DE102016011042A1

DE102016011042A1 - Verfahren zur Längsregelung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102016011042A1
Application number: DE102016011042.2A
Authority: DE
Inventors: Dr. Bubeck Desmond
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2017-04-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Längsregelung eines Fahrzeugs, bei dem – Umgebungsdaten des Fahrzeugs erfasst werden, – anhand der erfassten Umgebungsdaten ein Kurvenverlauf eines dem Fahrzeug vorausliegenden Streckenbereichs ermittelt wird und – ein geschwindigkeitsverringernder Eingriff autonom durchgeführt wird, wenn das Fahrzeug eine vorausliegende Kurve mit einem bestimmten Kurvenradius befährt, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsdaten optisch erfasst werden und anhand der optisch erfassten Umgebungsdaten ein realer Fahrbahnverlauf ermittelt wird, wobei – zusätzlich ein Neigungsverhalten des Fahrzeugs beim Befahren einer Kurve ermittelt wird, – ein Lenkwinkel sowie eine Gierrate des Fahrzeugs beim Befahren einer Kurve erfasst oder ermittelt werden, – anhand des ermittelten Neigungsverhaltens des Fahrzeugs eine maximal zulässige Querbeschleunigung für das Fahrzeug zum Befahren einer Kurve ermittelt wird und die maximal zulässige Querbeschleunigung als ein Schwellwert zur Auslösung des geschwindigkeitsverringernden Eingriffs festgelegt wird und – der geschwindigkeitsverringernde Eingriff durchgeführt wird, wenn anhand des Kurvenradius der vorausliegenden Kurve und/oder anhand des erfassten Lenkwinkels und/oder anhand der erfassten Gierrate und/oder anhand einer Kippneigung eine Ist-Querbeschleunigung ermittelt oder prädiktiv ermittelt wird, die größer als der festgelegte Schwellwert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Längsregelung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Längsregelung eines Fahrzeugs bekannt. Beispielsweise ist in der DE 10 2006 006 365 A1 ein Verfahren zur Längsbewegungssteuerung eines Fahrzeugs beschrieben, bei dem Umfelddaten und/oder Streckendaten erfasst werden und einer positionsabhängigen Beeinflussung des Fahrzeugs auf einer Route zugrunde gelegt werden. Dabei werden vorausschauend ein Krümmungsverlauf der Route und ein hiervon abhängiger Höchstgeschwindigkeitsverlauf bestimmt, der Höchstgeschwindigkeitsverlauf zur Anpassung an physikalische Belastungsgrenzen des Fahrzeugs korrigiert und basierend auf dem korrigierten Höchstgeschwindigkeitsverlauf eine Geschwindigkeitsbegrenzung durchgeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Längsregelung eines Fahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Verfahren zur Längsregelung eines Fahrzeugs werden Umgebungsdaten des Fahrzeugs erfasst und anhand der erfassten Umgebungsdaten ein Kurvenverlauf eines dem Fahrzeug vorausliegenden Streckenbereichs ermittelt. Des Weiteren wird ein geschwindigkeitsverringernder Eingriff autonom durchgeführt, wenn das Fahrzeug eine vorausliegende Kurve mit einem bestimmten Kurvenradius befährt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Umgebungsdaten optisch, z. B. mittels eines Kamerasystems, erfasst werden und anhand der aktuell erfassten Umgebungsdaten ein realer Fahrbahnverlauf ermittelt wird. Zusätzlich wird ein Neigungsverhalten des Fahrzeugs beim Befahren einer Kurve ermittelt, wobei ein Lenkwinkel sowie eine Gierrate des Fahrzeugs beim Befahren einer Kure erfasst oder ermittelt werden, insbesondere wenn das Fahrzeug Fahrbahnen ohne Markierung befährt oder wenn eine vorhandene Markierung vom Fahrzeug überfahren wird. Anhand des ermittelten Neigungsverhaltens des Fahrzeugs wird eine maximal zulässige Querbeschleunigung für das Fahrzeug zum Befahren einer Kurve ermittelt, wobei die maximal zulässige Querbeschleunigung als ein Schwellwert zur Auslösung des geschwindigkeitsverringernden Eingriffs festgelegt und für vorausliegende Fahrbahnverläufe vorausberechnet wird. Der geschwindigkeitsverringernde Eingriff wird dabei vor dem Befahren der Kurve durchgeführt, wenn anhand des Kurvenradius der vorausliegenden Kurve und/oder anhand des erfassten Lenkwinkels und/oder anhand der erfassten Gierrate und/oder anhand einer Kippneigung eine Ist-Querbeschleunigung ermittelt oder prädiktiv ermittelt wird, die größer als der festgelegte Schwellwert ist.
Mittels des Verfahrens können kritische Fahrsituationen ermittelt werden, die infolge einer Beladung und eines Beladungsschwerpunkts des Fahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftwagens, auftreten können. Das Verfahren basiert dabei auf der Tatsache, dass ein Neigungsverhalten des Fahrzeugs abhängig von einem Beladungszustand des Fahrzeugs ist. D. h., je größer das Gewicht des Fahrzeugs und ein Hebelarm des Schwerpunkts des Fahrzeugs sind, desto stärker werden die Räder des Fahrzeugs auf einer Kurvenaußenseite einfedern und auf einer Kurveninnenseite ausfedern. Dies kann dazu führen, dass die Räder auf der Kurveninnenseite infolge der Fliehkraft beginnen, den Kontakt zur Fahrbahn zu verlieren. Mittels des Verfahrens kann dieser Zustand der Ausfederung ermittelt werden. Insbesondere wird dazu eine Anzahl von Achssensoren am Fahrzeug angebracht, mittels denen eine Kraft-, Dehnungs- oder Weg-Erfassung einer Ausfederung der Räder für jede Fahrzeugseite und vorzugsweise für jede Achse des Fahrzeugs individuell durchgeführt wird. D. h., es wird überprüft, ob eine Entlastung einer Fahrzeugseite infolge von Fliehkräften zu einem Verlust des notwendigen Reifen-Fahrbahn-Kontakts führt, bei welchem ein Umkippen des gesamten Fahrzeugs die Folge sein kann. Mittels der Achssensoren kann somit die maximal zulässige Querbeschleunigung für das Fahrzeug in Abhängigkeit des Beladungszustands ermittelt werden. Wird während der Fahrt eine Ist-Querbeschleunigung ermittelt oder geschätzt, die die maximal zulässige Querbeschleunigung überschreitet oder erreicht, wird eine akustische und/oder optische Warnung an den Fahrer ausgegeben und der geschwindigkeitsverringernde Eingriff durchgeführt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Längsregelung eines Fahrzeugs.
Die einzige 1 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Längsregelung eines Fahrzeugs.
Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Sattelkraftfahrzeug mit einer Sattelzugmaschine und einem Sattelauflieger oder ein aus einem Lastkraftwagen und einem Anhänger gebildeter Lastzug. Ein Neigungsverhalten des Fahrzeugs, insbesondere des Sattelaufliegers bzw. des Anhängers, hängt beim Befahren einer Kurve von einem Kurvenradius, einer Geschwindigkeit und einem Fahrwerk des Fahrzeugs ab. Weitere wichtige Parameter sind ein Gesamtgewicht des Fahrzeugs sowie die Lage eines Schwerpunkts des Fahrzeugs. Dabei ist insbesondere eine Kombination aus dem Gesamtgewicht und der Schwerpunktlage des Fahrzeugs von Bedeutung, da eine Beladung des Fahrzeugs mit einem geringen Gesamtgewicht und einem hohem Schwerpunkt des Fahrzeugs in gleicher Weise auf einen Rad-Fahrbahn-Kontakt wirken kann wie eine Beladung des Fahrzeugs mit einem höheren Gesamtgewicht und einer niedrigeren Schwerpunktlage des Fahrzeugs. Das Neigungsverhalten des Fahrzeugs ist somit insbesondere abhängig von einem Beladungszustand des Fahrzeugs. D. h., je größer das Gewicht des Fahrzeugs und ein Hebelarm des Schwerpunkts des Fahrzeugs sind, desto starker werden Räder des Fahrzeugs auf einer Kurvenaußenseite einfedern und Räder des Fahrzeugs auf einer Kurveninnenseite ausfedern. Bei einer Ausfederung der Räder des Fahrzeugs können diese auf der Kurveninnenseite infolge der Fliehkraft beginnen, den Kontakt zur Fahrbahn zu verlieren. Daraus kann ein Umkippen des Fahrzeugs resultieren. Daher ist die Erfassung der Einfederung des Fahrzeugs, insbesondere des Sattelaufliegers bzw. des – anhängers, von wesentlicher Bedeutung zur Vermeidung oder zumindest zur Verringerung eines Risikos eines Umkippens des Fahrzeugs.
Zur Erfassung des aktuellen, beladungsabhängigen, dynamischen Verhaltens des Fahrzeugs und damit zur Vermeidung oder zumindest zur Verringerung eines Risikos eines Umkippens des Fahrzeugs wird daher ein Verfahren zur Längsregelung des Fahrzeugs vorgeschlagen, welches im Folgenden beschrieben wird. In einem ersten Schritt S1 wird eine Umgebung des Fahrzeugs erfasst. Dazu werden mittels einer Umgebungssensorik, umfassend z. B. eine Kamera, Umgebungsdaten fortlaufend erfasst. Kameras zur Umgebungserfassung werden bereits für verschiedene Assistenzvorrichtungen, z. B. ein Spurhalteassistent, verwendet und sind daher bekannt. Zusätzlich dazu können Streckendaten mittels eines satellitengestützten Navigationssystems zur Verfügung gestellt werden, wobei die aktuell erfassten Umgebungsdaten mit den Streckendaten plausibilisierbar sind. Anhand der Umgebungsdaten und gegebenenfalls der Streckendaten werden insbesondere ein Kurvenverlauf einer dem Fahrzeug vorausliegenden Strecke sowie ein Kurvenradius einer vorausliegenden, insbesondere herannahenden, Kurve ermittelt. Des Weiteren kann eine Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst oder ermittelt werden. Dies ist beispielsweise mittels eines Drehzahlsensors möglich.
In einem zweiten Schritt S2 wird mit Hilfe einer Anzahl von Achssensoren ein Neigungsverhalten des Fahrzeugs relativ zur Fahrbahn beim Befahren einer Kurve ermittelt. Vorzugsweise ist dazu auf jeder Fahrzeugseite an jeder Fahrzeugachse mindestens ein Achssensor angebracht, mittels dem über eine Kraft-, Dehnungs- oder Weg-Messung für jede Fahrzeugseite und vorzugsweise für jede Achse individuell erfasst wird, ob eine Entlastung einer Fahrzeugseite infolge von Fliehkräften zu einem Verlust eines Rad-Fahrbahn-Kontakts führt. Beispielsweise wird ein Weg des Rades auf zumindest einer Fahrzeugseite zwischen einer eingefederten Position und einer ausgefederten Position erfasst.
In einem dritten Schritt S3 wird anhand der erfassten Daten der Achssensoren eine maximal zulässige Querbeschleunigung für das Fahrzeug zum Befahren einer Kurve ermittelt. Dazu werden die Daten der Achssensoren an eine Steuereinheit übermittelt, die Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs ist. Die maximal zulässige Querbeschleunigung wird anschließend als Schwellwert zur Auslösung eines geschwindigkeitsverringernden Eingriffs gemäß einem vierten Schritt S4 festgelegt, bei dem die Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert wird.
Eine Vermeidung der Erreichung der maximal zulässigen Querbeschleunigung wird somit mittels vorausschauender Erfassung und Auswertung der Umgebungsdaten mittels der Umgebungssensorik erreicht. Als weiterer begrenzender Parameter kann, insbesondere wenn keine eindeutige Fahrstrecke oder Fahrbahnmarkierung erfasst wird, wie z. B. auf einem Parkplatz, einer Kreuzung usw., ein Lenkwinkel erfasst werden. Dies ist mittels eines Lenkwinkelsensors möglich. Eine zu erwartende Ist-Querbeschleunigung wird dabei aus dem Lenkwinkel und der Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt und mit der als Schwellwert festgelegten maximal zulässigen Querbeschleunigung verglichen. Sobald die zu erwartende Ist-Querbeschleunigung den Schwellwert erreicht, wird der Fahrer optisch und/oder akustisch gewarnt und gegebenenfalls zusätzlich die Ist-Geschwindigkeit verringert. Dazu ist die Steuereinheit mit einer Bremsassistenzvorrichtung des Fahrzeugs gekoppelt. Somit kann mittels einer rechtzeitigen Verringerung der Ist-Geschwindigkeit ein Unfall, insbesondere ein Umkippen, des Fahrzeugs vermieden werden.
Darüber hinaus können fahrdynamische Effekte, wie z. B. ein Aufschwingen des Sattelaufliegers bzw. des Anhängers, erkannt und rechtzeitig abgebremst werden. Hierbei kann die Einfederung der Achsen und/oder die Gierrate des Fahrzeugs mittels eines Gierratensensors erfasst oder ermittelt werden.
Bezugszeichenliste

S1

erster Schritt

S2

zweiter Schritt

S3

dritter Schritt

S4

vierter Schritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006006365 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Längsregelung eines Fahrzeugs, bei dem – Umgebungsdaten des Fahrzeugs erfasst werden, – anhand der erfassten Umgebungsdaten ein Kurvenverlauf eines dem Fahrzeug vorausliegenden Streckenbereichs ermittelt wird und – ein geschwindigkeitsverringernder Eingriff autonom durchgeführt wird, wenn das Fahrzeug eine vorausliegende Kurve mit einem bestimmten Kurvenradius befährt, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsdaten optisch erfasst werden und anhand der optisch erfassten Umgebungsdaten ein realer Fahrbahnverlauf ermittelt wird, wobei – zusätzlich ein Neigungsverhalten des Fahrzeugs beim Befahren einer Kurve ermittelt wird, – ein Lenkwinkel sowie eine Gierrate des Fahrzeugs beim Befahren einer Kurve erfasst oder ermittelt werden, – anhand des ermittelten Neigungsverhaltens des Fahrzeugs eine maximal zulässige Querbeschleunigung für das Fahrzeug zum Befahren einer Kurve ermittelt wird und die maximal zulässige Querbeschleunigung als ein Schwellwert zur Auslösung des geschwindigkeitsverringernden Eingriffs festgelegt wird und – der geschwindigkeitsverringernde Eingriff durchgeführt wird, wenn anhand des Kurvenradius der vorausliegenden Kurve und/oder anhand des erfassten Lenkwinkels und/oder anhand der erfassten Gierrate und/oder anhand einer Kippneigung eine Ist-Querbeschleunigung ermittelt oder prädiktiv ermittelt wird, die größer als der festgelegte Schwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Neigungsverhalten des Fahrzeugs anhand einer direkten oder indirekten Erfassung oder Ermittlung eines Federwegs mindestens eines Rades auf zumindest einer Fahrzeugseite zwischen einer eingefederten Position und einer ausgefederten Position ermittelt wird.