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Die Erfindung bezieht sich auf ein System für ein Kraftfahrzeug zum automatisierten Fahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Steuern eines entsprechenden Systems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Systeme für Kraftfahrtfahrzeuge zum automatisierten Fahren sind bereits seit längerem bekannt. Die einfachste Form solcher Systeme sind sog. Fahrerassistenzsysteme mit Längs- oder Querführung. Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ kann ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad, insbesondere ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes, vollautomatisiertes oder fahrerloses Fahren. Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren übernimmt das System die Längs- und Querführung, wobei der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren übernimmt das System die Längs- und Querführung, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Beim fahrerlosen Fahren kann das System während der ganzen Fahrt alle Situationen automatisch bewältigen; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich.
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Grundsätzlich sind bereits viele als Geschwindigkeitsregelsysteme ausgestaltete Systeme zur Längsführung bekannt, welche die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf eine vorgegebene Soll- bzw. maximal zulässige Höchstgeschwindigkeit regeln. Neben diesen Längsregelsystemen können heute auch um eine Abstandsregelung erweiterte Längsregelsysteme, sog. abstandsbezogene Längsregelsysteme bzw. Geschwindigkeitsregelsysteme erworben werden. Derartige - bspw. bei der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung unter der Bezeichnung „Active Cruise Control“ - angebotene Systeme ermöglichen es, das Kraftfahrzeug unter Einhaltung eines gewünschten Abstands zu einem vorausfahrendem Fahrzeug mit einer gewünschten oder einer entsprechend geringeren Geschwindigkeit automatisch zu führen. Erkennt eine am Kraftfahrzeug angebrachte Abstandssensorik, die insbesondere auf Radar- und/oder Kamerabasis arbeiten kann, ein vorausfahrendes Zielobjekt bzw. (Kraft-)Fahrzeug in der eigenen Spur, so wird die eigene Geschwindigkeit - bspw. durch Veranlassen eines geeigneten Bremsmoments - an die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Kraftfahrzeugs bzw. des Zielobjekts derart angepasst, dass eine in der „aktiven Fahrgeschwindigkeitsreglung“ bzw. im entsprechenden Längsregelsystem enthaltene Abstandsregelung automatisch einen situationsgerechten Abstand zum vorausfahrenden Kraftfahrzeug bzw. Zielobjekt einregelt und einhält.
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Aus der
DE 10 2014 215 673 A1 ist ein längsführendes Fahrerassistenzsystem bekannt, das bei Erkennen eines vorausliegenden Ereignisses, das eine Geschwindigkeitsreduzierung erfordert, eine Verzögerungsstrategie ermittelt und zu einem definierten Zeitpunkt vor Erreichen des Ereignisses einen Aufforderungshinweis an den Fahrer zum Zulassen der automatischen Umsetzung der Verzögerungsstrategie ausgibt. Bestätigt der Fahrer den Aufforderungshinweis, wird eine automatische Umsetzung der Verzögerungsstrategie veranlasst. Die Erkennungseinheit kann ein relevantes Ereignis dabei entweder aufgrund von Kartendaten (bspw. eines Navigationsgeräts) oder aufgrund von Kameradaten ermitteln bzw. erkennen.
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Aus der
DE 10 2005 055 322 A1 ist ein Verfahren zum Ermitteln einer Soll-Beschleunigung während einer Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs bekannt, wobei die Ermittlung der Soll-Beschleunigung vorausschauend in Abhängigkeit von den aktuell ermittelten Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs und den Daten eines Navigationssystems erfolgt. Dadurch soll z. B. erreicht werden, dass das Fahrzeug nicht mit überhöhter Geschwindigkeit in eine Kurve einfährt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein System für ein Kraftfahrzeug zum automatisierten Fahren bereitzustellen, durch das die Verfügbarkeit des automatisierten Fahrbetriebs erhöht werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein System nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
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Der Erfindung liegt zunächst folgende Erkenntnis zugrunde: Derzeit erhältliche automatisierte Querführungssysteme unterliegen aus Beherrschbarkeitsgründen Beschränkungen in der Querführung, d. h. das stellbare Lenkmoment oder die zu erreichende Querbeschleunigung ist beschränkt. Damit ist z. B. die Durchlenkbarkeit einer Kurve mit einem bestimmten Radius von der aktuellen Längsgeschwindigkeit abhängig. Je größer die Längsgeschwindigkeit ist, desto kleiner ist der maximal automatisiert durchlenkbare Kurvenradius.
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Die derzeit erhältlichen automatisierten Längsführungssysteme können zumindest teilweise die Geschwindigkeit bereits vorausschauend einregeln. Dies basiert in der Regel aufgrund eines bekannten vorausliegenden Straßenverlaufs und ggf. unter Berücksichtigung einer gewählten Fahrroute des Fahrzeugs.
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Eine Vernetzung beider oben genannten Systeme hinsichtlich der Berücksichtigung von Beschränkungen beim automatisierten Fahren ist nicht bekannt. Unter Umständen kann es somit gezwungener Maßen zur Abschaltung eines der oben genannten Führungssysteme kommen, da die vorliegende bzw. zeitnah zu erreichende Fahrsituation aufgrund der Beschränkungen automatisiert nicht beherrschbar ist.
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Darauf basierend wird nach einem ersten Aspekt erfindungsgemäß ein System für ein Kraftfahrzeug zum automatisierten Fahren vorgeschlagen, das zumindest folgende Teilsysteme umfasst:
- - eine Ermittlungseinheit, die eingerichtet ist, eine bei aktiver automatisierter Längsführung maximal zugelassenen Maximalgeschwindigkeit zu ermitteln, und
- - eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, bei aktiver automatisierter Längsführung eine Längsregelung des Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung der ermittelten maximal zugelassenen Maximalgeschwindigkeit zu veranlassen.
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Erfindungsgemäß ist die Ermittlungseinheit weiter eingerichtet, bei aktiver automatisierter Längsführung die maximal zugelassene Maximalgeschwindigkeit in Abhängigkeit von vorliegenden Informationen einer automatisierten Querführung zu ermitteln.
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Durch die Berücksichtigung von vorliegenden Informationen einer automatisierten Querführung bei der Ermittlung der maximal zugelassenen Maximalgeschwindigkeit kann der automatisierte Fahrbetrieb, bei dem nicht nur die Längsführung, sondern auch die Querführung automatisiert veranlasst wird, länger aufrechterhalten werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Systems kann die Ermittlungseinheit eingerichtet sein, zumindest bei erkannter definierter Fahrsituation, die aktuell vorliegt oder zeitnah erreicht wird, die maximal zugelassene Maximalgeschwindigkeit in Abhängigkeit von vorliegenden Informationen einer automatisierten Querführung zu ermitteln. Somit kann je nach erkannter bzw. nicht erkannter Fahrsituation die maximal zugelassene Maximalgeschwindigkeit in Abhängigkeit von vorliegenden Informationen einer automatisierten Querführung ermittelt werden oder nicht.
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Insbesondere kann eine definierte Fahrsituation eine Kurvenfahrt sein, d. h. die Ermittlungseinheit kann eingerichtet sein, bei erkannter vorausliegender bzw. zeitnah zu erreichender Kurvenfahrt die maximal zugelassene Maximalgeschwindigkeit abhängig von vorliegenden Informationen einer automatisierten Querführung zu ermitteln. Eine Kurvenfahrt kann dabei z. B. durch Auswertung des Kurvenradius des vorausliegenden, zu durchfahrenden Straßenabschnitts erfolgen, wobei eine vorausliegende bzw. zeitnah zu erreichende Kurvenfahrt erkannt wird, wenn innerhalb eines definierten vorausliegenden Zeit- oder Streckenintervalls ein Straßenabschnitt bzw. eine Fahrschlauchkrümmung erkannt wird, die einen Radius aufweist, der kleiner als ein vorgegebener unterer Grenzradius ist. Dieser Grenzradius kann fest oder in Abhängigkeit der dort geplanten Längsgeschwindigkeit vorgegeben sein.
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Vorteilhafterweise kann die Ermittlungseinheit eingerichtet sein, die maximal zugelassene Maximalgeschwindigkeit abhängig vom Aktivitätszustand einer automatisierten Querführung zu ermitteln, insbesondere derart, dass abhängig vom Aktivitätszustand der automatisierten Querführung unterschiedliche oder mehr oder weniger Einflussparameter berücksichtigt werden.
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So kann die Ermittlungseinheit bspw. eingerichtet sein, bei aktiver automatisierter Längsführung des Kraftfahrzeugs und aktiver automatisierter Querführung die maximal zugelassene Maximalgeschwindigkeit (maximale Längsgeschwindigkeit) abhängig von einer Information über einen maximal erlaubten Querführungsparameter zu ermitteln. Bei der Information über einen maximal erlaubten Querführungsparameter kann es sich z. B. um eine Information über das maximal zugelassene Lenkmomentpotential oder die maximal zugelassene Querbeschleunigung in dem entsprechenden Straßenabschnitt bzw. bei der relevanten Fahrsituation handeln. Diese Informationen können bspw. jeweils „on the fly“ ermittelt werden oder in einem entsprechenden Kennfeld hinterlegt sein.
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Die Steuereinheit des erfindungsgemäßen Systems kann vorteilhafterweise eingerichtet sein, bei aktiver automatisierter Längsführung und Querführung die von den vorliegenden Informationen der Querführung ermittelte maximal zulässige Maximalgeschwindigkeit zu berücksichtigen, wenn eine ermittelte Differenz zwischen einer von vorliegenden Informationen der Querführung ermittelte maximal zulässige Maximalgeschwindigkeit und einer unabhängig von vorliegenden Informationen der Querführung ermittelten Maximalgeschwindigkeit kleiner als eine vorgegebene Differenzgeschwindigkeit ist. Mit anderen Worten wird nur dann die (in der Regel geringere) erlaubte Maximalgeschwindigkeit zum Aufrechterhalten der automatisierten Querführung berücksichtigt, wenn diese nicht wesentlich von der ermittelten Maximalgeschwindigkeit, die zugelassen werden kann, wenn keine automatisierte Querführung aufrechterhalten bleiben soll, abweicht. Ist die Differenz jedoch zu groß, wir zu Gunsten einer schnelleren Maximalgeschwindigkeit eine Deaktivierung der automatisierten Querführung in Kauf genommen. Vorteilhaftweise kann dann eine Hinweisausgabe, insbesondere zu einem definierten Zeitpunkt oder bei Erreichen einer definierten Position, an den Fahrer veranlasst werden, so dass dieser frühzeitig gewarnt bzw. informiert wird.
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Die Differenzgeschwindigkeit kann fest oder variabel vorgegeben sein, wobei der variable Wert abhängig von weiteren vorliegenden Informationen, wie z. B. der Absolut-Geschwindigkeit oder der Straßenklasse, vorgegeben werden kann.
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Die Ermittlung, welcher der beiden oben genannten „vorläufig“ ermittelten maximal zulässigen Wert für Maximalgeschwindigkeit (derjenige, der eine Aufrechterhaltung der Querführung ermöglich, oder derjenige, der nur unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen für die Längsregelung ermittelt wurde, für die Längsregelung verwendet wird, kann entweder in der Ermittlungseinheit oder aber auch erst in der Steuereinheit stattfinden.
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Analog dem erfindungsgemäßen System wird nach einem zweiten Aspekt der Erfindung erfindungsgemäß ein Verfahren zur Steuerung eines Systems für ein Kraftfahrzeug zum automatisierten Fahren vorgeschlagen, wobei bei aktiver automatisierter Längsführung eine maximal zugelassenen Maximalgeschwindigkeit ermittelt wird eine Längsregelung des Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung der ermittelten maximal zugelassenen Maximalgeschwindigkeit veranlasst wird und wobei die maximal zugelassene Maximalgeschwindigkeit bei aktiver Längsführung in Abhängigkeit von vorliegenden Informationen einer automatisierten Querführung ermittelt wird.
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Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen System nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle und in den Patentansprüchen nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den vorstehend oder in den Patentansprüchen beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Systems.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System und ein Verfahren zum Ermitteln einer zu berücksichtigenden maximal zulässigen Höchstgeschwindigkeit bei der Regelung der Längsführung eines Fahrzeugs unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Systems für ein Kraftfahrzeug zum automatisierten Fahren, und
- 2 ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Ermittlung einer zu berücksichtigenden maximal zugelassenen Maximalgeschwindigkeit für ein oben genanntes System.
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Im Detail zeigt die 1 in stark vereinfachter Form ein System S für ein Kraftfahrzeug zum automatisierten Fahren mit einer Ermittlungseinheit E, die eingerichtet ist, bei aktiver automatisierter Längsführung eine maximal zugelassene Maximalgeschwindigkeit vmax zu ermitteln, und eine Steuereinheit St, die eingerichtet ist, eine automatisierte Längs- und/oder Querführung zu veranlassen. Bei aktiver automatisierter Längsführung veranlasst die Steuereinheit St zumindest eine Längsregelung des Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung der ermittelten maximal zugelassenen Maximalgeschwindigkeit vmax. Um seine Aufgabe erfüllen zu können, ist die Steuereinheit St mit einer Steuerelektronik D des Kraftfahrzeugs verbunden. Dabei kann es sich beispielsweise um eine digitale Motorelektronik, ein Steuergerät der Servolenkung, ein Steuergerät für die Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs und eine Vielzahl von Sensoren handeln.
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Auf Grundlage von entgegen genommenen Signalen erzeugt die Steuereinheit St zur automatisierten Längs- und/oder Querführung Ansteuersignale a für die Steuerelektronik D des Kraftfahrzeugs, um das Kraftfahrzeug automatisiert zu betreiben.
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In der 2 ist ein Ablaufdiagramm dargestellt, welches die verschiedenen Schritte einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahren zum Ermitteln einer zu berücksichtigende maximal zugelassenen Maximalgeschwindigkeit vmax aufzeigt.
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Das Verfahren beginnt in Schritt 100, wenn das System zum automatisierten Fahren aktiv ist, zumindest eine automatisierte Längsführung des Fahrzeugs veranlasst werden soll, und wenn im Sine einer definierten Fahrsituation das zeitnahe Erreichen einer zu durchfahrenden Kurve festgestellt wird.
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Liegen diese Voraussetzungen vor, erfolgt ab Schritt 200 die Ermittlung der bei der Längsführung zu berücksichtigenden maximal zulässigen Maximalgeschwindigkeit (in der Kurve) gemäß den nachfolgenden Schritten 210 - 280.
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Dabei wird zunächst in Schritt 210 überprüft, ob zusätzlich zur automatisierten Längsführung eine automatisierte Querführung aktiv ist. Ist dies nicht der Fall, wird zu Schritt 220 übergegangen und als relevante maximal zulässige Maximalgeschwindigkeit vmax die „allein für die Aufrechterhaltung Längsregelung“ relevante Maximalgeschwindigkeit vmaxoQF definiert und bei der Längsführung berücksichtigt.
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Ist jedoch zusätzlich zur automatisierten Längsführung auch die automatisierte Querführung aktiv, wird in Schritt 240 zunächst eine erste vorläufige Maximalgeschwindigkeit in Abhängigkeit von vorliegenden Informationen der automatisierten Querführung derart ermittelt, dass als erste vorläufige Maximalgeschwindigkeit vmax1 die für die automatisierte Querführung maximal zulässige Maximalgeschwindigkeit vmaxmQF definiert wird. Weiter wird als zweite vorläufige Maximalgeschwindigkeit vmax2 die „allein für die Aufrechterhaltung der Längsführung“ relevante Maximalgeschwindigkeit vmaxoQF ermittelt bzw. definiert (analog dem Schritt 220).
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Anschließend wird in Schritt 250 überprüft, ob der Differenz zwischen der ermittelten zweiten vorläufigen Maximalgeschwindigkeit vmax2, also der allein für die Aufrechterhaltung der Längsführung maximal zugelassenen Maximalgeschwindigkeit vmaxoQF, und der ermittelten ersten vorläufigen Maximalgeschwindigkeit vmax1, also der für die Aufrechterhaltung der automatisierten Querführung maximal zugelassenen Maximalgeschwindigkeit vmaxmQF betragsmäßig größer als eine vorgegebene Differenzgeschwindigkeit dv ist.
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Ist die Differenz betragsmäßig kleiner als die vorgegebene Differenzgeschwindigkeit dv z. B. kleiner als 10 km/h, wird in Schritt 260 die vorläufige erste Maximalgeschwindigkeit vmax1, also die für die Aufrechterhaltung der automatisierten Querführung maximal zugelassenen Maximalgeschwindigkeit vmaxmQF als relevanten Maximalgeschwindigkeit vmax definiert und bei der Längsführung berücksichtigt.
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Ist die Differenz betragsmäßig jedoch nicht kleiner als die vorgegebene Differenzgeschwindigkeit, wird in Schritt 270 die vorläufige zweite Maximalgeschwindigkeit vmax2, also die nur für die Aufrechterhaltung der automatisierten Längsführung maximal zugelassenen Maximalgeschwindigkeit vmaxoQF als relevanten Maximalgeschwindigkeit vmax definiert und bei der Längsführung berücksichtigt. Da aufgrund der für die Querführung „zu großen“ maximal zugelassene Geschwindigkeit vmax die automatisierte Querführung nicht aufrechterhalten bleiben kann, wird in Schritt 280 eine Hinweisausgabe an den Fahrer veranlasst, wodurch der Fahrer (frühzeitig) darauf hingewiesen werden soll, dass die automatisierte Querführung (zeitnah) deaktiviert wird und er selbst diese Fahraufgabe übernehmen muss.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014215673 A1 [0004]
- DE 102005055322 A1 [0005]
