DE102014206343A1

DE102014206343A1 - Ausweichassistent

Info

Publication number: DE102014206343A1
Application number: DE102014206343.4A
Authority: DE
Inventors: Joachim Schiehlen
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2015-10-08
Anticipated expiration: 2034-04-03
Also published as: DE102014206343B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs bei einem Ausweichmanöver. Es wird eine Steuereinheit für ein Fahrzeug beschrieben. Die Steuereinheit ist eingerichtet, ein Hindernis auf einer aktuellen Trajektorie des Fahrzeugs zu detektieren, und eine Ausweichtrajektorie für das Fahrzeug zum Ausweichen des Hindernisses zu ermitteln. Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, ein Indiz für das Einleiten eines Ausweichmanövers durch einen Fahrer des Fahrzeugs zu ermitteln. Desweiteren ist die Steuereinheit eingerichtet, auf Basis der ermittelten Ausweichtrajektorie einen Soll-Lenkwinkel für eine Lenkvorrichtung des Fahrzeugs zu ermitteln, und einen Ist-Lenkwinkel der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs zu ermitteln. Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, in Abhängigkeit von dem Soll-Lenkwinkel und von dem Ist-Lenkwinkel, eine Unterstützung des Ausweichmanövers zu veranlassen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs bei einem Ausweichmanöver.
Aus EP 1735187 B1 ist ein Anti-Kollisionssystem bekannt, welches den Fahrer eines Fahrzeugs bei der Durchführung eines Ausweichmanövers an einem Hindernis vorbei unterstützt.
Für die Durchführung eines stabilen und sicheren Ausweichmanövers ist es wichtig, dass der Fahrer insbesondere in der Anfangsphase des Ausweichmanövers unterstützt wird. Dies liegt daran, dass insbesondere die Anfangsphase eines Ausweichmanövers aufgrund der fahrdynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs den Verlauf des gesamten Ausweichmanövers des Fahrzeugs beeinflusst. Das vorliegende Dokument beschreibt Vorrichtungen und Verfahren, die es ermöglichen, den Fahrer insbesondere in der Anfangsphase bei der Durchführung eines Ausweichmanövers zu unterstützen.
Die Durchführung eines Ausweichmanövers kann ggf. das Fahrzeug destabilisieren. Das vorliegende Dokument beschreibt Vorrichtungen und Verfahren, die den Fahrer bei der Durchführung eines Ausweichmanövers derart unterstützen, dass Schwingungen des Fahrzeugs reduziert oder ganz vermieden werden.
Die Unterstützung eines Ausweichmanövers orientiert sich typischerweise an einer zuvor ermittelten Ausweichtrajektorie. Insbesondere wirkt die Unterstützung typischerweise darauf hin, dass der Fahrer eines Fahrzeugs der zuvor ermittelten Ausweichtrajektorie folgt. Desweiteren ermöglicht die ermittelte Ausweichtrajektorie, das Verhalten des Fahrers in Bezug auf das Ausweichmanöver zu bewerten. Das vorliegende Dokument beschreibt Vorrichtungen und Verfahren, mit denen eine (ggf. optimale) Ausweichtrajektorie ermittelt werden kann, die mit hoher Wahrscheinlichkeit von dem Fahrer des Fahrzeugs tatsächlich gefahren wird und gefahren werden kann. Desweiteren beschreibt das vorliegende Dokument Vorrichtungen und Verfahren, die es ermöglichen, einen Grad der Unterstützung derart anzupassen, dass der Fahrer des Fahrzeugs entlang der ermittelten Ausweichtrajektorie fährt.
Gemäß einem Aspekt wird eine Steuereinheit für ein Fahrzeug beschrieben. Das Fahrzeug kann ein einspuriges oder ein zweispuriges Straßenfahrzeug umfassen, z. B. einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein Motorrad. Die Steuereinheit kann ein oder mehrere der in diesem Dokument beschriebenen Merkmale umfassen. Die Steuereinheit ist eingerichtet, ein Hindernis auf einer aktuellen Trajektorie des Fahrzeugs zu detektieren. Zu diesem Zweck kann das Fahrzeug Umfelddaten anhand von ein oder mehreren Umfeldsensoren (z. B. ein oder mehrere Kameras, ein oder mehrere Radarsensoren und/oder ein oder mehrere LIDAR-Sensoren, d. h. light detection and ranging Sensoren) erfassen. Das Hindernis kann auf Basis der Umfelddaten detektiert werden. Beispielhafte Hindernisse sind ein anderes Fahrzeug und/oder ein anderer Verkehrsteilnehmer, wie z. B. ein Fußgänger. Das Hindernis kann sich an einem festen Standort auf der Trajektorie des Fahrzeugs befinden oder das Hindernis kann seinen Standort verändern.
Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, eine Ausweichtrajektorie für das Fahrzeug zum Ausweichen des Hindernisses zu ermitteln. Die Ausweichtrajektorie kann eine (von der aktuellen Trajektorie abweichende) Trajektorie umfassen, die an dem Hindernis vorbeiführt. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, eine Vielzahl von Ausweichtrajektorien zu ermitteln, z. B. eine erste Trajektorie links am Hindernis vorbei und eine zweite (andere) Trajektorie rechts am Hindernis vorbei.
Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, zu einem ersten Zeitpunkt ein erstes Indiz für das Einleiten eines Ausweichmanövers durch einen Fahrer des Fahrzeugs zu ermitteln. Der Fahrer des Fahrzeugs kann ein Ausweichmanöver insbesondere dadurch einleiten, dass der Fahrer eine Lenkvorrichtung des Fahrzeugs (z. B. ein Lenkrad des Fahrzeugs) betätigt, um das Fahrzeug auf eine, von der aktuellen Trajektorie abweichende, Trajektorie zu bewegen. Die Steuereinheit ist eingerichtet, ein Indiz dafür zu ermitteln, dass der Fahrer die Lenkvorrichtung betätigt hat, um das Fahrzeug auf eine andere Trajektorie zu bringen.
Das erste Indiz für das Einleiten eines Ausweichmanövers kann z. B. ein oder mehrere der folgenden Indizien umfassen: Der Betrag eines Lenkwinkels der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht oder überschreitet einen vordefinierten ersten Lenkwinkel-Schwellwert; der Betrag einer Lenkgeschwindigkeit der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht oder überschreitet einen vordefinierten ersten Lenkgeschwindigkeits-Schwellwert; der Betrag eines Lenkmoments an der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht oder überschreitet einen vordefinierten ersten Lenkmoment-Schwellwert; und/oder der Betrag einer Lenkbeschleunigung der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht oder überschreitet einen vordefinierten ersten Lenkbeschleunigungs-Schwellwert; und/oder der Betrag einer Lenkmomentänderung der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht oder überschreitet einen vordefinierten ersten Lenkmomentänderungs-Schwellwert; und/oder der Betrag einer Lenkwinkeländerung der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht oder überschreitet einen vordefinierten ersten Lenkwinkeländerungs-Schwellwert.
Bei den möglichen Indizien für das Einleiten eines Ausweichmanövers durch den Fahrer ist insbesondere die Lenkgeschwindigkeit in Kombination mit einer Lenkmomentänderung vorteilhaft, da durch diese Indizien das Einleiten eines Ausweichmanövers bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt ermöglicht wird. Dabei kann weiter berücksichtigt werden, ob die Lenkgeschwindigkeit und/oder die Lenkmomentänderung aus einer „normalen” Fahrt oder aus einer Ruhephase heraus erfolgt ist, wobei eine „normale” Fahrt typischerweise Verläufe in Bezug auf den Lenkwinkel, auf das Lenkmoment und/oder auf die Lenkgeschwindigkeit aufweist, die bei einem komfortablen Fahren in der Fahrspur auftreten.
Die ein oder mehreren Indizien für das Einleiten eines Ausweichmanövers können insbesondere auf Basis von Messdaten von ein oder mehreren Sensoren ermittelt werden. Der Lenkwinkel, die Lenkgeschwindigkeit, die Lenkbeschleunigung und/oder das Lenkmoment können z. B. durch einen Lenksensor an der Lenkvorrichtung ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend können auch Messdaten von einem Geschwindigkeitssensor und/oder von einem Giersensor des Fahrzeugs berücksichtigt werden.
Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, in Abhängigkeit von dem ermittelten ersten Indiz und in Abhängigkeit von der ermittelten Ausweichtrajektorie, eine Unterstützung des Ausweichmanövers zu veranlassen. Die Unterstützung des Ausweichmanövers kann zum ersten Zeitpunkt eingeleitet werden. Das erste Indiz kann z. B. anzeigen, dass ein Ausweichmanöver in eine bestimmte Richtung (z. B. links oder rechts) um das Hindernis herum eingeleitet wurde. Es kann dann die Unterstützung für die für diese Richtung ermittelte Ausweichtrajektorie eingeleitet werden.
Die Unterstützung des Ausweichmanövers kann z. B. das Einwirken auf die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs, in Abhängigkeit von der ermittelten Ausweichtrajektorie, umfassen. Insbesondere kann derart unterstützend auf die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs eingewirkt werden, dass das Fahrzeug (tendenziell) entlang der ermittelten Ausweichtrajektorie fährt. Zu diesem Zweck kann insbesondere ein Zusatzmoment (zusätzlich zu dem von dem Fahrer aufgebrachten Lenkmoment) auf die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs aufgebracht werden. Das aufgebrachte Zusatzmoment kann in Abhängigkeit von der ermittelten Ausweichtrajektorie bestimmt und aufgebracht werden. Alternativ oder ergänzend kann die Unterstützung des Ausweichmanövers das Veranlassen einer Bremskraft auf ein oder mehrere der Räder des Fahrzeugs umfassen. Durch den Eingriff auf die Bremsen einzelner Räder des Fahrzeugs kann ein Lenken des Fahrzeugs ermöglicht werden. Somit kann eine Unterstützung des Ausweichmanövers durch Eingriffe in die Fahrdynamik des Fahrzeugs erfolgen. Insbesondere kann auch durch derartige Eingriffe ein Zusatzmoment erzeugt werden. Mit anderen Worten, die Unterstützung des Ausweichmanövers kann einen Fahrdynamikeingriff umfassen, durch den eine Gierreaktion des Fahrzeugs verursacht wird. Eine Stärke der Gierreaktion kann dabei von einem Grad der Unterstützung des Ausweichmanövers abhängen.
Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, eine Abweichung (oder ein Maß für die Abweichung) zwischen einer Ist-Trajektorie des Fahrzeugs und der ermittelten Ausweichtrajektorie zu ermitteln. Das aufgebrachte Zusatzmoment kann dann von der ermittelten Abweichung (oder von dem ermittelten Maß der Abweichung) abhängen. Ein Vorzeichen des aufgebrachten Zusatzmoments kann von einem Vorzeichen der Abweichung abhängen. Das Zusatzmoment kann z. B. in Richtung des von dem Fahrer aufgebrachten Moments wirken, wenn der Lenkwinkel nicht ausreicht, um das Fahrzeug auf die ermittelte Ausweichtrajektorie zu bringen. Andererseits kann das Zusatzmoment gegen das von dem Fahrer aufgebrachte Moment wirken, wenn der von dem Fahrer bewirkte Lenkwinkel über den erforderlichen Lenkwinkel zum Fahren der ermittelten Ausweichtrajektorie hinausgeht. Ein Betrag des aufgebrachten Zusatzmoments kann mit dem Betrag der ermittelten Abweichung ansteigen. Insbesondere kann kein Zusatzmoment aufgebracht werden, wenn der Fahrer von selbst entlang der ermittelten Ausweichtrajektorie fährt. In Summe kann der Fahrer durch das aufgebrachte Zusatzmoment unterstützt werden, wenn der Fahrer zu wenig lenkt oder zu viel lenkt oder wenn der Fahrer in einer zweiten Phase des Ausweichmanövers zu spät zurücklenkt.
Die Steuereinheit kann weiter eingerichtet sein, zu einem zweiten Zeitpunkt ein zweites Indiz dafür zu ermitteln, dass kein Einleiten eines Ausweichmanövers vorliegt. Dabei folgt der zweite Zeitpunkt dem ersten Zeitpunkt nach. Zum zweiten Zeitpunkt kann bereits eine automatische Unterstützung des Ausweichmanövers eingeleitet worden sein. Zum zweiten Zeitpunkt kann insbesondere ein Indiz dafür ermittelt werden, dass das erste Indiz fehlerhaft war, und dass der Fahrer gar kein Ausweichmanöver einleiten wollte. Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, in Abhängigkeit von dem ermittelten zweiten Indiz, die Unterstützung des Ausweichmanövers abzubrechen.
Die Berücksichtigung von zwei, zeitlich aufeinander folgenden, Indizien ermöglicht es, ein relativ sensibles erstes Indiz für die Erkennung des Einleitens eines Ausweichmanövers zu verwenden. So kann bereits zu einem frühen Zeitpunkt mit der Unterstützung des Ausweichmanövers durch die Steuereinheit begonnen werden. Dies ist vorteilhaft, da die Güte eines tatsächlich gefahrenen Ausweichmanövers insbesondere von der Anfangsphase des Ausweichmanövers abhängt. Insbesondere kann so erreicht werden, dass der Fahrer mit einer größeren Wahrscheinlichkeit entlang der vorgegebenen ermittelten (ggf. optimalen) Ausweichtrajektorie fährt.
Durch das zweite Indiz wird gewährleistet, dass keine Ausweichunterstützung erfolgt, wenn der Fahrer kein Ausweichmanöver eingeleitet hat oder wenn der Fahrer das Ausweichmanöver abgebrochen hat. Insbesondere wird gewährleistet, dass der Fahrer weiterhin die Entscheidungsbefugnis bzgl. der Durchführung eines Ausweichmanövers und/oder einer alternativen Maßnahme beibehält. Ein Abbruch des Ausweichmanövers kann z. B. erkannt werden, wenn der Lenkwinkel nicht weiter erhöht oder wieder reduziert wird und/oder wenn die Lenkkraft bzw. das Lenkmoment in eine umgekehrte Richtung aufgebracht wird.
Das zweite Indiz dafür, dass kein Einleiten eines Ausweichmanövers vorliegt, kann ein oder mehrere der folgenden Indizien umfassen: Der Betrag des Lenkwinkels der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht nicht oder überschreitet nicht einen vordefinierten zweiten Lenkwinkel-Schwellwert, wobei der zweite Lenkwinkel-Schwellwert größer als der erste Lenkwinkel-Schwellwert ist; der Betrag der Lenkgeschwindigkeit der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht nicht oder überschreitet nicht einen vordefinierten zweiten Lenkgeschwindigkeits-Schwellwert, wobei der zweite Lenkgeschwindigkeits-Schwellwert größer als der erste Lenkgeschwindigkeits-Schwellwert ist; der Betrag des Lenkmoments an der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht nicht oder überschreitet nicht einen vordefinierten zweiten Lenkmoment-Schwellwert, wobei der zweite Lenkmoment-Schwellwert größer als der erste Lenkmoment-Schwellwert ist; und/oder der Betrag der Lenkbeschleunigung der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht nicht oder überschreitet nicht einen vordefinierten zweiten Lenkbeschleunigungs-Schwellwert, wobei der zweite Lenkgeschwindigkeits-Schwellwert größer ist als der erste Lenkgeschwindigkeits-Schwellwert; und/oder der Betrag der Lenkmomentänderung der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht oder überschreitet nicht einen vordefinierten zweiten Lenkmomentänderungs-Schwellwert, wobei der zweite Lenkmomentänderungs-Schwellwert größer als der erste Lenkmomentänderungs-Schwellwert ist; und/oder der Betrag der Lenkwinkeländerung der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht oder überschreitet nicht einen vordefinierten zweiten Lenkwinkeländerungs-Schwellwert, wobei der zweite Lenkwinkeländerungs-Schwellwert größer als der erste Lenkwinkeländerungs-Schwellwert ist.
Die Berücksichtigung eines zweiten Indizes, das ggf. dazu führt, dass die Unterstützung des Ausweichmanövers unterbrochen wird, ermöglicht insbesondere die Verwendung von (betraglich) relativ keinen ersten Schwellwerten, so dass relativ sensitive erste Indizien für das Einleiten der Unterstützung des Ausweichmanövers verwendet werden können. Beispielsweise können anstelle der zweiten Schwellwerte kleinere erste Schwellwerte verwendet werden. Werden die zweiten Schwellwerte dann nicht erreicht, so kann die Unterstützung des Ausweichmanövers wieder abgebrochen werden.
Das zweite Indiz dafür, dass kein Einleiten eines Ausweichmanövers vorliegt, kann umfassen, dass ein oder mehrere der zweiten Schwellwerte nicht innerhalb von einem vordefinierten Zeitintervall ab dem ersten Zeitpunkt erreicht oder überschritten werden. Dadurch wird der Zeitraum, in dem eine Unterstützung für ein Ausweichmanöver bereitgestellt wird, obwohl mglw. kein Ausweichmanöver eingeleitet wurde, auf das vordefinierte Zeitintervall begrenzt. Das vordefinierte Zeitintervall kann z. B. 100 ms oder weniger Zeit umfassen.
Alternativ oder ergänzend kann das zweite Indiz dafür, dass kein Einleiten eines Ausweichmanövers vorliegt, ein oder mehrere der folgenden Indizien umfassen: Der Betrag des Lenkwinkels der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht oder überschreitet einen vordefinierten maximalen Lenkwinkel-Schwellwert; der Betrag der Lenkgeschwindigkeit der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht oder überschreitet einen vordefinierten maximalen Lenkgeschwindigkeits-Schwellwert; der Betrag des Lenkmoments an der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht oder überschreitet einen vordefinierten maximalen Lenkmoment-Schwellwert; und/oder der Betrag einer Lenkbeschleunigung der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs erreicht oder überschreitet einen vordefinierten maximalen Lenkbeschleunigungs-Schwellwert. Die Berücksichtigung von ein oder mehreren maximalen Schwellwerten ermöglicht es, ein unkontrolliertes Verhalten des Fahrers zu detektieren. Ein solches unkontrolliertes Verhalten kann nicht als ein gezieltes Einleiten eines Ausweichmanövers betrachtet werden.
Alternativ oder ergänzend kann das zweite Indiz dafür, dass kein Einleiten eines Ausweichmanövers vorliegt, umfassen, dass der Betrag des Lenkmoments, des Lenkwinkels und/oder der Lenkgeschwindigkeit des Fahrzeugs einen vordefinierten Abbruch-Schwellwert unterschreitet. Über ein reduziertes Lenkmoment und/oder über einen reduzierten (ggf. negativen) Lenkwinkelaufbau kann detektiert werden, dass der Fahrer das Einleiten eines Ausweichmanövers abbrechen möchte.
Bei der Ermittlung der in diesem Dokument beschriebenen Indizien kann der Betrag des Lenkwinkels auf Basis eines aktuellen Lenkwinkels und auf Basis eines Mittelwerts des Lenkwinkels ermittelt werden. Insbesondere kann der Betrag des Lenkwinkels bezogen auf den Mittelwert des Lenkwinkels ermittelt werden. In analoger Weise kann der Betrag des Lenkmoments auf Basis eines aktuellen Lenkmoments und auf Basis eines Mittelwerts des Lenkmoments ermittelt werden. Insbesondere kann der Betrag des Lenkmoments bezogen auf den Mittelwert des Lenkmoments ermittelt werden. Mit anderen Worten, es können Deltawerte ermittelt und mit einem Schwellwert verglichen werden. Dies ist vorteilhaft, da so ein Einleiten eines Ausweichmanövers auch bei Kurvenfahrten detektiert werden kann. Dies wird auch durch die Berücksichtigung der Lenkgeschwindigkeit und/oder der Lenkbeschleunigung ermöglicht.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, ein drittes Indiz dafür zu ermitteln, dass sich das Fahrzeug in einem dynamischen Zustand befindet. Wie die anderen Indizien, kann das dritte Indiz anhand von Messdaten von ein oder mehreren Sensoren des Fahrzeugs bestimmt werden. Das dritte Indiz dafür, dass sich das Fahrzeug in einem dynamischen Zustand befindet, kann ein oder mehrere der folgenden Indizien umfassen: Der zeitliche Verlauf des Lenkmoments an der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs weist ein oder mehrere Spitzen auf; der zeitliche Verlauf der Lenkgeschwindigkeit der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs weist ein oder mehrere Spitzen auf; der zeitliche Verlauf einer Gierrate des Fahrzeugs weist eine Varianz auf, die einen (Gierraten-)Varianz-Schwellwert erreicht oder überschreitet; der zeitliche Verlauf einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs weist eine Varianz auf, die einen (Querbeschleunigungs-)Varianz-Schwellwert erreicht oder überschreitet; und/oder der zeitliche Verlauf des Lenkwinkels der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs weist eine Varianz auf, die einen (Lenkwinkel-)Varianz-Schwellwert erreicht oder überschreitet. Typischerweise ist das Fahrzeug erst nach Abklingen der Dynamik wieder in einem un-dynamischen („normalen”) Zustand.
Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, in Abhängigkeit von dem dritten Indiz, die Unterstützung des Ausweichmanövers zu unterbinden oder abzubrechen. So kann sichergestellt werden, dass durch die Steuereinheit keine weiteren Anregungen in das Fahrzeug eingebracht werden.
Die Steuereinheit kann weiter eingerichtet sein, eine Unterstützung des Ausweichmanövers abzubrechen oder zu unterbinden, wenn das Fahrzeug eine Verzögerung aufweist, die einen vordefinierten Verzögerungs-Schwellwert erreicht oder überschreitet; und/oder wenn das Fahrzeug eine Beschleunigung aufweist, die einen vordefinierten Beschleunigungs-Schwellwert erreicht oder überschreitet. Mit anderen Worten, bei relativ starken Brems- oder Beschleunigungsmanövern durch den Fahrer kann eine automatische Unterstützung eines Ausweichmanövers unterbunden werden. Derartige Brems-/Beschleunigungsmanöver können als ein weiteres Indiz dafür gewertet werden, dass der Fahrer kein (ggf. reines) Ausweichmanöver einleiten will. Außerdem ist zu beachten, dass sich typischerweise substantielle Längsbeschleunigungen und Querbeschleunigungen nicht gleichzeitig auf die Reifen des Fahrzeugs übertragen lassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs bei einem Ausweichmanöver beschrieben. Das Verfahren umfasst das Detektieren eines Hindernisses auf einer aktuellen Trajektorie des Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst weiter das Ermitteln einer Ausweichtrajektorie für das Fahrzeug zum Ausweichen des Hindernisses. Außerdem umfasst das Fahrzeug das Ermitteln, zu einem ersten Zeitpunkt, eines ersten Indiz für das Einleiten eines Ausweichmanövers durch den Fahrer des Fahrzeugs. In Abhängigkeit von dem ermittelten ersten Indiz und in Abhängigkeit von der ermittelten Ausweichtrajektorie kann dann eine automatische Unterstützung des Ausweichmanövers durchgeführt werden. Das Verfahren umfasst weiter das Ermitteln, zu einem zweiten Zeitpunkt, eines zweiten Indiz dafür, dass kein Einleiten eines Ausweichmanövers vorliegt. Dabei folgt der zweite Zeitpunkt dem ersten Zeitpunkt nach. In Abhängigkeit von dem ermittelten zweiten Indiz kann dann die Unterstützung des Ausweichmanövers abgebrochen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Steuereinheit für ein Fahrzeug beschrieben. Die Steuereinheit kann ein oder mehrere der in diesem Dokument beschriebenen Merkmale umfassen. Die Steuereinheit ist eingerichtet, ein Hindernis auf einer aktuellen Trajektorie des Fahrzeugs zu detektieren. Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, (zumindest) eine Ausweichtrajektorie für das Fahrzeug zum Ausweichen des Hindernisses zu ermitteln. Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, ein Indiz (z. B. das o. g. erste Indiz) für das Einleiten eines Ausweichmanövers durch einen Fahrer des Fahrzeugs zu ermitteln. Desweiteren ist die Steuereinheit eingerichtet, in Abhängigkeit von dem ermittelten Indiz und in Abhängigkeit von der ermittelten Ausweichtrajektorie, eine Unterstützung des Ausweichmanövers zu veranlassen.
Die Steuereinheit kann weiter eingerichtet sein, einen Grad der Unterstützung im Verlauf des Ausweichmanövers zu reduzieren. Insbesondere kann der Grad der Unterstützung in einer Anfangsphase des Ausweichmanövers einen relativ hohen Wert aufweisen und in einer späteren Phase des Ausweichmanövers einen relativ zu der Anfangsphase reduzierten Wert aufweisen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der Fahrer optimal bei der Durchführung des Ausweichmanövers unterstützt wird (insbesondere durch eine intensive Unterstützung in der Anfangsphase), und gleichzeitig eine mögliche Einkoppelung von Schwingungen in das Fahrzeug reduziert wird (durch die Reduzierung des Grades der Unterstützung in einer späteren Phase des Ausweichmanövers). Außerdem ermöglicht dies eine fließende Übergabe an den Fahrer. Die Reduzierung des Grads der Unterstützung bildet auch die Tatsache ab, dass die Umfelddaten des Fahrzeugs in der Anfangsphase des Ausweichmanövers typischerweise eine relativ hohe Verlässlichkeit aufweisen, und die Verlässlichkeit der Umfelddaten entlang des Ausweichmanövers abnimmt.
Das Ausweichmanöver kann eine erste Phase und eine anschließende zweite Phase umfassen. Insbesondere kann das Ausweichmanöver in zwei Phasen aufgeteilt werden. Während der ersten Phase kann der Heading-Winkel des Fahrzeugs zunehmen. Mit anderen Worten, während der ersten Phase kann sich eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs vor Einleiten des Ausweichmanövers weg bewegen. Während der zweiten Phase kann der Heading-Winkel des Fahrzeugs abnehmen. Mit anderen Worten, während der zweiten Phase kann sich die Fahrtrichtung des Fahrzeugs wieder zu der Fahrtrichtung des Fahrzeugs vor Einleiten des Ausweichmanövers hin bewegen.
Alternativ oder ergänzend kam ein Lenkwinkel der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs in der ersten Phase ein erstes Vorzeichen aufweisen (bezogen auf den Anfangslenkwinkel vor Einleiten des Ausweichmanövers). Desweiteren kann der Lenkwinkel der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs in der zweiten Phase ein zweites Vorzeichen aufweisen (bezogen auf den Anfangslenkwinkel vor Einleiten des Ausweichmanövers). Dabei können das erste und zweite Vorzeichen entgegengesetzt sein. Insbesondere können die erste Phase und die zweite Phase durch eine Umkehr des Vorzeichens des Lenkwinkels voneinander abgegrenzt sein. Alternativ oder ergänzend kann die Querbeschleunigung des Fahrzeugs in der ersten Phase ein erstes Vorzeichen aufweisen und in der zweiten Phase ein zweites Vorzeichen aufweisen, wobei das erste und zweite Vorzeichen entgegengesetzt sind.
Nach der zweiten Phase folgen typischerweise relativ kleine Lenkbewegungen mit einem Verlauf, wie sie für eine „normale” Fahrt typisch sind.
Der Grad der Unterstützung kann in der ersten Phase (z. B. in der Anfangsphase des Ausweichmanövers) größer sein als in der zweiten Phase (z. B. in der Endphase des Ausweichmanövers). Insbesondere kann der Grad der Unterstützung in der ersten Phase einen Maximalwert aufweisen. Desweiteren kann der Grad der Unterstützung in der zweiten Phase kontinuierlich, ausgehend von dem Maximalwert, reduziert werden. So kann ein optimaler Kompromiss zwischen Unterstützung des Ausweichmanövers und Übergabe an den Fahrer bereitgestellt werden.
Die Steuereinheit kann weiter eingerichtet sein, in einer Phase (ggf. direkt) nach Durchführung des Ausweichmanövers eine Unterstützung eines weiteren Ausweichmanövers, zumindest für einen vordefinierten Zeitraum, zu unterbinden. Durch die Durchführung eines Ausweichmanövers können mglw. Schwingungen oder Anregungen in das Fahrzeug eingekoppelt werden. Die Unterbindung der Unterstützung eines weiteren Ausweichmanövers, das direkt an ein vorhergehendes Ausweichmanöver anschließt, kann sicherstellen, dass eine automatische Unterstützung eines Ausweichmanövers nur bei Vorliegen eines stabilen Fahrzeugs erfolgt.
Wie bereits oben dargelegt, kann die Unterstützung des Ausweichmanövers, das Aufbringen eines Zusatzmoments auf eine Lenkvorrichtung des Fahrzeugs umfassen. Dabei kann die Höhe oder der Betrag des Zusatzmoments von dem Grad der Unterstützung abhängen. Mit anderen Worten, die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Betrag des aufgebrachten Zusatzmoments während der Durchführung des Ausweichmanövers zu reduzieren, so dass zu einer Anfangsphase ggf. ein maximal mögliches Zusatzmoment aufgebracht werden kann, und das mögliche Zusatzmoment in der zweiten Phase des Ausweichmanövers (ggf. kontinuierlich) reduziert wird.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, eine Abweichung (oder ein Maß der Abweichung) zwischen einer Ist-Trajektorie des Fahrzeugs und der ermittelten Ausweichtrajektorie zu ermitteln. Das tatsächlich aufgebrachte Zusatzmoment kann auch von der ermittelten Abweichung abhängen. Beispielsweise kann über den Grad der Unterstützung ein maximal mögliches Zusatzmoment bestimmt werden. Alternativ oder ergänzend kann über den Grad der Unterstützung ein Proportionalitäts-Faktor in Bezug auf das aufzubringende Zusatzmoment bestimmt werden. Wie in diesem Dokument dargelegt, kann das maximal mögliche Zusatzmoment und/oder ein Faktor in unterschiedlichen Phasen eines Ausweichmanövers verändert werden. Das tatsächlich aufgebrachte Zusatzmoment kann dann im Rahmen des, in einer aktuellen Phase des Ausweichmanövers, möglichen Zusatzmoments und/oder unter Verwendung des, für die aktuelle Phase des Ausweichmanövers gültigen, Faktors, in Abhängigkeit von der ermittelten Abweichung zwischen der Ist-Trajektorie des Fahrzeugs und der ermittelten Ausweichtrajektorie bestimmt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs bei einem Ausweichmanöver beschrieben. Das Verfahren umfasst das Detektieren eines Hindernisses auf einer aktuellen Trajektorie des Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst weiter das Ermitteln einer Ausweichtrajektorie für das Fahrzeug zum Ausweichen des Hindernisses. Darüber hinaus umfasst das Verfahren das Ermitteln eines Indiz für das Einleiten eines Ausweichmanövers durch den Fahrer des Fahrzeugs. Außerdem umfasst das Verfahren das Durchführen einer Unterstützung des Ausweichmanövers in Abhängigkeit von dem ermittelten Indiz und in Abhängigkeit von der ermittelten Ausweichtrajektorie. Insbesondere kann die Unterstützung des Ausweichmanövers nur dann durchgeführt werden, wenn ein Indiz dafür vorliegt, dass der Fahrer ein Ausweichmanöver eingeleitet hat. Dabei kann ein Grad oder eine Intensität der Unterstützung im Verlauf des Ausweichmanövers reduziert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Steuereinheit für ein Fahrzeug beschrieben. Die Steuereinheit kann ein oder mehrere der in diesem Dokument beschriebenen Merkmale umfassen. Insbesondere ist die Steuereinheit eingerichtet, ein Hindernis auf einer aktuellen Trajektorie des Fahrzeugs zu detektieren. Darüber hinaus ist die Steuereinheit eingerichtet, einen verfügbaren Abstand (z. B. eine Breite des freien Bereichs) neben dem Hindernis für eine Ausweichtrajektorie zu ermitteln. Der verfügbare Abstand kann eine Breite des Manöverraums für das Fahrzeug umfassen. Dabei kann insbesondere ein verfügbarer Abstand links und/oder rechts neben dem Hindernis für eine linke und/oder rechte Ausweichtrajektorie ermittelt werden.
Der verfügbare Abstand neben dem Hindernis kann von ein oder mehreren der folgenden Aspekte abhängig sein: einem Straßenrand oder einem Fahrbahnrand der von dem Fahrzeug befahrenen Straße oder Fahrbahn; einer prädizierten Position von ein oder mehreren anderen Verkehrsteilnehmern (z. B. andere Fahrzeuge oder Fußgänger); und/oder von einem Sicherheitsabstand zu dem Hindernis bzw. zu dem Straßenrand bzw. zu den anderen Verkehrsteilnehmern. Die Sicherheitsabstände können dabei von Prädiktionsunsicherheiten abhängen (typischerweise steigen die Sicherheitsabstände mit steigenden Prädiktionsunsicherheiten). Desweiteren können die Sicherheitsabstände abhängig sein von der Messgüte und/oder von der Objektbewegung (es sind typischerweise querende Bewegungen schlechter prädizierbar als Bewegungen in Fahrtrichtung) und/oder von der Regelgüte eines Reglers für die Bereitstellung der Unterstützung des Ausweichmanövers.
Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, eine Ausweichtrajektorie für das Fahrzeug mit einem Soll-Abstand neben dem Hindernis zu ermitteln. Dabei kann der Soll-Abstand für (mindestens) einen verfügbaren Abstand kleiner als ein vordefinierter Maximal-Abstand, (ggf. maximal) dem verfügbaren Abstand entsprechen. Desweiteren kann der Soll-Abstand für (mindestens) einen verfügbaren Abstand größer als dem vordefinierten Maximal-Abstand, (ggf. maximal) dem Maximal-Abstand entsprechen. Mit anderen Worten, kann der Soll-Abstand für verfügbare Abstände kleiner als ein vordefinierter Maximal-Abstand, kleiner als oder gleich wie der verfügbare Abstand sein. Desweiteren kann der Soll-Abstand für verfügbare Abstände größer als dem vordefinierten Maximal-Abstand, kleiner als oder gleich dem Maximal-Abstand sein. Insbesondere kann der Soll-Abstand dem verfügbaren Abstand entsprechen, wenn der Soll-Abstand kleiner als der vordefinierte Maximal-Abstand ist. Dies kann für alle verfügbaren Abstände gelten, die kleiner als der vordefinierte Maximal-Abstand sind. Desweiteren kann der Soll-Abstand dem Maximal-Abstand entsprechen, wenn der verfügbare Abstand größer als oder gleich wie der vordefinierter Maximal-Abstand ist. Dies kann für alle verfügbaren Abstände gelten, die größer als oder gleich wie der vordefinierte Maximal-Abstand sind.
Die Berücksichtigung des o. g. Soll-Abstands bei der Ermittlung der Ausweichtrajektorie ermöglicht es, eine sichere Ausweichtrajektorie mit einer möglichst geringen Querbeschleunigung und damit mit einer möglichst geringen Nutzung des Straßenreibwerts zu ermitteln. Desweiteren kann durch die o. g. Festlegung des Soll-Abstands eine Ausweichtrajektorie ermittelt werden, die mit einer hohen Wahrscheinlichkeit der Trajektorie entspricht, die von dem Fahrer gewünscht wird. Die von einem Fahrer gewünschte Trajektorie kann im Rahmen einer Probandenstudie ermittelt werden. Dazu können die von einem Fahrer tatsächlich gefahrenen Ausweichtrajektorien erfasst und ausgewertet werden. Auf Basis der erfassten Ausweichtrajektorien können ein oder mehrere Parameter für „gewünschte” Trajektorien von Fahrern ermittelt werden. Diese eine oder mehreren statistisch ermittelten Parameter können bei der Ermittlung einer Ausweichtrajektorie berücksichtigt werden.
Durch die Berücksichtigung des o. g. Soll-Abstands kann (im Mittel) eine hohe Übereinstimmung zwischen Ist-Trajektorie und ermittelter Ausweichtrajektorie, und damit ein geringer Grad der Einwirkungen auf die Lenkvorrichtung und/oder ein geringer Grad erforderlicher Fahrerübersteuerungen, erreicht werden. Somit kann der Fahrer optimal bei der Durchführung des Ausweichmanövers unterstützt werden.
Wie bereits oben dargelegt, kann die Steuereinheit weiter eingerichtet sein, ein Indiz (z. B. das erste Indiz) für das Einleiten eines Ausweichmanövers durch einen Fahrer des Fahrzeugs zu ermitteln. Desweiteren kann, in Abhängigkeit von dem ermittelten Indiz und in Abhängigkeit von der ermittelten Ausweichtrajektorie, eine Unterstützung des Ausweichmanövers veranlasst werden.
Der Maximal-Abstand kann von ein oder mehreren Eigenschaften des Fahrzeugs abhängen. Insbesondere kann der Maximal-Abstand von einer Spurbreite des Fahrzeugs abhängen. Alternativ oder ergänzend kann der Maximal-Abstand von einer (ggf. benötigten) Querbeschleunigung des Fahrzeugs abhängen. Alternativ oder ergänzend kann der Maximal-Abstand von einem Spurversatz des Fahrzeugs relativ zu dem Hindernis abhängen.
Wie bereits oben dargelegt kann die Unterstützung des Ausweichmanövers, das Einwirken auf die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs, in Abhängigkeit von der ermittelten Ausweichtrajektorie, umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Unterstützung des Ausweichmanövers ein oder mehrere der folgenden Maßnahmen umfassen: Das Anpassen eines Fahrzeugreglers zur Erhöhung einer Stabilität des Fahrzeugs (z. B. eines elektronischen Stabilitätsprogramms); und/oder das Unterbinden, Abbrechen und/oder Reduzieren von automatischen Bremseingriffen (z. B. einer Bremsautomatik). So kann die Sicherheit bei der Durchführung eines Ausweichmanövers erhöht werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, eine sich verändernde Position des Hindernisses zu prädizieren. Die Position des Hindernisses kann sich ab dem Zeitpunkt der Detektion des Hindernisses verändern. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis der Umfelddaten zu erkennen, dass sich die Position des Hindernisses relativ zu der Position des Fahrzeugs verändert. Desweiteren können ein oder mehreren Positionen des Fahrzeugs in der Zukunft prädiziert werden. Beispielsweise kann eine Trajektorie des Hindernisses prädiziert werden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Ausweichtrajektorie in Abhängigkeit von der prädizierten Position und/oder in Abhängigkeit von der prädizierten Trajektorie des Hindernisses zu ermitteln. Dabei kann auch ein Sicherheitsabstand zu der prädizierten Position des Hindernisses berücksichtigt werden. Der Sicherheitsabstand kann dabei mit steigender Prädiktionsunsicherheit steigen. Durch Berücksichtigung der prädizierten Position kann sichergestellt werden, dass die ermittelte Ausweichtrajektorie ein sicheres Ausweichen des Hindernisses ermöglicht. Mit anderen Worten, um zu vermeiden, dass eine Fahrt des Fahrzeugs auf der Ausweichtrajektorie zu einer Kollision mit dem Hindernis führt, kann bei der Ermittlung der Ausweichtrajektorie ggf. neben der aktuellen Position des Hindernisses auch die zukünftige, d. h. prädizierte, Position des Hindernisses berücksichtigt werden.
Die Steuereinheit kann weiter eingerichtet sein, eine Unterstützung des Ausweichmanövers zu unterbinden, z. B. wenn der verfügbare Abstand (neben dem Hindernis) kleiner oder gleich ist wie ein vordefinierter Minimal-Abstand; und/oder wenn auf der ermittelten Ausweichtrajektorie ein weiteres Hindernis detektiert oder prädiziert wird. So kann sichergestellt werden, dass nur eine automatische Unterstützung von sicheren Ausweichmanövern erfolgt.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs bei einem Ausweichmanöver beschrieben. Das Verfahren umfasst das Detektieren eines Hindernisses auf einer aktuellen Trajektorie des Fahrzeugs und das Ermitteln eines verfügbaren Abstands neben dem Hindernis für eine Ausweichtrajektorie. Es kann dann eine Ausweichtrajektorie für das Fahrzeug mit einem Soll-Abstand neben dem Hindernis ermittelt werden. Dabei kann der Soll-Abstand dem verfügbaren Abstand entsprechen, wenn der Soll-Abstand kleiner als ein vordefinierter Maximal-Abstand ist, und dem Maximal-Abstand entsprechen, wenn der Soll-Abstand größer als oder gleich wie der vordefinierter Maximal-Abstand ist.
Das Verfahren umfasst weiter das Ermitteln eines Indiz für das Einleiten eines Ausweichmanövers durch den Fahrer des Fahrzeugs, und das Durchführen einer Unterstützung des Ausweichmanövers, in Abhängigkeit von dem ermittelten Indiz und in Abhängigkeit von der ermittelten Ausweichtrajektorie.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Steuereinheit für ein Fahrzeug beschrieben. Die Steuereinheit kann ein oder mehrere der in diesem Dokument beschriebenen Merkmale umfassen. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, ein Hindernis auf einer aktuellen Trajektorie des Fahrzeugs zu detektieren. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, eine Ausweichtrajektorie für das Fahrzeug zum Ausweichen des Hindernisses zu ermitteln. Außerdem kann die Steuereinheit eingerichtet sein, ein Indiz für das Einleiten eines Ausweichmanövers durch einen Fahrer des Fahrzeugs zu ermitteln.
Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, auf Basis der ermittelten Ausweichtrajektorie einen Soll-Lenkwinkel für eine Lenkvorrichtung des Fahrzeugs zu ermitteln. Desweiteren kann ein Ist-Lenkwinkel der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs ermittelt werden. Der Ist-Lenkwinkel kann durch einen Lenksensor erfasst werden. Der Lenksensor kann an verschiedenen Positionen im Fahrzeug angeordnet sein. Beispielsweise kann der Lenksensor an einem Lenkrad des Fahrzeugs, an einer Spurstange und/oder an der Radposition des Fahrzeugs angeordnet sein.
Die Steuereinheit kann dann in Abhängigkeit von dem ermittelten Indiz, von dem Soll-Lenkwinkel und von dem Ist-Lenkwinkel, eine Unterstützung des Ausweichmanövers veranlassen. Mit anderen Worten, der Soll-Lenkwinkel und der Ist-Lenkwinkel können bei der automatischen Unterstützung des Ausweichmanövers berücksichtigt werden. Insbesondere kann ein Grad der Unterstützung von dem Soll-Lenkwinkel und von dem Ist-Lenkwinkel abhängen.
Die Berücksichtigung des Soll-Lenkwinkel und der Ist-Lenkwinkels bei der automatischen Unterstützung des Ausweichmanövers ermöglicht es, Abweichungen zu bewerten, bevor sich substantielle Querbeschleunigungsfehler, Heading-Winkelfehler und/oder Ablagefehler aufbauen. Auf derartige Abweichung kann dem Fahrer ein direktes Feedback gegeben werden. Damit lässt sich ein möglicher Phasenverzug (oder Zeitverzug) zwischen dem aktuellen Zustand des Ausweichmanövers und der aufgebrachten Unterstützung reduzieren. Insbesondere können so auch hochdynamische Fahrmanöver zuverlässig und phasenkonsistent unterstützt werden. Desweiteren können bei der Ermittlung der automatischen Unterstützung des Ausweichmanövers auch die Querbeschleunigungsfehler, die Heading-Winkelfehler und/oder die Ablagefehler berücksichtigt werden.
Die Steuereinheit kann weiter eingerichtet sein, auf Basis des Soll-Lenkwinkels und auf Basis des Ist-Lenkwinkels, ein Maß für die Abweichung der tatsächlichen Trajektorie des Fahrzeugs (d. h. der Ist-Trajektorie des Fahrzeugs) von der ermittelten Ausweichtrajektorie zu ermitteln. Die Berücksichtigung des Lenkwinkels ermöglicht es dabei, Phasenverzüge zu reduzieren. Der Grad der Unterstützung des Ausweichmanövers kann dann in Abhängigkeit von dem ermittelten Maß für die Abweichung bestimmt werden. So kann das Ausweichmanöver zu jedem Zeitpunkt optimal unterstützt werden.
Beispielsweise kann ein die Lenkbewegung des Fahrers dämpfendes Zusatzmoment aufgebracht werden, wenn der Ist-Lenkwinkel größer ist als der Soll-Lenkwinkel. Mit anderen Worten, bei zu heftigem Lenken kann ein zusätzliches dämpfendes Lenkmoment eingestellt werden, so dass dies dem Fahrer hilft nicht unnötig viel Dynamik in das Fahrzeug zu bringen. Alternativ oder ergänzend kann ein die Lenkbewegung unterstützendes Lenkmoment aufgebracht wird, wenn der Ist-Lenkwinkel kleiner ist als der Soll-Lenkwinkel. Mit anderen Worten, wenn der Fahrer nicht schnell genug lenkt, kann ein verstärkendes Lenkmoment gestellt werden, das dem Fahrer hilft, den Lenkwinkel schnell genug aufzubauen. Desweiteren kann in der zweiten Phase des Ausweichmanövers ein Zusatzmoment aufgebracht werden, welches den Fahrer zum rechtzeitigen Rücklenken animiert.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, bei einer Fahrt auf oder entlang der ermittelten Ausweichtrajektorie keine Unterstützung des Ausweichmanövers durchzuführen. Insbesondere kann in dem Fall kein Zusatzmoment aufgebracht werden.
Wie bereits oben dargelegt, kann die Unterstützung des Ausweichmanövers das Aufbringen eines Zusatzmoments auf die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs umfassen. Der Betrag des Zusatzmoments kann von dem ermittelten Maß für die Abweichung abhängen. Desweiteren kann der Betrag des Zusatzmoments von einer Regelsteifigkeit eines Reglers für die Unterstützung des Ausweichmanövers abhängen.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, das Maß für die Abweichung auch auf Basis von ein oder mehreren der folgenden Zustandsgrößen des Fahrzeugs zu ermitteln: Eine Soll-Querbeschleunigung und eine Ist-Querbeschleunigung des Fahrzeugs; eine Soll-Quergeschwindigkeit und eine Ist-Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs; ein Soll-Heading-Winkel und ein Ist-Heading-Winkel des Fahrzeugs; und/oder ein Soll-Querversatz und ein Ist-Querversatz des Fahrzeugs. Das Maß für die Abweichung kann dann auf Basis eines gewichteten Mittelwerts von einer Vielzahl von Zustandsgrößen des Fahrzeugs ermittelt werden, wobei der Lenkwinkel auch als Zustandsgröße des Fahrzeugs betrachtet werden kann.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, ein oder mehrere der Zustandsgrößen, insbesondere die Ist-Querbeschleunigung, die Ist-Quergeschwindigkeit bzw. den Ist-Heading-Winkel und/oder den Ist-Querversatz unter Verwendung von odometrischen Verfahren zu ermitteln.
So können die Zustandsgrößen in effizienter Weise ermittelt werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Soll-Lenkwinkel mittels eines inversen Fahrzeugmodells (z. B. mittels eines Einspurmodells und/oder eines Aktormodells) aus der ermittelten Ausweichtrajektorie zu ermitteln. Das inverse Einspurmodell kann ggf. durch eine vergleichbare Methode der Vorsteuerung approximiert werden. Insbesondere kann aus der ermittelten Ausweichtrajektorie zu jedem Zeitpunkt und/oder zu jeder Position entlang der Ausweichtrajektorie ein Soll-Querversatz ermittelt werden, so dass das Fahrzeug auf die ermittelte Ausweichtrajektorie gebracht wird. Durch Ableitung nach der Zeit und/oder nach der Strecke kann daraus die Soll-Quergeschwindigkeit (oder der Soll-Heading-Winkel) und durch nochmalige Ableitung nach der Zeit und/oder nach der Strecke kann daraus die Soll-Querbeschleunigung ermittelt werden. Das inverse Einspurmodell des Fahrzeugs ermöglicht es dann, den Soll-Lenkwinkel aus der Soll-Querbeschleunigung zu berechnen. So können alle Soll-Zustandsgrößen des Fahrzeugs aus der ermittelten Ausweichtrajektorie ermittelt werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, einen Grad der Unterstützung des Ausweichmanövers auf Basis einer Differenz zwischen Soll-Lenkwinkel und Ist-Lenkwinkel zu regeln. Dazu kann ein Regelungsalgorithmus (z. B. ein P(proportional)-, I(integral)- und/oder D(differential)-Regler und/oder ein Zustandsregler mit Beobachter) verwendet werden. Insbesondere kann der Grad der Unterstützung des Ausweichmanövers in Abhängigkeit von dem ermittelten Maß der Abweichung geregelt werden. Es können somit die Differenzen von ein oder mehreren weiteren Zustandsgrößen des Fahrzeugs berücksichtigt werden. So kann sichergestellt werden, dass das Fahrzeug entlang der ermittelten Ausweichtrajektorie geführt wird. Dabei kann die Unterstützung des Ausweichmanövers typischerweise durch geeignete Maßnahmen jederzeit vom Fahrer übersteuert werden.
Die Steuereinheit kann weiter eingerichtet sein, während eines Ausweichmanövers, für eine Sequenz von Zeitpunkten, den Soll-Lenkwinkel und den Ist-Lenkwinkel (und ggf. andere Zustandsgrößen) zu ermitteln. Der Grad der Unterstützung des Ausweichmanövers kann in Abhängigkeit von dem ermittelten Soll-Lenkwinkel und dem ermittelten Ist-Lenkwinkel angepasst werden. Insbesondere kann zu jedem Zeitpunkt der Sequenz von Zeitpunkten der Grad der Unterstützung angepasst werden (z. B. unter Verwendung der in diesem Dokument beschriebenen Regelung).
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Soll-Lenkwinkel auf Basis einer phasenverschobenen Ausweichtrajektorie zu ermitteln. Insbesondere kann die ermittelte Ausweichtrajektorie ggü. der tatsächlich gefahrenen Trajektorie zeitlich vorgeschoben werden. Der aus einer solchen verschobenen Ausweichtrajektorie ermittelte Soll-Lenkwinkel kann somit einem zeitlich vorgezogenen Soll-Lenkwinkel entsprechen. Durch die Phasenverschiebung können Laufzeiten bei der Berechnung der aufzubringenden Unterstützung des Ausweichmanövers berücksichtigt und kompensiert werden. Somit kann die Qualität der Unterstützung erhöht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs bei einem Ausweichmanöver beschrieben. Das Verfahren umfasst das Detektieren eines Hindernisses auf einer aktuellen Trajektorie des Fahrzeugs, und das Ermitteln einer Ausweichtrajektorie für das Fahrzeug zum Ausweichen des Hindernisses. Das Verfahren umfasst weiter das Ermitteln eines Indiz (z. B. des ersten Indiz) für das Einleiten eines Ausweichmanövers durch den Fahrer des Fahrzeugs. Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln eines Soll-Lenkwinkels für eine Lenkvorrichtung des Fahrzeugs, auf Basis der ermittelten Ausweichtrajektorie, sowie das Ermitteln eines Ist-Lenkwinkels der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs (z. B. auf Basis von Messdaten von ein oder mehreren Sensoren des Fahrzeugs). Dann kann in Abhängigkeit von dem ermittelten Indiz, von dem Soll-Lenkwinkel und von dem Ist-Lenkwinkel, eine automatische Unterstützung des Ausweichmanövers durchgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z. B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das eine in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z. B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch ein oder mehrere der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch ein oder mehrere der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt
1 eine beispielhafte Situation für ein Ausweichmanöver;
2 ein Blockdiagram von ausgewählten Komponenten eines Fahrzeugs;
3 ein Flussdiagram eines beispielhaften Verfahrens zur Unterstützung eines Ausweichmanövers;
4 einen beispielhaften Verlauf der Lenkgeschwindigkeit bei einem Ausweichmanöver;
5a eine beispielhafte Ausweichtrajektorie;
5b eine beispielhafte Aufteilung eines Ausweichmanövers in eine Vielzahl von Phasen;
6 eine beispielhafte Kennlinie zur Bestimmung des Planungsabstands zu einem Hindernis;
7a ein beispielhaftes Modell der Zustandsgrößen eines Fahrzeugs bei einem Ausweichmanöver; und
7b beispielhafte Komponenten einer Steuereinheit zur Unterstützung eines Ausweichmanövers.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit einem Verfahren und einer entsprechenden Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs bei einem Ausweichmanöver. 1 veranschaulicht eine beispielhafte Ausweichsituation. Das Fahrzeug 101 (auch als Ego-Fahrzeug bezeichnet) fährt auf der Fahrspur 104 einer Straße 103 auf ein Hindernis 102 (z. B. auf ein relativ langsames oder stehendes anderes Fahrzeug) zu. Für das Fahrzeug 101 besteht dann eventuell die Möglichkeit abzubremsen, um eine Kollision mit dem Hindernis 102 zu vermeiden. Alternativ oder ergänzend (z. B. wenn kein ausreichender Bremsweg zur Verfügung steht) kann das Fahrzeug 101 entlang einer Ausweichtrajektorie 111, 112 dem Hindernis ausweichen. Die Ausweichtrajektorie 111, 112 hängt dabei typischerweise von dem verfügbaren Platz neben dem Hindernis 102 ab. Der verfügbare Platz neben dem Hindernis 102 ist dabei meist begrenzt, was in 1 durch die Begrenzungen 105, 106 dargestellt ist.
Das Fahrzeug 101 kann eingerichtet sein, den Fahrer des Fahrzeugs 101 bei der Durchführung eines Ausweichmanövers zu unterstützen. Ein derartiges Fahrerassistenzsystem (FAS) kann als Ausweichassistent bezeichnet werden. 2 zeigt ausgewählte Komponenten des Fahrzeugs 101 für die Bereitstellung eines Ausweichassistenten. Das Fahrzeug 101 umfasst ein oder mehrere Umfeldsensoren 202, die eingerichtet sind, Umfelddaten zu erfassen. Die Umfelddaten umfassen Informationen bzgl. einer Umgebung des Fahrzeugs 101. Dabei ist typischerweise mindestens ein Umfeldsensor 202 eingerichtet, eine vordere Umgebung des Fahrzeugs 101 (vor dem Fahrzeug 101) zu erfassen. Die ein oder mehreren Umfeldsensoren 202 umfassen z. B. ein oder mehrere Kameras, ein oder mehrere Radarsensoren und/oder ein oder mehrere LIDAR-Sensoren. Die von den Umfeldsensoren 202 erfassten Umfelddaten können an eine Steuereinheit 201 des Fahrzeugs 101 übermittelt werden. Das in 2 dargestellte Fahrzeug 101 umfasst ein oder mehrere Umfeldsensoren 202, die eingerichtet sind, eine vordere Umgebung des Fahrzeugs 101 (vor dem Fahrzeug 101) zu erfassen. Das Fahrzeug 101 kann auch ein oder mehrere Umfeldsensoren (nicht dargestellt) umfassen, die eingerichtet sind, eine hintere Umgebung des Fahrzeugs 101 (hinter dem Fahrzeug 101) zu erfassen.
Die Steuereinheit 201 ist eingerichtet, auf Basis der Umfelddaten ein Hindernis 102 auf der aktuellen Trajektorie des Fahrzeugs 101 zu detektieren. Desweiteren kann die Steuereinheit 201 eingerichtet sein, zu veranlassen, dass ein Hinweis bzgl. des Hindernisses 102 an den Fahrer ausgegeben wird (z. B. über eine akustische und/oder optische Ausgabe des Fahrzeugs 101). Die Steuereinheit 201 kann weiter eingerichtet sein, ein oder mehrere Kollisionsmindernde und/oder Kollisionsvermeidende Maßnahmen einzuleiten. Dabei können die Kollisionsmindernden und/oder Kollisionsvermeidenden Maßnahmen in Abhängigkeit von einer Aktion des Fahrers des Fahrzeugs 101 abhängig gemacht werden. In dem Fall, dass der Fahrer keine Aktion tätigt (z. B. auch nicht das Bremspedal betätigt), kann die Steuereinheit 201 veranlassen, dass das Fahrzeug 101 dennoch mit einer bestimmten Verzögerung abgebremst wird, um die Folgen einer Kollision zu mindern. Falls der Fahrer das Bremspedal betätigt, so kann die Steuereinheit 201 veranlassen, dass das Fahrzeug 101 mit einer erforderlichen Verzögerung abgebremst wird.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 201 eingerichtet sein, den Fahrer bei einem Ausweichmanöver zu unterstützen. Das in 2 dargestellte Fahrzeug 101 umfasst ein Lenkrad (als Beispiel für eine allg. Lenkvorrichtung) 203, das über eine Lenkstange 204 mit einem Lenkgetriebe 207 verbunden ist. Ein Lenksensor 205 ist eingerichtet, eine Betätigung des Lenkrads 203 zu erfassen. Insbesondere kann der Lenksensor 205 eingerichtet sein, die Auslenkung des Lenkrads 203 über die Zeit (und/oder einen Lenkwinkel und/oder ein Lenkmoment über die Zeit) zu erfassen. Dazu kann, ggf. mit einer bestimmten Abtastrate, der Lenkwinkel des Lenkrads 203 an einer Sequenz von Zeitpunkten erfasst werden. Die von dem Lenksensor 205 erfassten Daten können als Lenkdaten bezeichnet werden.
Das Fahrzeug 101 umfasst weiter eine Lenkunterstützungseinheit 206 (z. B. eine Servo-Vorrichtung), die eingerichtet ist, den Fahrer bei einem Lenkvorgang zu unterstützen. Insbesondere ist die Lenkunterstützungseinheit 206 eingerichtet, zusätzliche Lenkkräfte (zusätzlich zu den Lenkkräften, die vom Fahrer aufgebracht werden) aufzubringen. Dadurch kann ein Lenkvorgang für den Fahrer erleichtert werden. Die Lenkunterstützungseinheit 206 kann z. B. einen Elektromotor oder eine Pumpe umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Lenkunterstützungseinheit 206 eingerichtet sein, durch Aufbringen von Bremskräften auf einzelne Räder des Fahrzeugs 101 zusätzliche Lenkkräfte aufzubringen.
Die Steuereinheit 201 kann eingerichtet sein, das in 3 dargestellte Verfahren 300 auszuführen. Wie bereits oben dargelegt, kann die Steuereinheit 201 eingerichtet sein, ein Hindernis 102 auf der aktuellen Trajektorie des Fahrzeugs 101 zu detektieren (Schritt 301).
Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein (insbesondere nach Detektion eines Hindernisses 102), ein oder mehrere Ausweichtrajektorien 111, 112 zu ermitteln (Schritte 302). Die ein oder mehreren Ausweichtrajektorien 111, 112 können unter Berücksichtigung der Umfelddaten ermittelt werden. Dabei kann u. a. der verfügbare Platz zur Durchführung eines Ausweichmanövers bestimmt und bei der Ermittlung der Ausweichtrajektorien 111, 112 berücksichtigt werden. Wie in 1 dargestellt kann eine linke Ausweichtrajektorie 112 (links am Hindernis 102 vorbei) und/oder eine rechte Ausweichtrajektorie 111 (rechts am Hindernis 102 vorbei) ermittelt werden.
Die Steuereinheit 201 ist weiter eingerichtet, auf Basis der Lenkdaten zu ermitteln, ob der Fahrer ein Ausweichmanöver einleitet (Schritt 303). Ist dies nicht der Fall, so können aktualisierte ein oder mehrere Ausweichtrajektorien 111, 112 ermittelt werden. Dabei können aktuelle Umfelddaten berücksichtigt werden (insbesondere die aktualisierte Position des Hindernisses 102 relativ zu dem Fahrzeug 101). Hat der Fahrer ein Ausweichmanöver eingeleitet, so kann der Ausweichassistent aktiviert werden (Schritt 304). Mit anderen Worten, wenn erkannt wird, dass der Fahrer ein Ausweichmanöver eingeleitet hat, so kann der Fahrer durch die Steuereinheit 201 bei der Durchführung des Ausweichmanövers unterstützt werden. Insbesondere kann die Steuereinheit 201 veranlassen, dass durch die Lenkunterstützungseinheit 206 eine zusätzliche Lenkkraft aufgebracht wird, die den Fahrer dabei unterstützt, entlang einer ausgewählten der zuvor ermittelten Ausweichtrajektorien 111, 112 zu fahren. Leitet der Fahrer beispielsweise ein linkes Ausweichmanöver ein, so kann die zuvor ermittelte linke Ausweichtrajektorie 112 ausgewählt werden. Leitet der Fahrer hingegen ein rechtes Ausweichmanöver ein, so kann die zuvor ermittelte rechte Ausweichtrajektorie 111 ausgewählt werden. Die zusätzliche Lenkkraft, die bei der Unterstützung des Ausweichmanövers aufgebracht wird, kann davon abhängen, wie weit die tatsächlich gefahrene Trajektorie von der ausgewählten Ausweichtrajektorie 111, 112 abweicht.
Die Ausweichunterstützung unterstützt somit den Fahrer bei der Durchführung eines Ausweichvorgangs in einer kollisionskritischen Situation. Dabei kann die Steuereinheit 201 durch Regulierung der zusätzlichen Lenkkraft versuchen, den Fahrer zu veranlassen, entlang der ausgewählten Ausweichtrajektorie 111, 112 zu fahren. Um das zu erreichen, ist insbesondere eine Anfangsphase des Ausweichmanövers von Bedeutung. Mit anderen Worten, bei der Durchführung eines Ausweichmanövers ist insbesondere wichtig, dass der Fahrer in der Anfangsphase des Ausweichmanövers dabei unterstützt wird, das Fahrzeug auf die bestimmte Ausweichtrajektorie 111, 112 zu bringen. Andererseits ist dies für einen Fahrer typischerweise schwierig, da aufgrund der Fahrdynamikeigenschaften des Fahrzeugs 101, sich die Gierreaktion des Fahrzeugs 101 im hochdynamischen Bereich erst verzögert einstellt.
Um bereits mit dem vom Fahrer eingeleiteten Beginn des Ausweichmanövers, d. h. mit dem Auslenkvorgang des Fahrers, mit der Ausweichunterstützung beginnen zu können, ist es wichtig, ein Anlenken des Fahrers sehr schnell erkennen zu können. Ein Anlenken des Fahrers kann jedoch typischerweise erst bei relativ großen Lenkbewegungen zuverlässig erkannt werden. Um dennoch auf ein Anlenken des Fahrers möglichst zeitnah reagieren zu können, wird in diesem Dokument vorgeschlagen, die Ausweichassistenz bei einem ersten Zeichen oder Indiz für ein Anlenken zu beginnen, und ggf. wieder abzubrechen, wenn das Anlenken nicht bestätigt wird. Mögliche Indizien für ein Anlenken können auf Basis des Lenkwinkels, des Lenkmoments, der Lenkgeschwindigkeit und/oder der Lenkbeschleunigung ermittelt werden. Ein mögliches Indiz für ein Anlenken ist, wenn der Lenkwinkel um mehr als einen vordefinierten Lenkwinkel-Schwellwert verändert wird, und/oder wenn das Lenkmoment (bzw. der Lenkmomentanstieg) einen vordefinierten Moment-Schwellwert erreicht oder überschreitet und/oder wenn die Lenkgeschwindigkeit einen vordefinierten Geschwindigkeits-Schwellwert erreicht oder überschreitet. Durch den Abbruch der Ausweichassistenz bei Nichtbestätigung des Anlenkens, können die Schwellwerte zur Aktivierung der Ausweichassistenz relativ niedrig gelegt werden, so dass die Ausweichassistenz bereits zu einem relativ frühen Zeitpunkt aktiviert werden kann.
Dies ist in 4 veranschaulicht. 4 zeigt den Verlauf 403 der Lenkgeschwindigkeit 402 über die Zeit 401 in der Anfangsphase eines Ausweichmanövers. Der Ausgangspunkt ist dabei eine „normale” Fahrt in einer Fahrspur. Sobald die Lenkgeschwindigkeit 402 einen ersten Geschwindigkeits-Schwellwert 404 erreicht, kann die Ausweichassistenz aktiviert werden (d. h. zum Zeitpunkt 405). Durch Erreichen oder Überschreiten des zweiten Geschwindigkeits-Schwellwerts 406 (ggf. innerhalb eines vordefinierten Zeitintervalls) zum Zeitpunkt 407 wird das Anlenken bestätigt, so dass die Ausweichassistenz weiterhin aktiv bleiben kann. Wird der zweite Geschwindigkeits-Schwellwert 406 (ggf. innerhalb des vordefinierten Zeitintervalls) nicht erreicht, so erfolgt keine Bestätigung des Anlenkens. Dies kann dann zu einem Abbruch der Ausweichassistenz führen.
4 verdeutlicht, dass es durch die zweistufige Aktivierung/Deaktivierung der Ausweichassistenz möglich wird, einen relativ niedrigen Schwellwert 404 zu verwenden, und damit den Zeitpunkt 405 der Aktivierung der Ausweichassistenz auf einen relativ frühen Zeitpunkt des Ausweichmanövers zu verlegen. Dadurch kann der Fahrer des Fahrzeugs bereits in der frühen Anfangsphase des Ausweichmanövers unterstützt werden, wodurch eine verbesserte Führung entlang der ausgewählten Ausweichtrajektorie 111, 112 ermöglicht wird.
Wie in 4 dargestellt kann eine Nichtbestätigung des Anlenkens vorliegen, wenn der Fahrer den Anlenkvorgang abbricht. Ein Indiz für den Abbruch eines Anlenkvorgangs ist, dass die Lenkgeschwindigkeit den zweiten Geschwindigkeits-Schwellwert 406 nicht erreicht oder nicht überschreitet. Ein Abbruch des Anlenkvorgangs kann z. B. bei einer kurzen Kurskorrektur des Fahrzeugs 101 vorliegen.
Eine Nichtbestätigung des Anlenkens kann aber auch vorliegen, wenn der Fahrer übermäßig heftig lenkt. Insbesondere kann eine Nichtbestätigung vorliegen, wenn der Lenkwinkel einen bestimmten maximalen Lenkwinkel-Schwellwert erreicht oder überschreitet. Desweiteren kann eine Nichtbestätigung vorliegen, wenn die Lenkgeschwindigkeit 402 einen bestimmten maximalen Geschwindigkeits-Schwellwert erreicht oder überschreitet.
Alternativ oder ergänzend kann eine Nichtbestätigung des Anlenkens vorliegen, wenn der Anlenkvorgang nicht zügig weitergeführt wird. Insbesondere kann eine Nichtbestätigung vorliegen, wenn das Lenkmoment bzw. die Lenkgeschwindigkeit 402 stark abnimmt oder sehr klein wird und/oder das Vorzeichen wechselt. Desweiteren kann eine Nichtbestätigung vorliegen, wenn die Lenkgeschwindigkeit 402 nicht innerhalb eines vordefinierten Zeitintervalls ab Aktivierung der Ausweichassistenz den zweiten Geschwindigkeits-Schwellwert 406 (d. h. eine Bestätigungsschwelle) erreicht.
Alternativ oder ergänzend kann eine Nichtbestätigung des Anlenkens vorliegen, wenn ein weiteres Indiz für den Abbruch des Ausweichmanövers vorliegt (z. B. eine starke Bremsungen oder Beschleunigung).
Wie bereits oben dargelegt kann das Anlenken bei einem stabilen Fahrzeug 101 auf Basis von Lenkmomentänderungen und/oder auf Basis von Lenkwinkeländerungen (Lenkgeschwindigkeiten) erkannt werden. Die Verwendung von Änderungsgrößen oder Delta-Größen ermöglicht dabei die Erkennung eines Anlenkens in Kurven. Dazu können die Mittelwerte des Lenkwinkels bzw. des Lenkmoments subtrahiert werden. Ein stabiles Fahrzeug liegt typischerweise vor, wenn keine Lenkmomentspitzen und/oder keine Lenkgeschwindigkeitsspitzen vorliegen. Desweiteren liegt typischerweise ein stabiles Fahrzeug vor, wenn die Gierrate und/oder Querbeschleunigung und/oder der Lenkwinkel annähernd konstant sind. Die Detektion von einem Indiz für ein dynamisches Fahrzeug kann zu einem Abbruch oder zu einer Nichtaktivierung der Ausweichassistenz führen.
Es wird somit eine Vorrichtung (insbesondere eine Steuereinheit 201) zur Ausweichunterstützung beschrieben, die eingerichtet ist, die Umgebung eines Fahrzeugs 101 zu erfassen und den Zustand des Fahrzeugs 101 zu ermitteln. Die Vorrichtung kann über eine Stelleinheit 206 zusätzliche Lenkkräfte oder Fahrdynamikeingriffe ähnlicher Wirkung erzeugen. Eine Ausweichunterstützung unterstützt den Fahrer bei der Durchführung eines Ausweichvorgangs in kollisionskritischen Situationen. Dabei kann die Assistenz bei einem ersten Anzeichen oder Indiz eines Anlenkens des Fahrers beginnen. Die Assistenz kann jedoch wieder abgebrochen werden, wenn sich das Anlenken nicht bestätigt. So kann eine zeitnahe Aktivierung der Assistenz ermöglicht werden. Insbesondere kann so durch die Assistenz bereits das Anlenken des Fahrers unterstützt werden.
Wie bereits oben dargelegt, ist es typischerweise für das ganze Ausweichmanöver wichtig, dass der Anfang eines gefahrenen Ausweichmanövers möglichst genau der ausgewählten Ausweichtrajektorie 112 entspricht. Es ist jedoch für den Fahrer besonders schwierig die Lenkbewegung am Anfang des Ausweichmanövers für eine gewünschte Ausweichtrajektorie zu erbringen, da aufgrund der Fahrdynamikeigenschaften des Fahrzeugs 101, sich die Gierreaktion im hochdynamischen Bereich erst verzögert einstellt. Eine Assistenz wird somit besonders am Anfang des Ausweichvorgangs benötigt, zumal Ausweichvorgänge relativ selten gefahren werden, und damit für den Fahrer ungewohnt sind. Um auszuschließen, dass wiederholte Eingriffe des Ausweichassistenten zu Fahrzeugschwingungen führen, wird in diesem Dokument vorgeschlagen, nach Durchführung einer Ausweichassistenz eine Eingriffspause einzulegen, damit Fahrzeugschwingungen abklingen können. 5a zeigt die von der Steuereinheit 201 ermittelte Ausweichtrajektorie 112 und eine von dem Fahrer tatsächlich gefahrene Ausweichtrajektorie 512, die typischerweise von der ermittelten und ausgewählten Ausweichtrajektorie 112 abweicht. Die gefahrene Ausweichtrajektorie 512 (oder das gefahrene Ausweichmanöver) lässt sich in eine Vielzahl von Phasen unterteilen. Insbesondere umfasst das Ausweichmanöver eine erste Phase (oder einen Anfangsphase), in der der Fahrer das Fahrzeug 101 in die Ausweichtrajektorie 512 hinein lenkt, um dem Hindernis 102 auszuweichen. Desweiteren umfasst das Ausweichmanöver eine zweite Phase (oder eine Endphase), in der der Fahrer das Fahrzeug 101 wieder in die ursprüngliche Fahrtrichtung zurückbringt.
5b zeigt eine beispielhafte Unterteilung eines Ausweichmanövers in eine Vielzahl von Phasen. In 5b ist die erste Phase 521 derart definiert, dass die erste Phase 521 die Auslenkbewegung umfasst, in der sich der Heading-Winkel 506 vergrößert. Die zweite Phase 522 ist derart definiert, das die zweite Phase 522 die Rücklenkbewegung umfasst, in der sich der Heading-Winkel 506 wieder reduziert. Alternativ oder ergänzend können die Phasen 521, 522 derart definiert sein, dass der Lenkwinkel 502 oder die Lenkbeschleunigung in der ersten Phase 521 ein erstes Vorzeichen aufweist (bezogen auf die Ausgangslage vor Einleiten des Ausweichmanövers), und dass der Lenkwinkel 502 oder die Lenkbeschleunigung in der zweiten Phase 522 ein zweites Vorzeichen aufweist (bezogen auf die Ausgangslage vor Einleiten des Ausweichmanövers), wobei das erste und zweite Vorzeichen entgegengesetzt sind.
Die Steuereinheit 201 kann eingerichtet sein, während der ersten Phase 521 einen Eingriff in die Lenkung zu bewirken, der größer ist als in der zweiten Phase 522. Mit anderen Worten, während der ersten Phase 521 kann die Ausweichassistenz mit einer höheren Intensität erfolgen als in der zweiten Phase 522. Insbesondere kann in der ersten Phase 521 von der Lenkunterstützungseinheit 206 eine maximale Lenkunterstützung aufgebracht werden. In der zweiten Phase 522 kann dann eine reduzierte Lenkunterstützung aufgebracht werden. Dies ist beispielhaft in 5b gezeigt. 5b zeigt den Verlauf 505 der Intensität der Lenkunterstützung 501 in Abhängigkeit von der Zeit 401 bzw. in Abhängigkeit von dem zurückgelegten Weg des Fahrzeugs 101. Bei der zeitlichen Steuerung wird typischerweise die geplante Querbeschleunigung und bei der örtlichen Steuerung der geplante Ort eingehalten (d. h. gesteuert), selbst wenn die aktuelle Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs von der geplanten Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs abweicht. Nach Aktivierung der Ausweichassistenz zum Zeitpunkt 405 wird die Lenkunterstützung in der ersten Phase 521 mit maximaler Intensität 501 aufgebracht. Ab dem Übergang in die zweite Phase 522 wird die Intensität der Lenkunterstützung dann kontinuierlich reduziert.
Die Modulation der Intensität 505 der Lenkunterstützung ermöglicht eine maximale Unterstützung des Ausweichmanövers in der kritischen Anfangsphase bei gleichzeitiger harmonischer Übergabe an den Fahrer.
5b zeigt eine weitere dritte Phase 523 eines Ausweichmanövers. In der dritten Phase 523 kann eine Eingriffspause eingelegt werden. Insbesondere kann in der dritten Phase 523 die Aktivierung der Ausweichassistenz unterbunden werden. Dies kann vorteilhaft sein, um das Fahrzeug 101 zu beruhigen.
Die von der Lenkunterstützungseinheit 206 aufgebrachte Lenkunterstützung kann ein Zusatz-Lenkmoment, einen Zusatz-Lenkwinkel und/oder zusätzliche Giermomente von Fahrdynamikaktuatoren (wie z. B. Bremse, Vorderantriebs/Hinterantriebs-Lenkung, Wankstabilisierung, etc.) umfassen.
Wie oben dargelegt kann die erste Phase 521 eine Auslenkbewegung und die zweite Phase 522 eine Rücklenkbewegung umfassen. Die Auslenkbewegung und Rücklenkbewegung können sich auf die Soll-Lenkbewegung für die bestimmte Ausweichtrajektorie 112 beziehen.
Wie bereits oben dargelegt, ist die Ausweichassistenz daraufhin ausgelegt, den Fahrer dabei zu unterstützen, das Fahrzeug 101 möglichst auf der bestimmten Ausweichtrajektorie 112 zu fahren. Die Assistenz wirkt dabei typischerweise abhängig von der Abweichung der tatsächlichen Trajektorie 512 zu der bestimmten Ausweichtrajektorie 112. Wenn der Fahrer nicht in ausreichendem Maße in Richtung der Ausweichtrajektorie 112 lenkt, so wird der Lenkvorgang durch die Ausweichassistenz verstärkt. Wenn der Fahrer von der Ausweichtrajektorie 112 weg lenkt, so wird der Lenkvorgang durch die Ausweichassistenz gedämpft. Dabei wird von der Steuereinheit 201 die Ausweichtrajektorie aus einer Vielzahl von ermittelten Ausweichtrajektorien 111, 112 ausgewählt, die der eingeschlagenen Lenkrichtung des Fahrers entspricht.
Wie oben dargelegt, ist die Steuereinheit 201 eingerichtet, ein oder mehrere Ausweichtrajektorien 111, 112 zu ermitteln. Eine ermittelte Ausweichtrajektorie 112 sollte dabei dem Fahrer eine möglichst große Sicherheit bieten. Desweiteren sollte die Ausweichtrajektorie 112 einer Trajektorie entsprechen, die der Fahrer selbst typischerweise und/oder gerne fahren würde. So kann sichergestellt werden, dass die tatsächlich vom Fahrer gefahrene Ist-Trajektorie 512 relativ genau der zuvor ermittelten Ausweichtrajektorie 112 entspricht.
Eine Ausweichtrajektorie 112 um ein Hindernis 102 benötigt umso mehr Querbeschleunigung, je weniger Platz neben dem Hindernis 102 ist, d. h. je näher das Fahrzeug 101 am Hindernis 102 vorbei fahren muss, d. h. je früher der Fahrer zurücklenken muss. Die Querbeschleunigung kann somit tendenziell dadurch reduziert werden, dass das Fahrzeug 101 das Hindernis 102 mit einem möglichst großen seitlichen Abstand (auch als Bogenabstand bezeichnet) umführt. Andererseits ist festzuhalten, dass ein spätes „Rücklenken” (d. h. eine Querbeschleunigungsumkehr), z. B. erst nach dem Hindernis 102, die Querbeschleunigung nicht weiter reduziert, sondern nur den Platzbedarf neben dem Hindernis 102 erhöht. Es ist somit auch nicht vorteilhaft, das Fahrzeug 101 mit einem zu großen Abstand das Hindernis 102 umfahren zu lassen. In diesem Dokument wird daher vorgeschlagen, eine Ausweichtrajektorie 112 derart zu bestimmen (z. B. den Endpunkt der Ausweichtrajektorie 112 derart festzulegen), dass bei wenig Platz neben dem Hindernis 102 der verfügbare Platz voll ausgenutzt wird (um die Querbeschleunigung zu reduzieren). Anderseits kann bei relativ viel Platz neben dem Hindernis 102 die Ausweichtrajektorie 112 mit einem vordefinierten Maximal-Abstand zu dem Hindernis 102 geplant werden, da ein über den Maximal-Abstand hinausgehender Abstand nicht zu einer signifikanten Reduzierung der Querbeschleunigung führen würde. Zwischen diesen beiden Szenarien kann ein stetiger Übergang stattfinden. Der für die Ermittlung der Ausweichtrajektorie 112 zugrunde gelegte Abstand 531 zum Hindernis 102 ist in 5a schematisch dargestellt. Dieser seitliche Abstand 531 stellt typischerweise einen Zielabstand dar, der erreicht wird, wenn sich das Fahrzeug 101 parallel neben dem Hindernis 102 befindet. Desweiteren kann noch ein Sicherheitsabstand berücksichtigt werden, denn das Fahrzeug 101 einhalten soll, wenn es entlang der Trajektorie 112 an dem Hindernis 102 vorbeifährt. Der Sicherheitsabstand ist in 5a mit dem Referenzzeichen 532 dargestellt.
Mit anderen Worten, der Abstand 531 zur einem Hindernis, welcher zur Ermittlung einer Ausweichtrajektorie zugrunde gelegt wird, kann so lange dem verfügbaren Abstand entsprechen, solange der verfügbare Abstand kleiner als der vordefinierte Maximal-Abstand ist. Sobald der verfügbare Abstand den vordefinierten Maximal-Abstand überschreitet, kann der Abstand 531 auf den Maximal-Abstand festgelegt werden. Dies ist in 6 beispielhaft dargestellt. 6 zeigt den Abstand 531 zur Ermittlung einer Ausweichtrajektorie 112 in Abhängigkeit von dem verfügbaren Abstand 601. Der vordefinierte Maximal-Abstand 602 ist ebenfalls dargestellt. 6 zeigt in gepunkteter Form einen alternativen Verlauf des Abstands 531 zur Ermittlung einer Ausweichtrajektorie 112. In diesem Fall wird in einem Übergangsbereich der Abstand 531 kleiner als der verfügbare Abstand gewählt, auch für verfügbare Abstände, die kleiner als der vordefinierte Maximal-Abstand 602 sind. Durch den gepunktet dargestellten Verlauf kann das typische Verhalten eines Fahrers besser nachgebildet werden, da der Fahrer den verfügbaren Platz typischerweise mit der benötigten Querbeschleunigung der Trajektorie gewichtet, um Messunsicherheiten und unsichere Fahrbahnreibwerte ausgewogen zu berücksichtigen.
Der Maximal-Abstand 602 kann ein fester Wert bzgl. des Hindernisses 102 (z. B. eine feste Gassenbreite) sein. Alternativ kann der Maximal-Abstand 602 ein fester Wert bzgl. des Fahrzeugs 101 (z. B. eine feste Breite einer Nachbarspur) sein. Der Maximal-Abstand 602 kann auch davon abhängen, wie weit (quer) das Hindernis 102 umfahren werden muss. Desweiteren kann der gewählte Abstand 531 von der Kritikalität und/oder der benötigten Querbeschleunigung des Ausweichmanövers abhängen.
Die oben beschriebene Wahl des Abstands 531 zur Ermittlung einer Ausweichtrajektorie 112 führt zu einer Ausweichtrajektorie 112, die von einem Fahrer typischerweise gewünscht werden würde. So kann eine möglichst große Überdeckung von tatsächlich gefahrener Trajektorie 512 und ermittelter Ausweichtrajektorie 112 erreicht werden.
Ein Ausweichmanöver kann durch weitere Maßnahmen unterstützt werden, um das Fahrzeug 101 möglichst stabil und sicher an dem Hindernis 102 vorbeiführen zu können. Insbesondere kann ein Fahrzeugregler (z. B. ein Fahrdynamikregler wie ein Elektronisches Stabilitätssystem) in einen (ggf. möglichst stark) stabilisierenden Modus versetzt wird. Der (ggf. möglichst stark) stabilisierende Modus des Fahrzeugreglers ist dabei typischerweise kein eingeschränkter Modus. Der stabilisierende Fahrzeugregler-Modus kann sofort bei Detektion einer kritischen Situation, d. h. bereits vor dem Beginn eines Ausweichmanövers, aktiviert werden. Ergänzend können bei Beginn des Ausweichmanövers Komfortfunktionen des Fahrzeugs 101 abgeschaltet werden. In Situationen ohne konkrete Ausweichmöglichkeit (Freiraum und Ausweichmanöver ist fahrbar) kann die Aktivierung eines stabilisierenden Modus erst dann erfolgen, wenn der Ausweichbeginn sicher erkannt ist.
Alternativ oder ergänzend können bei Ausweichbeginn automatische Bremseingriffe und/oder andere aktiver Sicherheitsfunktionen unterbunden oder abgebrochen oder reduziert werden. Derartige automatische Bremseingriffe und/oder andere aktive Sicherheitsfunktionen können insbesondere dann unterbunden oder abgebrochen oder reduziert werden, wenn das Einleiten eines Ausweichmanövers durch den Fahrer durch ein zweites Indiz bestätigt wurde. Dadurch wird gewährleistet, dass derartige Funktionen möglichst lang zu Verfügung stehen. Sicherheitsfunktionen können dabei z. B. eine Auffahrwarnung mit Bremseneingriff oder Fahrradfahrer-/Fußgängerschutzsysteme umfassen.
Wie oben dargelegt ist die Steuereinheit 201 eingerichtet, bei Detektion eines Hindernisses 102 eine Ausweichtrajektorie 112 zu ermitteln. Insbesondere kann bei Erkennung des Anlenkens des Fahrers auf Basis des vorhandenen Manöverraums um das Hindernis 102 herum eine Ausweichtrajektorie 112 berechnet werden. Desweiteren kann der Fahrer dabei unterstützt werden, die Ausweichtrajektorie 112 auch tatsächlich zu fahren. Dabei kann die Ausweichtrajektorie an das zu erwartende Umfeld und die geplante Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 101 (z. B. ungebremst) angepasst werden. Wie bereits dargelegt wurde, kann die Umgebungserfassung anhand von Umfeldsensoren 202 (z. B. mit einem Radar und/oder mit einer Videokamera oder mit vergleichbaren Sensoren) erfolgen.
Dabei wird die Ausweichtrajektorie 112 derart berechnet, dass das Fahrzeug 101 in einem bestimmten Abstand 531 um das Hindernis 102 geführt wird. Dafür kann der Umfahrungspunkt, d. h. der erwartete Kollisionspunkt ohne Ausweichen, prädiziert werden. Dazu kann z. B. eine unveränderte (ggf. konstante) Bewegung des Hindernisses 102 und eine ungebremste Bewegung des Fahrzeugs 101 angenommen werden. Der prädizierte Umfahrungspunkt kann während der Annäherung auf Basis der Umfelddaten aktualisiert werden. Der Sicherheitsabstand 532 und/oder der seitliche Abstand 531 zum Hindernis 102 können bei der Ermittlung der Ausweichtrajektorie 112 fest sein (z. B. durch Berücksichtigung einer konstanten Querposition des Hindernisses 102 bzgl. der Fahrspur des Fahrzeugs 101), und/oder die Objekt-Prädiktion enthalten, und/oder abhängig von der Prädiktionsunsicherheit sein. Beispielsweise kann der Abstand 531 erhöht werden, wenn sich die Prädiktionsunsicherheit erhöht. Desweiteren kann der Sicherheitsabstand 532 die Fahrzeugbreite und/oder eine Regelgüte des Ausweichassistenten berücksichtigen.
Der Ausweichbereich (Manöverraum) neben dem Hindernis 102 muss typischerweise eine Mindestbreite aufweisen, um eine Ausweichtrajektorie 112 ermitteln zu können. Der Ausweichbereich kann dabei die Fahrspuren des Fahrzeugs 101 berücksichtigen. Desweiteren sollte der Ausweichbereich zum erkannten Straßenrand 106 oder zu anderen Fahrzeugen einen spezifischen Sicherheitsabstand haben. Dieser spezifische Sicherheitsabstand kann fest sein, oder die Objekt-Prädiktion enthalten oder abhängig von der Prädiktionsunsicherheit sein.
Eine Ausweichassistenz kann unterbunden werden, wenn der Ausweichbereich belegt ist oder zu eng ist. Alternativ oder ergänzend kann eine Ausweichassistenz unterbunden werden, wenn ein weiteres Hindernis (z. B. ein Fußgänger oder ein weiteres Fahrzeug) im Ausweichbereich zu erwarten ist, oder bei Vorliegen von seitlichen Fahrzeugen oder von hinten überholenden Fahrzeugen.
Desweiteren kann eine Ausweichassistenz unterbunden werden, wenn das Fahrzeug mit einer relativ hohen Fahrdynamik fährt und/oder wenn die ermittelte Ausweichtrajektorie 112 auf aktuell erkanntem Reibwert nicht sicher fahrbar ist.
Eine Ausweichassistenz kann abgebrochen werden, wenn der Fahrer den Lenkvorgang abbricht, die Fahrdynamikgrenze überschritten hat (z. B. durch eine überzogene Lenkung), stark beschleunigt und/oder stark bremst.
Durch die Berücksichtigung eines prädizierten Umfahrungspunktes kann eine möglichst realistische Ausweichtrajektorie 112 ermittelt werden. Desweiteren kann durch die o. g. Maßnahmen sichergestellt werden, dass eine, der ermittelten Ausweichtrajektorie 112 folgende, Ausweichassistenz unterbrochen wird, wenn Indizien dafür vorliegen, dass der prädizierte Umfahrungspunkt nicht mehr korrekt ist. Dadurch kann die Sicherheit der Ausweichassistenz erhöht werden.
Die Unterstützung des Ausweichmanövers, d. h. insbesondere ein, über die Unterstützungseinheit 206, aufgebrachtes zusätzliches Lenkmoment, kann von der Fahrdynamik des Fahrzeugs 101 abhängig gemacht werden. Die Ausweichunterstützung soll dem Fahrer des Fahrzeugs 101 bei der Fahrzeugführung helfen. Mit anderen Worten, die Ausweichunterstützung soll den Fahrer bei der Regelung der Systemstrecke, die aus der Lenkung, dem Fahrzeug und der Fahrzeugbewegung besteht, unterstützen.
7a stellt beispielhafte Zustandsgrößen eines Fahrzeugs 101 dar, mit der die Fahrdynamik eines Fahrzeugs 101 während eines Ausweichmanövers beschrieben werden kann. Ein Lenkeinschlag oder ein Lenkwinkel 701 bewirkt typischerweise eine Querbeschleunigung 702 des Fahrzeugs 101. Der Zusammenhang zwischen Querbeschleunigung 702 und Lenkwinkel 701 kann beispielsweise durch ein Fahrzeugmodell (z. B. durch ein Einspurmodell) 711 des Fahrzeugs 101 beschrieben werden. Durch Integration 712 der Querbeschleunigung 702 ergibt sich ein Heading-Winkel (oder eine Quergeschwindigkeit) 703 des Fahrzeugs 101 und durch Integration 713 des Heading-Winkels (oder der Quergeschwindigkeit) 703 ergibt sich eine Ablage 704 oder ein Querversatz des Fahrzeugs 101 (relativ zu einer Ausgangslage).
In diesem Dokument wird vorgeschlagen, ein oder mehrere der o. g. Zustandsgrößen, und insbesondere den Lenkwinkel 701, bei der Ermittlung/Regelung des aufzubringenden Lenkmoments (d. h. des durch die Unterstützung bewirkten Zusatzmoments) zu berücksichtigen. Dadurch kann ein aufzubringendes Lenkmoment in präziser Weise und mit einem reduzierten Phasenverzug ermittelt werden. Insbesondere kann eine Abweichung des Fahrzeugs 101 von der ermittelten Ausweichtrajektorie 112 auf Basis der Zustandsgrößen wie Delta-Querablage, Delta-Quergeschwindigkeit oder Heading-Winkel, Querbeschleunigungs- oder Krümmungsabweichung und/oder Abweichung des Lenkwinkels vom benötigten Lenkwinkel bestimmt werden. Die so bestimmte Abweichung des Fahrzeugs 101 von der ermittelten Ausweichtrajektorie 112 kann dann für die Ermittlung des aufzubringenden Lenkmoments verwendet werden.
7b zeigt einen beispielhaften Regelkreis, der zur Ermittlung des, durch die Lenkunterstützungseinheit 206 aufzubringenden, Lenkmoments verwendet werden kann. Anhand der Sensoren 205, 762, 763, 764 können die Ist-Zustandsgrößen 741, 742, 743, 744 erfasst werden. Insbesondere kann durch den Lenksensor 205 der Ist-Lenkwinkel 741 erfasst werden, durch einen Giersensor 762 kann eine Ist-Querbeschleunigung 762 erfasst werden, durch einen Geschwindigkeitssensor 763 kann ein Ist-Heading-Winkel (oder eine Ist-Quergeschwindigkeit) 743 und durch einen Positionssensor 764 kann eine Ist-Querablage erfasst werden. Ein oder mehrere der Ist-Zustandsgrößen 741, 742, 743, 744 können ggf. auch unter Verwendung von ein oder mehreren gemessenen Ist-Zustandsgrößen 741, 742, 743, 744 berechnet werden (z. B. gemäß des Modells aus 7a).
Andererseits können aus der ermittelten Ausweichtrajektorie 112 eine Soll-Ablage 724, durch Ableitung 733 ein Soll-Heading-Winkel (oder eine Soll-Quergeschwindigkeit) 723, durch Ableitung 732 eine Soll-Querbeschleunigung 722 und durch ein invertiertes Einsparmodell 731 ein Soll-Lenkwinkel 721 ermittelt werden. Aus den jeweiligen Soll- und Ist-Zustandsgrößen können dann Delta-Werte oder Abweichungen ermittelt werden. Die jeweiligen Abweichungen können in einer Summierungseinheit 751 summiert werden, um eine Abweichung des Fahrzeugs 101 von der ermittelten Ausweichtrajektorie 112 zu bestimmen. Aus dieser Abweichung kann dann in der Regeleinheit 752 ein Steuersignal für die Lenkunterstützungseinheit 206 ermittelt werden. Insbesondere kann ermittelt werden, welches Lenkmoment (d. h. welches Zusatzmoment) von der Lenkunterstützungseinheit 206 aufzubringen ist. Somit kann die Unterstützung des Fahrers gemäß einer (ggf. gewichteten) Summe der Abweichungen der einzelnen Zustandsgrößen erfolgen. Dabei können starke Abweichungen ggf. zu einem Abbruch der Unterstützung führen.
Wie oben dargelegt, kann die Soll-Quergeschwindigkeit (d. h. der Soll-Heading-Winkel) und die Soll-Querbeschleunigung durch Ableitung der Soll-Querablage der ermittelten Ausweichtrajektorie 112 ermittelt werden. Der benötigte Soll-Lenkwinkel 721 für die Ausweichtrajektorie kann mit Hilfe des stationären Einspurmodells aus der Soll-Querbeschleunigung 722 berechnet werden. Insbesondere kann der benötigten Soll-Lenkwinkel 721 für die Ausweichtrajektorie 112 mit Hilfe des invertierten Einspurmodells (z. B. 2. Ordnung) aus der Soll-Querbeschleunigung 722 berechnet werden, um das fahrdynamische Verhalten des Fahrzeugs mit zu berücksichtigten. Der benötigten Soll-Lenkwinkel für die Ausweichtrajektorie 112 kann ggf. schon einige Zeitschritte im Voraus verwendet werden, um die Phase, die durch die Lenkung des Fahrzeugs 101 (oder durch den Fahrer) entsteht, auszugleichen.
Die aktuellen Soll-Querwerte 724, 723, 722, 721 der Ausweichtrajektorie können in Abhängigkeit von dem zurückgelegten Weg bestimmt werden (z. B. mittels Odometrie). Die aktuellen Ist-Querwerte können, wenn die Umfelderfassung 202 keine verlässlichen Werte liefert, ebenfalls aus der Odometrie (d. h. aus der inertialen Fahrzeugsensorik, abgeglichen mit vorhandenen Umfelddaten) bestimmt werden.
Die Berücksichtigung der verschiedenen Zustandsgrößen bei der Ermittlung eines Grades der Unterstützung eines Ausweichmanövers ermöglicht es, den Grad der Unterstützung in präziser Weise an die Abweichung der tatsächlichen Trajektorie 512 von der ermittelten Ausweichtrajektorie 112 anzupassen. Dadurch kann sichergestellt werde, dass der Fahrer mit größerer Wahrscheinlichkeit das Fahrzeug 101 entlang der ermittelten Ausweichtrajektorie 112 führt.
Wie bereits oben dargelegt, wird die Ausweichtrajektorie 112 bevorzugt möglichst glatt und mit niedriger Querbeschleunigung ermittelt. Die ermittelte Ausweichtrajektorie 112 ist darüber hinaus bevorzugt derart ausgebildet, das für die Umsetzung der Ausweichtrajektorie 112 keine Lenkwinkelschwingungen aufzubringen sind. Desweiteren wird die Ausweichtrajektorie 112 bevorzugt so ermittelt, dass das Fahrzeug 101 am Ende des Ausweichmanövers stabil ist (z. B. mit konstanter Querbeschleunigung und konstantem Lenkwinkel).
Das von der Ausweichassistenz zusätzlich aufgebrachte Lenkmoment kann derart erfolgen, dass durch das zusätzliche Lenkmoment der für die Ausgleichstrajektorie 112 erforderliche Lenkwinkel (und die erforderliche Querbeschleunigung) schneller aufgebaut wird (als ohne Unterstützung) und dass anschließend bei Rücknahme des Lenkmoments der Fahrer zum zügigen Rücklenken animiert wird. Anstelle des Lenkmoments können auch vergleichbare Fahrdynamikeingriffe verwendet werden. Der Verlauf des Lenkmoments kann einen skalierten Normverlauf (z. B. trapezförmig) umfassen. Alternativ kann der Verlauf linear abhängig vom Assistenzbedarf sein. Anstelle des verstärkenden Lenkmoments kann ggf. auch ein (typischerweise kleines) Gegenmoment bereitgestellt werden.
Der Verlauf des Lenkmoments kann an den benötigten Unterstützungsbedarf (d. h. an die erfolgte Fahreraktion in Bezug zum vorhandenen Manöverraum um das Hindernis 102 herum) angepasst werden. Der benötigte Unterstützungsbedarf kann durch Vergleich von Ist-Lenkwinkel mit einem benötigten Soll-Lenkwinkel für eine dynamische Ausweichtrajektorie ermittelt werden. Der benötigte Soll-Lenkwinkel für eine dynamische Ausweichtrajektorie kann durch Berücksichtigung des dynamischen Fahrzeugverhaltens ermittelt werden (z. B. durch ein invertiertes Einspurmodell 731).
Die Steuereinheit 201 kann eingerichtet sein, ein zu heftiges Anlenken des Fahrers zu detektieren. In Reaktion darauf kann ein zusätzliches dämpfendes Lenkmoment aufgebracht werden, so dass der Fahrer dabei unterstützt wird, nicht zu viel Dynamik in das Fahrzeug 101 zu bringen.
Die o. g. Maßnahmen können insbesondere bei kritischen Ausweichmanövern sinnvoll sein.
Typischerweise erfolgt die Ausweichunterstützung nur unterschwellig, so dass der Fahrer durch die Unterstützung nicht irritiert oder gestört wird. Desweiteren erfolgt die Ausweichunterstützung typischerweise nicht automatisch und nicht hochautomatisiert (sondern nur in Reaktion auf ein Anlenken des Fahrers). Wenn der Fahrer auf der vorgegebenen Ausweichtrajektorie 112 fährt, erfolgen typischerweise keine Eingriffe. Eingriffe erfolgen typischerweise nur bei Abweichungen von der vorgegebenen Ausweichtrajektorie 112. Das eigentliche Lenkmoment wir zum Großteil vom Fahrer (vorgesteuert) aufgebracht. Der Fahrer wird durch die Ausweichassistenz insbesondere bei der Nachregelung der Ausweichtrajektorie unterstützt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1735187 B1 [0002]

Claims

Steuereinheit (201) für ein Fahrzeug (101), wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, – ein Hindernis (102) auf einer aktuellen Trajektorie des Fahrzeugs (101) zu detektieren; – eine Ausweichtrajektorie (111, 112) für das Fahrzeug (101) zum Ausweichen des Hindernisses (102) zu ermitteln; – ein Indiz für das Einleiten eines Ausweichmanövers durch einen Fahrer des Fahrzeugs (101) zu ermitteln; – auf Basis der ermittelten Ausweichtrajektorie (111, 112) einen Soll-Lenkwinkel (721) für eine Lenkvorrichtung (203) des Fahrzeugs (101) zu ermitteln; – einen Ist-Lenkwinkel (741) der Lenkvorrichtung (203) des Fahrzeugs zu ermitteln; und – in Abhängigkeit von dem Soll-Lenkwinkel (721) und von dem Ist-Lenkwinkel (741), eine Unterstützung des Ausweichmanövers zu veranlassen.
Steuereinheit (201) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, – auf Basis des Soll-Lenkwinkels (721) und auf Basis des Ist-Lenkwinkels (741), ein Maß für eine Abweichung einer tatsächlichen Trajektorie (512) des Fahrzeugs (101) von der ermittelten Ausweichtrajektorie (111, 112) zu ermitteln; und – einen Grad der Unterstützung des Ausweichmanövers in Abhängigkeit von dem ermittelten Maß für die Abweichung zu bestimmen.
Steuereinheit (201) gemäß Anspruch 2, wobei – die Unterstützung des Ausweichmanövers das Aufbringen eines Zusatzmoments auf die Lenkvorrichtung (203) des Fahrzeugs (101) umfasst; und – der Betrag des Zusatzmoments von dem ermittelten Maß für die Abweichung abhängt.
Steuereinheit (201) gemäß Anspruch 3, wobei – ein die Lenkbewegung dämpfendes Zusatzmoment aufgebracht wird, wenn der Ist-Lenkwinkel (741) größer ist als der Soll-Lenkwinkel (721); und/oder – ein die Lenkbewegung unterstützendes Lenkmoment aufgebracht wird, wenn der Ist-Lenkwinkel (741) kleiner ist als der Soll-Lenkwinkel (721).
Steuereinheit (201) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, das Maß für die Abweichung auch auf Basis von ein oder mehreren der folgenden Zustandsgrößen des Fahrzeugs (101) zu ermitteln, – eine Soll-Querbeschleunigung (722) und eine Ist-Querbeschleunigung (742) des Fahrzeugs (101); – eine Soll-Quergeschwindigkeit (723) und eine Ist-Quergeschwindigkeit (743) des Fahrzeugs (101); – ein Soll-Heading-Winkel (723) und ein Ist-Heading-Winkel (743) des Fahrzeugs (101); und/oder – ein Soll-Querversatz (724) und ein Ist-Querversatz (744) des Fahrzeugs (101).
Steuereinheit (201) gemäß Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, das Maß für die Abweichung auf Basis eines gewichteten Mittelwerts von einer Vielzahl von Zustandsgrößen des Fahrzeugs (101) zu ermitteln.
Steuereinheit (201) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, die Ist-Querbeschleunigung (742), die Ist-Quergeschwindigkeit (743), den Ist-Heading-Winkel (743) und/oder den Ist-Querversatz (744) unter Verwendung von odometrischen Verfahren zu ermitteln.
Steuereinheit (201) gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, den Soll-Lenkwinkel (721) mittels eines inversen Fahrzeugmodells (731) aus der ermittelten Ausweichtrajektorie (111, 112) zu ermitteln.
Steuereinheit (201) gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, einen Grad der Unterstützung des Ausweichmanövers auf Basis einer Differenz zwischen Soll-Lenkwinkel (721) und Ist-Lenkwinkel (741) zu regeln.
Steuereinheit (201) gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, während eines Ausweichmanövers, für eine Sequenz von Zeitpunkten, – den Soll-Lenkwinkel (721) und den Ist-Lenkwinkel (741) zu ermitteln; und – einen Grad der Unterstützung des Ausweichmanövers in Abhängigkeit von dem ermittelten Soll-Lenkwinkel (721) und dem ermittelten Ist-Lenkwinkel (741) anzupassen.
Steuereinheit (201) gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei bei einer Fahrt auf der ermittelten Ausweichtrajektorie (111, 112) keine Unterstützung des Ausweichmanövers erfolgt.
Steuereinheit (201) gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, den Soll-Lenkwinkel auf Basis einer phasenverschobenen Ausweichtrajektorie (111, 112) zu ermitteln.
Ein Verfahren (300) zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs (101) bei einem Ausweichmanöver, wobei das Verfahren (300) umfasst, – Detektieren (301) eines Hindernisses (102) auf einer aktuellen Trajektorie des Fahrzeugs (101); – Ermitteln (302) einer Ausweichtrajektorie (111, 112) für das Fahrzeug (101) zum Ausweichen des Hindernisses (102); – Ermitteln (303) eines Indiz für das Einleiten eines Ausweichmanövers durch den Fahrer des Fahrzeugs (101); – Ermitteln eines Soll-Lenkwinkels (721) für eine Lenkvorrichtung (203) des Fahrzeugs (101), auf Basis der ermittelten Ausweichtrajektorie (111, 112); – Ermitteln eines Ist-Lenkwinkels (741) der Lenkvorrichtung (203) des Fahrzeugs; und – in Abhängigkeit von dem ermittelten Indiz, von dem Soll-Lenkwinkel (721) und von dem Ist-Lenkwinkel (741), Durchführen (304) einer Unterstützung des Ausweichmanövers.