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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrerunterstützung bei einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs mit einem an das Kraftfahrzeug angekoppelten Anhänger, wobei durch eine Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs eine Überlagerung eines Bildes einer am Kraftfahrzeug angeordneten Kamera mit einer durch eine Recheneinrichtung berechneten graphischen Darstellung angezeigt wird.
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Das Rangieren mit einem insbesondere ungelenkten Anhänger ist für ungeübte Fahrer schwierig. Zum einen ist die Reaktion eines Anhängers auf Lenkbewegungen für ungeübte Fahrer häufig schwer vorauszusagen, zum anderen ist die Rückwärtssicht entweder durch den Anhänger weitgehend verdeckt oder der Anhänger selbst ist für den Fahrer schlecht sichtbar.
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Dabei ist besonders problematisch, dass bei einem Überschreiten eines gewissen Knickwinkels zwischen Kraftfahrzeug und Anhänger ein Geradestellen des Anhängers während einer Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs nicht mehr möglich ist. Wird in diesem Fall eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs fortgesetzt, so droht die Kollision des Anhängers mit dem Kraftfahrzeug. Es ist ebenfalls schwer abzuschätzen, ob der momentane Knickwinkel zwischen Kraftfahrzeug und Anhänger klein genug ist, um ein Geradestellen des Anhängers ohne eine Änderung der Ausrichtung des Anhängers zu ermöglichen. Dies ist beispielsweise bei dem Rangieren eines Anhängers, beispielsweise eines Caravans, in eine Parklücke wesentlich.
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Es ist daher bekannt, Fahrerassistenzsysteme bereitzustellen, die den Fahrer beim Rangieren mit einem Anhänger unterstützen. Insbesondere sind Systeme bekannt, die den Fahrer beim Lenken bei der Rückwärtsfahrt unterstützen. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass Fahreingriffe durch Fahrerassistenzsysteme, die in die Lenkung eingreifen, für Fahrer nicht immer nachvollziehbar sind und dass dem Fahrer beim Rangieren mit dem Anhänger keine ausreichenden Rückinformationen über den Fahrzeug- und Anhängerzustand gegeben werden, um ihm ein komfortables Rangieren zu ermöglichen.
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Die Druckschrift
DE 10 2012 006 206 A1 betrifft ein Verfahren zur Erfassung einer drohenden Kollision zwischen einem Zugfahrzeug und seinem Anhänger. Es wird eine Position des Anhängers bezüglich des Zugfahrzeugs erfasst. Unterschreitet die Winkeldifferenz zwischen einem maximalen Knickwinkel und einem aktuellen Knickwinkel einen vorbestimmten Schwellwert, kann eine Warnung erzeugt oder das Zugfahrzeug automatisch gebremst werden.
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Aus der nachveröffentlichten Druckschrift
WO 2014/174 037 A1 ist eine Steuereinrichtung für einen Anhänger bekannt. Eine tatsächliche Bewegungsrichtung eines Anhängers kann durch einen Sensor erfasst werden und eine Sollrichtung kann durch einen Benutzer vorgegeben werden. Durch eine Anzeigeeinrichtung kann ein Videobild einer Rückraumkamera dargestellt werden. Diesem können Pfeile überlagert werden, um die Soll- und Istbewegungsrichtung des Anhängers darzustellen.
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Die Druckschrift
DE 10 2010 050 474 A1 lehrt ein Verfahren zur Bestimmung einer Deichsellänge eines Anhängers.
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Eine Rückfahrhilfeeinrichtung zur Regelung einer Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns ist aus der Druckschrift
DE 10 2010 021 052 A1 bekannt. Ein Soll-Winkel zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs und des Anhängers ist durch ein Bedienelement mit wenigstens zwei Bewegungsfreiheitsgraden einstellbar, wobei eine Bewegung des Bedienelements in Richtung des einen Bewegungsfreiheitsgrads den Soll-Winkel erhöht oder erniedrigt und eine Bewegung in Richtung des anderen Bewegungsfreiheitsgrads den Soll-Winkel auf 0° setzt.
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Die gattungsbildende Druckschrift
DE 10 2012 015 435 A1 lehrt ein Verfahren zum Rangieren eines Gespanns aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger. Durch eine Rückfahrkamera des Zugfahrzeugs wird das rückwärtige Umfeld einschließlich des Anhängers beobachtet. Es wird ein Ist-Knickwinkel erfasst und ein Soll-Knickelwinkel kann eingegeben werden. Ist- und Soll-Knickewinkel können schematisch in einer Draufsicht dargestellt werden. Ergänzend wird vorgeschlagen, auf einem zentralen Display das reale Bild der Rückfahrkamera darzustellen und in dieses den Ist-Knickwinkel und den Soll-Knickwinkel einzublenden.
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Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Verfahren anzugeben, das insbesondere die Information eines Fahrers während des Fahrens mit einem Anhänger verbessert.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei durch das Bild zumindest ein Abschnitt der Deichsel des Anhängers abgebildet wird, und wobei durch die graphische Darstellung wenigstens eine einem Winkelwert, der einen Knickwinkel zwischen einer Längsachse des Kraftfahrzeugs und einer Längsachse des Anhängers betrifft, zugeordnete Richtung und/oder wenigstens ein dem Winkelwert zugeordneter Richtungsbereich perspektivisch entsprechend der Abbildungsgeometrie der Kamera dargestellt wird, und wobei als Teil der graphischen Darstellung ein eine der Richtung zugeordnete Genauigkeit der Richtung und/oder ein eine dem Richtungsbereich zugeordnete Genauigkeit des Richtungsbereiches beschreibender Toleranzbereich dargestellt wird.
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Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, dem Fahrer einen Winkelwert zu visualisieren, indem eine Richtung und/oder ein Richtungsbereich perspektivisch dargestellt werden, und zwar so, als wären sie von der Kamera abgebildet, und mit dieser Darstellung ein Bild der Kamera zu überlagern. Die Richtung beziehungsweise der Richtungsbereich können dabei insbesondere durch virtuelle Elemente abgebildet werden, die dargestellt werden, als würden sie in einer zur Fahrebene des Kraftfahrzeugs parallelen Ebene liegen. Die entsprechenden virtuellen Elemente werden entsprechend der bekannten Projektionsgeometrie der Kamera projiziert, um die graphischen Darstellungen zu erzeugen. Dabei werden als virtuelle Elemente insbesondere einfache geometrische Formen wie Linien, Rechtecke, Kreissegmente und ähnliches genutzt. Eine Richtung kann dabei als eine Linie beziehungsweise als ein langgezogenes Rechteck dargestellt werden, ein Richtungsbereich insbesondere als ein Kreissegment, ein Dreieck oder ähnliches.
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Die Darstellung der Richtung beziehungsweise des Richtungsbereichs kann insbesondere farbig und/oder transparent sein, so dass insbesondere auch im Bereich der Darstellung das Bild der Kamera zu erkennen ist.
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Wird im erfindungsgemäßen Verfahren ein einzelner Knickwinkel darstellt, beispielsweise ein momentan durch einen Knickwinkelsensor erfasster Knickwinkel oder ein bestimmter zu erreichender Knickwinkel für ein durchzuführendes Fahrmanöver, so kann dies durch die Darstellung eines länglichen graphischen virtuellen Elements, z. B. einer Linie, erfolgen. Die Längsachse des virtuellen Elements kann dabei in jene Richtung verlaufen, in der die Längsachse des Anhängers bei diesem Knickwinkel verlaufen würde. Richtungsbereiche können im erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere dann angezeigt werden, wenn Grenzwerte für einen Knickwinkel dargestellt werden sollen. Diese Grenzwerte sind typischerweise Grenzwerte, die symmetrisch bezüglich der Längsachse des Kraftfahrzeugs sind, das heißt, die sowohl für ein Knicken nach links als auch für ein Knicken nach rechts gelten. Der Richtungsbereich erstreckt sich entsprechend zwischen den beiden Richtungen die dem linken und dem rechten Grenzwert entsprechen.
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Der Winkelwert kann der momentane Knickwinkel sein. Damit stellt die grafische Darstellung insbesondere eine Richtung dar, die in Richtung der Deichsel des Anhängers verläuft. Damit kann beispielsweise im Bild der Verlauf der Deichsel des Anhängers verdeutlicht werden, dem Fahrer kann klar visualisiert werden, dass das Kraftfahrzeug den momentanen Knickwinkel korrekt erfasst, es kann eine seitliche Verlängerung des Anhängers, die eine seitliche Begrenzung des Anhängers parallel zur Deichsel verlängert, im Bild dargestellt werden oder ähnliches. Der momentane Knickwinkel kann dabei durch einen absoluten oder relativen Knickwinkelsensor an der Anhängerkupplung bestimmt werden. Die Darstellung des momentanen Knickwinkels ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein relativer Knickwinkelsensor genutzt wird, da bei Nutzung eines relativen Knickwinkelsensors, der ausschließlich Änderungen des Knickwinkels erfasst, erst im Laufe des Fahrbetriebs, insbesondere nach einer Geradeausfahrt, ein korrekter Knickwinkel bestimmt werden kann. Durch eine Überlagerung des erfassten momentanen Knickwinkels mit einem Bild, das die Deichsel des Anhängers umfasst, ist für einen Fahrer sofort visuell überprüfbar, ob der durch das Kraftfahrzeug erfasste momentane Knickwinkel dem tatsächlichen momentanen Knickwinkel entspricht. Ergänzend oder alternativ kann der momentane Knickwinkel auch aus dem Bild der Kamera erkannt werden, insbesondere indem die Deichsel des Anhängers durch einen Bilderkennungsalgorithmus erkannt wird.
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Der Winkelwert kann auch ein durch die Recheneinrichtung berechneter maximaler Knickwinkel sein, bei dem eine Reduzierung des momentanen Knickwinkels während einer Rückwärtsfahrt noch möglich ist. Ein derartiger maximaler Knickwinkel lässt sich aus der Geometrie des Kraftfahrzeugs und der Anhängergeometrie berechnen. Die entsprechende Berechnung ergibt sich direkt aus geometrischen Überlegungen, insbesondere im Einspurmodell, ist grundsätzlich bekannt und soll nicht näher erläutert werden.
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Alternativ oder ergänzend kann der Winkelwert auch ein durch die Recheneinrichtung berechneter Grenzwert für den momentanen Knickwinkel sein, bei dem eine Reduzierung des Knickwinkels auf Null möglich ist, ohne die momentane Ausrichtung des Anhängers zu ändern. Insbesondere bei einem rückwärts Manövrieren eines Anhängers in eine Lücke ist es für einen Fahrer wesentlich zu wissen, ob das Kraftfahrzeug bezüglich des Anhängers gerade gestellt werden kann, ohne die Ausrichtung des Anhängers zu ändern. Entsprechend kann die Darstellung des entsprechenden Grenzwertes das Manövrieren erleichtern. Auch die Berechnung dieses Grenzwertes ergibt sich aus geometrischen Betrachtungen und ist grundsätzlich bekannt. Dieser Grenzwert wird häufig auch Komfortwinkel genannt.
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Es ist möglich, dass die Lenkung des Kraftfahrzeugs im erfindungsgemäßen Verfahren durch ein Fahrerassistenzsystem erfolgt, wobei über ein Bedienelement des Kraftfahrzeugs ein Sollknickwinkel vorgegeben wird. Als Bedienelement kann insbesondere ein Bedienelement mit einem ersten Bedienfreiheitsgrad zur Einstellung eines Sollknickwinkels und einem zweiten Bedienfreiheitsgrad zum Zurücksetzen des Sollknickwinkels auf Null genutzt werden. Insbesondere kann das Bedienelement ein Dreh-Drück-Steller sein. Dabei kann vorteilhaft ein endlos drehbarer Dreh-Drück-Steller genutzt werden, bei dem durch ein Drehen des Dreh-Drück-Stellers ein Sollknickwinkel eingestellt wird und durch ein Drücken des Dreh-Drück-Stellers der Sollknickwinkel auf Null gesetzt wird. Alternativ kann als Bedienelement auch ein berührungsempfindliches Bedienelement verwendet werden. Insbesondere sind Touchscreens bzw. Touchpads nutzbar. Zur Einstellung eines Sollknickwinkels kann insbesondere ein Schieberegler auf einem Touchscreen dargestellt werden.
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Insbesondere bei Nutzung eines endlos verstellbaren Bedienelements ist es vorteilhaft, wenn der Sollknickwinkel für den Fahrer visualisiert wird. Daher kann der Winkelwert im erfindungsgemäßen Verfahren der Sollknickwinkel sein. Für den Fahrer ist auf der Anzeigeeinrichtung damit sofort die Stellung der Deichsel und gleichzeitig der eingestellte Sollknickwinkel erkennbar. Wird ergänzend der maximale Knickwinkel, bei dem eine Reduzierung des Knickwinkels während der Rückwärtsfahrt möglich ist, beziehungsweise der Grenzwert, bei dem eine Reduzierung des Knickwinkels auf Null möglich ist, ohne die momentane Ausrichtung des Anhängers zu ändern, dargestellt, ist für den Fahrer einerseits ein besonders intuitives Einstellen des Sollwinkels möglich, zum anderen erkennt der Fahrer sofort Bereiche, in denen eine automatische Regelung nicht beziehungsweise nicht wie gewünscht, möglich ist.
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Es ist möglich, dass der Winkelwert durch die Recheneinrichtung in Abhängigkeit einer Deichsellänge des Anhängers berechnet wird. Insbesondere kann der oben beschriebene maximale Knickwinkel beziehungsweise der oben beschriebene Grenzwert für den momentanen Knickwinkel in Abhängigkeit der Deichsellänge berechnet werden.
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Es ist dabei möglich, dass die Deichsellänge über ein Bedienelement des Kraftfahrzeugs eingegeben wird. Alternativ kann die Deichsellänge auch in Abhängigkeit einer erfassten Änderung eines momentanen Knickwinkels, einem erfassten Lenkwinkel und einer erfassten Fahrdistanz ermittelt werden. Die Deichsellänge kann auch in Abhängigkeit wenigstens eines Bildes der Kamera bestimmt werden. Dies ist insbesondere möglich, wenn durch die Kamera sowohl die Stellung der Deichsel als auch die Achse des Anhängers erfasst wird. In diesem Fall kann aus der bekannten Projektionsgeometrie der Kamera die Deichsellänge direkt berechnet werden.
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Als Teil der graphischen Darstellung wird ein eine der Richtung beziehungsweise dem Richtungsbereich zugeordnete Genauigkeit der Richtung beziehungsweise des Richtungsbereiches beschreibender Toleranzbereich dargestellt. Ein derartiger Toleranzbereich kann einem Fahrer schnell und intuitiv die Genauigkeit der dargestellten Information vermitteln. Insbesondere kann die Genauigkeit beziehungsweise die Ausdehnung des Toleranzbereichs in Abhängigkeit einer Ungenauigkeit der Deichsellängenbestimmung erfolgen. Wie vorangehend erläutert, sind einige der darstellbaren Winkelwerte abhängig von der Anhängergeometrie und insbesondere der Deichsellänge des Anhängers.
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Wird die Deichsellänge beispielsweise, wie oben erläutert, aus den Parametern Knickwinkel, Lenkwinkel und Fahrdistanz ermittelt, so ist es möglich, dass kurz nach Fahrbeginn nur ein grober Schätzwert für die Deichsellänge bereitsteht. Somit sind sowohl der maximale Knickwinkel, bei dem eine Reduzierung des momentanen Knickwinkels während einer Rückwärtsfahrt noch möglich ist, als auch der Grenzwert, bei dem eine Reduzierung des Knickwinkels auf Null möglich ist, ohne die momentane Ausrichtung des Anhängers zu ändern, fehlerbehaftet. Werden die entsprechenden Richtungsbereiche mit einem Toleranzbereich dargestellt, so wird dem Fahrer stets vermittelt, wie verlässlich die dargestellten Bereiche sind und welcher der dargestellten Bereiche besonders verlässlich ist.
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Auch einzelne Richtungen können mit einem Toleranzbereich dargestellt werden, beispielsweise ist es möglich, dass ein momentaner Knickwinkel insbesondere dann fehlerbehaftet ist, wenn er mit einem relativen Knickwinkelsensor erfasst wird. In diesem Fall steht kurz nach Fahrtbeginn ebenfalls nur ein relativ ungenauer momentaner Knickwinkel bereit. Der Toleranzbereich kann beispielsweise als kontrastierender, insbesondere durch eine andere Farbe oder Graustufe abgesetzter Bereich eines Richtungsbereichs oder als kontrastierender eine Richtungsdarstellung hinterlegender Richtungsbereich dargestellt werden.
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Es ist möglich, dass das Kraftfahrzeug bei der Erfüllung einer Schutzbedingung in den Stillstand gebremst wird. Eine solche Schutzbedingung kann insbesondere sein, dass der maximale Knickwinkel, bei dem eine Reduzierung des momentanen Knickwinkels während einer Rückwärtsfahrt noch möglich ist, durch den momentanen Knickwinkel überschritten wird. Wird dieser maximale Knickwinkel überschritten, so ist bei einer weiteren Rückwärtsfahrt eine Kollision des Anhängers mit dem Kraftfahrzeug möglich. Dies soll vermieden werden. Daher kann das Kraftfahrzeug möglichst schnell in einen sicheren Zustand gebracht, das heißt insbesondere durch schnelles Halten in den Stillstand gebremst werden. Ein Bremsen des Kraftfahrzeugs in den Stillstand bei Erfüllen einer Schutzbedingung ist insbesondere auch bei einer Lenkung des Kraftfahrzeugs durch ein Fahrerassistenzsystem vorteilhaft. Dabei kann die Schutzbedingung beispielsweise erfüllt sein, wenn der Kontakt zu einem Bedienelement zur Sollknickwinkelvorgabe unterbrochen ist, da in diesem Fall keine Sollknickwinkelvorgabe durch den Fahrer mehr möglich ist. Sowohl bei einer assistierten Lenkung des Kraftfahrzeugs als auch bei einer Lenkung des Kraftfahrzeugs durch den Fahrer kann das Kraftfahrzeug auch dann in den Stillstand gebremst werden, wenn Sensorsignale, insbesondere die Signale eines Knickwinkelsensors des Kraftfahrzeugs und/oder der Kamera, nicht plausibilisierbar sind. Beispielsweise kann eine derartige Schutzbedingung erfüllt sein, wenn der durch einen Knickwinkelsensor erfasste Knickwinkel plötzlich seinen Winkel ändert, oder der durch den Knickwinkelsensor erfasste Knickwinkel einem aus dem Kamerabild ermittelten Knickwinkel widerspricht.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Anzeigeeinrichtung, einer Kamera und einer Recheneinrichtung, wobei das Kraftfahrzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug kann dabei entsprechend der Merkmale, die zum erfindungsgemäßen Verfahren offenbart sind, weitergebildet werden.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 die Überlagerung eines Bildes einer Kamera und einer durch eine Recheneinrichtung berechneten graphischen Darstellung in einem Ausführungsbeispiel eines nicht erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug,
- 3 schematisch die graphische Darstellung in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- 4 schematisch ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt schematisch die Darstellung einer Überlagerung eines Bildes einer am Kraftfahrzeug angeordneten Kamera mit einer durch eine Recheneinrichtung berechneten graphischen Darstellung auf einer Anzeigeeinrichtung 1. Das Bild bildet dabei den Anhänger 2 sowie die Deichsel 3 des Anhängers 2 teilweise ab. Daneben bildet das Bild das rückwärtige Umfeld des Kraftfahrzeugs ab, soweit es nicht durch den Anhänger 2 verdeckt ist. Die Abbildung des rückwärtigen Umfelds des Kraftfahrzeugs ist in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Durch die Darstellung der Deichsel 3 im Bild ist für einen Fahrer intuitiv erfassbar, wie die Stellung des Anhängers 2 zum Kraftfahrzeug ist, das heißt, welcher Knickwinkel momentan zwischen der Längsachse des Kraftfahrzeugs und der Längsachse des Anhängers 2 vorliegt.
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Um dem Fahrer durch weitere Informationen das Manövrieren mit dem Anhängers zu erleichtern, werden dem Fahrer zusätzliche, den Knickwinkel betreffende Winkelinformationen dargestellt. Diese sind als Kreissegmente 5, 8 beziehungsweise als Linie 4 dargestellt, wobei die Darstellung dieser geometrischer Formen derart erfolgt, dass sie perspektivisch entsprechend der Abbildungsgeometrie der Kamera dargestellt werden. Die Abbildung erfolgt also so, dass die geometrischen Objekte abgebildet werden, als würden sie in einer Ebene parallel zur Fahrebene des Kraftfahrzeugs liegen und durch die Kamera abgebildet werden. Eine entsprechende Ebene 20 ist beispielhaft in 2 gezeigt.
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Die Linie 4 zeigt dabei die Richtung des Sollknickwinkels an, der durch den Fahrer über ein Bedienelement eines Fahrerassistenzsystems, das das Kraftfahrzeug automatisch lenkt, vorgegeben ist. Die Linie 4 verläuft dabei in die Richtung, in der die Deichsel 3 des Anhängers 2 verlaufen würde, wenn der momentane Knickwinkel zwischen der Längsachse des Kraftfahrzeugs und der Längsachse des Anhängers 2, also der Deichsel 3, gleich dem Sollknickwinkel wäre. Die Linie 4 wird auf der Anzeigeeinrichtung 1 als deckende gelbe Linie dargestellt.
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Durch das Kreissegment 5 wird ein Grenzwert für den momentanen Knickwinkel dargestellt, bei dem eine Reduzierung des Knickwinkels auf Null möglich ist, ohne die momentane Ausrichtung des Anhängers 2 zu ändern. Die Begrenzungen 6, 7 des Kreissegments 5 entsprechen dabei den Richtungen, in denen die Deichsel 3 des Anhängers verlaufen würde, wenn der momentane Knickwinkel genau dem positiven beziehungsweise negativen Grenzwert des momentanen Knickwinkels entspricht. Das Kreissegment 5 wird auf der Anzeigeeinrichtung 1 dabei als transparente bläuliche Fläche dargestellt.
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Durch die Kreissegmente 8, die durch die Begrenzungen 6, 9 beziehungsweise 7, 10 begrenzt sind, wird ein maximaler Knickwinkel dargestellt, bei dem eine Reduzierung des momentanen Knickwinkels während einer Rückwärtsfahrt noch möglich ist. Dabei entsprechen die Begrenzungen 9, 10 dem maximalen positiven beziehungsweise negativen Knickwinkel, wie zu den Begrenzungen 6, 7 bezüglich des Grenzwerts des Knickwinkels erläutert. Die Begrenzungen 6, 7 begrenzen die Kreissegmente 8, um eine klare Separierung der Kreissegmente 8 von dem Kreissegment 5 zu ermöglichen. Die Kreissegmente 8 werden auf der Anzeigeeinrichtung 1 ebenfalls transparent dargestellt, wobei sie rot eingefärbt sind.
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Alternativ zur verschiedenfarbigen Darstellung der Linie 4 und der Kreissegmente 5, 8 ist auch eine andere kontrastierende Darstellung, beispielsweise verschiedene Grauwerte bzw. verschiedene Sättigungen einer Farbe an der Anzeigeeinrichtung 1 möglich.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs 11, das zur Durchführung eines Verfahrens zur Fahrerunterstützung bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs 11 mit einem angehängten Anhänger 2 ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug 11 umfasst dabei eine Anzeigeeinrichtung 12, auf der eine Überlagerung eines Bildes einer am Kraftfahrzeug angeordneten Kamera 13 mit einer durch eine Recheneinrichtung 14 berechneten graphischen Darstellung angezeigt wird. Die Schritte zur Berechnung der graphischen Darstellung werden im Detail noch mit Bezug auf 4 erläutert.
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Das Kraftfahrzeug ist mit einer Anhängerkupplung 15 an einen Anhänger 2 koppelbar. Zur Erfassung eines Knickwinkels zwischen dem Anhänger 2 und dem Kraftfahrzeug 11 ist an der Anhängerkupplung 15 ein Knickwinkelsensor 16 vorgesehen, der einen Knickwinkel zwischen den Längsachsen des Anhängers 2 und des Kraftfahrzeugs 11 erfasst. Die erfassten Knickwinkel werden über einen Fahrzeugbus der Recheneinrichtung 14 bereitgestellt. Die Recheneinrichtung 14 erfasst zudem einen durch den Lenkwinkelsensor 17 erfassten Lenkwinkel sowie einen über das Bedienelement 18 vorgegebenen Sollknickwinkel. Das Bedienelement 18 ist dabei als ein Dreh-Drück-Steller ausgebildet, der endlos um eine Hochachse des Dreh-Drück-Stellers rotierbar ist, wobei eine Drehung des Dreh-Drück-Stellers von der Recheneinrichtung 14 erfasst wird, um einen Sollknickwinkel zu verändern. Ein Druck auf den Dreh-Drück-Steller, senkrecht zur Rotationsachse, wird durch die Recheneinrichtung 14 erfasst, um den Sollknickwinkel auf Null zu setzen.
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Die Recheneinrichtung 14 ist neben der Ansteuerung der Anzeigeeinrichtung 12 zur Darstellung der Überlagerung des Bildes und der graphischen Darstellung auch dazu ausgebildet, als Fahrerassistenzsystem zu dienen, das das Kraftfahrzeug 11 automatisch in Abhängigkeit des über das Bedienelement 18 vorgegebenen Sollknickwinkels lenkt. Hierzu steuert die Recheneinrichtung 14 bei einer Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs Aktoren 21 zum Einstellen eines Lenkwinkels an der Vorderachse des Kraftfahrzeugs 11 um den momentanen Knickwinkel derart zu regeln, dass ein über das Bedienelement 18 eingestellter Sollknickwinkel erreicht wird. In einer alternativen Ausführungsform weist das Kraftfahrzeug eine Hinterradlenkung auf, wobei zusätzlich oder alternataiv ein Aktor zur Einstellung des Lenkwinkels an der Hinterachse angesteuert wird, um den Knickwinkel zu regeln. Der eingestellte Sollknickwinkel kann dabei während der Rückwärtsfahrt durch einen Fahrer über das Bedienelement 18 jederzeit angepasst werden. Dabei wird der eingestellte Sollknickwinkel dem Fahrer über die Anzeigeeinrichtung 12, wie in 1 dargestellt, als Linie 4 gezeigt. Eine Regelung eines Lenkwinkels während einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs mit Anhänger zum Einstellen eines Sollknickwinkels ist im Stand der Technik bekannt und soll daher nicht detailliert erläutert werden.
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Die Recheneinrichtung 14 ist zudem dazu ausgebildet, bei Erfüllung einer Schutzbedingung das Fahrzeug durch Ansteuerung des Motors 19 und der Bremsen 22 in den Stillstand zu Bremsen. Ein Bremsen in den Stillstand erfolgt dabei zum einen, wenn der momentane Knickwinkel, der über den Knickwinkelsensor 16 erfasst wird, einen maximalen Knickwinkel überschreitet, bei dem eine Reduzierung des momentanen Knickwinkels während einer Rückwärtsfahrt noch möglich ist. Der maximale Knickwinkel wird dabei in Abhängigkeit der Fahrzeuggeometrie und der Anhängergeometrie, insbesondere in Abhängigkeit der Deichsellänge, durch die Recheneinrichtung 14 ermittelt. Die Deichsellänge wird dabei durch die Recheneinrichtung 14 durch Auswertung der durch den Knickwinkelsensor 16 erfassten Knickwinkelwerte und der durch den Lenkwinkelsensor 17 erfassten Lenkwinkelwerte bestimmt.
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Ergänzend erfolgt ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs in den Stillstand, wenn die Sensorsignale nicht plausibel sind. Hierzu werden Sprünge des Knickwinkels, der durch den Knickwinkelsensor 16 erfasst wird, ausgewertet. Zusätzlich werden die über den Knickwinkelsensor 16 erfassten Knickwinkelwerte mit einer Stellung der Deichsel 3 des Anhängers 2 verglichen, die in der Recheneinrichtung 14 über einen Bilderkennungsalgorithmus aus dem Bild der Kamera 13 ermittelt wird.
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Durch die Recheneinrichtung 14 wird zudem überprüft, ob über einen Fahrzeugbus ein Kontakt zum Bedienelement 18 und zum Knickwinkelsensor 16 gegeben ist. Sollten die entsprechenden Kontakte, beispielsweise aufgrund eines technischen Defekts, unterbrochen sein, so wird das Kraftfahrzeug aus Sicherheitsgründen ebenfalls in den Stillstand gebremst.
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Die Recheneinrichtung 14 ist zudem dazu ausgebildet, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu überwachen und in Abhängigkeit der Regelparameter der Knickwinkelregelung die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Ansteuerung des Motors 19 bzw. der Bremsen 22 zu reduzieren.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Darstellung von Toleranzbereichen als Teil der graphischen Darstellung, die eine einem Richtungsbereich zugeordnete Genauigkeit des Richtungsbereichs beschreiben. Der auf der Anzeigeeinrichtung 1 dargestellte Richtungsbereich stellt den Grenzwert für den momentanen Knickwinkel dar, bei dem eine Reduzierung des Knickwinkels auf Null möglich ist, ohne die momentane Ausrichtung des Anhängers zu ändern. Die Darstellung des Bildes der Kamera auf der Anzeigeeinrichtung 1 sowie die Darstellung weiterer Richtungen oder Richtungsbereiche ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in 3 nicht abgebildet. Auf der Anzeigeeinrichtung 1 sind fünf Kreissegmente 23, 25, 26 dargestellt. Der Richtungsbereich, der durch das Kreissegment 23 sowie die beiden benachbarten Kreissegmente 25 dargestellt ist, erstreckt sich zwischen der linken und der rechten Richtung 24 die dem momentan durch eine Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs bestimmten Grenzwert entsprechen. Die Kreissegmente 23, 25 bilden also gemeinsam einen Bereich, der jenem Bereich entspricht, der in 1 durch das Kreissegment 5 dargestellt ist. Der dargestellte Grenzwert ist jedoch abhängig von einer durch die Recheneinrichtung ermittelten Deichsellänge des Kraftfahrzeugs. Insbesondere wenn eine Deichsellänge aus Messwerten, beispielsweise durch eine Bildauswertung von Kamerabildern oder durch eine Auswertung von Lenkwinkeln und zugeordneten momentanen Knickwinkeln, berechnet wird, ist die bestimmte Deichsellänge jedoch eine fehlerbehaftete Größe, wobei der Fehler der bestimmten Deichsellänge typischerweise zu Beginn einer Fahrt relativ groß ist. Daher ist es vorteilhaft, den Fahrer, wie in 3 gezeigt, über einen entsprechenden aus der fehlerhaft bestimmten Deichsellänge resultierenden Fehler des Grenzwertes zu informieren.
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Der maximale Fehler der Richtung 24, die den Grenzwert des Knickwinkels darstellt, ist durch die Linien 27, 28 gezeigt. Die Kreissegmente 25 und 26 sind daher Kreissegmente, die einen Fehler des Grenzwerts hin zu kleinen beziehungsweise großen Winkeln darstellen. Dabei ist das Kreissegment 23 grün, das Kreissegment 25 gelb und das Kreissegment 26 orange eingefärbt. Einem Fahrer wird damit die Information vermittelt, dass bei einem momentane Knickwinkel beziehungsweise eine Lage der Deichsel im Kreissegment 23, also im grünen Bereich, der momentane Knickwinkel mit hoher Sicherheit kleiner ist als der Grenzwert, bei einer Lage des momentanen Knickwinkels im Kreissegment 25, also im gelben Bereich, der momentane Knickwinkel tendenziell kleiner ist als der Grenzwert und bei einem Knickwinkel im orangen Bereich, also im Kreissegment 26 der momentane Knickwinkel tendenziell größer ist als der Grenzwert. Statt einer mehrfarbigen Darstellung sind auch andere kontrastierende Darstellungsformen, beispielsweise durch Graustufen, möglich.
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Alternativ sind vielfältige andere Darstellungsformen des Fehlers möglich. Beispielsweise können die beiden Kreissegmente 25, 26 die gleiche Farbe aufweisen und es kann zusätzlich die eine Linie entlang der Richtung 24 dargestellt sein oder ähnliches.
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4 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Fahrerunterstützung bei einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs mit einem an das Kraftfahrzeug angekoppelten Anhänger. Dabei wird in Schritt S1 zunächst ein Sollknickwinkel über ein Bedienelement des Kraftfahrzeugs erfasst, wie zu 2 erläutert. In Schritt S2 wird anschließend über einen Knickwinkelsensor ein momentaner Knickwinkel zwischen der Längsachse des Kraftfahrzeugs und der Längsachse des Anhängers ermittelt. Anschließend wird in Schritt S3 ein momentaner Lenkwinkel erfasst.
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In Schritt S4 wird aus insbesondere mehreren erfassten Werten für den Lenkwinkel und den Knickwinkel eine Deichsellänge des Anhängers bestimmt. Liegen wenige erfasste Lenkwinkel beziehungsweise Knickwinkel vor, beziehungsweise liegen die erfassten Werte für Lenkwinkel und Knickwinkel sehr nahe aneinander, ist der ermittelte Wert für die Deichsellänge stark Fehler behaftet. Daher wird ergänzend ein erwarteter Fehler für die ermittelte Deichsellänge bestimmt.
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In Schritt S5 wird aus einer in der Recheneinrichtung gespeicherten Fahrzeuggeometrie sowie der ermittelten Deichsellänge ein maximaler Knickwinkel berechnet, bei dem eine Reduzierung des momentanen Knickwinkels während einer Rückwärtsfahrt noch möglich ist. Ergänzend wird in Abhängigkeit des Fehlers der Deichsellänge ein Fehler für diesen maximalen Knickwinkel bestimmt.
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In Schritt S6 wird überprüft, ob der in Schritt S2 erfasste momentane Knickwinkel größer oder gleich dem in Schritt S5 ermittelten maximalen Knickwinkel ist. Trifft dies zu und fährt das Kraftfahrzeug rückwärts, so wird die Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeug durch ein Bremsen des Kraftfahrzeugs in den Stillstand gestoppt, um eine Kollision des Kraftfahrzeugs mit dem Anhänger durch einen kontinuierlich steigenden Knickwinkel zu verhindern. Wurde das Kraftfahrzeug in den Stillstand gebremst, so wird das Verfahren beendet. Das Verfahren kann bei einem Wiederbeginn der Fahrt mit Schritt S1 neu begonnen werden. Zusätzlich können in Schritt S6 der Motor bzw. die Bremsen des Kraftfahrzeugs angesteuert werden, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen Maximalwert zu begrenzen, der in Abhängigkeit von Regelparametern der Knickwinkelsteuerung vorgegeben ist.
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In Schritt S7 wird ein Grenzwert für den momentanen Knickwinkel berechnet, bei dem eine Reduzierung des Knickwinkels auf Null möglich ist, ohne die momentane Ausrichtung des Anhängers zu ändern. Eine Berechnung eines derartigen Grenzwerts, auch Komfortwinkel genannt, ist grundsätzlich im Stand der Technik bekannt und soll nicht näher erläutert werden.
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Anschließend wird in Schritt S8 durch eine Rückraumkamera des Kraftfahrzeugs ein Bild erfasst. Es wird dabei eine Kamera genutzt, die bei einer Fahrt mit einem Anhänger die Deichsel des Anhängers zumindest teilweise abbildet.
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In Schritt S9 wird durch die Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs eine graphische Darstellung berechnet, die den momentanen Knickwinkel, den maximalen Knickwinkel und den Grenzwert des Knickwinkels, sowie für den maximalen Knickwinkel und den Grenzwert des Knickwinkels die jeweiligen Fehler dargestellt. Die Berechnung der graphischen Darstellung erfolgt wie zu 1 beziehungsweise 3 erläutert.
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In Schritt S10 wird anschließend durch die Recheneinrichtung die graphische Darstellung mit dem Bild der Kamera überlagert und eine Anzeigeeinrichtung angesteuert, um die überlagerte Darstellung auszugeben.
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In Schritt S11 wird durch die Recheneinrichtung als Fahrerassistenzsystem ein Aktor angesteuert, um den bzw. die Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs anzupassen. Damit erfolgt eine Steuerung des Kraftfahrzeugs um, insbesondere bei einer Rückwärtsfahrt, den momentanen Knickwinkel derart anzupassen, dass er den in Schritt S1 erfassten Sollknickwinkel erreicht. Eine entsprechende Steuerung des Kraftfahrzeugs zum Erreichen eines Sollknickwinkels ist grundsätzlich im Stand der Technik bekannt und wurde bereits mit Bezug auf 2 erläutert.
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Anschließend wird das Verfahren ab Schritt S1 wiederholt.
