DE102016215565A1 - Fahrerassistenzsystem für Überholvorgänge - Google Patents

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Abstract

Fahrerassistenzsystem und Verfahren zum automatischen Erkennen und Einschätzen eines möglichen Überholmanövers, mit den Schritten: automatisches Erfassen einer aktuellen Position und Fahrstrecke des Fahrzeugs, Erfassen eines aktuellen Zustands des Antriebsstrangs und einer möglichen abrufbaren Leistung, und Berechnen der Wahrscheinlichkeit und/oder der Sicherheit eines möglichen Überholmanövers auf Grundlage der aktuellen Position und Fahrstrecke des Fahrzeugs sowie auf Grundlage des Zustands des Antriebsstrangs.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem zur Verbesserung der Sicherheit bei Überholvorgängen.
  • Moderne Fahrzeuge verfügen heute über eine Vielzahl von verschiedenen Assistenzsystemen zur Erhöhung der Fahrsicherheit oder des Fahrkomforts oder zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und von Emissionen. Weit verbreitet ist auch die Verwendung von GPS-basierten Navigationsgeräten. Eine zunehmende Vernetzung der Infrastruktur und eine Vernetzung individueller Mobiler Geräte, z.B. Smartphones über einen Backendserver ermöglichen die Einbeziehung aktueller Informationen z.B. über die Verkehrsstörungen. Dadurch können alternative Routenvorschläge zur Stauumfahrung gemacht werden oder Warnungen an die Fahrer übermittelt werden. Dies kann zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr beitragen. Andere Assistenzsysteme können die Sicherheit einzelner Fahrmanöver erhöhen. Für derartige Assistenzsysteme können im Fahrzeug „onboard“ gespeicherte Daten, wie Straßenkarten, oder online von der Infrastruktur zur Verfügung gestellte Daten oder auch Daten eines Backendservers über den verschiedene Mobilgeräte miteinander vernetzt sind, verwendet werden.
  • Für Überholvorgänge sind Assistenzsysteme bekannt, welche helfen, um Kollisionen mit anderen überholenden Fahrzeugen zu vermeiden. Dafür erfolgt mit entsprechenden technischen Mitteln vor Allem eine Beobachtung nach links hinten (bei Rechtsverkehr). Eine Erfassung des Gegenverkehrs und weiterer Voraussetzungen die für einen sicheren Überholvorgang nötig sind, gibt es bislang nicht.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Assistenzsystem anzugeben, mit welcher die Sicherheit bei Überholvorgängen weiter erhöht werden kann.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrerassistenzsystem und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem dient zum automatischen Erkennen und Einschätzen einer möglichen Überholsituation und umfasst ein Streckenmodul zur Bereitstellung von Informationen über die aktuell befahrene Strecke, ein Ortungsmodul, ein Antriebsstrangmodul zum Bereitstellen von Informationen über den Antriebsstrang, sowie ein Entscheidungsmodul zur Auswertung von vom Streckenmodul, vom Ortungsmodul und vom Antriebsstrangmodul empfangenen Daten und Berechnung der Wahrscheinlichkeit und/oder Sicherheit eines möglichen Überholmanövers.
  • Das Streckenmodul beinhaltet Informationen über die vom Fahrzeug momentan befahrene Strecke und macht diese verfügbar für das Entscheidungsmodul. Das Streckenmodul verfügt mindestens über eine virtuelle Karte auf welcher Straßenverläufe gespeichert sind. Die virtuelle Karte kann onboard gespeichert sein oder im Backend. Vorzugsweise enthält die gespeicherte Karte Informationen über den lateralen und vertikalen Straßenverlauf, d.h. Informationen über Kurven Steigungen und Gefälle der Straßen und vorzugsweise auch neben der Straße, beispielsweise vergleichbar den Inhalten einer topographischen Karte. Vorzugsweise sind auch Informationen über die Anzahl der Fahrspuren, bzw. über ein Vorhandensein einer Überholspur gespeichert. Vorzugsweise sind auf der Karte darüber hinaus auch zur Straße benachbarte oder angrenzende Landklassen gespeichert, wie etwa Wiesen, Wald, Acker, oder Bebauungen z.B. Häuser.
  • Diese Informationen dienen dazu, Einzuschätzen, inwieweit ein befahrener Straßenabschnitt für ein Überholmanöver geeignet ist. Beispielsweise kann anhand dieser Informationen ermittelt werden, inwieweit ein etwaiger Gegenverkehr durch den Fahrer einsehbar ist, oder ob ggf. eine wesentlich besser für ein Überholmanöver geeignete Stelle bevorsteht.
  • Das Ortungsmodul umfasst beispielsweise einen GPS Empfänger oder einen Empfänger eines anderen (globalen bzw. absoluten) Positionsbestimmungssystems. Dieser dient vor allem dazu, die aktuelle Position und Fahrtrichtung des Fahrzeugs in Bezug auf die virtuelle Karte festzustellen oder abzuleiten.
  • Das Antriebsstrangmodul besteht beispielsweise aus einer zentralen Motorsteuerungseinheit welche aktuelle Daten und gegebenenfalls auch Daten über die Charakteristik des Antriebsstrangs verfügbar macht. Die aktuellen Daten des Antriebsstrangs umfassen zum Beispiel die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit, den gewählten Gang, eine aktuelle Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder des Elektromotors, ein gewähltes Schaltprogramm „S“ oder „E“ eines automatischen Getriebes, aktuelle Motordaten, gegebenenfalls die (aktuelle) Antriebscharakteristik (z.B. maximal abrufbares Drehmoment (aktuell), Gangübersetzungen (aktuell), Zugkraftverlauf beim Schalten (bei aktuellem Betrieb)), und einen Batterieladezustand. Insbesondere ist das Antriebsstrangmodul eingerichtet, Informationen über eine mögliche abrufbare Leistung an das Entscheidungsmodul abzugeben. Als Charakteristik des Antriebsstrangs bzw. Antriebscharakteristik werden insbesondere Drehmomentkennlinien, Beschleunigungsverläufe, insbesondere in Abhängigkeit einer Fahrpedaleingabe oder eines Betriebsparameters des Motors, Effizienzkennlinien, Schaltschemata und ähnliches bezeichnet.
  • Das Entscheidungsmodul ist beispielsweise eine Steuereinheit und eingerichtet zum Empfang von Informationen der anderen Module (d.h. von dem Streckenmodul, vom Ortungsmodul vom Antriebsstrangmodul und ggf. weiterer beteiligter Module) sowie zur Auswertung der Informationen und Berechnung der Sicherheit und/oder Wahrscheinlichkeit eines möglichen Überholmanövers.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung verfügt das System auch über ein Modul zur Erkennung des vorausfahrenden Fahrzeugs. Mit diesem werden Informationen über ein vorausfahrendes Fahrzeug erfasst. Dafür verfügt das Modul zur Erkennung eines vorausfahrenden Fahrzeugs beispielsweise über eine Kamera, die onboard montiert ist und erfassen kann, um welche Art von Fahrzeug (z.B. Traktor) es sich handelt und/oder welche Abmessungen das vorausfahrende Fahrzeug hat z.B. dessen Breite und/oder Länge. Vorzugsweise werden durch das Modul zur Erkennung eines vorausfahrenden Fahrzeugs auch Informationen über die aktuelle Fahrleistung, z.B. gefahrene Geschwindigkeit erfasst. Einige dieser Informationen kann das Modul auch über geeignete onboard montierte Sensoren (z.B. Abstandssensoren) ermitteln, über die das Modul vorzugsweise verfügt. Alternativ oder zusätzlich können diese Informationen auch von einem Backendserver bezogen werden, falls ein vorausfahrendes Fahrzeug mit einem Backendserver verbunden ist. Das Modul zur Erkennung eines vorausfahrenden Fahrzeugs verfügt daher vorzugsweise über eine Verbindung zum Backend.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung enthält das Fahrerassistenzsystem zusätzlich ein individuelles Fahrermodul. In diesem individuellen Fahrermodul sind Informationen über das Fahrverhalten des Fahrers gespeichert. Diese Informationen beinhalten beispielsweise Daten, welche Strecken der Fahrer wann und wo gefahren ist und mit welcher Geschwindigkeit. Vorzugsweise sind die Informationen des individuellen Fahrermoduls mit den Informationen des Streckenmoduls verlinkt. Die Daten des individuellen Fahrermoduls können onboard gespeichert sein oder auf einem Backendserver vorzugsweise ständig verfügbar sein. Anhand dieser Daten kann ermittelt werden, ob der Fahrer in der Lage ist, eine mögliche Geschwindigkeit fahrtechnisch umzusetzen, z.B. unter erschwerten Bedingungen wie in Kurvenfahrten. Dazu werden vorzugsweise Geschwindigkeiten aus allen gespeicherten Fahrmanövern des jeweiligen Fahrers ausgewertet.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum automatischen Erkennen und Einschätzen eines möglichen Überholmanövers. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte: automatisches Erfassen einer aktuellen Position und Fahrstrecke des Fahrzeugs, Erfassen von Informationen zum Streckenverlauf, Erfassen eines aktuellen Zustands des Antriebsstrangs, und Berechnen der Wahrscheinlichkeit und/oder der Sicherheit eines möglichen Überholmanövers auf Grundlage der aktuellen Position und Fahrstrecke des Fahrzeugs sowie auf Grundlage des Zustands des Antriebsstrangs.
  • Die aktuelle Position des Fahrzeugs wird mittels eines Ortungsmoduls, beispielsweise eines GPS-Sensors erfasst. Zusammen mit dem Streckenmodul, in dem Informationen zum Straßenverlauf gespeichert sind, dient das Ortungsmodul dazu, die aktuell befahrene Fahrstrecke des Fahrzeugs zu ermitteln.
  • Die Informationen zum Streckenverlauf umfassen beispielsweise die Daten, die das oben beschrieben Streckenmodul umfasst. Insbesondere enthalten sie eine statische oder eine dynamische Karte. Die Informationen werden ausgewertet in Hinblick auf ein mögliches Überholmanöver. Beispielsweise wird jeweils ermittelt, ob die befahrene Strecke für den Fahrer ausreichend weit einsehbar ist, so dass etwaige Hindernisse auf der Straße oder Gegenverkehr rechtzeitig erkannt werden. Hierfür wird vorzugsweise auch die gefahrene Geschwindigkeit berücksichtigt. Die relevanten Informationen zum Streckenverlauf beinhalten beispielsweise den lateralen und vertikalen Streckenverlauf, d.h. Kurven oder Steigungen, die Anzahl der Fahrspuren, das Vorhandensein einer Überholspur, aber auch neben der Straße befindliche Landklassen, wie Wald, Acker, Wiese oder Bebauungen.
  • Zusätzlich wird der Zustand des Antriebsstrangs beispielsweise mit Hilfe eines Antriebsstrangmoduls abgefragt und bei der Berechnung berücksichtigt. Dabei sind insbesondere die aktuelle Geschwindigkeit relevant, der eingelegte Gang sowie die Motordrehzahl oder der Batterieladezustand. Zusätzlich können die oben zum Antriebsstrang beschriebenen Daten erfasst werden. Daraus kann abgeleitet werden, welche Beschleunigungsleistung und insbesondere welcher resultierender Verlauf für einen möglichen Überholvorgang abrufbar wäre. Damit lässt sich die Manövertüchtigkeit des Fahrzeugs vorhersagen unter den gegebenen Bedingungen.
  • Vorzugsweise kann die Information zum Streckenverlauf auch Geschwindigkeitsdaten umfassen. So können beispielsweise aktuell gefahrene Geschwindigkeiten über einen Backendserver verfügbar sein. Einzelne Fahrzeuge können mit dem Backendserver verbunden sein und diese Informationen ständig liefern.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden auch Informationen über ein vorausfahrendes Fahrzeug erfasst und berücksichtigt bei der Berechnung der Wahrscheinlichkeit und/oder Sicherheit eines möglichen Überholmanövers. Die Daten können entweder onboard, beispielsweise über eine am Fahrzeug montierte Kamera erfasst werden oder über das Backend bezogen werden, wenn das vorausfahrende Fahrzeug mit dem Backendserver verbunden ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden auch individuelle fahrerbezogene Informationen erfasst und bei der Berechnung der Wahrscheinlichkeit und/oder Sicherheit eines möglichen Überholmanövers berücksichtigt. Diese Daten können in einem individuellen Fahrermodul gespeichert sein. Die Daten umfassen beispielsweise Informationen über vom Fahrer gefahrene Strecken und Geschwindigkeiten, wie oben beschrieben zum individuellen Fahrermodul beschrieben.
  • Vorzugsweise wird aus den Informationen zum Streckenverlauf und den Daten zum Antriebsstrang eine mindestens erforderliche Antriebsleistung ermittelt, die notwendig ist um einen Überholvorgang mit einer erforderlichen Differenzgeschwindigkeit und insbesondere einem maximalen Überholweg zum vorausfahrenden Fahrzeug durchzuführen. Diese mindestens erforderliche Antriebsleistung wird vorzugsweise verglichen mit der möglichen abrufbaren Leistung des Antriebsstrangs.
  • Um eine möglichst hohe Beschleunigungsleistung abrufen zu können ist vorteilhaft das Getriebeschaltverhalten automatisch für hohe Beschleunigungsleistungen anzupassen, wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit für ein Überholmanöver berechnet wird. Dies kann beispielsweise erfolgen, wenn die berechnete Wahrscheinlichkeit einen Schwellwert von beispielsweise 80% oder 90% überschreitet. Zum Beispiel kann durch selbstständiges Aktivieren eines „S“-Schaltprogramms das Getriebeschaltverhalten für eine bestmögliche Beschleunigung optimiert werden, ohne dass manöverschädliche Hochschaltungen stattfinden wie im „E“ Schaltprogramm für die Dauer des Überholvorganges. „E“ kann hierbei für eine ökonomische Fahrweise stehen.
  • Darüber hinaus kann vorteilhaft automatisch ein elektrischer Energiespeicher vorkonditioniert werden um einen vorhandenen elektrischen Antrieb in möglichst hohem Umfang nutzbar zu machen, wenn die berechnete Wahrscheinlichkeit einen Schwellwert überschreitet. Ziel ist es hierbei, einen evtl. vorhandenen elektrischen Traktionsmotor in möglichst hohem Umfang für den Überholvorgang nutzbar zu machen.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, das Ergebnis der berechneten Sicherheit und/oder Wahrscheinlichkeit eines möglichen Überholmanövers über eine Benutzerschnittstelle an den Fahrer mitzuteilen. Dies kann beispielsweise über ein Display am Armaturenbrett erfolgen oder durch anderweitige Licht und/oder Tonsignale. Auch haptisch erfassbare Signale, z.B. über das Gaspedal, Schalthebel oder Lenkrad sind hierfür denkbar.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert.
  • 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems.
  • Das Fahrerassistenzmodul 10 verfügt über ein Streckenmodul 11, welches eine statische oder eine dynamische Karte enthält. Eine dynamische Karte enthält zusätzlich zu den Informationen zum Streckenverlauf und der durchfahrenden Landschaft bzw. An die Straße angrenzenden Landklassen Informationen zu den auf den Strecken gefahrenen Geschwindigkeiten. Ein Ortungsmodul 12 verfügt über einen GPS Empfänger. Damit kann die Position und Fahrtrichtung des Fahrzeugs im Bezug auf die Karte bestimmt werden.
  • Das Antriebsstrangmodul 13 stellt Informationen zum Antriebsstrang an das Entscheidungsmodul 14 bereit. Die Informationen zum Antriebsstrang umfassen Motordaten 16 und Informationen zum Batterieladezustand 17. Dafür ist es verbunden mit einer Motorsteuerung 16.
  • Das Entscheidungsmodul 14 ist eine Steuereinheit, welche entsprechende Signale von den einzelnen Modulen, also z.B. Streckenmodul 11, Ortungsmodul 12, Antriebsstrangmodul 13, Informationsmodul über vorausfahrendes Fahrzeug 15 und individuelles Fahrermodul 19 erhält, die Daten auswertet und verarbeitet. Aus den empfangenen Daten ermittelt das Entscheidungsmodul 14 eine Wahrscheinlichkeit und/oder eine Sicherheit für ein mögliches Überholmanöver. Das Ergebnis übermittelt das Entscheidungsmodul vorteilhaft an eine Benutzerschnittstelle 18.
  • Für eine bessere Bewertung eines möglichen Überholmanövers liefert ein Informationsmodul über ein vorausfahrendes Fahrzeug 15 Informationen über ein vorausfahrendes Fahrzeug. Das Informationsmodul über ein vorausfahrendes Fahrzeug 15 verfügt über eine am Fahrzeug montierte Kamera, welche die Länge und Breite des vorausfahrenden Fahrzeugs erkennen kann. Vorzugsweise erkennt die Kamera auch um welche Art von Fahrzeug es sich dabei handelt.
  • Von einem individuellen Fahrermodul 19 werden Daten über vom jeweiligen Fahrer früher gefahrene Strecken und Geschwindigkeiten an das Entscheidungsmodul 14 übermittelt. Diese können beispielsweise über eine Smartphone an einen Backendserver übermittelt worden sein und sind darüber jederzeit abrufbar.
  • Alle oben beschriebenen Aspekte der Erfindung können einzeln oder in verschiedenen Kombinationen in der Erfindung zur Anwendung kommen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Fahrerassistenzsystem
    11
    Streckenmodul
    12
    Ortungsmodul
    13
    Antriebsstrangmodul
    14
    Entscheidungsmodul
    15
    Informationsmodul über vorausfahrendes Fahrzeug
    16
    Motordaten
    17
    Batterieladezustand
    18
    Benutzerschnittstelle
    19
    Individuelles Fahrermodul

Claims (11)

  1. Fahrerassistenzsystem (10) zum automatischen Erkennen und Einschätzen einer möglichen Überholsituation umfassend ein Streckenmodul (11) zum Bereitstellen von Informationen über eine aktuell befahrene Strecke, ein Ortungsmodul (12) ein Antriebsstrangmodul (13) zum Bereitstellen von Informationen über einen Antriebsstrang des Fahrzeugs, sowie ein Entscheidungsmodul (14) zur Auswertung von vom Streckenmodul (11), vom Ortungsmodul (12) und vom Antriebsstrangmodul (13) empfangenen Daten und Berechnung der Wahrscheinlichkeit und/oder Sicherheit eines möglichen Überholmanövers.
  2. Fahrerassistenzsystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Modul zur Erkennung eines vorausfahrenden Fahrzeugs (15) aufweist.
  3. Fahrerassistenzsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Streckenmodul (11) eine dynamische Karte enthält, welche neben Informationen zum Straßenverlauf auch Informationen über aktuell gefahrene Geschwindigkeiten, vorzugsweise über in der Vergangenheit gefahrene Geschwindigkeiten, insbesondere des eigenen Fahrzeugs und/oder auch anderer Fahrzeuge enthält.
  4. Fahrerassistenzsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das zusätzlich ein individuelles Fahrermodul (16) aufweist, welches Daten über vom Fahrer gefahrene Geschwindigkeiten enthält.
  5. Verfahren zum automatischen Erkennen und Einschätzen eines möglichen Überholmanövers, umfassend die Schritte: automatisches Erfassen einer aktuellen Position des Fahr zeugs, automatisches Erfassen einer aktuellen Fahrstrecke des Fahrzeugs und von Informationen zum Streckenverlauf, Erfassen eines aktuellen Zustands des Antriebsstrangs, und Berechnen der Wahrscheinlichkeit und/oder der Sicherheit eines möglichen Überholmanövers auf Grundlage der aktuellen Position und Fahrstrecke des Fahrzeugs sowie auf Grundlage der Informationen zum Streckenverlauf und des Zustands des Antriebsstrangs und insbesondere die Charakteristik des Antriebsstrangs.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5 mit den weiteren Schritten: Erfassen von Informationen über ein vorausfahrendes Fahrzeug und Berücksichtigen der Informationen über das vorausfahrende Fahrzeug bei der Berechnung der Wahrscheinlichkeit und/oder Sicherheit eines möglichen Überholmanövers.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 und 6 mit den weiteren Schritten: Erfassen von individuellen fahrerbezogenen Informationen und Berücksichtigen der individuellen fahrerbezogenen Informationen bei der Berechnung der Wahrscheinlichkeit und/oder Sicherheit eines möglichen Überholmanövers.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7 mit dem weiteren Schritt: Vergleichen einer für einen sicheren Überholvorgang erforderlichen Antriebsleistung mit einer möglichen abrufbaren Leistung und/oder Vergleichen einer für einen sicheren Überholvorgang erforderlichen Antriebsenergie mit einer möglichen abrufbaren Energie.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8 mit dem weiteren Schritt, sofern die berechnete Wahrscheinlichkeit für ein Überholmanöver einen Schwellwert übertrifft, automa tisches Anpassen des Getriebeschaltverhaltens für hohe Beschleunigungsleistungen.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9 mit dem weiteren Schritt, sofern die berechnete Wahrscheinlichkeit für ein Überholmanöver einen Schwellwert übertrifft: Vorkonditionieren eines elektrischen Energiespeichers um einen elektrischen Antrieb des Fahrzeugs in möglichst hohem Umfang nutzbar zu machen.
  11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei das Ergebnis der berechneten Sicherheit und/oder Wahrscheinlichkeit eines möglichen Überholmanövers über eine Benutzerschnittstelle (18) an den Fahrer mitgeteilt wird.
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