverschritt fortgesetzt wird.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass durch Ermitteln des Risikowerts in Abhängigkeit von den beiden Koordinaten oder Eingabevariablen Lenkradstellung und Pedalstellung eine kombinierte Auswertung der Wahrscheinlichkeit für eine Kollision gegeben ist und entsprechend einheitlich durch Beeinflussung des Lenkrads und der Pedalerie reagiert wird. Das folgende Beispiel verdeutlicht den Vorteil.
Fährt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug hinter einem anderen Fremdfahrzeug hinterher und wird hierbei das Kraftfahrzeug durch Niedertreten des Gaspedals beschleunigt, ohne die Lenkradstellung zu verändern, so ist dies riskant, da ein Auffahrunfall droht. Gibt der Fahrer dagegen Gas und lenkt der gleichzeitig an dem vorausfahrenden Fremdfahrzeug vorbei, um dieses beispielsweise zu überholen, so ist die gleiche Pedalstellung (Gas geben) harmlos. Der zweite Manöverwechsel (gleichzeitig Gas geben und Lenken) ist dabei umso ungefährlicher, je weiter der Fahrer von dem vorausfahrenden Fremdfahrzeug weglenkt oder je weniger Gas er gibt. Entsprechend wird gemäß der Erfindung dem Fahrer eine kontinuierlich schwächer werdende Gegenkraft am Lenkrad dargeboten, je weiter er dem vorausfahrenden Fahrzeug ausweicht. Genauso erfährt der Fahrer eine schwächer werdende Gegenkraft am Gaspedal, wenn der Fahrer zwar nicht weit genug lenkt, aber dafür weniger stark Gas gibt. Die Gegenkräfte am Lenkrad und am Gaspedal bedingen also einander. Durch die Erfindung kann dem nun Rechnung getragen werden. Bevorzugt ist auf der Grundlage des genannten Kennfelds ein gradientenbasiertes Ansteuern der Aktoreinrichtung vorgesehen. Die benötigten Aktoren zum Erzeugen einer Gegenkraft an einem Lenkrad und einer Pedalerie eines Kraftfahrzeugs sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt.
Eine Weiterbildung des Verfahrens betrifft die Berechnung des Risikowerts. Eine vorteilhafte Risikowertberechnung besteht darin, für jeden Manöverschritt den jeweiligen Risikowert zu ermitteln, indem für den Manöverschritt eine Prädiktion der Fahrtrajektorie ermittelt wird, also überprüft wird, wohin sich das Kraftfahrzeug durch den neuen Manöverschritt bewegen würde. Es wird dann überprüft, ob das Kraftfahrzeug entlang der Fahrtrajektorie mit einem der Objekte kollidiert. Hierbei kann natürlich auch eine Eigenbewegung der Objekte mit berücksichtigt werden. Kollisionsprädiktionen der beschriebenen Art sind an sich aus dem Stand der Technik beispielsweise im Zusammenhang mit der pilotierten Fahrt durch autonome Fahrerassistenzsysteme bekannt. Falls eine Kollision vorausgesagt wird, wird diese bewertet, um hierdurch einen Wert für den Risikowert zu erhalten. Es kann vorgesehen sein, hierbei zu ermitteln, wie viel Reaktionszeit dem Fahrer bis zur Kollision bleibt. Der Risikowert wird dann umso größer eingestellt, je geringer die verbleibende Reaktionszeit ist. Welche Zuordnung von Reaktionszeit zu Risikowert gewählt wird, ist dem Fachmann anhand von einfachen Beobachtungen mit Testpersonen sowie durch einschlägige Literatur betreffend das Reaktionsvermögen von Menschen nach Bedarf gewählt werden. Gibt also in dem obigen Beispiel der Fahrer Gas, ohne die Lenkradstellung zu verändern, und kann sich hierdurch eine Kollision in 15 Sekunden ereignen, so ist dies weniger risikohaft, als beispielsweise das starke Gas geben, während sich das Kraftfahrzeug in einer engen Parklücke befindet, weil in diesem Fall die Kollision in weniger als einer Sekunde stattfindet.
Das letzte Beispiel führt auch zu einer Weiterbildung der Erfindung, bei welcher nicht nur eine vom Fahrer notfalls zu überwindende Gegenkraft aufgebaut wird, sondern das Lenkrad und/oder die Pedalerie sogar ganz blockiert wird, falls der Risikowert für den neuen Manöverschritt einen vorbestimmten Höchstwert überschreitet. Hierdurch wird es dem Fahrer unmöglich gemacht, zu dem neuen Manöverschritt zu wechseln. Dem Fahrer ist es also gar nicht möglich, mit dem Kraftfahrzeug absichtlich einen Unfall herbeizuführen.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung betrifft den Grenzfall, dass bereits für das aktuelle Fahrmanöver eine akute Kollisionsgefahr besteht. Hierzu wird bei der Weiterbildung auch für den aktuellen Manöverschritt ein Risikowert ermittelt und, falls dieser Risikowert größer als eine vorbestimmter Gefahrenwert ist, durch das Fahrerassistenzsystem unabhängig vom Fahrer selbständig zu einem autonomen Manöverschritt gewechselt, der sicherer ist, der also einen geringeren Risikowert aufweist. Das Fahrerassistenzsystem stellt hierzu mittels der Aktoreinrichtung die Lenkrandstellung und/oder die Pedalstellung selbsttätigt ein. Diese Weiterbildung weist den Vorteil auf, dass ein überforderter Fahrer durch das Fahrerassistenzsystem wieder zu einen sicheren Manöverschritt geführt wird.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung betrifft das Bereitstellen der Schaltungstechnik und der Verarbeitungslogik, um die Risikowerte zu ermitteln. Besonders günstig ist es, wenn hierbei auf bereits vorhandene Systeme eines Kraftfahrzeugs zurückgegriffen werden kann, da dies eine aufwandsarme Realisierung der Erfindung ermöglicht. Die Weiterbildung der Erfindung sieht hierzu vor, dass ein Fahrerassistenzsystem zugrundegelegt wird, das auch einen Autonomiemodus aufweist, in welchem das Fahrerassistenzsystem die Längsführung und/oder die Querführung des Kraftfahrzeugs selbsttätig ohne ein Zutun des Fahrers durchführt. Es kann also beispielsweise ein selbstfahrendes Kraftfahrzeug zugrundegelegt werden oder ein Kraftfahrzeug mit einem ACC (Automatik Cruise Control) oder ein Kraftfahrzeug mit einem Spurhalteassistenten. Fahrerassistenzsysteme mit solchen Autonomiemodi weisen in der Regel eine Planungseinheit auf, welche anhand der beschriebenen Objektdaten eine Manöverplanung durchführen, also günstige, von dem Fahrerassistenzsystem selbsttätig durchzuführende Einstellungen des Radwinkels und des Beschleunigungssystems beziehungsweise des Bremssystems. Zu dem Fahrerassistenzsystem gehört dann in der Regel noch eine Ausführungseinheit, die in Abhängigkeit von der Manöverplanung das Fahrzeug tatsächlich führt, indem durch Steuermotoren den Radwinkel eingestellt oder Gas gegeben oder gebremst wird.
Um nun ausgehend von einem solchen Fahrerassistenzsystem mit Autonomiemodus die Erfindung zu realisieren, sieht die Weiterbildung vor, dass bei abgeschaltetem Autonomiemodus in einem manuellen Modus, in welchem der Fahrer die Fahrmanöver in der beschriebenen Weise selbst durchführt, nur die Ausführungseinheit deaktiviert wird, aber die Planungseinheit für die Berechnung der Risikowerte weiter betrieben wird. Durch Weiterbetreiben der Planungseinheit können mittels der Planungseinheit beispielsweise Prädiktionen der Fahrtrajektorie für unterschiedliche, mögliche Einstellungen des Lenkrads und/oder der Pedalerie ermittelt werden, und so Kollisionswahrscheinlichkeiten berechnet werden.
Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, das in der beschriebenen Weise ein Fahrerassistenzsystem, eine Umfeldsensorik und eine Aktoreinrichtung aufweist. Die Umfeldsensorik und die Aktoreinrichtung sind über eine Steuereinrichtung gekoppelt, bei der es sich beispielsweise um ein Steuergerät oder eine zentrale Rechnereinrichtung handeln kann. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, die Aktoreinrichtung in Abhängigkeit von den Objektdaten der Umfeldsensorik gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels eines Steuersignals zu steuern. Hierdurch wird mittels der Aktoreinrichtung einer Positionsveränderung, die der Fahrer am Lenkrad und/oder der Pedalerie vorzunehmen versucht, eine Gegenkraft entgegengesetzt. Die Gegenkraft hängt hierbei von dem für den neuen Manöverschritt ermittelten Risikowert ab.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
1 ein Kennfeld mit Risikowerten, wie sie zu einer ersten Fahrsituation gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt worden sind, und
2 ein weiteres Kennfeld mit Risikowerten, wie sie zu einer zweiten Fahrsituation mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt worden sind.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In 1 ist auf der linken Seite ein Kennfeld 10 gezeigt, das zu einer in der 1 rechts skizzierten Fahrsituation 12 Risikowerte R0, R1, R2, R3, R4 angibt. Das Kennfeld 10 wurde in einem Kraftfahrzeug 14 von dessen Fahrerassistenzsystem 16 ermittelt. Das Kraftfahrzeug 14 stellt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs dar. In der in 1 dargestellten Fahrsituation 12 befindet sich das Kraftfahrzeug 14 auf einer linken Fahrspur 18 einer insgesamt dreispurigen Autobahn 20. Links neben dem Kraftfahrzeug 14 befindet sich eine Leitplanke 22. Das Kraftfahrzeug 14 fährt auf der linken Fahrspur 18 mit einer Fahrgeschwindigkeit V1 vorwärts. Hinter dem Kraftfahrzeug 14 fährt ein anderes Fahrzeug 24. Die mittlere Fahrspur 24 ist frei. Auf der rechten Fahrspur 26 fährt ein Fahrzeug 28, dessen Fahrer beabsichtigt, von der rechten Fahrspur 26 einen Fahrspurwechsel 30 auf die mittlere Fahrspur 24 durchzuführen. Die Fahrgeschwindigkeiten 32, 34 der Fahrzeuge 24, 28 sind in 1 ebenfalls durch Fahrtrichtungspfeile veranschaulicht.
Das Fahrerassistenzsystem 16 des Kraftfahrzeugs 14 weist eine Umfeldsensorik 36, eine Steuereinrichtung 38 und ein motorsteuerbares Lenkrad 40 und ein motorsteuerbares Gaspedal 42 auf. Es kann auch ein motorsteuerbares Bremspedal 44 aufweisen. Das Gaspedal 42 und das Bremspedal 44 bilden eine Pedalerie 46 des Kraftfahrzeugs 14. Durch die Motorsteuerbarkeit kann bei dem Lenkrad 40 der Lenkwiderstand beim Drehen des Lenkrads 40 eingestellt werden, so dass der Fahrer in Abhängigkeit von einem Steuersignal S der Steuereinrichtung 38 einen durch das Steuersignal S bestimmten Drehwiderstand oder Gegenmoment empfindet. Das Gaspedal 42 und das Bremspedal 44 weisen ebenfalls einen Motor auf, durch welchen in Abhängigkeit von dem Steuersignal S eine Gegenkraft auf eine fahrerseitige Betätigung des jeweiligen Pedals 42, 44 erzeugt wird.
Die Umfeldsensorik 46 kann in der beschriebenen Weise eine Kamera, einen Radarsensor, eine Ultraschallsensor und weitere, an sich aus dem Stand der Technik bekannte Sensoren für die Umfeldüberwachung aufweisen. Die Umfeldsensorik 46 kann auch beispielsweise von dem Kraftfahrzeug 28 per Car2Car-Technologie übermittelte Datenpakete empfangen, durch welche die Umfeldsensorik 46 eine Information über den bevorstehenden Spurwechsel 30 von dem Kraftfahrzeug 28 empfängt, beispielsweise das Signal eines Fahrrichtungsanzeigers (Blinkers). Die durch die Umfeldsensorik 36 ermittelten Informationen werden als Objektdaten O an die Steuereinrichtung 38 weitergegeben.
Das Lenkrad 40 und das Gaspedal 42 und das Bremspedal 44 können Stellungssensoren aufweisen, welche der Steuereinrichtung 38 die aktuelle Stellung des Lenkrads 40, des Gaspedals 42 und des Bremspedals 44 signalisieren können. Die aktuellen Stellungen definieren zusammen den aktuellen Manöverschritt A.
Die Steuereinrichtung 38 hat aus den Objektdaten O und den aktuellen Stellungen des Lenkrads 40, des Gaspedals 42 und des Bremspedals 44 auch bevorzugt auch in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit V1 das Kennfeld 10 berechnet. Die Risikowerte R0, R1, R2, R3, R4 des Kennfelds 10 geben an, für welche Lenkradstellung L oder Lenkwinkel, die hier in Grad angegeben sind, und für welche Beschleunigung B sich welcher Risikowert ergibt. Die Beschleunigung B ergibt sich aus der Stellung des Gaspedals 42 und des Bremspedals 44. Das Kennfeld 10 ist in 1 durch Isometrielinien für die Risikowerte R1, R2, R3, R4 veranschaulicht. Es kann einen gestuften oder kontinuierlichen Verlauf aufweisen. Die horizontale Achse stellt die Lenkstellung L, die vertikale Achse stellt die Beschleunigung B dar. Es sei angenommen, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs 14 momentan geradeaus lenkt, also das Lenkrad 40 eine Lenkstellung 0° aufweist. Entlang der vertikalen Achse ist der Ausgangspunkt der Schnittpunkt mit der horizontalen Achse (aktueller Manöverschritt A). Für die Risikowerte gilt: R0 < R1 < R2 < R3 < R4. Die Risikowerte des Kennfelds 10 können beispielsweise durch Prädiktion von Fahrtrajektorien des Kraftfahrzeugs 14 für die einzelnen Manöverschritte in der beschriebenen Weise berechnet worden sein.
Die durch die Lenkstellung L einerseits und die Beschleunigung B andererseits gebildeten Punkte in dem Kennfeld 10 bilden jeweils einen Manöverschritt. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs 14 möchte ein Spurwechselmanöver 48 durchführen, bei welchem er von der linken Fahrspur 18 auf die mittlere Fahrspur 24 wechselt. Das Fahrerassistenzsystem 16 führt hierbei den Fahrer in einer für den Fahrer intuitiven Weise, indem dem Fahrer beim Betätigen des Lenkrads 40 und des Gaspedals 42 und gegebenenfalls auch des Bremspedals 44 durch deren Motoren eine Gegenkraft dargeboten wird, die davon abhängt, wie riskant die Stellungsänderung des Lenkrads 40 beziehungsweise des Gaspedals 42 und des Bremspedals 44 ist.
Hierzu überprüft die Steuereinrichtung 38 die vom Fahrzeug 14 begonnenen Stellungsänderungen anhand des Kennfelds 10. Anhand des Kennfelds erkennt die Steuereinrichtung 38, dass es sehr riskant wäre, das Gaspedal 42 ganz durchzudrücken und hierbei mit dem Lenkrad 40 nach links zu lenken. Dies ergibt einen Manöverschritt 50 im linken oberen Bereich des Kennfelds 10 oberhalb des Risikowerts R4. Entsprechend würde die Steuereinrichtung 38 mittels des Steuersignals S dem Fahrer bei dem Versuch, den Manöverschritt 50 auszuführen, einen entsprechend großen Widerstand sowohl beim Lenken 40 als auch beim Niedertreten des Gaspedals 42 entgegensetzen. Dass sowohl das Lenkrad 40 als auch das Gaspedal 42 mit einer Gegenkraft beaufschlagt werden, kann davon abhängig gemacht werden, dass ausgehend von der Lenkstellung L = 0° in dem Kennfeld 10 nach links gegangen werden muss, um den Manöverschritt 50 zu erreichen, was bedeutet, dass die Lenkstellungsänderung mit einer Gegenkraft beeinflusst werden sollte, damit entsprechend eine Gegenkraft für das Lenkrad 40 nötig ist. Genauso muss in dem Kennfeld 10 von der horizontalen Achse nach oben zum Manöverschritt 50 gegangen werden, was bedeutet, dass auch die Gaspedalstellung nicht geändert werden sollte, was eine Gegenkraft am Gaspedal 42 hervorruft.
Ein weiteres riskantes Manöver ist in dem Kennfeld 10 erkennbar, wenn der Fahrer stark bremst. Dies ergibt den Manöverschritt 52. Hier ergibt sich ebenfalls ein Risikowert nahe dem Risikowert R3, weil ein Auffahrunfall durch das Fahrzeug 24 droht. Würde der Fahrer spontan vom Gas gehen und nach rechts lenken, ergibt sich der Manöverschritt 54, der ebenfalls riskant ist, weil eine Kollision mit dem Fahrzeug 28 droht. Möchte der Fahrer den Spurwechsel 48 durchführen, also nach rechts lenken, so sollte er hierbei Gas geben, damit er nicht durch das Fahrzeug 28 gefährdet wird. Entsprechend ergibt sich in dem Kennfeld 10 eine Ebene 56 mit einem verhältnismäßig niedrigen Risikowert R0. Bei Durchführen von Manöverschritten, die Bestandteil der Ebene 56 sind, spürt der Fahrer keine oder nahezu keine Gegenkraft, während er bei allen anderen Manöverschritten eine hin zur Ebene 56 wirkende Kombination aus Gegenkräften am Lenkrad 40 und Gaspedal 42 spürt. Hierdurch wird der Fahrer intuitiv entlang einer Kette 58 aus einzelnen Manöverschritten geführt, welche den sichersten Weg beim Durchführen des Spurwechselmanövers 48 bildet. Wichtig festzustellen ist hierbei, dass durch das Fahrerassistenzsystem 16 nicht ausdrücklich erkannt werden muss, dass es sich bei dem aktuellen Fahrmanöver 48 um ein Spurwechselmanöver 48 handelt. Es reicht die Auswertung einzelner Manöverschritte anhand des Kennfelds 10 aus.
In 2 ist ein Kennfeld 10' für eine Fahrsituation 12' gezeigt. Bei der Fahrsituation 12' möchte der Fahrer des Kraftfahrzeugs 14 in eine Parklücke 60 zwischen parkenden Fahrzeugen 62, 64, 66 rückwärts einparken. Auf einer Nebenspur 68 fährt gerade ein Fahrzeug 70 an dem Kraftfahrzeug 14 mit einer Fahrgeschwindigkeit V2 vorbei. Das Kraftfahrzeug 14 steht auf der rechten Fahrspur 72 gerade still. Mittels eines Blinkers zeigt der Fahrer durch ein Blinksignal 74 sein bevorstehendes Einparkmanöver 76 an. Er kann nun das Lenkrad 40, das Gaspedal 42 und das Bremspedal 44 bedienen und erfährt wieder durch das Fahrerassistenzsystem 16 eine Gegenkraft, welche dem Risiko des vom Fahrer angestrebten Manöverschrittes entspricht. Hierzu überprüft die Steuereinrichtung 38 das Kennfeld 10' zur aktuellen Fahrsituation 12'. Das Kraftfahrzeug 14 steht still und wird nicht beschleunigt (B = Null) und es sei angenommen, dass das Lenkrad 40 geradeaus gerichtet ist (L = 0°).
Würde der Fahrer nun mit dem Kraftfahrzeug 14 Gas geben, also das Gaspedal 42 durchdrücken und scharf nach links auf die Nebenspur 68 lenken, so ist dies ein Fahrschritt 78, der sehr riskant ist, weil mit Sicherheit eine Kollision mit dem Fahrzeug 70 erfolgen würde. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist bei dem Fahrerassistenzsystem 16 sogar vorgesehen, dass Manöverschritte, wie der Manöverschritt 78, die einen Risikowert aufweisen, der größer als der vorbestimmter Risikowert, z. B. R3, ist, nicht möglich sind. In dem Kennfeld 10' ist dies durch die Schraffur gekennzeichnet. Dem Fahrer ist es also mit dem Kraftfahrzeug 14 gar nicht möglich, diesen Manöverschritt 78 auszuführen, das heißt sein Kraftfahrzeug 14 zu beschädigen. Durch das Steuersignal S kann die Steuereinrichtung 38 beispielsweise bewirken, dass das Lenkrad 40 und das Gaspedal 42 blockiert werden, so dass der Manöverschritt 78 nicht ausgeführt werden kann.
Würde der Fahrer Gas geben und nach rechts lenken, so ist dies ebenfalls ein riskanter Manöverschritt 80, weil hierdurch das parkende Fahrzeug 66 gerammt werden würde. Dagegen könnte der Fahrer einen ähnlichen Manöverschritt 82 durchführen, weil er beim Manöverschritt 82 weniger stark beschleunigt und weniger steil lenkt, so dass er noch selbst durch Gegenlenken oder Bremsen reagieren könnte.
Um das Parkmanöver 76 durchzuführen, muss der Fahrer rückwärtsfahren. Würde er hierbei sehr steil lenken, würde sich der Manöverschritt 84 ergeben, der ebenfalls riskant ist, weil das Kraftfahrzeug 14 hierbei eine Ecke 86 des parkenden Fahrzeugs 64 rammen würde. Entsprechend ist der Manöverschritt 84 auch blockiert. Genauso kann der Fahrer nicht mit Vollgas rückwärtsfahren, was einen Manöverschritt 88 bedeuten würde, durch welchen er das Fahrzeug 62 rammen würde. Der Fahrer muss also günstigstenfalls einen Manöverschritt 90 durchführen, bei welchem er nicht zu steil einlenkt und mit einer moderaten Beschleunigung in die Parklücke 60 einfährt. Durch das Steuersignal S signalisiert die Steuereinrichtung 38 dem Fahrer durch entsprechende Gegenkräfte am Gaspedal 42 und Lenkrad 40 während des Einparkens, welches die günstigsten Stellungen für das Lenkrad 40 und das Gaspedal 42 sind.
In den Kennfeldern 10, 10' ergeben sich durch die unterschiedlichen Risikowerte R0, R1, R2, R3, R4 Gradienten. Diese können sowohl eine Veränderung der Gegenkraft am Lenkrad 40 als auch am Gaspedal 42 definieren, so dass ein stimmiges Zusammenspiel zwischen den die Gegenkraft erzeugenden Motoren am Lenkrad 40 und Gaspedal 42 eine vorteilhafte Folge ist.
Hierdurch ergibt sich eine besonders geeignete und intuitive Umsetzung, wenn sowohl das Lenkrad, wie auch die Pedalerie einen Gegendruck aufbauen, wenn eine weiterführende Betätigung zu einer Kollision mit anderen Verkehrsteilnehmern oder stehenden Hindernissen führen könnte. So wird dem Fahrer in gleicher Weise für Längs- und Querführung eine subtile Hilfe zur Kollisionsvermeidung gegeben. Sprich wird ein Fahrer oder aber auch ein anderes Hindernis an der Seite detektiert, wie beispielsweise eine Leitplanke, wird bei zunehmender Annäherung ein Gegenlenkmoment aufgebaut. Zudem kann bei zu dichtem Auffahren auf den Vordermann oder aber ein stehendes Hindernis beim Einparken ein zunehmendes Gegenmoment am Gaspedal aufgebaut werden. Dies kann im Maximum so weit gehen, dass der Fahrer quasi gar nicht mehr mit anderen Hindernissen kollidieren kann, da das Gegenmoment bis ins Unendliche geht, also eine Blockade vorliegt. Die Kombination der genannten Technologien führen zu einer fühlbaren aber diskreten Beeinflussung des Fahrers, eben nicht nur über das Gaspedal, sondern auch im Zusammenspiel mit dem Lenkrad.
Es ergibt sich also ein intuitives Führen des Fahrers durch kombinierten Aufbau von Gegendruck und Gegenmoment an Lenkrad und Pedalerie.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2010/0134263 A1 [0003]
EP 1932742 A2 [0004]
DE 102004061263 A1 [0005]
DE 102007020936 A1 [0006]
EP 2514652 A1 [0007]
DE 102004009308 A1 [0008]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrerassistenzsystems (16) eines Kraftfahrzeugs (14), während ein Fahrer mit dem Kraftfahrzeug (14) aus einer Abfolge einzelner Manöverschritte (50, 52, 54, 58, 82, 90) bestehende Fahrmanöver (48, 76) durchführt, wobei jeder Manöverschritt (50, 52, 54, 58, 82, 90) durch eine Lenkradstellung eines Lenkrads (40) und eine Pedalstellung einer Pedalerie (42, 44) definiert ist und wobei bei dem Verfahren durch eine Umfeldsensorik (36) des Fahrerassistenzsystems (16) Objektdaten (O), die in einer Umgebung des Fahrzeugs (14) befindliche Objekte (24, 28, 62, 64, 66, 70) beschreiben, ermittelt werden und ausgehend vom aktuellen Manöverschritt anhand der Objektdaten (O) für vom aktuellen Manöverschritt verschiedene Manöverschritte (50, 52, 54, 58, 82, 90) jeweils ein Risikowert (10) ermittelt wird, welcher eine Wahrscheinlichkeit für eine sich bei einem Wechsel zu diesem Manöverschritt (50, 52, 54, 58, 82, 90) ereignende Kollision des Kraftfahrzeugs (14) mit einem der Objekte (24, 28, 62, 64, 66, 70) angibt, und bei einem Versuch des Fahrers, durch eine Veränderung der Lenkradstellung und/oder der Pedalstellung von dem aktuellen Manöverschritt zu einem neuen Manöverschritt (50, 52, 54, 58, 82, 90) zu wechseln, durch Ansteuern einer Aktoreinrichtung (40, 42, 44) der Fahrerassistenzsystems (16) am Lenkrad (40) und/oder an der Pedalerie (42, 44) der Veränderung eine Gegenkraft entgegengesetzt wird, die um so größer ist, je größer der für den neuen Manöverschritt (50, 52, 54, 58, 82, 90) ermittelte Risikowert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei für jeden Manöverschritt (50, 52, 54, 58, 82, 90) der jeweilige Risikowert (10) ermittelt wird, indem für den Manöverschritt (50, 52, 54, 58, 82, 90) eine Prädiktion der Fahrtrajektorie ermittelt wird und überprüft wird, ob das Kraftfahrzeug (14) entlang der Fahrtrajektorie mit einem der Objekte (24, 28, 62, 64, 66, 70) kollidiert, und für diesen Fall ermittelt wird, wie viel Reaktionszeit dem Fahrer bis zu der Kollision bleibt und der Risikowert (10, 10') umso größer eingestellt wird, je geringer die Reaktionszeit ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, falls der Risikowert (10, 10') für den neuen Manöverschritt (78, 80, 84, 88) einen vorbestimmten Höchstwert (R3) überschreitet, durch Blockieren des Lenkrads (40) und/oder der Pedalerie (42, 44) das Wechseln zu dem neuen Manöverschritt (78, 80, 84, 88) für den Fahrer unmöglich gemacht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auch für den aktuellen Manöverschritt ein Risikowert (10, 10') ermittelt wird und, falls dieser Risikowert (10, 10') größer als ein vorbestimmter Gefahrenwert ist, durch das Fahrerassistenzsystem (16) unabhängig vom Fahrer selbständig zu einem autonomem Manöverschritt mit einem geringeren Risikowert (10, 10') gewechselt wird, indem mittels der Aktoreinrichtung (40, 42, 44) die Lenkradstellung und/oder die Pedalstellung eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrerassistenzsystem (16) einen Autonomiemodus aufweist, in welchem das Fahrerassistenzsystem eine Längsführung und/oder eine Querführung des Kraftfahrzeugs selbsttätig ohne ein Zutun des Fahrers durchführt, wobei hierzu durch eine Planungseinheit des Fahrerassistenzsystems anhand der Objektdaten (O) eine Manöverplanung durchgeführt und durch eine Ausführungseinheit in Abhängigkeit von der Manöverplanung das Fahrzeug geführt wird, und wobei bei abgeschaltetem Autonomiemodus in einem manuellen Fahrmodus, in welchem der Fahrer die Fahrmanöver selbst durchführt, nur die Ausführungseinheit deaktiviert ist und die Planungseinheit für die Berechnung der Risikowerte weiter betrieben wird.
Kraftfahrzeug (14) mit einem Fahrerassistenzsystem (16), das eine Umfeldsensorik (36), eine Steuereinrichtung (38) und eine Aktoreinrichtung (40, 42, 44) aufweist, wobei die Umfeldsensorik (36) dazu ausgelegt ist, Objektdaten (O), die in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs (14) befindliche Objekte (24, 28, 62, 64, 66, 70) beschreiben, zu ermitteln, und wobei die Aktoreinrichtung (40, 42, 44) dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einem Steuersignal (S) am Lenkrad (40) und/oder an der Pedalerie (42) des Kraftfahrzeugs (14) eine einer durch einen Fahrer bewirkte Positionsveränderung entgegenwirkende Gegenkraft zu erzeugen, und wobei die Steuereinrichtung (38) mit der Umfeldsensorik (36) und der Aktoreinrichtung (40, 42, 44) gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, das Steuersignal (S) gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu erzeugen.