DE102016225971A1

DE102016225971A1 - Verfahren und Steuereinheit zur Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE102016225971A1
Application number: DE102016225971.7A
Authority: DE
Inventors: Adrian Ebner; Joachim Schmidt; Michael Ströbel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-06-28

Abstract

Es wird eine Steuereinheit zur Steuerung eines Fahrzeugs während eines Fahrmanövers mit automatisierter Querführung beschrieben. Dabei umfasst das Fahrzeug ein Bedienelement, mit dem ein Fahrer während des Fahrmanövers eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bewirken kann. Die Steuereinheit ist eingerichtet, Information in Bezug auf eine Lenkwinkeländerung für das Fahrmanöver zu ermitteln. Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, zumindest eine Maßnahme durchzuführen, die darauf ausgelegt ist, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung zu begrenzen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Steuereinheit zur Begrenzung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs bei einem automatisch durchgeführten Querführungsmanöver.
Ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug, kann ein oder mehrere Fahrerassistenzsysteme, FAS, umfassen, bei denen eine automatische Querführung des Fahrzeugs erfolgt. Beispielsweise können bei einem Parkassistenten die Lenkbewegungen des Fahrzeugs automatisch durchgeführt werden. Der Fahrer des Fahrzeugs ist dann nur noch für die Längsführung des Fahrzeugs verantwortlich. Insbesondere muss der Fahrer nur noch durch Einlegen eines Vorwärtsgangs bzw. eines Rückwärtsgangs und durch Betätigung eines Fahrpedals das Fahrzeug in Längsrichtung steuern.
Bei einem sogenannten Rückfahrassistenten kann sich das Fahrzeug eine Trajektorie merken, mit der das Fahrzeug beispielsweise in eine bestimmte Parklücke eingefahren ist. Der Rückfahrassistenz kann dann einen Fahrer dabei unterstützen wieder entlang der gespeicherten Trajektorie (z.B. aus einer Parklücke) herauszufahren. Die Lenkeingriffe erfolgen wiederum autonom durch das Fahrzeug, während der Fahrer des Fahrzeugs die Längsbewegung des Fahrzeugs steuert.
Die Aufteilung von Querführung und Längsführung zwischen Fahrzeug und Fahrer erfordert typischerweise ein aufeinander abgestimmtes Vorgehen von Fahrzeug und Fahrer. Insbesondere kann ein Fahrer durch eine ungeeignete Längsführung das gemeinsam durchgeführte Fahrmanöver beeinträchtigen.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Verfahren und eine Steuereinheit bereitzustellen, durch die der Komfort und die Zuverlässigkeit von Fahrerassistenzfunktionen mit automatisierte Querführung erhöht werden können.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem Aspekt wird eine Steuereinheit zur Steuerung eines Fahrzeugs während eines Fahrmanövers mit automatisierter Querführung beschrieben. Dabei wird während des Fahrmanövers die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs durch einen Fahrer des Fahrzeugs bewirkt (z.B. durch Betätigung des Fahrpedals des Fahrzeugs). Mit anderen Worten, das Fahrzeug kann ein Bedienelement (z.B. ein Fahrpedal) umfassen, das es einem Fahrer des Fahrzeugs ermöglicht, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu bewirken.
Durch die Steuereinheit kann ein Fahrerassistenzsystem bereitgestellt werden, bei dem die Querführung bzw. die Lenkung des Fahrzeugs automatisch bzw. automatisiert durch das Fahrzeug erfolgt, während die Längsführung des Fahrzeugs zumindest teilweise durch den Fahrer des Fahrzeugs durchgeführt wird. Insbesondere kann eine Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit ggf. allein durch den Fahrer des Fahrzeugs (durch Betätigen des Bedienelements) bewirkt werden.
Die Steuereinheit ist eingerichtet, Information in Bezug auf eine Lenkwinkeländerung für das Fahrmanöver zu ermitteln. Insbesondere kann Information darüber ermittelt werden, welche Lenkwinkeländerung in einem Streckenabschnitt des Fahrmanövers durchgeführt werden muss, um das Fahrmanöver (z.B. ein Einpark- oder Ausparkmanöver bzw. ein assistiertes Rückwärtsfahr-Manöver) durchzuführen. Zur Ermittlung der Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung kann eine Trajektorie für zumindest einen Teil des Fahrmanövers ermittelt bzw. geplant werden. Die Trajektorie kann dabei zukünftige Positionen des Fahrzeugs bei der Durchführung des Fahrmanövers ausgehend von einer aktuellen Position des Fahrzeugs anzeigen.
Die Lenkwinkeländerung bzw. die Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung kann dann auf Basis der Trajektorie ermittelt werden. Insbesondere kann ein Verlauf des Lenkwinkels einer Lenkvorrichtung des Fahrzeugs für die Trajektorie ermittelt werden. Mit anderen Worten, es kann ermittelt werden, wie das Fahrzeug gelenkt werden muss, um das Fahrzeug entlang der geplanten Trajektorie zu führen. Es können somit für unterschiedliche Positionen auf der Trajektorie Lenkwinkel der Lenkvorrichtung ermittelt werden, so dass sich ein Verlauf des Lenkwinkels als Funktion der Position auf der Trajektorie ergibt. Die Lenkwinkeländerung bzw. die Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung kann dann auf Basis des Verlaufs des Lenkwinkels ermittelt werden. Insbesondere kann der Verlauf des Lenkwinkels abgeleitet werden, um einen Verlauf der Lenkwinkeländerung als Funktion der Position auf der Trajektorie zu ermitteln. So kann für unterschiedliche vorausliegende Positionen der geplanten Trajektorie die an den unterschiedlichen Positionen jeweils erforderliche Lenkwinkeländerung ermittelt werden.
Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, zumindest eine Maßnahme durchzuführen, die darauf ausgelegt ist bzw. die darauf gerichtet ist, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Lenkwinkeländerung bzw. in Abhängigkeit von der Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung zu begrenzen. Dabei kann die Fahrgeschwindigkeit insbesondere derart begrenzt werden, dass eine für die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs festgelegte maximale Lenkgeschwindigkeit nicht überschritten wird. Die maximale Lenkgeschwindigkeit kann dabei von der festgelegten Funktionssicherheit der automatischen Lenkvorrichtung abhängen. Mit anderen Worten, die Fahrgeschwindigkeit kann derart begrenzt werden, dass zur Umsetzung des Fahrmanövers bzw. zum Fahren entlang der geplanten Trajektorie durch die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs keine Lenkgeschwindigkeiten umgesetzt werden müssen, die über der maximalen Lenkgeschwindigkeit liegen.
Die Maßnahme kann insbesondere umfassen, das Ansteuern einer Antriebskomponente des Fahrzeugs, um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu begrenzen. Beispielsweise kann ein Antriebsmotor des Fahrzeugs angesteuert werden, um die Fahrgeschwindigkeit zu begrenzen (z.B. mittels eines Limiters bzw. Begrenzers). Alternativ oder ergänzend kann eine Auslenkung des Fahrpedals bzw. eine Steuersignal, das mit dem Fahrpedal des Fahrzeugs bewirkt werden kann, begrenzt werden. Die automatische Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit kann insbesondere bei einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe erfolgen.
Alternativ oder ergänzend kann die Maßnahme eine Ausgabe von Information an einen Fahrer des Fahrzeugs umfassen. Insbesondere kann Information in Bezug auf eine von der Lenkwinkeländerung abhängigen maximalen Fahrgeschwindigkeit ausgegeben werden. Beispielsweise kann dem Fahrer eine maximale Fahrgeschwindigkeit angezeigt werden, die bei dem Fahrmanöver nicht überschritten werden darf. So kann z.B. sichergestellt werden, dass die maximale Lenkgeschwindigkeit der Lenkvorrichtung nicht erreicht bzw. überschritten wird. Des Weiteren kann ein Warnhinweis ausgegeben werden, wenn die maximale Fahrgeschwindigkeit erreicht oder überschritten wird. Die Ausgabe von Information kann insbesondere bei einem Fahrzeug mit Handgetriebe erfolgen.
Die Ausgabe von Information in Bezug auf die maximale Fahrgeschwindigkeit kann um eine bestimmte Reaktionszeit vor einem Zeitpunkt erfolgen, an dem die Fahrgeschwindigkeit auf die maximale Fahrgeschwindigkeit reduziert sein sollte. So hat der Fahrer des Fahrzeugs genügend Zeit, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu reduzieren.
Die Durchführung einer Maßnahme kann selbst von der Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung abhängen. Mit anderen Worten, die Tatsache, ob eine Maßnahme durchgeführt wird oder nicht, kann von der Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung abhängen.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu ermitteln, ob die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs die maximale Fahrgeschwindigkeit überschreitet. Es kann somit ermittelt werden, ob der Fahrer des Fahrzeugs den Hinweis in Bezug auf die maximale Fahrgeschwindigkeit berücksichtigt hat oder nicht. Es kann dann abhängig davon, das Fahrmanöver mit automatisierter Querführung unterbrochen werden. Insbesondere kann das Fahrmanöver unterbrochen werden, wenn der Fahrer des Fahrzeugs den Hinweis in Bezug auf die maximale Fahrgeschwindigkeit (ggf. mehrmals) nicht berücksichtigt hat.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu ermitteln, ob die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs unter einer Kriechgeschwindigkeit liegt. Die Ausgabe der Information in Bezug auf die maximale Fahrgeschwindigkeit kann dann unterbunden werden, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs unter der Kriechgeschwindigkeit liegt. Andererseits kann die Ausgabe der Information in Bezug auf die maximale Fahrgeschwindigkeit nur dann erfolgen, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bei oder über der Kriechgeschwindigkeit liegt. Es kann somit nur dann Information ausgegeben werden, wenn dies erforderlich ist, um das Fahrmanöver zuverlässig durchführen zu können.
Die Steuereinheit ermöglicht somit eine zuverlässige und komfortable Durchführung eines Fahrmanövers mit automatisierter Querführung. Durch die Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer Lenkwinkeländerung auf einer vorausliegenden Trajektorie eines Fahrmanövers kann sichergestellt werden, dass das Fahrmanöver zuverlässig ausgeführt werden kann.
Wie bereits oben dargelegt, kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis der Lenkwinkeländerung bzw. auf Basis der Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung eine maximale Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln. Die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs (z.B. eine Hilfskraftlenkung des Fahrzeugs) weist dabei typischerweise eine maximale Lenkgeschwindigkeit auf, und die maximale Fahrgeschwindigkeit kann auch in Abhängigkeit von der maximalen Lenkgeschwindigkeit ermittelt werden. Insbesondere kann die maximale Fahrgeschwindigkeit derart ermittelt werden, dass während des Fahrmanövers die maximale Lenkgeschwindigkeit nicht erreicht oder überschritten wird. Mit anderen Worten, die maximale Fahrgeschwindigkeit kann derart ermittelt werden, dass das geplante Fahrmanöver mit der auf die maximale Lenkgeschwindigkeit begrenzten Lenkvorrichtung, insbesondere entlang einer geplanten Trajektorie, ausgeführt werden kann. Es kann dann eine Maßnahme durchgeführt werden, die darauf ausgelegt ist bzw. die darauf gerichtet ist, ein Überschreiten der maximalen Fahrgeschwindigkeit zu verhindern.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, einen Verlauf der Lenkwinkeländerung für zumindest eine Teilstrecke des Fahrmanövers zu ermitteln. Insbesondere kann die Lenkwinkeländerung bzw. die Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung auf einer vorausliegenden Trajektorie für das Fahrmanöver als Funktion der Position auf der vorausliegenden Trajektorie ermittelt werden. Es kann dann auf Basis des Verlaufs der Lenkwinkeländerung ein entsprechender Verlauf der maximalen Fahrgeschwindigkeit ermittelt werden. Insbesondere kann die maximale Fahrgeschwindigkeit für unterschiedliche Positionen auf der vorausliegenden Trajektorie ermittelt werden. Es kann dann zumindest eine Maßnahme durchgeführt werden, die darauf ausgelegt ist bzw. die darauf gerichtet ist, auf der Teilstrecke des Fahrmanövers ein Überschreiten des Verlaufs der maximalen Fahrgeschwindigkeit zu verhindern.
Beispielsweise kann die Fahrgeschwindigkeit für die Teilstrecke des Fahrmanövers auf die kleinste maximale Fahrgeschwindigkeit des Verlaufs der maximalen Fahrgeschwindigkeit begrenzt werden. So kann eine Geschwindigkeitsüberschreitung auf der gesamten Teilstrecke zuverlässig vermieden werden.
Andererseits kann es vorteilhaft sein, die Fahrgeschwindigkeit entlang der Teilstrecke auf unterschiedliche maximale Fahrgeschwindigkeiten aus dem Verlauf der maximalen Fahrgeschwindigkeiten zu begrenzen. Insbesondere kann für eine Mehrzahl von Positionen auf der Teilstrecke eine entsprechende Mehrzahl von maximalen Fahrgeschwindigkeiten festgelegt werden. So können weiterhin auf der gesamten Teilstrecke zuverlässig Geschwindigkeitsüberschreitungen vermieden werden. Darüber hinaus kann durch die Festlegung von unterschiedlichen maximalen Fahrgeschwindigkeiten eine relativ zügige Durchführung eines Fahrmanövers ermöglicht werden.
Der Verlauf der maximalen Fahrgeschwindigkeit kann in Abhängigkeit von zumindest einem Gütekriterium ermittelt werden. Dabei kann das Gütekriterium z.B. umfassen: eine Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Teilstrecke, eine Maximalbeschleunigung des Fahrzeugs auf der Teilstrecke, eine Maximalverzögerung des Fahrzeugs auf der Teilstrecke und/oder einen maximalen Ruck des Fahrzeugs auf der Teilstrecke. Durch die Berücksichtigung eines Gütekriteriums kann der Komfort bei der Durchführung des Fahrmanövers erhöht werden.
Die Lenkwinkeländerung bzw. die Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung kann für einen vorausliegenden Zeitpunkt des Fahrmanövers prädiziert werden. Die Prädiktion der Lenkwinkeländerung kann dabei auf Basis einer geplanten Trajektorie für das Fahrmanöver erfolgen. Es kann z.B. die Lenkwinkeländerung prädiziert werden, die in 1-2m oder in 1-2 Sekunden durchzuführen ist. Es kann dann zumindest eine Maßnahme durchgeführt werden, die darauf ausgelegt ist bzw. die darauf gerichtet ist, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs an dem vorausliegenden Zeitpunkt zu begrenzen, insbesondere um ein Überschreiten einer von der Lenkwinkeländerung abhängigen maximalen Fahrgeschwindigkeit an dem vorausliegenden Zeitpunkt zu verhindern. Durch die Berücksichtigung von vorausliegenden, prädizierten Lenkwinkeländerungen kann ein Überschreiten der maximalen Lenkgeschwindigkeit zuverlässig vermieden werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs während eines Fahrmanövers mit automatisierter Querführung beschrieben. Dabei wird während des Fahrmanövers eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs durch einen Fahrer des Fahrzeugs bewirkt. Das Verfahren umfasst das Ermitteln einer Lenkwinkeländerung bzw. das Ermitteln von Information in Bezug auf eine Lenkwinkeländerung (z.B. von Krümmungsinformation bzw. Krümmungsänderungsinformation) für das Fahrmanöver. Außerdem umfasst das Verfahren das Durchführen zumindest einer Maßnahme, die darauf ausgelegt ist bzw. die darauf gerichtet ist, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Lenkwinkeländerung bzw. in Abhängigkeit von der Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung zu begrenzen, insbesondere derart, dass das Fahrmanöver mit einer auf eine maximale Lenkgeschwindigkeit begrenzten Lenkvorrichtung durchgeführt werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

1a ein beispielhaftes Fahrmanöver mit automatisierter Querführung;
1b einen beispielhaften Verlauf des Lenkwinkels, der Lenkwinkeländerung und der zulässigen maximalen Fahrgeschwindigkeit;
2 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs; und
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Fahrzeugs.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der zuverlässigen und komfortablen Durchführung von teilautomatischen Fahrmanövern mit einer automatischen Querführung. 1a zeigt das Einparkmanöver eines Fahrzeugs 100 in eine Parklücke 101 als Beispiel für ein teilautomatisiertes Fahrmanöver. Im Rahmen des Einparkmanövers kann durch das Fahrzeug 100 zunächst anhand der Sensordaten zumindest eines Umfeldsensors 202 (siehe 2) eine geeignete Parklücke 101 identifiziert und einem Fahrer des Fahrzeugs 100 angezeigt werden. Der Umfeldsensor 202 kann z.B. eine Bildkamera, einen Radarsensor, einen LIDAR-Sensor und/oder einen Ultraschallsensor umfassen. Eine Steuereinheit 201 des Fahrzeugs 100 kann dann auf Basis der Sensordaten eine Trajektorie 102 ermitteln, entlang der das Fahrzeug 100 in die Parklücke 101 gefahren werden kann.
Zur Durchführung des Parkmanövers kann die Steuereinheit 201 dem Fahrer des Fahrzeugs 100 über eine Eingabe-/Ausgabe-Einheit 204 des Fahrzeugs 100 (z.B. über eine Head Unit) Anweisungen in Bezug auf die Längsführung des Fahrzeugs 100 geben. Insbesondere kann dem Fahrer angezeigt werden, ob ein Vorwärtsgang oder ein Rückwärtsgang eingelegt werden soll. Des Weiteren kann dem Fahrer angezeigt werden, ob das Fahrpedal zur Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 100 betätigt werden soll. Die Steuereinheit 201 kann weiter eingerichtet sein, einen Aktuator 203 des Fahrzeugs 100 (insbesondere eine Hilfskraftlenkung) anzusteuern, um die Lenkung des Fahrzeugs 100 während des Einparkmanövers in automatischer Weise zu übernehmen. Der Fahrer muss dabei typischerweise nicht in die Lenkung des Fahrzeugs 100 eingreifen. So kann das Fahrzeug 100 in teilautomatischer Weise entlang der Trajektorie 102 in die Parklücke 101 überführt werden.
Ein weiteres Beispiel für ein teilautomatisches Fahrmanöver mit automatisierter Querführung ist der sogenannte Rückfahrassistent, bei dem sich die Steuereinheit 201 eines Fahrzeugs 100 eine Trajektorie 102 merkt, mit der das Fahrzeug 100 (typischerweise vorwärts) in eine Parklücke 101 gefahren wurde. Die Steuereinheit 201 kann dann den Fahrer des Fahrzeugs 100 dabei unterstützen entlang der gleichen Trajektorie 102 (typischerweise rückwärts) wieder aus der Parklücke 101 zu fahren. Dabei können Anweisungen in Bezug auf die Längsführung des Fahrzeugs 100 über die Eingabe-/Ausgabe-Einheit 204 ausgegeben werden. Andererseits kann die Lenkung des Fahrzeugs 100 automatisch durch Ansteuerung des Aktuators 203 durchgeführt werden.
Die Steuereinheit 201 ermittelt typischerweise im Rahmen der Ermittlung der Trajektorie 102 einen Lenkwinkel 111 der Lenkvorrichtung des Fahrzeugs 100 als Funktion der Position 112 auf der Trajektorie 102 (siehe 1b). Es kann somit der Verlauf 113 des Lenkwinkels 111 an unterschiedlichen Positionen 112 der geplanten Trajektorie 102 ermittelt werden. Des Weiteren kann die Lenkwinkeländerung 114 als Funktion 112 der Position 112 ermittelt werden (als Ableitung des Lenkwinkels 111 nach der Position 112). 1b zeigt einen beispielhaften Verlauf 115 der Lenkwinkeländerung 114 an unterschiedlichen Positionen 112 einer umzusetzenden Trajektorie 102.
Typischerweise weist die Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs 100 eine Begrenzung in Bezug auf die Geschwindigkeit auf, mit der eine Lenkwinkeländerung 114 umgesetzt werden kann. Diese Geschwindigkeit kann als maximale Lenkgeschwindigkeit bezeichnet werden. Die Steuereinheit 201 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, auf Basis der Lenkwinkeländerung 114 auf einer Trajektorie 102 eine entsprechende Lenkgeschwindigkeit zu ermitteln. Die Lenkgeschwindigkeit hängt dabei von der Längsgeschwindigkeit v des Fahrzeugs 100 auf der Trajektorie 102 ab. Insbesondere kann aus dem Lenkwinkeländerungsverlauf L'(x) 115, wobei x die Position 112 ist und wobei L' die Lenkwinkeländerung 114 ist, und aus der Fahrgeschwindigkeit v(x) des Fahrzeugs 100 an den Positionen x 112 ein Lenkgeschwindigkeitsverlauf v_L(x)= L'(x)*v(x) ermittelt werden. Die Lenkgeschwindigkeit steigt somit mit steigender Fahrgeschwindigkeit v(x) des Fahrzeugs 100 an.
Aufgrund der Tatsache, dass Änderungen des Lenkwinkels 111 typischerweise auf eine maximale Lenkgeschwindigkeit v_L,max beschränkt sind, ergibt sich für die Fahrgeschwindigkeit v(x) auf einer geplanten Trajektorie 102 eine maximale Fahrgeschwindigkeit v_max(x), die an unterschiedlichen Positionen 112 auf der Trajektorie 102 je nach Ausmaß der jeweiligen Lenkwinkeländerung 114 unterschiedlich ist. Die Steuereinheit 201 kann eingerichtet sein, auf Basis des Verlaufs L'(x) 115 der Lenkwinkeländerung 114 und auf Basis der maximalen Lenkgeschwindigkeit v_L,max für die Lenkung des Fahrzeugs 100 einen Verlauf 122 der maximalen Fahrgeschwindigkeit 121 an den unterschiedlichen Positionen 112 entlang der Trajektorie 102 zu ermitteln, z.B. als v_max(x) = | v_L,max/ L'(x) | .
Aus 1b ist ersichtlich, dass insbesondere an Positionen 112, an denen substantielle Lenkwinkeländerungen 114 vorgenommen werden müssen, um das Fahrzeug 100 auf der geplanten Trajektorie 102 zu halten, die maximale Fahrgeschwindigkeit 121 relativ niedrig ist. Andererseits ergibt sich für Positionen 112 der Trajektorie 102, an denen keine signifikanten Lenkwinkeländerungen 114 erfolgen, eine relativ hohe maximale Fahrgeschwindigkeit 121.
Ein Überschreiten der maximalen Fahrgeschwindigkeit 121 kann dazu führen, dass das Fahrzeug 100 nicht entlang der geplanten Trajektorie 102 geführt werden kann, da die erforderlichen Lenkwinkeländerungen 114 nicht ausreichend schnell durch die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs 100 umgesetzt werden können. Die Steuereinheit 201 kann daher eingerichtet sein, zumindest eine Maßnahme zu veranlassen, die darauf gerichtet ist, zu bewirken, dass die ermittelte maximale Fahrgeschwindigkeit 121 entlang der Trajektorie 102 nicht überschritten wird. Insbesondere kann die Steuereinheit 201 dem Fahrer des Fahrzeugs 100 über die Eingabe-/Ausgabe-Einheit 204 Information in Bezug auf die maximale Fahrgeschwindigkeit 121 ausgeben. Beispielsweise kann dem Fahrer die maximale Fahrgeschwindigkeit 121 angezeigt werden und/oder es kann ein Warnhinweis ausgegeben werden, wenn sich die aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 der maximalen Fahrgeschwindigkeit 121 nähert oder die maximale Fahrgeschwindigkeit 121 überschreitet.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 201 einen Antriebsmotor 205 des Fahrzeugs 100 ansteuern, um die Fahrgeschwindigkeit während des Fahrmanövers auf die maximale Fahrgeschwindigkeit 121 zu begrenzen. Dabei kann ggf. für das gesamte Fahrmanöver (d.h. für die gesamte Trajektorie 102) oder für einen Teil des Fahrmanövers (z.B. für einen bestimmten Weg bzw. für eine bestimmte Zeit) eine maximale Fahrgeschwindigkeit 121 ermittelt werden, und eine entsprechende Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit vorgenommen werden. Alternativ kann die Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit positionsgenau an jeder Position 112 der Trajektorie 102 auf Basis des Verlaufs 122 der maximalen Fahrgeschwindigkeit 121 für die Trajektorie 102 erfolgen.
Es kann somit anhand der an einer aktuellen Position 112 erforderlichen Lenkwinkeländerung 114 ermittelt werden, wie schnell ein Fahrzeug 100 höchstens gefahren werden darf. Die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 kann dann auf eine für das Fahrmanöver ausreichend langsame Geschwindigkeit limitiert werden. Die Ermittlung der maximalen Fahrgeschwindigkeit 121 und die Geschwindigkeitslimitierung können auch vorrausschauend erfolgen, um rechtzeitig die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 zu verringern. Es kann somit eine vorausschauende Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit durchgeführt werden, um zu gewährleisten, dass die maximale Fahrgeschwindigkeit 121 an einer vorausliegenden Position 112 einer Trajektorie 102 nicht überschritten wird.
Des Weiteren kann anhand des für ein geplantes (Lenk-)Manöver erforderlichen Lenkwinkeländerungsverlaufs 115 ein Geschwindigkeitslimitverlauf 122 für eine bestimmte Strecke (z.B. von 3m) oder für das gesamte Manöver ab der aktuellen Position 112 ermittelt werden. Der Geschwindigkeitslimitverlauf 122 kann dabei mit einem Gütefunktional mit ein oder mehreren Gütekriterien, wie z.B. maximale Geschwindigkeit, relativ geringer Ruck, relativ geringe Beschleunigung und/oder Verzögerung etc., lokal optimiert werden. Die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 kann dann auf die für das Manöver an der aktuellen Position 112 optimale, maximale Fahrgeschwindigkeit 121 limitiert werden.
Insbesondere bei einem Fahrzeug 100 mit Automatikgetriebe kann die automatische Limitierung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 auf die maximale Fahrgeschwindigkeit 121 durchgeführt werden. Andererseits kann bei einem Fahrzeug 100 mit Handschaltung bevorzugt eine Warnung in Bezug auf die maximale Fahrgeschwindigkeit 121 an einen Insassen des Fahrzeugs 100 ausgegeben werden. So können relativ kleine Fahrgeschwindigkeiten vorgegeben werden, die ggf. bei einem Fahrzeug 100 mit Handschaltung nicht automatisch umgesetzt werden können.
Eine adaptive Geschwindigkeitsvorwarnung kann dem Fahrer signalisieren, dass das Fahrzeug zur Durchführung des Fahrmanövers zu schnell fährt. Diese Vorwarnung kann den geplanten Trajektorienverlauf soweit berücksichtigen, dass der Fahrer noch ausreichend Zeit hat, um auf die Vorwarnung zu reagieren. Insbesondere kann die Geschwindigkeitsvorwarnung um eine bestimmte Reaktionszeit (z.B. 1 Sekunde) vor dem Zeitpunkt erfolgen, an dem die Fahrgeschwindigkeit auf die maximale Fahrgeschwindigkeit 121 begrenzt sein soll.
Die Steuereinheit 201 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, zu überwachen, ob der Fahrer des Fahrzeugs 100 die Fahrgeschwindigkeit auf die angezeigte maximale Fahrgeschwindigkeit 121 reduziert hat oder nicht. Wenn erkannt wird, dass keine (ausreichende) Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit erfolgt ist, so kann (ggf. nach einer festlegbaren Anzahl von detektierten Geschwindigkeits-Übertretungen) das Fahrmanöver automatisch abgebrochen werden.
Um einen häufigen Wechsel der Anzeige der maximalen Fahrgeschwindigkeit 121 zu vermeiden, kann eine adaptive Geschwindigkeitshysterese verwendet werden. Beispielsweise kann eine angezeigte maximale Fahrgeschwindigkeit 121 nur dann erhöht werden, wenn die maximale Fahrgeschwindigkeit 121 um einen bestimmten Mindestwert angestiegen ist.
Die Ausgabe einer Geschwindigkeitsvorwarnung kann ggf. unterbleiben, wenn die Fahrgeschwindigkeit unterhalb einer vordefinierten Kriechgeschwindigkeit ist. So kann eine unnötige Störung der Insassen des Fahrzeugs 100 vermieden werden.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Steuerung eines Fahrzeugs 100 während eines Fahrmanövers mit automatisierter Querführung. Dabei wird während des Fahrmanövers die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 durch einen Fahrer des Fahrzeugs 100 bewirkt (z.B. durch Betätigung eines Fahr- bzw. Gaspedals des Fahrzeugs 100). Das Fahrmanöver kann somit durch ein Fahrerassistenzsystem ausgeführt werden, bei dem die Querführung automatisch durch das Fahrzeugs 100 durchgeführt wird, während die Längsführung des Fahrzeugs 100 durch einen Fahrer des Fahrzeugs 100 erfolgt.
Das Verfahren 300 umfasst das Ermitteln 301 von Information in Bezug auf eine Lenkwinkeländerung 114 für das Fahrmanöver. Beispielsweise kann die Krümmung oder die Krümmungsänderung einer Trajektorie 102 ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Lenkwinkeländerung 114 ermittelt werden, die auf einem Abschnitt auf einer Trajektorie 102 des Fahrmanövers umgesetzt werden muss, um das Fahrmanöver durchzuführen. Mit anderen Worten, es kann das Ausmaß der Änderung des Lenkwinkels 111 innerhalb des Abschnitts auf der Trajektorie 102 ermittelt werden. Dabei kann insbesondere eine Lenkwinkeländerung 114 an einem vorausliegenden Zeitpunkt bzw. in einem vorausliegenden Abschnitt auf der Trajektorie 102 ermittelt werden.
Außerdem umfasst das Verfahren 300 dass Durchführen 302 zumindest einer Maßnahme, die darauf ausgelegt ist, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 in Abhängigkeit von der Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung 114 (insbesondere in Abhängigkeit von der Lenkwinkeländerung 114) zu begrenzen. Insbesondere kann die Maßnahme darauf ausgelegt sein, die Fahrgeschwindigkeit auf eine maximale Fahrgeschwindigkeit 121 zu begrenzen, wobei die maximale Fahrgeschwindigkeit 121 von der Lenkwinkeländerung 114 abhängt.
Durch die Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit kann ein Fahrerassistenzsystem mit automatisierter Querführung ein Fahrmanöver zuverlässig durchführen. Des Weiteren kann das Fahrmanöver mit einem hohen Komfort durchgeführt werden. Beispielsweise kann bei einem Rückfahrassistenten die durchschnittliche Geschwindigkeit eines Rückfahrmanövers erhöht werden (da der Fahrer Informationen in Bezug auf die maximale Fahrgeschwindigkeit 121 erhält). Andererseits bleibt dabei eine Geschwindigkeitsbegrenzung unbemerkt, wenn der Fahrer langsam genug fährt. Es erfolgt bei dem beschriebenen Verfahren 300 keine automatische Längsführung des Fahrzeugs 100, so dass auch keine aufwändige Freiraumüberwachung für die Längsführung des Fahrzeugs 100 erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Steuereinheit (201) zur Steuerung eines Fahrzeugs (100) während eines Fahrmanövers mit automatisierter Querführung, wobei das Fahrzeug (100) ein Bedienelement aufweist, mit dem ein Fahrer des Fahrzeugs (100) während des Fahrmanövers eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) bewirken kann; wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, - Information in Bezug auf eine Lenkwinkeländerung (114) für das Fahrmanöver zu ermitteln; und - zumindest eine Maßnahme durchzuführen, die darauf ausgelegt ist, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) in Abhängigkeit von der Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung (114) zu begrenzen.
Steuereinheit (201) gemäß Anspruch 1, wobei - die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, auf Basis der Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung (114) eine maximale Fahrgeschwindigkeit (121) des Fahrzeugs (100) zu ermitteln; und - die Maßnahme darauf ausgelegt ist, ein Überschreiten der maximalen Fahrgeschwindigkeit (121) zu verhindern.
Steuereinheit (201) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, - eine Trajektorie (102) für zumindest einen Teil des Fahrmanövers zu ermitteln; und - die Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung (114) auf Basis der Trajektorie (102) zu ermitteln.
Steuereinheit (201) gemäß Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, - einen Verlauf (113) eines Lenkwinkels (111) einer Lenkvorrichtung des Fahrzeugs (100) für die Trajektorie (102) zu ermitteln; und - die Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung (114) auf Basis des Verlaufs (113) des Lenkwinkels (111) zu ermitteln.
Steuereinheit (201) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, - einen Verlauf (115) der Lenkwinkeländerung (114) für zumindest eine Teilstrecke des Fahrmanövers zu ermitteln; - auf Basis des Verlaufs (115) der Lenkwinkeländerung (114) einen entsprechenden Verlauf (122) der maximalen Fahrgeschwindigkeit (121) zu ermitteln; und - zumindest eine Maßnahme durchzuführen, die darauf ausgelegt ist, auf der Teilstrecke des Fahrmanövers ein Überschreiten des Verlaufs (122) der maximalen Fahrgeschwindigkeit (121) zu verhindern.
Steuereinheit (201) gemäß Anspruch 5, wobei - der Verlauf (122) der maximalen Fahrgeschwindigkeit (121) in Abhängigkeit von zumindest einem Gütekriterium ermittelt wird; und - das Gütekriterium ein oder mehrere umfasst von: eine Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) auf der Teilstrecke, eine Maximalbeschleunigung des Fahrzeugs (100) auf der Teilstrecke, eine Maximalverzögerung des Fahrzeugs (100) auf der Teilstrecke und/oder einen maximalen Ruck des Fahrzeugs (100) auf der Teilstrecke.
Steuereinheit (201) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, - die Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung (114) für einen vorausliegenden Zeitpunkt des Fahrmanövers zu prädizieren; und - zumindest eine Maßnahme durchzuführen, die darauf ausgelegt ist, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) an dem vorausliegenden Zeitpunkt zu begrenzen, insbesondere ein Überschreiten einer von der Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung (114) abhängigen maximalen Fahrgeschwindigkeit an dem vorausliegenden Zeitpunkt zu verhindern.
Steuereinheit (201) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei - das Fahrmanöver entlang einer Trajektorie (112) erfolgt; und - die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, für eine Mehrzahl von Streckenabschnitten der Trajektorie (112) eine entsprechende Mehrzahl von maximalen Fahrgeschwindigkeiten (121) zu ermitteln.
Steuereinheit (201) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maßnahme umfasst, Ansteuern einer Antriebskomponente des Fahrzeugs (100), insbesondere in Abhängigkeit von einer von der Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung (114) abhängigen maximalen Fahrgeschwindigkeit (121), um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) zu begrenzen.
Steuereinheit (201) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Maßnahme eine Ausgabe von Information an den Fahrer des Fahrzeugs (100) umfasst; und - die Ausgabe von Information darauf ausgelegt ist, den Fahrer zu veranlassen, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) zu begrenzen.
Steuereinheit (201) gemäß Anspruch 10, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, - zu ermitteln, ob die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) die maximale Fahrgeschwindigkeit (121) überschreitet; und - abhängig davon, das Fahrmanöver mit automatisierter Querführung zu unterbrechen.
Steuereinheit (201) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei die Ausgabe von Information um eine Reaktionszeit vor einem Zeitpunkt erfolgt, an dem die Fahrgeschwindigkeit auf die maximale Fahrgeschwindigkeit (121) reduziert sein sollte.
Steuereinheit (201) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, - zu ermitteln, ob die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) unter einer Kriechgeschwindigkeit liegt; und - die Ausgabe der Information zu unterbinden, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) unter der Kriechgeschwindigkeit liegt.
Steuereinheit (201) gemäß einem Ansprüche 2 bis 13, wobei - eine Lenkvorrichtung des Fahrzeugs (100) eine maximale Lenkgeschwindigkeit aufweist; und - die maximale Fahrgeschwindigkeit auch in Abhängigkeit von der maximalen Lenkgeschwindigkeit ermittelt wird.
Verfahren (300) zur Steuerung eines Fahrzeugs (100) während eines Fahrmanövers mit automatisierter Querführung, wobei während des Fahrmanövers eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) durch einen Fahrer des Fahrzeugs (100) bewirkt wird; wobei das Verfahren (300) umfasst, - Ermitteln (301) von Information in Bezug auf eine Lenkwinkeländerung (114) für das Fahrmanöver; und - Durchführen (302) zumindest einer Maßnahme, die darauf ausgelegt ist, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) in Abhängigkeit von der Information in Bezug auf die Lenkwinkeländerung (114) zu begrenzen.