DE102017208346A1 - Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung des Fahrers - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug zur Unterstützung des Fahrers bei seiner Fahraufgabe mit einer Griffkrafterkennungseinheit zum Erfassen einer mit der auf das Lenkrad einwirkenden Griffkraft des Fahrers korrelierenden Größe, einer Auswerteeinheit, die ausgebildet ist, basierend auf der erfassten Größe eine Fahrsituation zu erkennen, aufgrund derer ein Bremseingriff erforderlich scheint, und mit einer Steuereinheit, die ausgebildet ist, basierend auf der erkannten Fahrsituation einen Eingriff in die Fahrzeugsteuerung zu veranlassen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug und ein entsprechend ausgebildetes Verfahren zur Unterstützung des Fahrers bei seiner Fahraufgabe.
  • Der Einsatz von Fahrerassistenzsysteme für Kraftfahrzeuge zur Unterstützung des Fahrers bei seiner Fahraufgabe ist in den letzten Jahren stark angestiegen. Um den Fahrer entsprechend unterstützen zu können, sind hierfür in den Fahrzeugen bereits eine Vielzahl von Sensoren zum Erkennen von Fahrzeugbetriebsparameters und/oder zum Erkennen des Fahrerverhaltens bzw. verschiedener Fahrerparameter verbaut.
  • Neben den einfacheren Warnsystemen sind auch bereits mehrere Systeme zum automatisierten Fahren im Einsatz.
  • Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ kann im Rahmen des Dokuments 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. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012). Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren (TAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren (HAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, 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 (VAF) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Die vorstehend genannten vier Automatisierungsgrade gemäß der Definition der BASt entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (HAF) gemäß der BASt dem Level 3 der Norm SAE J3016. Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich.
  • Solange der Fahrer zumindest teilweise selbst für das Fahrverhalten zuständig ist, also durch entsprechende Systeme lediglich assistiert wird, wirken sich seine Handlungen zumindest teilweise direkt auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs aus.
  • Bei Fahrzeugen, bei denen im teilautomatisierten Fahrbetrieb die Längs- und Querführung zumindest teilweise gleichzeitig durch ein Fahrerassistenzsystem ausgeführt wird, und der Fahrer die Fahrzeugführung temporär lediglich überwachen muss, sind meist Sensoren im Fahrzeug vorhanden, welche die Aufmerksamkeit des Fahrers überwachen. In der Regel werden hierzu Sensoren im Lenkradkranz verbaut, welche die Handposition und/oder die auf den Lenkradkranz einwirkende Griffkraft erfassen können. Diese Sensoren bzw. die Messergebnisse dieser Sensoren können auch für weitere Anwendungen ausgewertet werden.
  • Bspw. offenbart die DE 10 2012 003 899 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Fahrzeugführers, wobei mittels zumindest einer am Lenkrad angebrachten Griffkraftsensoreinheit die auf das Lenkrad einwirkende Griffkraft gemessen wird. Durch eine Auswertung der Griffkraft wird auf eine Sitzposition des Fahrers geschlossen und bei detektierter „falscher“ Sitzposition der Fahrer darauf hingewiesen.
  • Die DE 10 2007 020 936 A1 offenbart ebenfalls eine am Lenkrad angebrachte Griffkraftsensorik zum Messen der auf das Lenkrad einwirkenden Griffkraft. Durch eine Auswertung der Griffkraft werden auf eine wahrscheinliche nachfolgende Bedienhandlung des Fahrers geschlossen und entsprechende Maßnahmen zur Unterstützung des Fahrers bei der nachfolgenden Bedienhandlung eingeleitet.
  • Aus der DE 10 2006 061 263 A1 ist ein Lenkrad mit einer speziell ausgestalteten Griffkraftsensoreinheit bekannt. Als mögliche Anwendungsfälle, bei denen die Messungen der Griffkraftsensorik berücksichtigt werden, wird bspw. die Steuerung von Bedienfunktionen offenbart.
  • Aufgabe der Erfindung ist nun, ein Fahrerassistenzsystem und ein entsprechendes Verfahren zur verbesserten Unterstützung des Fahrers bei seiner Fahraufgabe unter Berücksichtigung der Messergebnisse einer am Lenkrad angeordneten Griffkrafterkennungseinheit bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
  • Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug zur Unterstützung des Fahrers bei seiner Fahraufgabe umfasst eine Griffkrafterkennungseinheit zum Erfassen einer mit der auf das Lenkrad einwirkenden Griffkraft des Fahrers korrelierenden Größe, eine Auswerteeinheit, die ausgebildet ist, basierend auf der erfassten Größe eine Fahrsituation zu erkennen, aufgrund derer eine Bremseingriff, insbesondere eine Bremseingriff durch den Fahrer erforderlich scheint, und eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, basierend auf der erkannten Fahrsituation, aufgrund derer ein Bremseingriff erforderlich erscheint, einen Eingriff in die Fahrzeugsteuerung zu veranlassen.
  • Die Griffkrafterkennungseinheit kann vorteilhafterweise die Signale von am bzw. im Lenkradkranz angebrachten Drucksensoren erfassen und daraus die auf das Lenkrad bzw. den Lenkradkranz einwirkende Griffkraft ermitteln. Insbesondere kann die Griffkrafterkennungseinheit ausgebildet sein, die Griffkraftverteilung und/oder die zeitliche und/oder örtliche Änderung der Griffkraft bzw. der damit korrelierenden Größe zu erfassen.
  • Die Auswerteeinheit, die ausgebildet ist, eine Fahrsituation zu erkennen, aufgrund derer eine Bremseingriff, insbesondere ein durch den Fahrer auszuführender Bremseingriff erforderlich scheint, dient vorteilhafterweise der Erkennung einer Notbremssituation, da insbesondere bei Notbremssituationen eine Unterstützung des Fahrers bei seiner Fahraufgabe notwendig erscheint.
  • Da bekannt ist, dass beim Eintreten einer anstrengenden bzw. einer für den Fahrer schwer zu bewältigenden Fahrsituation der Fahrer zuerst absichtlich oder unabsichtlich (aus Reflex) das Lenkrad fester umklammert, ist die Auswerteeinheit vorteilhafterweise ausgebildet, basierend auf einer erfassten Änderung der mit der Griffkraft korrelierenden Größe, insbesondere basierend auf einer erfassten Vergrößerung der mit der Griffkraft korrelierenden Größe (bis zu einer definierten Schwellwertüberschreitung an zumindest einen Lenkradsegment) als Fahrsituation, bei der ein Bremseingriff erforderlich scheint, eine Notbremssituation zu erkennen.
  • Vorteilhafterweise kann die Auswerteeinheit eine Notbremssituation dann erkennen, wenn innerhalb einer definierten (kurzen) Zeitspanne von z. B. 0,3, 0,5, 1 oder 1,5 Sekunden eine Erhöhung der mit der Griffkraft korrelierenden Größe um ein vorgegebenes Delta, welches variabel sein kann, festgestellt wird und ggf. zusätzlich die mit der Griffkraft korrelierende Größe einen (variabel definierbaren) Schwellwert überschreitet.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, basierend auf der erfassten Größe der Griffkrafterkennungseinheit und zumindest eines weiteren Signals eine Fahrsituation, aufgrund derer ein Bremseingriff, insbesondere ein vom Fahrer durchzuführender Bremseingriff erforderlich scheint, insbesondere eine Notbremssituation zu erkennen.
  • Bei dem zumindest einen weiteren Signal kann es sich um ein Signal eines am Fahrzeug angebrachten Sensors, bspw. einen das Umfeld überwachenden Sensors handeln. Alternativ oder zusätzlich kann das Signal auch ein bereits vorverarbeitetes Signal eines Sensors oder einer anderweitigen Ermittlungsvorrichtung sein.
  • Die Steuereinheit des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems, die ausgebildet ist, basierend auf einer erkannten Fahrsituation, aufgrund derer eine Bremseingriff erforderlich scheint, einen Eingriff in die Fahrzeugsteuerung zu veranlassen, veranlasst vorteilhafterweise zur optimalen Unterstützung des Fahrers basierend auf einer erkannten Fahrsituation, aufgrund derer eine Bremseingriff erforderlich scheint, insbesondere basierend auf einer erkannten Notbremssituation, zumindest einen Eingriff in die Steuerung der Bremsaktorik.
  • Im Sinne eines Eingriffs in die Steuerung der Bremsaktorik können verschiedene Maßnahmen veranlasst werden. Vorteilhafterweise kann die Steuereinheit ausgebildet sein, basierend einer erkannten Fahrsituation, aufgrund derer ein Bremseingriff erforderlich scheint, das Bremssystem zu vorkonditionieren, insbesondere derart, dass bei einer anschließend erfolgenden Bremsung möglichst viel Bremskraft zu Beginn des Bremseingriffs zur Verfügung steht. Im Sinne einer Vorkonditionierung können die Bremsen mit Bremsflüssigkeit entsprechend vorbefüllt werden, so dass beim Einleiten des Bremsvorgangs die Bremskraft unmittelbar nach dem Einleiten des Bremsvorgangs zur Verfügung steht. Ebenso kann eine derartige Vorkonditionierung vorgenommen werden, dass beim Einleiten des Bremsvorgangs durch Betätigung des Bremspedals auch schon bei geringer Bremspedalbetätigung die volle Bremskraft zu Verfügung stellt wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit auch ausgebildet sein, basierend auf einer erkannten Fahrsituation, bei der ein Bremseingriff erforderlich scheint, einen Eingriff in die Steuerung der Lenkaktorik zu veranlassen. Dabei kann entweder die Lenkung verhärtet werden oder in Abhängigkeit vorliegender genauerer Informationen über die Fahrsituation (z. B. Grund der Notbremssituation, Verkehrsumfeld,...) ein gezielter Lenkeingriff veranlasst werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist alternativ oder zusätzlich auch möglich, die Steuereinheit auszubilden, basierend einer erkannten Fahrsituation, aufgrund derer eine Bremseingriff erforderlich scheint, insbesondere basierend auf einer erkannten Notbremssituation, die Aktivierung eines Fahrmodus mit erhöhtem Automatisierungsgrad zu veranlassen. Ist beispielsweise während der erkannten maßgeblichen Fahrersituation kein automatisierter Fahrmodus aktiv oder nur ein assistierender Fahrmodus, kann die Steuereinheit bei erkannter maßgeblicher Fahrsituation einen Übergang in einen teilautomatisierten, hochautomatisierten oder vollautomatisierten Fahrmodus veranlassen. Der veranlasste aktivierte Fahrmodus mit erhöhtem Automatisierungsgrad kann nach einer vorgebbaren Zeitdauer wieder deaktiviert werden. Alternativ kann der veranlasste Fahrmodus mit erhöhtem Automatisierungsgrad auch beibehalten werden, bis der Fahrer einen Wechsel des Fahrmodus veranlasst oder ein Ereignis eintritt, aufgrund dessen der derzeit aktive Fahrmodus nicht beibehalten werden kann bzw. darf.
  • Analog dem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Unterstützen des Fahrers bei seiner Fahraufgabe folgende Schritte:
    • - Erfassen einer mit der auf ein Lenkrad einwirkenden Griffkraft des Fahrers korrelierenden Größe,
    • - Erkennen einer Fahrsituation, aufgrund derer ein Bremseingriff erforderlich scheint, basierend auf der erfassten Größe, und
    • - Veranlassen eines Eingriffs in die Fahrzeugsteuerung basierend auf der erkannten Fahrsituation.
  • Vorteilhafterweise ist das Verfahren ausgebildet, basierend auf einer erfassten Änderung der mit der Griffkraft korrelierende Größe, insbesondere basierend auf einer erfassten Vergrößerung der mit der Griffkraft korrelierenden Größe (bis zu einer definierten Schwellwertüberschreitung an zumindest einen Lenkradsegment) als Fahrsituation, aufgrund derer ein Bremseingriff erforderlich scheint, eine Notbremssituation zu erkennen.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
  • In der Zeichnung ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt
    • 1 einen erfindungsgemäßen Aufbau eines Fahrerassistenzsystems für ein Kraftfahrzeug zur Unterstützung des Fahrers bei seiner Fahraufgabe, und
    • 2 einen vereinfachten Ablaufplan für ein erfindungsgemäßes Verfahren.
  • Im Detail zeigt die 1 den Aufbau eines Fahrerassistenzsystems FAS für ein hier nicht im Detail dargestelltes Kraftfahrzeug mit einer Griffkrafterkennungseinheit GEE zum Erfassen einer mit der auf ein Lenkrad L einwirkenden Griffkraft des Fahrers korrelierenden ersten Größe g, eine Auswerteeinheit AE, die ausgebildet ist, basierend auf der erfassten Größe g im Sinne einer Fahrsituation N, aufgrund derer ein Bremseingriff erforderlich scheint, eine Notbremssituation N zu erkennen, und eine Steuereinheit SE, die ausgebildet ist, basierend auf der erkannten Fahrsituation „Notbremssituation“ N einen Eingriff in die Fahrzeugsteuerung durch Aussenden von Signalen w1 und/oder w2 zu veranlassen.
  • Die Griffkrafterkennungseinheit GEE ist zum Erfassen der mit der auf das Lenkrad L einwirkenden Griffkraft des Fahrers korrelierenden ersten Größe g mit einer Griffkraftsensorik GS verbunden, welche am oder im Lenkradkranz L verbaut ist und die auf den Lenkradkranz L einwirkende Kraft bspw. mittels Drucksensoren messen kann.
  • Die Auswerteeinheit AE kann im Detail ausgestaltet sein, abhängig vom zeitlichen Verlauf der erfassten Größe g eine Notbremssituation N zu erkennen, aufgrund derer ein Bremseingriff unbedingt erforderlich erscheint, wenn innerhalb einer definierten Zeitspanne ein Erhöhung der mit der Griffkraft korrelierenden Größe g um ein Größen-Delta festgestellt wird und die Größe g einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
  • Die Steuereinheit SE kann im Detail ausgestaltet sein, bei erkannter Notbremssituation N und unter Berücksichtigung weiterer Parameter p durch Aussenden eines Signals w1 an die Bremssteuerung bzw. Bremsaktorik die Bremse derart zu vorkonditionieren, dass unmittelbar mit Beginn des Bremseingriffs möglichst viel Bremskraft zu Verfügung steht und nicht erst aufgebaut werden muss und/oder einen Übergang in einen zumindest teilautomatisierten Fahrmodus TAF durch Aussenden eines Signals w2 zu veranlassen.
  • Analog dem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem ist Teil der Erfindung auch ein entsprechend ausgebildetes Verfahren zur Unterstützung des Fahrers bei seiner Fahraufgabe, wobei eine beispielhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand 2 näher erläutert wird.
  • Das Verfahren beginnt in Schritt 100, in dem kontinuierlich eine mit der auf das Lenkrad eines Kraftfahrzeugs einwirkenden Griffkraft des Fahrers korrelierende Größe erfasst wird. Anschließend wird im Schritt 200 basierend auf der erfassten Größe festgestellt, ob eine Notbremssituation erkannt wird, aufgrund dessen unmittelbar ein Bremseingriff erforderlich scheint.
  • Sobald eine derartige Notbremssituation erkannt wird, wird im nächsten Schritt 300 ein weiterer Fahrer- und/oder Fahrzeugparameter abgefragt und ausgewertet. So können zum Beispiel Fahrereinstellungen erfasst werden, Informationen über die Art der Straße, auf der sich das Fahrzeug derzeit bewegt, und/oder Informationen über den derzeit aktuellen Fahrmodus.
  • Abhängig von dem abgefragten und erfassten weiteren Fahrer- und/oder Fahrzeugparameter wird zu Schritt 410 oder 420 oder 430 gewechselt. Im Schritt 410 wird eine Vorkonditionierung der Bremse veranlasst, im Schritt 420 wird ein Übergang in einen zumindest teilautomatisierten Fahrmodus, bei dem die Längs- und Querführung automatisiert ausgeführt werden, und im Schritt 430 wird eine Kombination aus Vorkonditionierung der Bremse und Übergang in einen zumindest teilautomatisierten Fahrbetrieb veranlasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012003899 A1 [0007]
    • DE 102007020936 A1 [0008]
    • DE 102006061263 A1 [0009]

Claims (10)

  1. Fahrerassistenzsystem (FAS) für ein Kraftfahrzeug zur Unterstützung des Fahrers bei seiner Fahraufgabe - mit einer Griffkrafterkennungseinheit (GEE) zum Erfassen einer mit der auf das Lenkrad (L) einwirkenden Griffkraft des Fahrers korrelierenden Größe (g), - einer Auswerteeinheit (AE), die ausgebildet ist, basierend auf der erfassten Größe (g) eine Fahrsituation (N) zu erkennen, aufgrund derer ein Bremseingriff erforderlich scheint, und - mit einer Steuereinheit (SE), die ausgebildet ist, basierend auf der erkannten Fahrsituation (N) einen Eingriff in die Fahrzeugsteuerung zu veranlassen (w1, w2).
  2. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (AE) ausgebildet ist, basierend auf der erfassten Größe (g) eine Notbremssituation (N) zu erkennen, aufgrund derer ein Bremseingriff erforderlich scheint.
  3. Fahrerassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Auswerteeinheit (AE) ausgebildet ist, basierend auf einer erfassten Änderung der mit der Griffkraft korrelierenden Größe (g), insbesondere basierend auf einer erfassten Vergrößerung der mit der Griffkraft korrelierenden Größe (g) als Fahrsituation, aufgrund derer ein Bremseingriff erforderlich scheint, eine Notbremssituation (N) zu erkennen.
  4. Fahrerassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (AE) ausgebildet ist, ein Notbremssituation (N) zu erkennen, wenn innerhalb einer definierten Zeitspanne eine Erhöhung der mit der Griffkraft korrelierenden Größe (g) um ein vorgegebenes Delta festgestellt wird und vorteilhafterweise zusätzlich die mit der Griffkraft korrelierende Größe (g) einen Schwellwert überschreitet.
  5. Fahrerassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (AE) ausgebildet ist, basierend auf der erfassten Größe (g) der Griffkrafterkennungseinheit (GEE) und zumindest eines weiteren Signals einer Fahrsituation, aufgrund derer ein Bremseingriff erforderlich scheint, insbesondere eine Notbremssituation (N), zu erkennen.
  6. Fahrerassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (SE) ausgebildet ist, basierend auf einer erkannten Fahrsituation (N), aufgrund derer eine Bremseingriff erforderlich scheint, zumindest einen Eingriff in die Steuerung der Bremsaktorik (BA) zu veranlassen (w1).
  7. Fahrerassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (SE) ausgebildet ist, basierend auf einer erkannten Fahrsituation (N), aufgrund derer eine Bremseingriff erforderlich scheint, das Bremssystem zu vorkonditionieren.
  8. Fahrerassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (SE) ausgebildet ist, basierend auf einer erkannten Fahrsituation (N), aufgrund derer eine Bremseingriff erforderlich scheint, einen Eingriff in die Steuerung der Lenkaktorik und/oder die Aktivierung eines Fahrmodus (TAF) mit erhöhtem Automatisierungsgrad zu veranlassen.
  9. Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei seiner Fahraufgabe, wobei - eine mit der auf das Lenkrad einwirkenden Griffkraft des Fahrers korrelierenden Größe erfasst wird (100), - basierend auf der erfassten Größe eine Fahrsituation erkannt wird, aufgrund derer ein Bremseingriff erforderlich scheint (200), und - basierend auf der erkannten Fahrsituation ein Eingriff in die Fahrzeugsteuerung veranlasst wird (410,420,430).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf einer erfassten Änderung der mit der Griffkraft korrelierenden Größe, insbesondere basierend auf einer erfassten Vergrößerung der mit der Griffkraft korrelierenden Größe als Fahrsituation, aufgrund derer ein Bremseingriff erforderlich scheint, eine Notbremssituation erkannt wird.
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