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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers bei einer Kurvenfahrt eines Kraftfahrzeugs oder zur automatischen Durchführung der Kurvenfahrt. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
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Durchfährt ein Kraftfahrzeug eine Kurve, so wirken aufgrund der Richtungsänderung des Kraftfahrzeugs Querbeschleunigungskräfte auf das Kraftfahrzeug, die von einer momentanen Fahrgeschwindigkeit abhängen. Es ist durch einen Fahrer häufig nur schwer einschätzbar, welche Querkräfte beim Durchfahren einer Kurve auf das Kraftfahrzeug wirken werden. Ein zu schnelles Durchfahren einer Kurve kann dazu führen, dass die Querbeschleunigung die Reibungskräfte zwischen Reifen und Straße übersteigt, womit das Kraftfahrzeug nur noch eingeschränkt steuerbar ist. Zudem können hohe Kurvengeschwindigkeiten den Komfort eines Fahrers reduzieren. Wird eine Geschwindigkeit vor einer Kurve hingegen zu stark gesenkt, kann dies zu einer deutlichen Verlängerung einer Fahrzeit und zu Effizienzverlusten führen.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2006 057 744 A1 ist ein dynamischer Geschwindigkeitsassistent für ein Fahrerassistenzsystem bekannt. Eine Geschwindigkeitsvorgabe für das Fahrzeug wird unter Verwendung von Informationen über einen Beladungszustand des Kraftfahrzeugs und über zumindest eine Umgebungsbedingung ermittelt. Durch einen Kurvenassistenten kann ein Fahrer bei zu hohen Geschwindigkeiten gewarnt werden. Hierzu wird eine maximale Kurvengeschwindigkeit aus einem Zustand der Straßenoberfläche, einer Bodenhaftung der Reifen, einer Ladungsverteilung und dem Verlauf der Kurve ermittelt.
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Ein Verfahren zur Geschwindigkeitswarnung, insbesondere zur Kurvenvorwarnung, für Kraftfahrzeuge ist zudem aus der Druckschrift
DE 10 2011 080 761 A1 bekannt. Auf Basis von Kartendaten wird für einen vorgebbaren vorausliegenden Streckenteil eine Krümmung der Strecke berechnet und daraus eine maximale Kurvengeschwindigkeit als Empfehlung berechnet und ausgegeben. Hierbei werden zu erwartende Lenkfehler des Fahrers in Form einer wahrscheinlichen Fehlkrümmung berücksichtigt, die zur Streckenkrümmung hinzuaddiert wird.
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Es ist somit bekannt, Krümmungen von vorausliegenden Kurven zu erfassen und in Abhängigkeit dieser Krümmungen Informationen über eine physikalisch fahrbare Geschwindigkeit an einen Fahrer bereitzustellen. Nachteilig ist hierbei, dass Kraftfahrzeuge in der überwiegenden Zahl der Fahrsituationen deutlich von den physikalischen Grenzen des Fahrbetriebs entfernt betrieben werden. Das oben erläuterte Vorgehen bietet somit in nur wenigen Fahrsituationen einen Mehrwert für einen Fahrer.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers bei einer Kurvenfahrt anzugeben, das einen Fahrer auch in üblichen Fahrsituationen, in denen physikalische Grenzen des Fahrbetriebs nicht erreicht werden, unterstützen kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:
- – Vorgeben eines Solllängsbeschleunigungswertes für eine Längsbeschleunigung und/oder eines Sollquerbeschleunigungswertes für eine Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit einer ermittelten Insassenpräferenz eines Insassen des Kraftfahrzeugs,
- – Ermitteln wenigstens eines Kurvenparameters, der einen Verlauf einer in einem voraussichtlich zukünftig befahrenen Streckenabschnitts liegenden Kurve oder Gruppe von Kurven betrifft,
- – Ermitteln einer Sollgeschwindigkeit, mit der das Kraftfahrzeug durch zumindest einen Abschnitt der Kurve oder der Gruppe von Kurven geführt werden soll, in Abhängigkeit des Kurvenparameters, wobei, falls der Sollquerbeschleunigungswert vorgegeben ist, die Sollgeschwindigkeit zusätzlich in Abhängigkeit des Sollquerbeschleunigungswerts ermittelt wird,
- – Ansteuern einer Fahrzeugkomponente des Kraftfahrzeugs, wodurch eine die Sollgeschwindigkeit betreffende Sollgeschwindigkeitsinformation an den Fahrer bereitgestellt wird und/oder ein Fahreingriff durchgeführt wird, um eine momentane Fahrgeschwindigkeit auf die Sollgeschwindigkeit zu regeln, wobei, falls der Solllängsbeschleunigungswert vorgegeben ist, die Ansteuerung der Fahrzeugkomponente zu einem Zeitpunkt beginnt, der in Abhängigkeit des Solllängsbeschleunigungswertes ermittelt wird.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine Insassenpräferenz eines Insassen des Kraftfahrzeugs, beispielsweise des Fahrers oder eines Passagiers, bei der Kurvenfahrt zu berücksichtigen. Soweit dies durch andere Randbedingungen, beispielsweise die physikalischen Grenzen des Fahrbetriebs, möglich ist, kann das Kraftfahrzeug so durch die Kurve geführt werden, dass ein Solllängsbeschleunigungswert und/oder ein Sollquerbeschleunigungswert berücksichtigt werden. Die Führung kann derart erfolgen, dass diese Werte nicht überschritten werden oder dass diese Werte als Maximalwerte für die Längs- beziehungsweise Querbeschleunigung gerade eben erreicht werden oder dass die Kurve derart durchfahren wird, dass der Durchschnitt der auftretenden Querbeschleunigungen bei der Kurvenfahrt dem Sollquerbeschleunigungswert entspricht beziehungsweise das Abbremsen vor der Kurve im Durchschnitt mit dem Solllängsbeschleunigungswert erfolgt. Da das erfindungsgemäße Verfahren auf die Insassenpräferenzen des Insassen abstellt, sind die an den Fahrer bereitgestellten Sollgeschwindigkeitsinformationen stets relevant für den Fahrer, da sie seinem typischen Fahrstil bzw. dem von einem Insassen gewünschten entsprechen können. Wird die Sollgeschwindigkeit als Stellgröße für automatisierte beziehungsweise assistierte Fahrangriffe genutzt, so wird erreicht, dass das Kraftfahrzeug, soweit aufgrund weiterer Randbedingungen möglich, stets im Komfortbereich des Insassen geführt wird. Dies ermöglicht ein komfortables Fahren und zudem eine problemlose Fahrerübernahme durch den Fahrer, falls dies gewünscht oder erforderlich sein sollte.
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Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, dass ausschließlich ein Solllängsbeschleunigungswert vorgegeben wird. Die Sollgeschwindigkeit kann in diesem Fall beispielsweise derart ermittelt werden, dass eine physikalisch fahrbare Geschwindigkeit für die Kurve berechnet wird, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist oder anderweitig ermittelt werden. Durch eine Anpassung des Zeitpunkts, zu dem mit der Ansteuerung der Fahrzeugkomponente begonnen wird, kann in diesem Fall insbesondere das Abbremsen vor einer Kurve an die Insassenpräferenz angepasst werden. Alternativ ist es in dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, dass in Abhängigkeit der Insassenpräferenz ausschließlich ein Sollquerbeschleunigungswert vorgegeben wird. In Abhängigkeit von diesem Wert kann, wie erläutert, die Sollgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs berechnet werden. Der Zeitpunkt zur Ansteuerung der Fahrzeugkomponente kann in diesem Fall beispielsweise derart bestimmt werden, dass von einer fest vorgegebenen Beschleunigung beim Abbremsen des Kraftfahrzeugs vor der Kurve ausgegangen wird oder dass die Ansteuerung in einer fest vorgegebenen Entfernung vor der Kurve beginnt oder dass die Ansteuerung zu einem Zeitpunkt vor der Kurve beginnt, der in Abhängigkeit einer physikalischen Fahrbarkeit bestimmter Trajektorien berechnet wird.
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Der Kurvenparameter kann ein Kurvenradius der Kurve oder einer Kurve der Gruppe von Kurven sein. Insbesondere kann der Kurvenparameter ein minimaler Kurvenradius der Kurve beziehungsweise der Gruppe von Kurven sein.
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Die Sollgeschwindigkeit kann derart vorgegeben werden, dass sie für die ganze Kurve beziehungsweise die ganze Gruppe von Kurven konstant ist. Es können jedoch auch verschiedene Sollgeschwindigkeiten für verschiedene Abschnitte der Kurve vorgegeben werden. Dies kann beispielsweise in Form eines Geschwindigkeitsprofils für die Kurve erfolgen. Werden verschiedene Sollgeschwindigkeiten für verschiedene Abschnitte vorgegeben, kann die Ansteuerung der Fahrzeugkomponente jeweils in Abhängigkeit der Sollgeschwindigkeit für den als nächstes zu durchfahrenden Abschnitt der Kurve beziehungsweise der Gruppen von Kurven, das heißt für den Abschnitt der, insbesondere unmittelbar, vor dem Kraftfahrzeug liegt, erfolgen.
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Als Fahrzeugkomponente zur Bereitstellung der Sollgeschwindigkeitsinformation an den Fahrer kann eine Anzeigeeinrichtung angesteuert werden. Alternativ kann auch eine Sprachausgabeeinrichtung, beispielsweise ein Lautsprecher mit einer zugeordneten Steuereinrichtung, angesteuert werden, um die Sollgeschwindigkeitsinformation an den Fahrer bereitzustellen. Eine Regelung der Fahrgeschwindigkeit auf die Sollgeschwindigkeit kann dadurch erfolgen, dass Komponenten des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Antriebsmotor, und/oder Bremseinrichtungen des Kraftfahrzeugs als Fahrzeugkomponenten angesteuert werden.
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Die Insassenpräferenz kann ermittelt werden, indem wenigstens eine Bedieneingabe des Insassen an einer Eingabevorrichtung des Kraftfahrzeugs erfasst wird oder indem die Insassenpräferenz von einer separat von dem Kraftfahrzeug ausgebildeten, dem Insassen zugeordneten Dritteinrichtung empfangen wird oder indem während eines vorangehenden Fahrbetriebs erfasste Längsbeschleunigungen und/oder Querbeschleunigungen des Kraftfahrzeugs ausgewertet werden. Die Insassenpräferenz kann zu einem Zeitpunkt ermittelt werden, der vor der Aufnahme des aktuellen Fahrbetriebs liegt, beispielsweise vor oder bei einem Starten des Kraftfahrzeugs oder bei einem Einsteigen des Insassen in das Kraftfahrzeug.
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Als die Bedieneingabe kann eine numerische Eingabe des Solllängsbeschleunigungswertes und/oder des Sollquerbeschleunigungswertes oder eine Auswahl zwischen mehreren vorgegebenen Einstellmöglichkeiten, denen jeweils ein Solllängsbeschleunigungswert und/oder ein Sollquerbeschleunigungswert zugeordnet sind, erfasst werden. Die vorgegebenen Einstellmöglichkeiten können durch Symbole oder Bezeichnungen gekennzeichnet sein und beispielsweise über ein Multimediainterface des Kraftfahrzeugs ausgewählt werden. Die einzelnen Einstellmöglichkeiten können hierbei ausschließlich den Solllängsbeschleunigungswert und/oder den Sollquerbeschleunigungswert betreffen, es ist jedoch auch möglich, dass die verschiedenen Einstellmöglichkeiten zudem dazu dienen, weitere Fahrzeugsysteme, beispielsweise einen Antriebsstrang und/oder eine Federung, zu konfigurieren. Den Einstellmöglichkeiten können Begriffe zugeordnet sein. Hierbei kann beispielsweise eine im Fahrbetrieb auftretende Beschleunigung als niedrig, mittel oder hoch eingestellt werden. Die Begriffe können auch das allgemeine Fahrgefühl umschreiben, wobei beispielsweise eine Wahlmöglichkeit zwischen einem komfortablen, einem normalen und einem dynamischen Fahrbetrieb möglich ist. Es ist auch möglich, dass zwischen einem langsamen und einem schnellen beziehungsweise einem dynamischen und einem effizienten Fahrbetrieb gewählt wird, wobei beispielsweise dem langsamen beziehungsweise dem effizienten Fahrbetrieb niedrigere Sollquerbeschleunigungswerte beziehungsweise Solllängsbeschleunigungswerte zugeordnet werden als einem schnellen beziehungsweise dynamischen Fahrbetrieb.
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Als Dritteinrichtung, von der eine Insassenpräferenz übertragen wird, kann beispielsweise ein Fahrzeugschlüssel oder eine mobile Kommunikationseinrichtung verwendet werden. Eine Bereitstellung der Insassenpräferenz über eine Dritteinrichtung ermöglicht es, das Kraftfahrzeug an verschiedene Insassen anzupassen, ohne dass separate Bedieneingaben von diesen erforderlich sind.
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Soll eine Insassenpräferenz im laufenden Fahrbetrieb ermittelt werden, können insbesondere maximale beziehungsweise minimale Beschleunigungen in Längs- und/oder Querrichtung erfasst werden, wobei die Erfassung insbesondere vor Kurven und während der Durchfahrt von Kurven erfolgen kann. Beispielsweise können eine mittlere Längsbeschleunigung vor Kurven als Solllängsbeschleunigungswert und/oder eine mittlere Querbeschleunigung während Kurven als Sollquerbeschleunigungswert vorgegeben werden. Es ist jedoch auch möglich, dass jeweils ein Offset addiert wird, oder dass nur ein Teil der erfassten Längs- beziehungsweise Querbeschleunigungen bei der Mittelwertbildung berücksichtigt wird, beispielsweise nur jene erfassten Längs- und/oder Querbeschleunigungen, die zumindest 50 % des erfassten Maximalwerts der Längs- beziehungsweise Querbeschleunigung betragen.
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Die Sollgeschwindigkeit kann derart ermittelt werden, dass die maximale oder die durchschnittliche Querbeschleunigung in dem Abschnitt der Kurve oder der Gruppe der Kurven gleich dem Sollquerbeschleunigungswert oder kleiner als der Sollquerbeschleunigungswert ist. Die maximale beziehungsweise durchschnittliche Querbeschleunigung kann insbesondere dann kleiner als der Sollquerbeschleunigungswert gewählt werden, wenn die Sollgeschwindigkeit beziehungsweise die Querbeschleunigung aufgrund weiterer Bedingungen reduziert wird. Beispielsweise können entsprechende Bedingungen Effizienzbedingungen sein, die einen besonders effizienten Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglichen, oder durch die Grenzen einer physikalischen Fahrbarkeit der Kurve vorgegeben sein. Der Zusammenhang zwischen auftretenden Querbeschleunigungen und einer gefahrenen Geschwindigkeit ist dadurch vorgegeben, dass die Geschwindigkeit die Wurzel aus dem Produkt der Beschleunigung und des Krümmungsradius der Kurve beziehungsweise der Trajektorie des Kraftfahrzeugs ist. Durch diesen Zusammenhang ist bei einem gegebenem Sollquerbeschleunigungswert leicht eine Sollgeschwindigkeit berechenbar.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein erster vorläufiger Sollgeschwindigkeitswert in Abhängigkeit des Kurvenparameters und der Sollquerbeschleunigung und wenigstens ein zweiter vorläufiger Sollgeschwindigkeitswert in Abhängigkeit eines Zusatzparameters berechnet werden, wonach die Sollgeschwindigkeit in Abhängigkeit der ersten und zweiten vorläufigen Sollgeschwindigkeitswerte bestimmt wird. Die Sollgeschwindigkeit kann insbesondere bestimmt werden, indem der kleinste der zwei oder mehr Sollgeschwindigkeitswerte ausgewählt wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass stets alle Bedingungen, die durch die Zusatzparameter, den Kurvenparameter und die Sollquerbeschleunigung an den Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs gestellt werden, erfüllt werden können.
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Der zweite vorläufige Sollgeschwindigkeitswert kann zusätzlich von dem Kurvenparameter abhängen. Beispielsweise kann der Zusatzparameter eine Reibung zwischen den Reifen und der Straße beziehungsweise einer Fahrbahnoberfläche betreffen und der zweite vorläufige Sollgeschwindigkeitswert oder einer der zweiten vorläufigen Sollgeschwindigkeitswerte kann derart vorgegeben sein, dass er durch eine physikalische Fahrbarkeit der Kurve begrenzt ist. Es ist auch möglich, dass ein Sollgeschwindigkeitswert bestimmt wird, der der Effizienzoptimierung des Fahrbetriebs dient. Als Zusatzparameter können hierzu beispielsweise Parameter des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs ausgewertet werden, wobei im Rahmen der Bestimmung des zweiten vorläufigen Sollgeschwindigkeitswertes eine Verbrauchsgröße in Abhängigkeit dieses Zusatzparameters minimiert werden kann, um eine Effizienz des Kraftfahrzeugs zu maximieren. Im Rahmen der Effizienzoptimierung kann ein Triebstrangverhalten während der Kurvenfahrt prädiziert werden. Alternativ oder ergänzend kann zumindest einer der zweiten vorläufigen Sollgeschwindigkeitswerte auch in Abhängigkeit eines Zusatzparameters berechnet werden, der eine Verkehrslage betrifft, beispielsweise eines Hinweises auf einen Stau, einen Unfall oder auf eine Geschwindigkeitsbegrenzung.
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Die Fahrzeugkomponente oder eine weitere Fahrzeugkomponente kann angesteuert werden, um wenigstens zwei Sollgeschwindigkeitswertinformationen an den Fahrer bereitzustellen, die unterschiedliche der vorläufigen Sollgeschwindigkeitswerte betreffen. Hierbei kann eine der Sollgeschwindigkeitswertinformationen identisch zu der Sollgeschwindigkeitsinformation sein. Beispielsweise können mehrere der Sollgeschwindigkeitswertinformationen auf einer Anzeigevorrichtung dargestellt werden, wobei jene Sollgeschwindigkeitswertinformation, die der Sollgeschwindigkeitsinformation entspricht, hervorgehoben ist, was beispielsweise durch eine entsprechende Farbgebung und/oder eine entsprechende graphische Darstellung erfolgen kann.
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Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, dass durch eine Positionsbestimmungseinrichtung des Kraftfahrzeugs eine Egoposition des Kraftfahrzeugs bestimmt wird, wonach der Kurvenparameter und/oder der Zusatzparameter in Abhängigkeit von der Positionsinformation und von vorgegebenen Kartendaten ermittelt werden. Die Kartendaten können lokal in einer Speichereinrichtung des Kraftfahrzeugs vorgehalten werden oder über eine Kommunikationseinrichtung, insbesondere drahtlos, von einer fahrzeugexternen Einrichtung abgerufen werden. Die Kurvenparameter und/oder Zusatzparameter können in den Kartendaten explizit gespeichert sein. Beispielsweise kann zu bestimmten Streckenabschnitten angegeben sein, dass diese einen gewissen Krümmungsradius beziehungsweise Kurvenradius aufweisen und/oder dass eine gewisse Fahrbahnoberfläche vorliegt, die als Zusatzparameter, beispielsweise im Rahmen der Bestimmung einer physikalischen Fahrbarkeit, berücksichtigt werden kann. Alternativ ist es möglich, die Kurvenparameter beziehungsweise Zusatzparameter durch eine Auswertung eines durch die Kartendaten beschriebenen Straßenverlaufs zu ermitteln.
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Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass durch wenigstens eine Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs das Umfeld des Kraftfahrzeugs betreffende Umfelddaten erfasst werden, wobei der Kurvenparameter und/oder der Zusatzparameter durch Auswertung der Umfelddaten ermittelt werden. Beispielsweise kann in den Bilddaten einer Kamera ein Verlauf einer befahrenen Straße erkannt werden, woraus ein Krümmungsradius einer vor dem Fahrzeug liegenden Kurve ermittelt werden kann. In Fällen, in denen Teile der Kurve verdeckt sind, kann eine Straßenführung im verdeckten Bereich aus dem durch die Sensoreinrichtung erfassten Bereich extrapoliert werden. Beispielsweise kann ein vorgegebenes Straßenmodell entsprechend dem abgebildeten Abschnitt parametrisiert werden. Beispielsweise kann der Straßenverlauf zumindest abschnittsweise als Spline oder Kreisbogen parametrisiert werden. Es können auch statistische Auswertungsmethoden beziehungsweise Verfahren des Maschinenlernens genutzt werden, um einen Verlauf einer Straße in einem verdeckten Bereich vorauszusagen. Hierbei kann der abgebildete Straßenabschnitt als Eingangsgröße genutzt werden und es können verschiedene Wahrscheinlichkeiten für weitere Straßenverläufe bestimmt werden.
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Ergänzend oder alternativ ist es möglich, dass durch eine Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs von wenigstens einem weiteren Kraftfahrzeug und/oder von wenigstens einer Infrastruktureinrichtung gesendete Kommunikationsdaten empfangen werden, wonach der Kurvenparameter und/oder der Zusatzparameter in Abhängigkeit der Kommunikationsdaten bestimmt werden. Beispielsweise können Kurvendaten über eine Car2Car-Kommunikation von einem weiteren Kraftfahrzeug bereitgestellt werden, das die Kurve zumindest teilweise sensorisch erfassen kann und/oder die Kurve bereits durchfahren hat. Es ist auch möglich, dass die Sensorik mehrerer Kraftfahrzeuge zusammenwirkt, um den Kurvenparameter und/oder den Zusatzparameter zu bestimmen.
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Der Zeitpunkt, zu dem die Ansteuerung der Fahrzeugkomponente beginnt, kann in Abhängigkeit der Sollgeschwindigkeit und einer Position, an der die Sollgeschwindigkeit erreicht werden soll, und der momentanen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Die Position, an der die Sollgeschwindigkeit erreicht werden soll, kann die Position des kleinsten beziehungsweise des zur Bestimmung der Sollgeschwindigkeit berücksichtigten Kurvenradius sein oder die Position, an der eine Kurve beziehungsweise eine Gruppe von Kurven beginnt. Ausgehend von dieser Position kann zurückgerechnet werden, wann mit einem Bremsen begonnen werden soll, wenn die Bremsung mit der Solllängsbeschleunigung erfolgen soll. Hierbei können optional weitere Randbedingungen berücksichtigt werden, beispielsweise eine Reibung zwischen Reifen und Straße, insbesondere in Abhängigkeit einer ermittelten Fahrbahnoberfläche, die einen entsprechenden Bremsweg verlängern kann, beziehungsweise eine erfasste Verkehrsinformation, insbesondere das Vorhandensein weiterer Kraftfahrzeuge, die die Fahrmöglichkeiten des eigenen Kraftfahrzeugs einschränken können. Der Zeitpunkt kann auch von einer Effizienzoptimierung abhängen, in deren Rahmen insbesondere ein Triebstrangverhalten im Rahmen der Kurvenfahrt prädiziert wird. Der Zeitpunkt zur Ansteuerung der Fahrzeugkomponente kann derart gewählt werden, dass die Ansteuerung der Fahrzeugkomponente beginnt, wenn die Position erreicht wird, an der mit dem Bremsen begonnen werden soll. Insbesondere bei einer Anzeige einer Sollgeschwindigkeit ist es möglich, dass die Ansteuerung der Fahrzeugkomponente um eine vorgegebene Entfernung oder um ein vorgegebenes Zeitintervall vor diesem Punkt erfolgt, um eine Reaktionszeit des Fahrers zu berücksichtigen.
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Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Steuereinrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann mit den zum erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Merkmalen mit den dort genannten Vorteilen weitergebildet werden und umgekehrt.
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Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Sollgeschwindigkeit mit der momentanen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu vergleichen und das Ansteuern der Fahrzeugkomponente zur Bereitstellung der Sollgeschwindigkeitsinformation an den Fahrer und/oder zur Durchführung des Fahreingriffs nur dann durchzuführen, wenn die momentane Geschwindigkeit größer als die Sollgeschwindigkeit ist. Eine unnötige Anzeige einer Sollgeschwindigkeitsinformation beziehungsweise ein unnötiger Eingriff in den Fahrbetrieb kann somit vermieden werden. Entsprechend kann das erfindungsgemäße Verfahren auch derart durchgeführt werden, dass die Ansteuerung der Fahrzeugkomponente zur Bereitstellung der Sollgeschwindigkeitsinformation an den Fahrer und/oder zur Durchführung des Fahreingriffs nur dann erfolgen, wenn eine momentane Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs größer als die Sollgeschwindigkeit ist.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Zeichnungen. Hierbei zeigen schematisch:
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1 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 die Nutzung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in einer Verkehrssituation, in der das zu 1 erläuterte Verfahren nutzbar ist, und
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3 den zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit sowie der Längs- und Querbeschleunigung für das Kraftfahrzeug in der in 2 gezeigten Fahrsituation.
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1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Unterstützung eines Fahrers bei einer Kurvenfahrt eines Kraftfahrzeugs. Alternativ könnte die Führung des Kraftfahrzeugs automatisiert erfolgen. Vor dem Erreichen einer Kurve, insbesondere vor dem Beginn der aktuellen Fahrt, wird in Schritt S1 eine Insassenpräferenz des Insassen ermittelt und in Abhängigkeit dieser Insassenpräferenz werden ein Solllängsbeschleunigungswert für eine Längsbeschleunigung und ein Sollquerbeschleunigungswert für eine Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs vorgegeben. Die Insassenpräferenz kann auf verschiedene Weisen ermittelt werden. Beispielsweise kann hierzu eine Bedieneingabe des Insassen an einer Eingabevorrichtung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise an einem Multimediainterface, erfasst werden. Hierbei ist es möglich, dass der Insasse direkt numerische Werte für eine gewünschte Quer- und Längsbeschleunigung auswählt oder eingibt. Es ist jedoch auch möglich, dass er zwischen mehreren vorgegebenen Einstellmöglichkeiten wählt, denen jeweils entsprechende Werte für den Solllängsbeschleunigungswert und den Sollquerbeschleunigungswert zugeordnet sind. Entsprechende Einstellmöglichkeiten können zudem auch weitere Fahrzeugsysteme, beispielsweise einen Antriebsstrang beziehungsweise ein Fahrwerk des Kraftfahrzeugs konfigurieren, um beispielsweise zwischen einem besonders dynamischen und einem besonders energieeffizienten und/oder komfortablen Fahren umzuschalten.
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Es ist jedoch auch möglich, dass die Insassenpräferenz auf andere Weisen ermittelt wird. Beispielsweise kann eine dem Insassen zugeordnete Dritteinrichtung, beispielsweise ein Fahrzeugschlüssel oder ein mobiles Kommunikationsgerät, die Insassenpräferenz an das Kraftfahrzeug übertragen, um eine wiederholte Eingabe dieser Informationen durch den Insassen unnötig zu machen und dennoch eine Anpassung an verschiedene Insassenpräferenzen zu ermöglichen. Es ist auch möglich, dass die Insassenpräferenz im laufenden Fahrbetrieb ermittelt wird, beispielsweise indem während des Fahrbetriebs auftretende Längs- und Querbeschleunigungen bei beziehungsweise vor Kurvenfahrten erfasst und ausgewertet werden.
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Ab Schritt S2 beginnt der normale Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, wobei während des Fahrbetriebs in Schritt S2 wiederholt Positionsinformationen für das Kraftfahrzeug, beispielsweise durch eine satellitenbasierte Positionsbestimmung, ermittelt werden. In Abhängigkeit dieser Positionsinformationen werden in Schritt S3 Streckeninformationen über einen vorausliegenden Streckenabschnitt ermittelt. Hierzu wird anhand der Positionsinformation aus Kartendaten, die lokal im Kraftfahrzeug gespeichert sein können oder von einer fahrzeugexternen Einrichtung bereitgestellt werden können, ein zukünftig voraussichtlich befahrener Streckenabschnitt ermittelt. In Schritt S4 wird anschließend überprüft, ob sich in diesem Streckenabschnitt eine vorausliegende Kurve befindet. Ist dies nicht der Fall, so wird das Verfahren ab Schritt S2 mit einer erneuten Ermittlung der Positionsinformation festgesetzt.
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Alternativ oder ergänzend zu der beschriebenen Auswertung von Kartendaten, um Informationen über einen vorausliegenden Streckenabschnitt zu ermitteln, kann auch eine kraftfahrzeugseitige Sensoreinrichtung, beispielsweise eine Frontkamera, genutzt werden, um diese Informationen zu ermitteln. Beispielsweise kann aus Bilddaten einer Kamera ein Verlauf einer vor dem Fahrzeug liegenden Fahrbahn ermittelt werden. Aus diesem können Informationen über vorausliegende Kurven ermittelt werden, insbesondere ein Kurvenradius. Sind Teile der vorausliegenden Kurve verdeckt, kann eine Voraussage über die weitere Straßenführung erfolgen, wobei beispielsweise Modelle für die Straßenführung in Abhängigkeit des gebildeten Abschnitts der Kurve parametrisiert werden und/oder statistische Verfahren oder Verfahren des Maschinenlernens genutzt werden, um den weiteren Verlauf der Straßenführung vorauszusagen. Alternativ oder ergänzend ist eine Information über den Straßenverlauf auch durch eine Car2Car- oder Car2X-Kommunikation ermittelbar.
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Wurde in den Schritten S2 bis S4 das Vorhanden einer Kurve im Vorfeld des Kraftfahrzeugs ermittelt, wird in den Schritten S5 bis S12 eine Sollgeschwindigkeit zum Durchfahren dieser Kurve ermittelt. Hierzu wird zunächst in Schritt S5 ein Kurvenparameter ermittelt, der den Verlauf der Kurve betrifft. Konkret wird vorliegend der minimale Kurvenradius der Kurve ausgewertet.
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In den Schritten S6 und S7 werden Zusatzparameter ermittelt, die im Rahmen der Berechnung der Sollgeschwindigkeit ausgewertet werden. In Schritt S6 wird ein Parameter ermittelt, der die Fahrbahnoberfläche betrifft und somit relevant für die Haftung zwischen den Reifen des Kraftfahrzeugs und der Fahrbahnoberfläche ist. Dieser Parameter kann den Kartendaten entnommen werden oder auch durch Auswertung von durch eine Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs erfassten Sensordaten ermittelt werden. In Abhängigkeit dieses Zusatzparameters kann im weiteren Verfahrensverlauf ermittelt werden, ob die Kurve mit einer bestimmten Sollgeschwindigkeit überhaupt befahrbar ist.
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In Schritt S7 wird zudem als Zusatzparameter ein Modell des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs vorgegeben, das im weiteren Verfahrensverlauf im Rahmen einer Effizienzoptimierung berücksichtigt wird. Eine entsprechende Effizienzoptimierung kann insbesondere dann relevant sein, wenn Gruppen von mehreren Kurven durchfahren werden und/oder wenn sich im Umfeld der Kurve Steigungen und/oder Gefälle befinden, so dass ein vorhandener Schwung des Kraftfahrzeugs ausgenutzt werden soll, wobei unnötige Bremsbeziehungsweise Beschleunigungsvorgänge vermieden werden sollen.
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Aus den in den Schritten S5 bis S7 ermittelten Kurvenparameter beziehungsweise Zusatzparametern wird in den Schritten S8 bis S11 eine Sollgeschwindigkeit berechnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt dies dadurch, dass in den Schritten S8 bis S10 jeweils auf unterschiedliche Weise Sollgeschwindigkeitswerte berechnet werden, aus denen im Schritt S11 der kleinste Sollgeschwindigkeitswert als Sollgeschwindigkeit ausgewählt wird. In Fortbildungen des beschriebenen Verfahrens könnte die Berechnung der Sollgeschwindigkeit jedoch auch unmittelbar in Abhängigkeit sowohl des Kurvenparameters als auch der mehreren Zusatzparameter erfolgen beziehungsweise es wäre möglich, dass in Schritt S11 eine komplexere Auswertung der verschiedenen Sollgeschwindigkeitswerte erfolgt, um zu der Sollgeschwindigkeit zu gelangen.
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In Schritt S8 erfolgt die Berechnung des Sollgeschwindigkeitswertes in Abhängigkeit des minimalen Krümmungsradius und des Sollquerbeschleunigungswertes. Die Berechnung erfolgt derart, dass an der Position des minimalen Krümmungsradius genau der Sollquerbeschleunigungswert erreicht wird. Dies kann dadurch erfolgen, dass der entsprechende Sollgeschwindigkeitswert als die Wurzel des Produkts des Sollquerbeschleunigungswertes mit dem Krümmungsradius berechnet wird.
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In Schritt S9 wird in Abhängigkeit des minimalen Kurvenradius und der in Schritt S6 ermittelten Fahrbahnoberfläche ein Sollgeschwindigkeitswert ermittelt, mit dem die Kurve voraussichtlich gerade noch physikalisch fahrbar ist. Hierbei kann die Ermittlung derart erfolgen, dass Sicherheitsintervalle berücksichtigt werden. Ein entsprechender Sollgeschwindigkeitswert kann als die Wurzel des Produkts eines Reibwerts, der Gravitationskonstante und des minimalen Kurvenradius berechnet werden. Der Reibwert hängt hierbei von den Reifen des Kraftfahrzeugs und der Fahrbahnoberfläche ab.
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In Schritt S10 wird ein Sollgeschwindigkeitswert ermittelt, der zu einer maximalen Effizienz des Fahrbetriebs führen würde. Typischerweise wird eine maximale Effizienz dann erreicht, wenn ein Minimum an Brems- und Beschleunigungsvorgängen erforderlich ist. Bei einem Fahrbetrieb auf ebener Strecke könnte somit beispielsweise die aktuelle Geschwindigkeit als Sollgeschwindigkeitswert in Schritt S10 ermittelt werden. Befinden sich jedoch beispielsweise Steigungen und Gefälle im Umfeld der Kurve, kann es vorteilhaft sein, die Fahrgeschwindigkeit aus Effizienzgründen vorübergehend zu erhöhen oder zu senken. Ein entsprechendes Vorgehen ist aus dem Stand der Technik prinzipiell bekannt und soll daher nicht detailliert erläutert werden.
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Durch die Fusion der verschiedenen Sollgeschwindigkeitswerte zu der Sollgeschwindigkeit in Schritt S11, die vorliegend schlicht durch Auswahl des minimalen Sollgeschwindigkeitswertes als die Sollgeschwindigkeit erfolgt, wird erreicht, dass in Fällen, in denen die effizienteste Geschwindigkeit zum Durchfahren der Kurve kleiner ist als die physikalisch fahrbare Geschwindigkeit und der in Schritt S8 bestimmte Sollgeschwindigkeitswert, der die Insassenpräferenz, insbesondere bezüglich eines Insassenkomforts, betrifft, dieser hocheffiziente Geschwindigkeitswert gewählt wird. Zugleich ist jedoch sichergestellt, dass der Komfortbereich des Insassen nicht verlassen wird und ein Durchfahren der Kurve mit der ermittelten Sollgeschwindigkeit möglich ist. Durch eine Ermittlung weiterer Sollgeschwindigkeitswerte können zudem zusätzliche Parameter berücksichtigt werden, beispielsweise ein Verkehrsaufkommen, vorhandene Geschwindigkeitsbegrenzungen, mögliche Verkehrsbehinderungen durch Baustellen oder Ähnliches.
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Nach der Ermittlung der Sollgeschwindigkeit in Schritt S11 wird in Schritt S12 ermittelt, ab welchem Zeitpunkt eine Ansteuerung einer Fahrzeugkomponente erfolgen soll, um eine die Sollgeschwindigkeit betreffende Sollgeschwindigkeitsinformation an den Fahrer bereitzustellen beziehungsweise in den Fahrbetrieb einzugreifen, um die momentane Fahrgeschwindigkeit auf die Sollgeschwindigkeit zu regeln. Hierzu wird eine Position ermittelt, an der das Kraftfahrzeug mit der Sollgeschwindigkeit bewegt werden soll, beispielsweise der Beginn der Kurve beziehungsweise der Punkt des minimalen Krümmungsradius. Ausgehend von dieser Position wird berechnet, auf welcher Position der Strecke das Kraftfahrzeug mit dem Bremsen beginnen soll, wenn ein Bremsen mit der Solllängsbeschleunigung erfolgen soll. In alternativen Ausführungsbeispielen wäre es möglich, dass hierbei weitere Randbedingungen berücksichtigt werden, die eine mögliche oder gewünschte Längsbeschleunigung beeinflussen können, beispielsweise die Reibung zwischen Reifen und Straße oder Effizienzbedingungen. Beispielsweise können in Abhängigkeit der Randbedingungen mehrere Positionen des vorausliegenden Streckenabschnitts berechnet werden, an denen jeweils mit der Ansteuerung der Fahrzeugkomponente begonnen werden soll, wobei aus diesen beispielsweise die am nächsten am Kraftfahrzeug liegende Position ausgewählt werden kann.
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In Schritt S13 wird eine Fahrzeugkomponente zu dem Zeitpunkt angesteuert, zu dem das Kraftfahrzeug in die in Schritt S12 ermittelte Position des Streckenverlaufs passiert. Insbesondere kann ein Fahreingriff, beispielsweise durch Ansteuerung einer Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs oder eines Antriebsmotors, durchgeführt werden, um eine momentane Fahrgeschwindigkeit auf die Sollgeschwindigkeit zu regeln. Die Reglung kann hierbei derart erfolgen, dass eine Abbremsung mit dem Solllängsbeschleunigungswert erfolgt. Bei einem Vorliegen der weiteren, vorangehend erläuterten Zusatzbedingungen kann auch eine Bremsung mit geringeren Längsbeschleunigungen erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann durch Ansteuerung einer weiteren Fahrzeugkomponente, beispielsweise einer Anzeigeeinrichtung, eine die Sollgeschwindigkeit betreffende Sollgeschwindigkeitsinformation an den Fahrer bereitgestellt werden. Es ist hierbei möglich, dass auf der Anzeigeeinrichtung mehrere der in den Schritten S8 bis S10 ermittelten Sollgeschwindigkeitswerte angezeigt werden, wobei die in Schritt 11 gewählte Sollgeschwindigkeit graphisch hervorgehoben sein kann. Alternativ wäre es auch möglich, die Sollgeschwindigkeitsinformation beispielsweise durch eine Sprachausgabe auszugeben.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs 1, das dazu eingerichtet ist, das vorangehend erläuterte Verfahren durchzuführen, in einer Fahrsituation vor einer Kurve 8. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst eine Steuereinrichtung 2, durch die das erläuterte Verfahren durchgeführt wird. Zudem umfasst das Kraftfahrzeug 1 zwei Fahrzeugkomponenten 3, 4, die gemäß dem vorangehend erläuterten Verfahren in Abhängigkeit der Sollgeschwindigkeit angesteuert werden. Die Fahrzeugkomponente 3 ist eine Anzeigeeinrichtung, die zur Bereitstellung der die Sollgeschwindigkeit betreffenden Sollgeschwindigkeitsinformation an den Fahrer ansteuerbar ist. Die Fahrzeugkomponente 4 ist ein Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs 1, der durch die Steuereinrichtung 2 steuerbar ist, um die Fahrgeschwindigkeit auf die Sollgeschwindigkeit zu regeln.
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Vor dem Fahrbeginn kann durch einen nicht gezeigten Insassen des Kraftfahrzeugs 1 über eine Eingabevorrichtung 13 eine Insassenpräferenz vorgegeben werden, gemäß der, wie vorangehend erläutert, der Solllängsbeschleunigungswert und der Sollquerbeschleunigungswert vorgegeben werden. Im laufenden Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs wird durch die Positionsbestimmungseinrichtung 5 kontinuierlich die Position des Kraftfahrzeugs 1 in Weltkoordinaten erfasst. In der Steuereinrichtung 2 sind Kartendaten vorgehalten, aus denen in Abhängigkeit der Positionsinformation ein Streckenverlauf eines vor dem Kraftfahrzeug 1 liegenden Streckenabschnitts ermittelt wird. In diesem liegt in der in 2 gezeigten Fahrsituation die Kurve 8, die einen minimalen Kurvenradius 9 aufweist. Wie zu 1 erläutert, wäre es auch möglich, Informationen über die Kurve 8 durch eine Sensoreinrichtung 6 des Kraftfahrzeugs, z. B. eine Kamera, zu erfassen und/oder über eine Kommunikationseinrichtung 18 von weiteren Kraftfahrzeugen und/oder einer Infrastruktureinrichtung zu empfangen.
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Die bei der Führung des Kraftfahrzeugs 1 auftretenden Beschleunigungen und Geschwindigkeiten sind in 3 visualisiert. In der Kurve 8 soll das Kraftfahrzeug mit einer Sollgeschwindigkeit 15 bewegt werden, so dass aus dem Kurvenradius 9 eine Querbeschleunigung gemäß dem Sollquerbeschleunigungswert 14 resultiert. Die Sollgeschwindigkeit 15 soll ab dem Kurvenbeginn 10 erreicht werden. Ist die Geschwindigkeit 16 des Kraftfahrzeugs zunächst höher als die Sollgeschwindigkeit 15, so soll diese Geschwindigkeit durch ein Bremsen des Kraftfahrzeugs durch eine entsprechende Ansteuerung des Antriebsmotors beziehungsweise des nicht gezeigten Bremssystems des Kraftfahrzeugs 1 auf die Sollgeschwindigkeit 15 verringert werden. Die Bremsung soll dabei gemäß dem Solllängsbeschleunigungswert 17 erfolgen, wodurch die Steigung der Geschwindigkeit 16 in dem Bereich 11, in dem das Kraftfahrzeug gebremst wird, vorgegeben ist. Aus dem Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Geschwindigkeit 16 und der Sollgeschwindigkeit 15 und dem Solllängsbeschleunigungswert 17 kann die Position 12 ermittelt werden, an der mit der Ansteuerung der Fahrzeugkomponente des Kraftfahrzeugs 1 begonnen werden soll.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006057744 A1 [0003]
- DE 102011080761 A1 [0004]
