DE102017201051A1

DE102017201051A1 - Steuerung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102017201051A1
Application number: DE102017201051.7A
Authority: DE
Inventors: Marc Schieß
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2018-07-26

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs umfasst Schritte des Erfassens eines Radlenkwinkels; und des Bestimmens einer Maximalgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf der Basis des Radlenkwinkels derart, dass eine vorbestimmte maximale Querbeschleunigung im Kraftfahrzeug eingehalten ist. Dabei ist die Querbeschleunigung auf eine Position im Kraftfahrzeug bezogen, an der sich eine Person befindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Steuerung eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Begrenzung einer Querbeschleunigung an Bord des Kraftfahrzeugs.
Ein Kraftfahrzeug fährt mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit entlang einer Kurve. Dabei wirkt auf das Kraftfahrzeug und seine Insassen eine Querbeschleunigung in Richtung der Außenseite der Kurve. Je größer die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und je kleiner ein Radius der Kurve ist, desto größer ist die wirkende Querbeschleunigung. Aus dem Produkt der Beschleunigung und der Masse eines Körpers bestimmt sich eine auf den Körper wirkende Fliehkraft.
DE 10 2009 022 170 A1 betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit eines vor dem Kraftfahrzeug liegenden Straßenverlaufs.
DE 19 848 236 A1 schlägt vor, abhängig von einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer maximalen Querbeschleunigung und einem Kurvenradius eine Sollgeschwindigkeit für ein Kraftfahrzeug zu bestimmen.
DE 10 225 892 A1 zeigt eine Technik zur Begrenzung der Kurvengeschwindigkeit eines Fahrzeugs auf eine Grenzgeschwindigkeit in Abhängigkeit eines Kurvenradius.
Insbesondere bei einem kleinen Kurvenradius kann die Querbeschleunigung an unterschiedlichen Stellen des Kraftfahrzeugs unterschiedlich groß sein. Eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Technik zur Steuerung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
Ein Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs umfasst Schritte des Erfassens eines Radlenkwinkels; und des Bestimmens einer Maximalgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf der Basis des Radlenkwinkels derart, dass eine vorbestimmte maximale Querbeschleunigung im Kraftfahrzeug eingehalten ist. Dabei ist die Querbeschleunigung auf eine Position im Kraftfahrzeug bezogen, an der sich eine Person befindet.
Die Querbeschleunigung resultiert in einer Fliehkraft, die für die Person spürbar ist und als unangenehm empfunden werden kann, wenn sie zu groß ist oder plötzlich oder unerwartet ansteigt. Es wurde erkannt, dass bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit und einem vorbestimmten Kurvenradius nicht an allen Stellen des Kraftfahrzeugs gleiche Querbeschleunigungen wirken. Beispielsweise bei einem Rangiervorgang, etwa beim Wenden des Kraftfahrzeugs oder beim Ein- oder Ausparken, können aufgrund eines kleinen Kurvenradius stark unterschiedliche Querbeschleunigungen an unterschiedlichen Positionen des Kraftfahrzeugs wirken. Wird die Fahrzeuggeschwindigkeit derart beschränkt, dass die Querbeschleunigung an einem vorbestimmten, festen Punkt des Kraftfahrzeugs unter einem Maximalwert bleibt, so kann dennoch außerhalb dieses Punkts eine Querbeschleunigung wirken, die von einer dort befindlichen Person als unangenehm empfunden werden kann. Wird andererseits die Maximalgeschwindigkeit derart begrenzt, dass an allen Punkten innerhalb des Kraftfahrzeugs die vorbestimmte Querbeschleunigung sicher eingehalten wird, so kann das Kraftfahrzeug langsamer als möglich fahren. Insbesondere ein automatisch gesteuerter oder autonomer oder unterstützter Fahrvorgang kann dadurch als unangenehm empfunden werden.
Durch das Bestimmen der Querbeschleunigung mit Bezug auf eine Position, an der sich eine Person befindet, kann einerseits eine möglichst zügige Fahrt des Kraftfahrzeugs ermöglicht und andererseits eine übermäßige Querbeschleunigung auf die Person verhindert werden. Die Beschränkung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kann sowohl beim Steuern des Kraftfahrzeugs durch einen Fahrer, als auch beim teilautomatischen oder vollautomatischen (autonomen) Steuern für eine angenehme und flüssige Beförderung eines oder mehrerer Passagiere sorgen.
Ein teilautomatisiertes Kraftfahrzeug kann einem Fahrer eine Hilfestellung bei der Steuerung des Kraftfahrzeugs bei bestimmten Situationen oder Manövern bieten, beispielsweise indem es während eines Einparkvorgangs einen Abstand zu einem Hindernis akustisch ausgibt. Diese Unterstützung wird auch Fahrassistent oder Assistenzfunktion genannt. Ein vollautomatisiertes Kraftfahrzeug kann eine bestimmte Steuerungsaufgabe ohne Eingriff eines Nutzers durchführen, beispielsweise ein Anfahren an einem Gefälle oder eine Geschwindigkeitsregelung unter Einhalten eines vorbestimmten Abstands zu einem Vordermann. Ein autonomes Kraftfahrzeug kann zusätzlich die Steuerung des Kraftfahrzeugs außerhalb der eigentlichen Steuerungsaufgabe auch dann noch sicherstellen, wenn die Steuerungsaufgabe wegen eines Fehlers oder einer unbekannten Situation abgebrochen werden muss. Der Nutzer eines autonomen Kraftfahrzeugs steht üblicherweise - zumindest innerhalb einer zugesicherten Zeitspanne von ca. 10 Sekunden oder mehr - nicht als Rückfallebene für die Steuerung des Kraftfahrzeugs zur Verfügung und kann sich während der Fahrt anderen Beschäftigungen als der Kontrolle oder Überwachung des Kraftfahrzeugs widmen.
Es ist bevorzugt, dass sich die Person auf einem Sitzplatz an Bord des Kraftfahrzeugs befindet und die Querbeschleunigung auf die Position des Sitzplatzes bezogen ist. Eine An- oder Abwesenheit einer Person an einem Sitzplatz kann leicht zu bestimmen sein. Die Position der Person im Kraftfahrzeug muss so nicht genau und insbesondere nicht dynamisch bestimmt werden. Für ein Kraftfahrzeug, das weder über Stehplätze oder -flächen, noch über eine Bank oder eine ähnliche Sitzgelegenheit verfügt, auf der eine Person an stark unterschiedlichen Positionen sitzen kann, kann so relativ einfach dynamisch eine passende Maximalgeschwindigkeit bezüglich der Person bestimmt werden. Diese Art Kraftfahrzeug umfasst praktisch alle Personenkraftwagen und kann insbesondere ein hochautomatisiert oder autonom gesteuertes Kraftfahrzeug, vorzugsweise zum Einsatz im städtischen Bereich, umfassen.
An Bord des Kraftfahrzeugs können mehrere Sitzplätze angebracht sein und die Querbeschleunigung kann auf die Position desjenigen Sitzplatzes bezogen sein, der am weitesten von einem Drehpunkt des Kraftfahrzeugs entfernt ist, wenn sich eine Person auf dem Sitzplatz befindet. Die Maximalgeschwindigkeit kann je nach Belegung der Sitzplätze des Kraftfahrzeugs dynamisch bestimmt werden.
Der Drehpunkt des Kraftfahrzeugs kann auf der Basis des Radlenkwinkels bestimmt werden. Je größer der Radlenkwinkel ist, desto kleiner ist üblicherweise ein Kurvenradius des Kraftfahrzeugs. Dabei liegt der Drehpunkt bei positiven und negativen Radlenkwinkeln (jeweils bezüglich einer Neutralposition für Geradeausfahrt) üblicherweise an unterschiedlichen Stellen innerhalb oder außerhalb des Kraftfahrzeugs. Ein Abstand zwischen einer Position, an der sich eine Person befindet, und dem Drehpunkt kann daher vom Betrag und dem Vorzeichen des Radlenkwinkels abhängig sein. Außerdem kann die Position des Drehpunkts, und damit der Abstand zu einer Position einer Person, von einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs abhängen. Das Kraftfahrzeug kann eine gelenkte und eine ungelenkte Achse umfassen, an deren Räder angebracht sind. Bei Lenkung von Rädern an einer in Fahrtrichtung gelegenen Achse kann der Drehpunkt an einer anderen Stell liegen als wenn Räder einer entgegen der Fahrtrichtung gelegenen Achse gelenkt werden. In einer Ausführungsform kann auch berücksichtigt werden, dass Räder mehrerer Achsen gleichzeitig gelenkt werden können. Radwinkel an den Rädern verschiedener Achsen können dabei gleich oder unterschiedlich sein.
Ob sich an einem Sitzplatz eine Person befindet oder nicht, kann auf verschiedene Weisen bestimmt werden, wobei auch mehrere Bestimmungsarten miteinander kombiniert oder verknüpft werden können. Eine Bestimmungssicherheit kann durch die Verwendung mehrerer Informationsquellen erhöht werden.
In einer Ausführungsform wird die Anwesenheit einer Person an einem Sitzplatz auf der Basis eines Signals eines Belegungssensors des Sitzplatzes bestimmt. Ein solcher Belegungssensor reagiert üblicherweise auf eine Belastung des Sitzes mit einer vorbestimmten Masse, die einer Person entspricht, beispielsweise mehr als 20, mehr als 40 oder mehr als 60 kg. Belegungssensoren sind in Sitzplätzen von vielen Kraftfahrzeugen bereits verbaut, um ein dynamisches Passagier-Schutzsystem verbessert zu steuern. Ein vorhandener Belegungssensor kann also von dem beschriebenen Verfahren mitbenutzt werden, sodass sich insgesamt Kostenvorteile ergeben können.
In einer weiteren Ausführungsform wird auf der Basis eines Signals eines passiven Rückhaltesystems des Sitzplatzes bestimmt, ob sich auf dem Sitzplatz eine Person befindet. Das Rückhaltesystem kann einen Sicherheitsgurt umfassen. Ist der Gurt geschlossen, so kann angenommen werden, dass sich auf dem Sitzplatz eine Person befindet.
Es kann auch auf der Basis eines Signals einer Abtasteinrichtung im Bereich des Sitzplatzes bestimmt werden, ob sich auf dem Sitzplatz eine Person befindet. Die Abtasteinrichtung kann insbesondere optisch ausgeführt sein und beispielsweise eine Kamera oder Videokamera umfassen. Die Abtasteinrichtung kann etwa zur Identifikation der Person, zur Bestimmung ihrer Aufmerksamkeit oder zu Kommunikationszwecken bereits vorhanden sein. Auch hier bietet sich eine Mitbenutzung durch das Verfahren an, wodurch Systemkosten verringert sein können. In einer anderen Ausführungsform kann die Abtasteinrichtung anstelle eines bildgebenden Sensors auch beispielsweise einen Ultraschallsensor, eine Lichtschranke oder eine Reflexlichtschranke umfassen, die kostengünstig zur Bestimmung der Anwesenheit der Person benutzt werden können.
Die Maximalgeschwindigkeit kann mit Bezug auf die Position der Person bestimmt und mit Bezug auf einen davon abweichenden Punkt an Bord des Kraftfahrzeugs umgerechnet werden. Durch diese Umrechnung kann die Maximalgeschwindigkeit verbessert als Steuerparameter für eine automatische oder autonome Steuerung des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Der abweichende Punkt kann beispielsweise einen Schwerpunkt, einen geometrischen Mittelpunkt oder einen sonstigen vorbestimmten Punkt bezüglich des Kraftfahrzeugs umfassen. In einer weiteren Ausführungsform liegt der Punkt an der Position eines Sitzplatzes eines Fahrers des Kraftfahrzeugs.
Der Radlenkwinkel kann einem maximalen Radlenkwinkel entsprechen. Der maximale Radlenkwinkel wird üblicherweise nur beim Rangieren des Kraftfahrzeugs erreicht. Vorteilhaft kann so verbessert verhindert werden, dass eine Person an Bord des Kraftfahrzeugs beim Rangieren einer übermäßigen Querbeschleunigung ausgesetzt wird. In Kombination mit einem entsprechenden Rangierassistenten (z. B. Einparkassistent oder Wendeassistent) kann eine verbesserte Unterstützung der Steuerung des Kraftfahrzeugs ermöglicht werden.
Das Verfahren kann ein Steuern des Kraftfahrzeugs derart, dass die bestimmte Maximalgeschwindigkeit eingehalten ist, umfassen. Beispielsweise kann das Verfahren mit einem anderen Verfahren zur Steuerung des Kraftfahrzeugs kombiniert oder integriert ausgeführt sein. Die Verfahren können insbesondere auf einer gemeinsamen Steuervorrichtung ablaufen. Die Verfahren können integriert sein, verschränkt oder nebenläufig ablaufen.
Eine Steuervorrichtung zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs umfasst eine erste Schnittstelle zur Erfassung eines Radlenkwinkels; und eine Verarbeitungseinrichtung zur Bestimmung einer Maximalgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf der Basis des Radlenkwinkels derart, dass eine vorbestimmte maximale Querbeschleunigung im Kraftfahrzeug eingehalten ist. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, die Maximalgeschwindigkeit auf der Basis einer Querbeschleunigung zu bestimmen, die auf eine Position im Kraftfahrzeug bezogen ist, an der sich eine Person befindet.
Die Steuervorrichtung ist bevorzugt dazu eingerichtet, das oben beschriebene Verfahren ganz oder teilweise auszuführen. Dazu kann die Steuervorrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auf einer Verarbeitungseinrichtung der Vorrichtung ausgeführt werden oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein. Vorteile oder Merkmale des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragbar sein und umgekehrt.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

1 eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug;
2 geometrische Zusammenhänge an einem Kraftfahrzeug bei Kurvenfahrt; und
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Kraftfahrzeugs

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug 100. Das Kraftfahrzeug 100 umfasst bevorzugt ein Personenkraftfahrzeug, z. B. zum Einsatz im Stadtverkehr. An Bord des Kraftfahrzeugs 100 befindet sich wenigstens eine Person 105, wobei sich vorzugsweise jede Person 105 auf einem Sitzplatz 110 befindet.
Eine Steuervorrichtung 115 ist dazu eingerichtet, eine Maximalgeschwindigkeit für das Kraftfahrzeug 100 zu bestimmen, sodass eine Querbeschleunigung, die bei Kurvenfahrt des Kraftfahrzeug insbesondere auf die eine oder mehreren Personen 105 wirkt, eine vorbestimmte maximale Querbeschleunigung einhält. Die maximale Querbeschleunigung kann in der Einheit der Erdbeschleunigung (g ≈ 9,81 m/s²) angegeben sein, beispielsweise als ca. 0,4 g oder ca. 0,1 g. Alternativ kann die maximale Querbeschleunigung auch in m/s² oder in einer proprietären Einheit angegeben sein. Die maximale Querbeschleunigung kann durch einen Benutzer, insbesondere eine der Personen 105, einstellbar bzw. vorwählbar sein. In einer Ausführungsform kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 100 gewarnt werden, wenn das Kraftfahrzeug 100 die maximale Fahrgeschwindigkeit überschreitet oder zu überschreiten droht. Die Warnung kann auf optische, akustische oder haptische Weise erfolgen.
In einer anderen Ausführungsform kann die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 automatisch auf die bestimmte Maximalgeschwindigkeit beschränkt werden. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug 100 mittels einer automatischen oder autonomen Fahrfunktion gesteuert werden, die eine Längs- oder Quersteuerung des Kraftfahrzeugs 100 beeinflussen kann. Die Fahrfunktion kann dafür sorgen, dass die bestimmte Maximalgeschwindigkeit nicht überschritten wird. Ein einer Ausführungsform wird die Fahrfunktion mittels der Steuervorrichtung 115 gesteuert, in einer anderen Ausführungsform läuft die Fahrfunktion auf einer anderen Verarbeitungseinrichtung ab. Die Steuervorrichtung 115 umfasst bevorzugt eine Ausgabeschnittstelle 120 zur Bereitstellung eines auf die bestimmte Maximalgeschwindigkeit hinweisenden Signals, eines Warnsignals bei vorliegendem oder drohendem Überschreiten der bestimmten Maximalgeschwindigkeit oder zur Beeinflussung der Längs- oder Quersteuerung des Kraftfahrzeugs 100.
Außerdem ist bevorzugt, dass die Steuervorrichtung 100 über eine oder mehrere Eingabeschnittstellen verfügt. Eine erste Eingabeschnittstelle 125 kann zur Abtastung eines auf einen Radlenkwinkel des Kraftfahrzeugs 100 hinweisenden Signals eingerichtet sein. Dazu kann die erste Eingabeschnittstelle 125 mit einem Radlenkwinkelsensor oder mit einem Steuergerät verbunden sein, das den Radlenkwinkel bereitstellt.
Eine Querbeschleunigung an Bord des Kraftfahrzeugs 100 beträgt allgemein:
$a_{q} = \frac{v^{2}}{r},$
wobei a_q die Querbeschleunigung, v die Geschwindigkeit und r den Kurvenradius des Kraftfahrzeugs 100 angibt. Der Kurvenradius r ist am Kraftfahrzeug 100 in bekannter Weise vom Radlenkwinkel abhängig, wie unten mit Bezug auf 2 noch genauer erläutert wird. Die maximale Geschwindigkeit ν_max des Kraftfahrzeugs 100 unter Einhaltung einer vorbestimmten maximalen Querbeschleunigung a_q,maxx mit a_q ≤ a_q,max berechnet sich daher allgemein zu $v_{m a x} = \sqrt{a_{q, m a x} \cdot r} .$
Eine aktuelle Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs 100 kann üblicherweise mittels einer weiteren Eingabeschnittstelle von einem Sensor oder von einem weiteren Steuergerät empfangen werden. Die bestimmte Querbeschleunigung ist immer auf einen wirksamen Radius r an einer Position des Kraftfahrzeugs 100 bezogen. Insbesondere dann, wenn das Kraftfahrzeug 100 eine enge Kurve durchfährt, r also klein ist, beispielsweise im Bereich von ca. 10 m, ca. 8 m, ca. 6 oder darunter, kann ein wirksamer Radius an unterschiedlichen Positionen des Kraftfahrzeugs 100 unterschiedlich sein, sodass die jeweils wirkenden Querbeschleunigungen ebenfalls merklich voneinander abweichen können.
Es wird daher vorgeschlagen, die Querbeschleunigung mit Bezug auf eine Position zu bestimmen, an der sich eine Person 105 befindet, und die Bestimmung der maximalen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 auf dieser Basis durchzuführen.
Zur Bestimmung der Position einer Person 105 kann eine zweite Eingabeschnittstelle 130 vorgesehen sein, die mit einem beispielsweise optischen Sensor 135 zur Abtastung der Person 105 verbunden sein kann. Weiter kann die Steuervorrichtung 115 mit einer dritten Eingabeschnittstelle 140 ausgestattet sein, die zur Verbindung mit einem Sensor 145 zur Bestimmung eines Belegungszustands des Sitzplatzes 110 eingerichtet ist. Eine vierte Eingabeschnittstelle 145 kann zur Verbindung mit einem Sensor 155 eines Rückhaltesystems für einen Passagier an Bord des Kraftfahrzeugs 100 vorgesehen sein. Ein solcher Sensor kann beispielsweise einen Schließzustand eines Sicherheitsgurts am Sitzplatz 110 abtasten. Die genannten Schnittstellen können auch jeweils mit einem Steuergerät zur Bereitstellung der entsprechenden Informationen verbunden sein. Einzelne Schnittstellen können miteinander integriert sein. Die Schnittstellen können logisch oder physisch ausgebildet sein.
Auf der Basis von Signalen an den Eingabeschnittstellen 130, 140, 150 kann die Steuervorrichtung 115 bestimmen, an welchen Sitzplätzen 110 an Bord des Kraftfahrzeugs 100 sich Personen 105 befinden. Für jede Position eines Sitzplatzes 110, an dem sich eine Person 105 befindet, kann in Abhängigkeit eines an dieser Position wirksamen Kurvenradius und einer vorbestimmten maximalen Querbeschleunigung eine maximale Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 bestimmt werden (siehe oben). Die bestimmte Maximalgeschwindigkeit ist bevorzugt zunächst auf die Position der Person bezogen, kann aber mit Bezug auf einen anderen Punkt an Bord des Kraftfahrzeugs 100 umgerechnet werden. Dieser Punkt kann insbesondere einen Mittelpunkt oder Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs 100 umfassen. Werden mehrere Maximalgeschwindigkeiten für mehrere Positionen bestimmt, so kann die kleinste Maximalgeschwindigkeit ausgewählt werden. In einer anderen Ausführungsform wird die Maximalgeschwindigkeit nur bezüglich der am weitesten vom Drehpunkt entfernten Position einer Person 110 bestimmt. Der wirksame Kurvenradius kann bezüglich eines Drehpunkts bestimmt werden, der in Abhängigkeit eines Radlenkwinkels des Kraftfahrzeugs 100 bestimmt werden kann.
2 zeigt geometrische Zusammenhänge an einem Kraftfahrzeug 100 bei Kurvenfahrt. An Bord des Kraftfahrzeugs 100 befinden sich zwei Personen 105, bevorzugt auf zugeordneten Sitzplätzen 110, die in 2 nicht dargestellt sind. Die Position einer Person 105 kann direkt bestimmt werden, beispielsweise mittels eines entsprechenden Sensors, oder es kann die Position eines Sitzplatzes 110 verwendet werden, wenn der Sitzplatz 110 durch eine Person 105 belegt ist.
Das Kraftfahrzeug 100 umfasst beispielhaft vier Räder 205, von denen zwei an einer Vorderachse 210 lenkbar und zwei weitere an einer Hinterachse 215 ungelenkt angebracht sind. Selbstverständlich können alternativ dazu die Räder an der Vorderachse ungelenkt und die an der Hinterachse gelenkt sein. Das Kraftfahrzeug 100 ist zweispurig und bevorzugt insbesondere zum Transport von Personen 105 im urbanen Umfeld eingerichtet. Andere Konstellationen sind ebenfalls möglich, beispielsweise ein einspuriges Kraftfahrzeug 100 oder eine Ausführungsform mit Hinterachslenkung oder mehreren lenkbaren Achsen. In der dargestellten Ausführungsform sind die Vorderräder 205 um zugeordnete Radwinkel 220 eingeschlagen, die sich hier im mathematisch positiven Sinn gegenüber einer Normalstellung für Geradeausfahrt bemessen. Die Radwinkel 220 stehen in einer vorbestimmten Beziehung zueinander und zu einem Radlenkwinkel, der hier an einer Lenkeinrichtung wie einem Lenkrad (nicht dargestellt) eingestellt werden kann. Gegenseitige Abhängigkeiten der Winkel werden üblicherweise durch eine mechanische Anlenkung bestimmt und sind bevorzugt unveränderlich, sodass jeder der Winkel in jeden der anderen Winkel umgerechnet werden kann. Die Bestimmung kann anhand einer Funktion oder mittels einer Wertetabelle bzw. eines Kennfeldes durchgeführt werden.
In einem üblichen Kraftfahrzeug 100 liegt ein maximaler Radlenkwinkel bei ca. ±40°, während bei einem für den urbanen Verkehr vorgesehenen Kraftfahrzeug 100 deutlich größere Radlenkwinkel von beispielsweise ca. ±70°, ±90° oder sogar noch mehr erreicht werden können. In der Darstellung von 2 betragen die Radwinkel 220 annähernd 90°, was einem maximalen Radlenkwinkel entsprechen kann. Ein zum Radlenkwinkel bei Vorwärtsfahrt korrespondierender Drehpunkt 225 liegt hierbei exemplarisch im Bereich des linken Hinterrads 205. Bei einem anderen Radlenkwinkel kann der Drehpunkt 225 auch an einer anderen Stelle liegen. Durch die Lage des Drehpunkts 225 innerhalb des Umrisses des Kraftfahrzeugs 100 kann eine große Manövrierbarkeit erreicht werden, die insbesondere im urbanen Bereich vorteilhaft sein kann, beispielsweise um in einer engen Parklücke einparken zu können. Bei einem kleineren Radlenkwinkel kann der Drehpunkt 225 auch außerhalb der Umrisse des Kraftfahrzeugs 100 liegen.
Die Personen 105 können an ihren unterschiedlichen Positionen unterschiedlich weit vom Drehpunkt 225 entfernt sein, sodass wirksame Radien 230 für die Personen 105 ebenfalls unterschiedlich sein können. Die wirksamen Radien 230 der Personen 105 können auch von einem wirksamen Radius 230 eines geometrischen Punkts 235 verschieden sein, auf den üblicherweise Bewegungsbestimmungen des Kraftfahrzeugs 100 bezogen sind. Der Punkt 235 liegt üblicherweise ungefähr in der Mitte des Kraftfahrzeugs 100 und kann einem geometrischen Mittelpunkt entsprechen. In der Darstellung von 2 ist der einen Person 105 ein kleinerer und der anderen ein größerer wirksamer Radius 230 als dem Punkt 235 zugeordnet, sodass die erstgenannte Person 105 bei der dargestellten Kurvenfahrt einer niedrigeren und die andere einer höheren Querbeschleunigung als am Punkt 235 ausgesetzt ist.
Es wird vorgeschlagen, eine maximale Geschwindigkeit für das Kraftfahrzeug 100 derart zu bestimmen, dass bei einem gegebenen Radlenkwinkel für alle Personen 105 an Bord des Kraftfahrzeugs 100 eine vorbestimmte maximale Querbeschleunigung nicht überschritten wird. Dazu kann der Zusammenhang zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und Querbeschleunigung an der Position verwendet werden, an der sich die am weitesten vom Drehpunkt 225 entfernte Person 105 an Bord des Kraftfahrzeugs 100 befindet. Die Lage des Drehpunkts 225 kann in Abhängigkeit des Radlenkwinkels und die Position einer Person 105 kann in Abhängigkeit einer Position eines von ihr belegten Sitzplatzes 100 bestimmt werden. Die maximale Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 kann insbesondere mit Bezug auf den Punkt 235 ausgedrückt werden. Dazu kann die Geschwindigkeit zunächst mit Bezug auf die Position einer Person 105 bestimmt und dann bezüglich der wirksamen Radien für die Person 105 und den Punkt 235 entsprechend umgerechnet werden.
Dazu ein Rechenbeispiel:
Das Kraftfahrzeug von 2 fahre mit einer Geschwindigkeit von 7 km/h, bezogen auf den Punkt 235. Der Abstand des Punkts 235 vom Drehpunkt (auch: Pol, Lenkpol oder Momentanpol) 225 betrage 1,5 m. Der wirksame Radius 230 der im Kraftfahrzeug 100 links hinten dargestellten Person 105 betrage 0,8 m, ihre Geschwindigkeit entsprechend 3,7 km/h. Der wirksame Radius 230 der rechts vorne dargestellten Person 105 betrage 2,2 m.
Daraus resultieren folgende Querbeschleunigungen:

Person 105 vorne rechts:	ca. 3,7 m/s²;
Punkt 235:	ca. 2,5 m/s²; und
Person 105 hinten links:	ca. 1,3 m/s².

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Steuern eines Kraftfahrzeugs 100. Das Verfahren 300 kann dazu eingerichtet sein, wenigstens teilweise auf der Steuervorrichtung 115 ausgeführt zu werden. Die im Folgenden ausgeführte Ausführungsform ist als beispielhaft zu verstehen; Abwandlungen, insbesondere hinsichtlich der Reihenfolge der Schritte und der Durchführung optionaler Schritte, kann ein Fachmann aus der Beschreibung mit Bezug auf 3 selbst erstellen.
In einem Schritt 305 kann ein Radlenkwinkel bestimmt werden. In einem Schritt 310 wird der Drehpunkt 225 bestimmt, und zwar bevorzugt auf der Basis des Radlenkwinkels und weiter bevorzugt bezüglich des Punkts 235. Da der Radlenkwinkel und der oder die Radwinkel 220 üblicherweise fest aneinander gekoppelt sind, kann der Drehpunkt 225 auch auf der Basis eines Radwinkels 220 bestimmt werden.
In einem Schritt 315 wird bevorzugt bestimmt, wo sich Personen 105 an Bord des Kraftfahrzeugs 105 aufhalten. Die Position einer Person 105 kann als Position eines Sitzplatzes 110 bestimmt werden, den die Person 105 belegt. Zum Bestimmen eines Belegungszustands eines Sitzplatzes 110 können einer oder mehrere Sensoren 135, 145, 155 oder Steuergeräte abgefragt werden, wie oben mit Bezug auf 1 genauer beschrieben ist.
In einem Schritt 320 wird die Position der am weitesten vom Drehpunkt 225 entfernten Person 105 bestimmt, wozu die zuvor bestimmten Positionen mehrerer Personen 105 mit der bestimmten Position des Drehpunkts 225 verglichen werden können. Die Positionen an Bord des Kraftfahrzeugs 100 sind bevorzugt jeweils bezüglich eines bezüglich des Kraftfahrzeugs 100 festgelegten Koordinatensystems bestimmt.
In einem Schritt 325 wird die Maximalgeschwindigkeit für das Kraftfahrzeug 100 bestimmt, bei der eine vorbestimmte Querbeschleunigung auf die im Schritt 320 ausgewählten Person 105 einen vorbestimmten Wert gerade nicht überschreitet. Der Wert kann beispielsweise von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 100 wählbar sein oder beeinflussbar. Bevorzugt wird die Maximalgeschwindigkeit in einem Schritt 325 auf den vorbestimmten Punkt 235 an Bord des Kraftfahrzeugs 100 bezogen, was eine Umrechnung einer bezüglich der Position der Person 105 durchgeführten Bestimmung der Maximalgeschwindigkeit umfassen kann. In einer anderen Ausführungsform kann dieser Schritt 325 mit dem vorangehenden 320 integriert durchgeführt werden.
Es ist zu beachten, dass in einer alternativen Ausführungsform auch Maximalgeschwindigkeiten bezüglich mehrerer Positionen von Personen 105 an Bord des Kraftfahrzeugs 105 bestimmt und die geringste Maximalgeschwindigkeit ausgewählt werden kann. Diese Maximalgeschwindigkeit kann dann im Schritt 325 auf den Punkt 235 bezogen werden.
In einem Schritt 335 kann die bestimmte Maximalgeschwindigkeit bereitgestellt werden. In weiteren Ausführungsformen kann zusätzlich oder alternativ ein Warnsignal bereitgestellt werden, falls die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 die bestimmte Maximalgeschwindigkeit übersteigt oder zu übersteigen droht, etwa indem sie sich näher als vorbestimmt an die Maximalgeschwindigkeit annähert und/oder eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 100 (eine Anstiegsgeschwindigkeit seiner Fahrgeschwindigkeit) größer als ein vorbestimmter Wert ist. Die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 kann beispielsweise auf der Basis eines Drehzahlsensors an einem Rad 205, eines Inertialsystems oder eines beispielsweise satellitengestützen Navigationssystems bestimmt und mit der Maximalgeschwindigkeit verglichen werden. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 100 auf die bestimmte Maximalgeschwindigkeit begrenzt werden. Dazu kann die Maximalgeschwindigkeit einer Steuervorrichtung zur Fahrzeugsteuerung bereitgestellt werden oder es kann unmittelbar in die Längssteuerung des Kraftfahrzeugs 100 eingegriffen werden.
Bezugszeichenliste

100: Kraftfahrzeug
105: Person
110: Sitzplatz
115: Steuervorrichtung
120: Ausgabeschnittstelle
125: erste Eingabeschnittstelle
130: zweite Eingabeschnittstelle
135: Sensor Person
140: dritte Eingabeschnittstelle
145: Sensor Belegungszustand
150: vierte Eingabeschnittstelle
155: Sensor Rückhaltesystem
205: Rad
210: Vorderachse
215: Hinterachse
220: Radwinkel
225: Drehpunkt
230: wirksamer Radius
235: Punkt
300: Verfahren
305: Bestimmen Radlenkwinkel
310: Bestimmen Drehpunkt
315: Bestimmen Personen
320: Bestimmen Position der am weitesten vom Drehpunkt entfernten Person
325: Bestimmen Maximalgeschwindigkeit
330: Umrechnen auf vorbestimmten Fahrzeugpunkt
335: Bereitstellen / Steuern des Kraftfahrzeugs

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009022170 A1 [0003]
DE 19848236 A1 [0004]
DE 10225892 A1 [0005]

Claims

Verfahren (300) zum Steuern eines Kraftfahrzeugs (100), wobei das Verfahren (300) folgende Schritte aufweist: Erfassen (305) eines Radlenkwinkels; Bestimmen (325) einer Maximalgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (100) auf der Basis des Radlenkwinkels derart, dass eine vorbestimmte maximale Querbeschleunigung im Kraftfahrzeug (100) eingehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbeschleunigung auf eine Position im Kraftfahrzeug (100) bezogen ist, an der sich eine Person (105) befindet.
Verfahren (300) nach Anspruch 1, wobei sich die Person (105) auf einem Sitzplatz (110) an Bord des Kraftfahrzeugs (100) befindet und die Querbeschleunigung auf die Position des Sitzplatzes (110) bezogen ist.
Verfahren (300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei mehrere Sitzplätze (110) an Bord des Kraftfahrzeugs (100) angebracht sind und die Querbeschleunigung auf die Position desjenigen Sitzplatzes (110) bezogen ist, der am weitesten von einem Drehpunkt (225) des Kraftfahrzeugs (100) entfernt ist.
Verfahren (300) nach Anspruch 3, ferner umfassend ein Bestimmen eines Drehpunkts (225) des Kraftfahrzeugs (100) auf der Basis des Radlenkwinkels.
Verfahren (300) nach Anspruch 3 oder 4, wobei auf der Basis eines Signals eines Belegungssensors des Sitzplatzes (110) bestimmt wird, ob sich auf dem Sitzplatz (110) eine Person (105) befindet.
Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei auf der Basis eines Signals eines passiven Rückhaltesystems (155) des Sitzplatzes (110) bestimmt wird, ob sich auf dem Sitzplatz (110) eine Person (105) befindet.
Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei auf der Basis eines Signals einer Abtasteinrichtung (135) im Bereich des Sitzplatzes (110) bestimmt wird, ob sich auf dem Sitzplatz (110) eine Person (105) befindet.
Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Maximalgeschwindigkeit mit Bezug auf die Position bestimmt und mit Bezug auf einen davon abweichenden Punkt an Bord des Kraftfahrzeugs (100) umgerechnet (330) wird.
Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Radlenkwinkel einem maximalen Radlenkwinkel entspricht.
Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Steuern (335) des Kraftfahrzeugs (100) derart, dass die bestimmte Maximalgeschwindigkeit eingehalten ist.
Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs (100), wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: eine erste Schnittstelle (125) zur Erfassung eines Radlenkwinkels; eine Verarbeitungseinrichtung (115) zur Bestimmung einer Maximalgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (100) auf der Basis des Radlenkwinkels derart, dass eine vorbestimmte maximale Querbeschleunigung im Kraftfahrzeug (100) eingehalten ist; wobei die Verarbeitungseinrichtung (125) dazu eingerichtet ist, die Maximalgeschwindigkeit auf der Basis einer Querbeschleunigung zu bestimmen, die auf eine Position im Kraftfahrzeug (100) bezogen ist, an der sich eine Person (105) befindet.