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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Überholassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs, welches zur Ermittlung einer bei einem Überholvorgang zu nutzenden Überholtrajektorie aus den Betrieb des eigenen Kraftfahrzeugs beschreibenden Betriebsdaten und die Umgebung des eigenen Kraftfahrzeugs beschreibenden Umgebungsdaten ausgebildet ist, wobei in Abhängigkeit der Überholtrajektorie wenigstens ein Fahreingriff und/oder eine Hinweisgabe an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs erfolgt. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
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Überholmanöver stellen auch für geübte Fahrer von Kraftfahrzeugen ein erhöhtes Gefährdungspotenzial dar. Führt ein Fahrer einen Überholvorgang ohne jegliche Unterstützung durch, muss er selbst mit seinen Sinnen die Umgebung bestmöglich erfassen, sein Kraftfahrzeug und gegebenenfalls das Verhalten anderer Verkehrsteilnehmer einschätzen und die Entscheidung treffen, ob und wie der Überholvorgang durchgeführt wird. Nachdem dies, gerade in unübersichtlichen Situationen und/oder für ungeübte Fahrer, äußerst schwierig ist, wurden bereits Überholassistenzsysteme als Fahrerassistenzsysteme vorgeschlagen, die den Fahrer hinsichtlich eines Überholvorgangs unterstützen können und/oder den Überholvorgang auch vollständig automatisch, das bedeutet, ohne dass der Fahrer eingreifen muss, durchführen können. Wird der Fahrer bereits vor dem Überholvorgang unterstützt, können beispielsweise Sensordaten dahingehend ausgewertet werden, ob Gegenverkehr vorliegt und/oder es kann ein Streckenverlauf dahingehend analysiert werden, ob er sich zum Überholen eignet, so dass eine grundsätzliche Überholempfehlung bzw. Überholwarnung ausgegeben werden kann.
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Für einen konkreten Überholvorgang kann eine optimale Überholstrategie durch umfelderfassende Sensoren, vernetzte Kraftfahrzeuge und backendgestützte Dateninterpretationen für eine konkrete Verkehrssituation ermittelt werden, wobei dann beispielsweise ein zur automatischen Quer- und Längsführung des Kraftfahrzeugs ausgebildetes Fahrzeugsystem den Überholvorgang realisieren kann. Zur Einleitung des Überholmanövers kann sowohl der Fahrer als auch eine automatisierende Fahrfunktion verwendet werden. Überholvorgänge sind durch charakteristische Bewegungsabläufe beschreibbar, die beispielsweise in einer Überholtrajektorie beschrieben sein können. Eine Überholtrajektorie enthält dabei üblicherweise neben einem Bewegungspfad auch einen Geschwindigkeitsverlauf entlang des Bewegungspfades, nachdem bei Überholvorgängen üblicherweise Geschwindigkeitsänderungen erforderlich sind, um den zu überholenden Verkehrsteilnehmer tatsächlich überholen zu können. In einfachen Ausgestaltungen können Überholassistenzsysteme Überholtrajektorien beispielsweise aus der Kenntnis der Fahrzeuggeschwindigkeit des eigenen Kraftfahrzeugs sowie des zu überholenden Verkehrsteilnehmers und den jeweiligen Fahrzeuglängen bestimmen.
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Es wurden jedoch auch bereits Systeme vorgeschlagen, die eine größere Datenmenge an Eingangsdaten nutzen, beispielsweise eine Vielzahl von die Umgebung des eigenen Kraftfahrzeugs beschreibenden Umgebungsdaten und den Betrieb des eigenen Kraftfahrzeugs beschreibenden Betriebsdaten.
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DE 10 2010 022 620 A1 betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Manöverassistenzsystem zur automatischen Ausführung von Fahrmanövern des Kraftfahrzeugs. Dort soll die automatische Ausführung von Fahrmanövern eines Kraftfahrzeugs vereinfacht werden, indem eine kreuzartig ausgestaltete Bedienanordnung zur Bedienung des Manöverassistenzsystems eingesetzt wird.
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DE 10 2015 117 907 A1 betrifft eine Fahrtsteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug, in dem Daten einer Umfangsumgebungserkennungsvorrichtung, einer Fahrtparameterdetektionsvorrichtung, einer Fahrzeugpositionsinformationsdetektionsvorrichtung, einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung, einer Straßenverkehrsinformationskommunikationsvorrichtung und einer Schaltergruppe ausgewertet werden. Die Fahrtsteuerungseinrichtung detektiert ein Überholzielfahrzeug vor dem Fahrzeug in der gleichen befahrenen Fahrspur auf der Basis der Eingangssignale und führt eine Überholsteuerung aus, um das Überholzielfahrzeug zu überholen, und zwar unter Verwendung einer Automatisches-Fahren-Steuerung. Dabei sollen Minimalrucktrajektorien eingesetzt werden.
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WO 2013/178476 A1 betrifft ein Manöverassistenzsystem zur teilautomatischen Ausführung von Manövern, welches eine Anzeige aufweist, mittels der ein Fahrer eines aus mehreren situationsadaptiv zur Auswahl angebotenen Fahrmanövern auswählen kann. Ein Fahrmanöver kann ein automatisiert durchgeführtes Überholen sein.
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Leitet ein Fahrer einen Überholvorgang selber ein, hängt die Performance des gesamten Überholvorgangs von dem Verhalten und den Eigenschaften des jeweiligen Fahrers ab. Beispielsweise haben Reaktionszeit, Pedalstellgeschwindigkeiten, Lenkwinkelgradienten und die aktuelle Schalt- und Fahrstufe einen Einfluss auf die Ausführung eines Überholvorgangs. Beispielsweise verlangsamen langsam begonnene Überholvorgänge in einer ungünstigen Schaltstufe des Getriebes das Gesamtmanöver erheblich. Vermeidbares Gefährdungspotential wird nicht ausgeschlossen.
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DE 10 2011 103 610 A1 betrifft ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs in einer Gegenverkehrssituation, die ein Gegenverkehrsobjekt umfasst. Es wird vorgeschlagen, eine die Gegenverkehrssituation beschreibende Gegenverkehrssituationsgröße zu bestimmen, anhand der ein kritischer Zustand durch ein Kritikalitätskriterium erkannt werden kann, woraufhin eine Sicherheitsreaktion zum Deeskalieren des kritischen Zustands der Gegenverkehrssituation ausgelöst wird, falls das Kritikalitätskriterium erfüllt ist. Konkret wird vorgeschlagen, zunächst eine Warnung auszulösen, wenn das Kritikalitätskriterium erfüllt ist. Erst dann, wenn eine Fahrerreaktion gemäß eines ersten Zusatzkriteriums erkannt wurde, wird durch Eingriffe reagiert.
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WO 2015/176723 A1 betrifft eine Möglichkeit, Schwächen von ACC-Systemen bei Überholvorgängen auszugleichen. Dabei zielt das dortige Verfahren darauf ab, dass sich das ACC-System rücksichtsvoller verhalten soll und so den Verkehrsfluss steigert. Beispielsweise kann einem voranfahrenden Kraftfahrzeug ein Überholvorgang erlaubt werden, um so eine Verärgerung des Fahrers dieses Fahrzeugs zu vermeiden und Wutausbrüche zu verhindern. Auch andere, ein rücksichtsvolles Verhalten des ACC-Systems stärkende Regeln werden beschrieben, beispielsweise ein Einhalten der Höchstgeschwindigkeit.
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DE 10 2015 015 944 A1 betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs hinsichtlich bevorstehender Überholmanöver, wobei eine grundsätzliche Überholeignung für einen Streckenabschnitt aufgrund von Streckendaten eines Schwarms von Kraftfahrzeugen ermittelt werden soll. Diese grundsätzliche Überholeignung kann beispielsweise in digitalem Kartenmaterial abgelegt werden und von einem Backend abgerufen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte, insbesondere bei manuellen Überholvorgängen das Gefährdungspotential reduzierende Möglichkeit zur Unterstützung bei einem Überholvorgang anzugeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.
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Die Erfindung schlägt mithin vor, die Ermittlung der Überholtrajektorie, welche üblicherweise wenigstens einen Bewegungspfad mit zugeordnetem Geschwindigkeitsprofil umfasst, gezielt im Hinblick auf eine möglichst schnelle und effiziente Durchführung des Überholvorgangs vorzunehmen und dabei die vorhandene Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs optimal auszunutzen. Es wird mithin letztlich eine physikalisch optimale Überholtrajektorie bestimmt, die beispielsweise bedeutend kürzer - zeitlich und/oder streckenmäßig - sein kann als bei einem von einem Fahrer selbst ausgeführten realen Überholvorgang. Die tatsächlich vorhandene physikalische Leistungsfähigkeit des eigenen Kraftfahrzeugs wird für einen maximal performanten Überholvorgang ausgenutzt. Sicherheitsaspekte können durch Randbedingungen abgedeckt werden. Dabei kann insbesondere das Überholziel „minimale Überholzeit“ im Vordergrund stehen, mithin die durch die Leistungsfähigkeit mögliche, die allgemeine Überholsicherheit erhaltende und kürzest mögliche Überholtrajektorie bestimmt werden. Auf diese Weise wird mithin die Dauer von Überholvorgängen und somit auch ein Zeitraum, in dem eine potentielle Gefährdung vorliegt, durch gezielte Ausnutzung der Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs deutlich reduziert. Insbesondere führt ein unbedarftes Überholen nicht mehr zu unnötiger Verzögerung des Überholvorgangs. Dem Fahrer wird eine Assistenz in einer als sehr stressig empfundenen Fahrsituation bereitgestellt.
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In einer konkreten Ausführungsform kann hierbei immer dann, sobald ein fahrzeugeigenes oder von extern Daten übertragendes Überholassistenzsystem einen durchzuführenden Überholvorgang erkennt, ein mehrstufiger Funktionsaufruf erfolgen. Zunächst kann die Verkehrssituation anhand der Umgebungsdaten und der Betriebsdaten genau bestimmt werden, insbesondere umfassend Informationen zum Gegenverkehr und zu Geschwindigkeit und Abmessungen aller beteiligten Verkehrsteilnehmer, mithin insbesondere des eigenen Kraftfahrzeugs und des zu überholenden Verkehrsteilnehmers. Es wird dann ein optimaler Überholweg, beispielsweise anhand der Längen der einzelnen Verkehrsteilnehmer, bestimmt, mithin ein generell geeigneter Bewegungspfad. Diesem wird dann ein Geschwindigkeitsprofil derart zugeordnet, dass die Leistungsfähigkeitsinformation erfüllt ist, mithin die Leistungsfähigkeit genutzt wird, und eine möglichst kurze Überholzeit gegeben ist. Andere Teilschritte können die Datenfusion mit dem bekannten und/oder erfassten Streckenverlauf und/oder die Validierung eines freien Fahrschlauchs auf der Überholtrajektorie umfassen. Sobald der reale Fahrer und/oder ein zur vollständig automatischen Führung des Kraftfahrzeugs ausgebildetes Fahrzeugsystem den Überholvorgang einleiten, werden Maßnahmen zur Umsetzung von wenigstens Anteilen der Überholtrajektorie durchgeführt, umfassend insbesondere wenigstens einen Fahreingriff und/oder wenigstens eine Hinweisgabe an den Fahrer des Kraftfahrzeugs.
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In einer konkreten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Leistungsfähigkeitsinformation eine erlaubte Annäherung an einen den physikalischen Grenzbereich des Kraftfahrzeugs beschreibenden Sicherheitsgrenzwert beschreibt. Der physikalische Grenzbereich bzw. entsprechend zugeordnete Sicherheitsgrenzwerte geben an, bei welchen Dynamikparametern das Kraftfahrzeug verlässlich stabil geführt werden kann, mithin, welches die extremst möglichen, durchführbaren Fahrmanöver in einer gegebenen Verkehrssituation sind. Die Leistungsfähigkeitsinformation kann mithin angeben, wie nah man sich an die durch den physikalischen Grenzbereich beschriebene Stabilitätsgrenze heranbegeben darf, wobei die Angabe beispielsweise in Form eines Prozentwertes oder dergleichen erfolgen kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Leistungsfähigkeitsinformation wenigstens teilweise in Abhängigkeit einer Benutzereingabe gewählt wird. So können beispielsweise Fahrer, die mehr Wert auf einen stabilen, ruhigen Fahrstil pflegen, eine erlaubte Annäherung an den physikalischen Grenzbereich deutlich größer wählen als beispielsweise Fahrer, die ohnehin einen sportlichen Fahrstil anstreben. Beispielsweise kann ein Prozentwert zur Annäherung an den physikalischen Bereich gewählt werden, beispielsweise zwischen 85 % und 100 %. Insgesamt beschreibt die Leistungsfähigkeitsinformation daher, wie stark die Annäherung an die physikalischen Grenzen des Kraftfahrzeugs ausfallen darf, dessen Leistungsfähigkeit optimal zur möglichst schnellen Durchführung eines Überholvorgangs genutzt werden soll.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei einem fahrerseitig vorgenommenen Überholvorgang in Abhängigkeit eines Vergleichs der fahrerseitig gewählten Fahrertrajektorie mit der Überholtrajektorie wenigstens ein einen Bedieneingriff des Fahrers modifizierender Hilfsfahreingriff ermittelt und automatisch durchgeführt wird und/oder eine die durch den Hilfsfahreingriff beabsichtigte Modifikation für den Fahrer beschreibende Hinweisausgabe erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt zur Unterstützung eines Fahrers eingesetzt, welcher selbst den Überholvorgang vornimmt. Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn Fahreingriffe des Fahrers, insbesondere innerhalb vorgegebener Grenzen, modifizierende Hilfsfahreingriffe vom Überholassistenzsystem selbst durchgeführt werden bzw. die entsprechenden weiteren Fahrzeugsysteme durch das Überholassistenzsystem entsprechend angesteuert werden. Es ist aber auch denkbar, den Fahrer auf das Verbesserungspotential durch eine entsprechende Hinweisausgabe aufmerksam zu machen, beispielsweise eine stärkere Beschleunigung vom Fahrer anzufordern, was beispielsweise durch einen Beschleunigungspfeil oder dergleichen auf einer entsprechenden Anzeigevorrichtung stattfinden kann. Eine Hinweisausgabe kann selbstverständlich auch genutzt werden, um dem Fahrer eine Modifikation seines Eingriffs zu plausibilisieren. Während es im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchaus auch denkbar ist, den Fahrer bei der Durchführung des Überholvorgangs zu überstimmen, wird es bevorzugt, fahrerseitig vorgenommene Bedieneingriffe zur optimierten Ausnutzung der Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs zu verstärken.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht mithin vor, dass wenigstens einer des wenigstens einen Hilfsfahreingriffs einen Längsführungseingriff und/oder ein Querführungseingriff des Fahrers, einen größeren Anteil der Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs nutzend, verstärkend ermittelt wird. Beispielsweise kann dann, wenn festgestellt wird, dass der Fahrer deutlich zu langsam beschleunigt, mithin hier die Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs nicht hinreichend ausnutzt, eine deutliche Zusatzbeschleunigung vorgesehen werden, um den Überholvorgang insgesamt zu beschleunigen und effizienter durchzuführen. Durch die Verstärkung von Querführungseingriffen kann beispielsweise ein schnellerer Fahrspurwechsel oder dergleichen ermöglicht werden. Der Fahrer wird auf diese Weise nicht nur zu einem verbesserten Überholvorgang hingeführt, sondern er lernt gleichzeitig die tatsächliche Leistungsfähigkeit seines Kraftfahrzeugs besser einzuschätzen.
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Dabei kann es in diesem Kontext vorteilhaft sein, wenn, zumindest bei einem an dem physikalischen Grenzbereich des Kraftfahrzeugs heranreichenden, querführenden Hilfsfahreingriff zumindest eine weitere fahrerseitige Verstärkung des sich insgesamt ergebenden Querführungseingriffs verhindert wird. Je näher die Überholtrajektorie an dem physikalischen Grenzbereich des Kraftfahrzeugs liegt, desto mehr besteht das Risiko, dass durch eine fahrerseitig vorgesehene weitere Übersteuerung die Stabilität des Kraftfahrzeugs verlorengeht oder sogar ein Kontrollverlust stattfindet. Mithin kann vorgesehen sein, eine Sicherheitsfunktion zu realisieren, die ein derartiges ungewolltes Ergebnis vermeidet, indem entsprechende Fahrereingaben nicht dazu führen, dass ein Stabilitätsbereich für den Betrieb des Kraftfahrzeugs verlassen wird.
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In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Teil der Überholtrajektorie eine zu wählende Schaltstufe eines Getriebes des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, wobei eine den Fahrer zur Wahl der Schaltstufe anregende Hinweisausgabe erfolgt und/oder bei einem automatisch schaltbaren Getriebe zu einem den Beginn der Nutzung der Schaltstufe anzeigenden Schaltzeitpunkt automatisch in diese Schaltstufe geschaltet wird. Wie eingangs bereits dargelegt wurde, ist eines der größten Probleme bei der Durchführung von Überholvorgängen gegeben, wenn der Überholvorgang durch Wahl der falschen Schaltstufe des Getriebes deutlich verlangsamt wird. Dem kann erfindungsgemäß dadurch abgeholfen werden, dass eine optimal zu nutzende Schaltstufe, gegebenenfalls auch mehrere optimal zu nutzende Schaltstufen über den Verlauf der Überholtrajektorie, bestimmt und eingesetzt werden. Idealerweise kann das Überholassistenzsystem den Antriebsstrang vor Beginn des Überholvorgangs oder zu Beginn des Überholvorgangs in den optimalen Betriebszustand bringen und so das Beschleunigungsverhalten geeignet vorbereiten. Der für den Überholvorgang optimale Gang/die optimale Schaltstufe wird eingelegt bzw. vorgeschlagen, um ein fahrerseitiges Verschalten zu vermeiden. So führen falsch eingelegte Schaltstufen nicht mehr zu einer unnötigen Verzögerung des Überholvorgangs.
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Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Überholtrajektorie und/oder ein seitens des Überholassistenzsystems vorzunehmender Fahreingriff eine Aktivierung einer zeitlich begrenzten Zusatzbeschleunigungsfunktion, insbesondere das Zuschalten eines Elektromotors und/oder das Aktivieren einer Kickdown-Funktion, umfasst. Dem liegt die Überlegung zugrunde, mit dem Ziel einer zeiteffizienten Durchführung des Überholvorgangs bislang nicht genutztes Beschleunigungspotential innerhalb des Kraftfahrzeugs auszunutzen, beispielsweise eine Kickdown-Funktion auch dann zu aktivieren, wenn dies fahrerseitig nicht erfolgt ist, um den Überholvorgang so zu beschleunigen und mithin zu optimieren. Mit besonderem Vorteil kann in einem Hybridfahrzeug, das zur Zeit mit dem Verbrennungsmotor betrieben wird, ein Elektromotor kurzzeitig zugeschaltet werden, um eine zusätzliche Beschleunigungsleistung zu erzielen. Eine derartige Funktion in einem Hybridfahrzeug wird auch als Boost-Funktion bezeichnet und erhöht die verfügbare Leistung und mithin die Leistungsfähigkeit. Der Elektromotor kann also in einer Hybridkonfiguration eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, um einen zusätzlichen Leistungszuwachs aus dem Elektromotor, der ergänzend noch im Boost-Modus betrieben werden kann, auszuschöpfen. Auf diese Weise werden mithin automatisch Leistungsfähigkeitsressourcen ausgeschöpft, die bislang nicht im Rahmen von Überholvorgängen berücksichtigt wurden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es auch denkbar, dass das Kraftfahrzeug wenigstens teilweise automatisch entlang der Überholtrajektorie geführt wird. Insbesondere ist es auch möglich, wenngleich weniger bevorzugt, die Überholtrajektorie vollständig automatisch durch entsprechende Fahreingriffe umzusetzen, beispielsweise im autonomen Betrieb des Kraftfahrzeugs. Auf diese Weise werden dann Überholvorgänge effizienter durchgeführt.
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Zweckmäßigerweise kann die Leistungsfähigkeitsinformation optimale Betriebspunkte eines Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs umfassen, welche bei der Ermittlung der Überholtrajektorie höher gewichtet verwendet werden. Das bedeutet, es werden bevorzugt Betriebszustände herbeigeführt, in denen der Motor, insbesondere Verbrennungsmotor, des Kraftfahrzeugs an einem optimalen Betriebspunkt betrieben wird. Auf diese Weise ist eine maximale Leistungsentfaltung möglich. Dies ergänzt letztlich konsequent die Wahl der geeigneten Schaltstufe, welche letztlich einem optimalen Betriebspunkt des Getriebes bzw. allgemein der Momenten- und Kraftwandler entspricht. Mit besonderem Vorteil berücksichtigt die Ermittlung der optimalen Überholstrategie mithin die physikalischen Grenzen des Kraftfahrzeugs, den optimalen Betriebspunkt des Motors und optimal zu verwendende Schaltstufen.
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Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass Fahreingriffe des Überholassistenzsystems lediglich Längsführungseingriffe umfassen und/oder dass durch das Überholassistenzsystem wenigstens ein Fahrzeugsystem für den Überholvorgang vorkonditioniert wird. Beispielsweise ist also eine Ausgestaltung möglich, in der das Überholassistenzsystem die Querführung des Kraftfahrzeugs, mithin die Lenkung, nicht übernimmt, dafür aber das Beschleunigungsverhalten des überholenden Kraftfahrzeugs geeignet adaptiert, um eine möglichst schnelle Durchführung zu erlauben. Alternativ oder zusätzlich kann, insbesondere erweiternd zur Wahl einer geeigneten Schaltstufe zu Beginn des Überholvorgangs, auch eine weitere Vorkonditionierung von Fahrzeugsystemen im Hinblick auf den Überholvorgang erfolgen, beispielsweise um eine optimale Beschleunigung zu erlauben und dergleichen. Weitere, zu parametrierende Fahrerassistenzsysteme können beispielsweise eine ABS-Regelung, Bremssysteme und dergleichen sein.
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Vorzugsweise wird die Überholtrajektorie, insbesondere zyklisch, aufgrund aktueller Umgebungsdaten und Betriebsdaten aktualisiert. Dies ist nicht nur dann zweckmäßig, wenn der Fahrer selbst den eigentlichen Überholvorgang steuert und durch das Überholassistenzsystem lediglich unterstützt wird, da dann auf die vom Fahrer verändert geschaffene Situation reagiert werden kann, sondern auch bei einer vollautomatischen Durchführung des Überholvorgangs, nachdem neue Informationen geeignet verarbeitet werden können, um eine ideale Sicherheit und Effizienz des Überholvorgangs gewährleisten zu können.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, dass bei der Ermittlung der Überholtrajektorie, insbesondere wenigstens zu deren Abschluss, eine in der aktuell befahrenen Umgebung geltende Höchstgeschwindigkeit berücksichtigt wird. Mithin ist es denkbar, die aktuell zulässige Höchstgeschwindigkeit zu berücksichtigen, beispielsweise, indem das Kraftfahrzeug nach dem geglückten Überholvorgang die Geschwindigkeit gezielt und angemessen an die Begrenzung anpasst, nötigenfalls auch das Kraftfahrzeug verzögert.
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Durch die Umgebungsdaten kann ein umfassendes Abbild des Umfelds des Kraftfahrzeugs und somit der Verkehrssituation gegeben sein. Vorzugsweise werden als Umgebungsdaten Sensordaten und/oder von anderen Kraftfahrzeugen und/oder einer Backendeinrichtung empfangene Kommunikationsdaten und/oder digitale Kartendaten umfassende Umgebungsdaten verwendet.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn von der Backendeinrichtung empfangene Kommunikationsdaten aus insbesondere Sensordaten umfassenden Kommunikationsinformationen anderer Kraftfahrzeuge durch Auswertung ermittelte Schwarmdaten umfassen. Auf diese Weise wird die eigene Umgebungswahrnehmung, beispielsweise durch Sensoren des Kraftfahrzeugs selber, mithin um die Umgebungswahrnehmung anderer Kraftfahrzeuge, beschrieben durch deren Sensordaten, ergänzt, nachdem die entsprechenden Sensordaten an die Backendeinrichtung übermittelt und dort zusammenfassend ausgewertet werden. Derartige zusammengefasste Informationen weiterer in der Umgebung des Kraftfahrzeugs betriebener Kraftfahrzeuge werden häufig als Schwarmdaten bezeichnet. Es entstehen hochgenaue Streckeninformationen, die zudem auch nützliche Zusatzinformationen enthalten können, beispielsweise betreffend Gefahrenstellen, Wetterverhältnisse und dergleichen. Die in der Backendeinrichtung gebildete Schwarmdatenbank dient hier letztlich zur Bewertung und Ermittlung des Überholvorgangs.
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Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann auch vorsehen, dass die Überholtrajektorie wenigstens teilweise seitens einer bzw. der Backendeinrichtung ermittelt und an das Kraftfahrzeug übertragen wird. Es ist mithin denkbar, die Ermittlung der Überholtrajektorie aus dem Kraftfahrzeug auszulagern und letztlich als externe Dienstleistung seitens der Backendeinrichtung, die im Übrigen auch eine Cloud-Einrichtung sein kann, bereitzustellen. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit einer Nutzung von Schwarmdaten vorteilhaft, da dann eine große Datenbasis bereitsteht, um hochgenaue, sichere und zeitlich effiziente Überholtrajektorien zu ermitteln. Dabei können die hohen Rechenleistungen stationärer Recheneinrichtungen, insbesondere auch einer Cloud, zweckmäßig eingesetzt werden.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Überholassistenzsystem mit einem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildeten Steuergerät. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, so dass auch mit diesem die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und
- 2 einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1, welches vorliegend als ein Hybridkraftfahrzeug ausgebildet ist, mithin einen Antriebsstrang 2 mit einem Elektromotor 3, einem Verbrennungsmotor 4 und einem Getriebe 5 aufweist. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ferner wenigstens ein Lenksystem 6, welches auch elektronisch zur automatisierten Querführung angesteuert werden kann, und ein Bremssystem 7. Das Kraftfahrzeug 1 weist ferner verschiedene Sensoren 8 auf, die als Umgebungssensoren zur Umgebungserfassung und als Eigensensoren zur Betriebsdatenerfassung des Kraftfahrzeugs 1 dienen. Das Kraftfahrzeug 1 ist ferner mit einem Navigationssystem 9 ausgestattet, in welchem digitale Kartendaten für eine Navigationsfunktion gespeichert sind und das Positionsdaten eines GPS-Sensors 10 ausnutzt, um das Kraftfahrzeug mittels Map-Matching innerhalb des digitalen Kartenmaterials zu lokalisieren. Über Anzeigemittel 11 können Informationen, Hinweise und/oder Warnungen an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 ausgegeben werden.
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Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ferner ein Überholassistenzsystem 12, welches ein Steuergerät 13 umfasst, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Das Steuergerät 13 kann hierfür gegebenenfalls vorausgewertete Sensordaten der Sensoren 8, digitale Kartendaten des Navigationssystems 9 sowie Kommunikationsdaten, die über eine Kommunikationseinrichtung 14 erhalten wurden, empfangen und verarbeiten und in deren Abhängigkeit den Antriebsstrang 2, das Lenksystem 6, das Bremssystem 7 und die Anzeigemittel 11 ansteuern.
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Über die Kommunikationseinrichtung 14 ist, wie schematisch angedeutet, zum einen eine Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikation (Pfeil 15) zu weiteren Kraftfahrzeugen 16, zum anderen auch eine wiederum wenigstens teilweise drahtlose Kommunikation zu einer Backendeinrichtung 17 möglich, vgl. Pfeil 18. Die Backendeinrichtung 17 stellt aus Kommunikationsinformationen, die Sensordaten umfassen, weiterer Kraftfahrzeuge, insbesondere auch eines Teils der Kraftfahrzeuge 16, wie der Pfeil 19 andeutet, ermittelte Schwarmdaten bereit. Die aktuell durchfahrene Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 betreffende Schwarmdaten können als Umgebungsdaten über die wenigstens teilweise drahtlose Kommunikationsverbindung abgerufen werden und auch in dem Steuergerät 13 genutzt werden, um eine optimale Überholtrajektorie zu bestimmen.
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Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird durch 2 näher erläutert. Dabei wird in einem Schritt S1 ständig überprüft, ob die Wahrscheinlichkeit für ein stattfindendes Überholmanöver einen Wahrscheinlichkeitsschwellwert übersteigt. Beispielsweise können hierzu Sensordaten der Umgebungssensoren 8 und/oder Kommunikationsdaten weiterer Kraftfahrzeuge 16 und/oder Schwarmdaten der Backendeinrichtung 17 ausgewertet werden, gemeinsam mit Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs 1, um zu erkennen, dass ein langsameres Kraftfahrzeug vorausfährt, welches aller Voraussicht nach von dem Kraftfahrzeug 1 überholt werden wird. Wird festgestellt, dass ein Überholvorgang wahrscheinlich ist, wird mit einem Schritt S2 fortgefahren.
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In dem Schritt S2 wird ein die Verkehrssituation möglichst genau beschreibendes Umfeldmodell aus wenigstens den Umgebungsdaten, umfassend Sensordaten der Sensoren 8, auf den aktuell befahrenen Streckenabschnitt bezogenen digitalen Kartendaten des Navigationssystems 9 und Kommunikationsdaten, wiederum umfassend Informationen weiterer Kraftfahrzeuge 16 und Schwarmdaten, ermittelt. Entsprechende Fusionstechniken sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, wobei vorliegend wenigstens Informationen zum Gegenverkehr, die Geschwindigkeit und Abmessung aller Verkehrsteilnehmer und der zukünftige Streckenverlauf bestimmt werden.
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Dieses Umfeldmodell, welches teilweise auch bereits außerhalb des Steuergeräts 13 ermittelt worden sein kann, wird in einem Schritt S3 nun genutzt, um eine im Hinblick auf die möglichst zeiteffiziente Durchführung des Überholvorgangs optimierte Überholtrajektorie, umfassend einen Bewegungspfad und einen Geschwindigkeitsverlauf entlang des Bewegungspfades, zu bestimmen, wobei die zu nutzende Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs 1, beschrieben durch eine Leistungsfähigkeitsinformation 20, berücksichtigt und ausgenutzt wird. Die Leistungsfähigkeitsinformation 20 umfasst vorliegend wenigstens einen eine erlaubte Annäherung an einen den physikalischen Grenzbereich des Kraftfahrzeugs 1 beschreibenden Sicherheitsgrenzwert, mithin eine Angabe, wie nah sich das Kraftfahrzeug an eine Stabilitätsgrenze bzw. Kontrollverlustrisikogrenze während eines Überholvorgangs heranbegeben soll. Der konkrete Wert kann wenigstens teilweise in Abhängigkeit einer Benutzereingabe gewählt werden, welche beispielsweise einen Prozentwert umfassen kann, wie viel der sicher einsetzbaren Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs während eines Überholvorgangs tatsächlich genutzt werden soll. Beispielsweise ist eine Einstellung im Bereich von 85 % bis 95 % oder sogar bis 100 % denkbar.
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Im im Schritt S3 stattfindenden Optimierungsverfahren wird nun diese Leistungsfähigkeitsinformation genutzt, um einen möglichst schnellen Überholvorgang unter idealer Ausnutzung der optimal bereitgestellten Leistungsfähigkeit zu ermöglichen. Die Leistungsfähigkeitsinformation 20 umfasst dabei im Übrigen auch Informationen zur Verfügbarkeit von Zusatzbeschleunigungsfunktionen, vorliegend der Möglichkeit des Zuschaltens des Elektromotors 3 bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors 4, um in einem Boost-Modus zusätzliche Leistungsfähigkeit bereitzustellen. Diese zusätzlich in dem Hybridkraftfahrzeug 1 verfügbare Leistung wird mithin auch eingesetzt, um einen möglichst effizienten Überholvorgang zu erreichen. Zur möglichst optimalen Nutzung der Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs 1 enthält die Leistungsfähigkeitsinformation 20 ferner optimale Betriebspunkte der Antriebsmotoren 3 und insbesondere 4, welche bevorzugt angestrebt werden. Im Schritt S3 wird im Übrigen auch eine ideale Abfolge von Schaltstufen während des Überholvorgangs, also während der Überholtrajektorie, ermittelt, insbesondere eine zum möglichst effektiven Beschleunigen zu Beginn des Überholvorgangs vorliegende Schaltstufe. Bei einem Handschaltgetriebe kann eine entsprechende Hinweisausgabe an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 unter Nutzung der Anzeigemittel 11 erfolgen; bevorzugt wird bei einem automatisch schaltbaren Getriebe 5 die Schaltstufe im weiteren Verlauf, also sobald der Überholvorgang stattfindet, automatisch eingestellt.
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Die Ermittlung der optimalen Überholtrajektorie im Schritt S3 kann mehrstufig erfolgen, wobei zunächst anhand der Abmessungen der beteiligten Verkehrsteilnehmer ein optimaler Überholweg (Bewegungspfad) im Allgemeinen bestimmt werden kann, der eine minimale Überholzeit ermöglicht, wobei dann eine Datenfusion mit dem bekannten und/oder erfassten Streckenverlauf erfolgt, mithin der Bewegungspfad auf diesen angepasst wird. Mittels des Umfeldmodells wird sodann ein freier Fahrschlauch auf dieser optimale Überholtrajektorie validiert.
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In einem Schritt S4 wird dann überwacht, ob der Überholvorgang - vorliegend durch einen Fahrer - initiiert wird, wobei die Anwendung des Verfahrens auch bei einem durch ein zur vollautomatischen Führung des Kraftfahrzeugs ausgebildetes Fahrzeugsystem ausgelösten Überholvorgang erfolgen kann.
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Während des Überholvorgangs kann der Fahrer auf zweierlei Art, angedeutet durch die Schritte S5 und S6, unterstützt werden, zum einen bevorzugt durch die Durchführung von Fahreingriffen, insbesondere Hilfsfahreingriffen, zum anderen durch Hinweisausgabe, vgl. Schritt S6.
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Hilfsfahreingriffe im Schritt S5 werden dabei zur Modifikation von Fahreingriffen, die aus fahrerseitigen Bedieneingriffen folgen, verwendet, insbesondere zu deren Verstärkung im Hinblick auf eine möglichst schnelle Durchführung des Überholvorgangs. Die Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs 1 wird auf diese Weise ideal ausgenutzt und der Fahrer wird auf dieses Potential, das er bislang nicht genutzt hat, hingewiesen, so dass ein Lerneffekt eintritt. Vollkommen unabhängig von solchen Hilfsfahreingriffen kann immer automatisch die korrekte Schaltstufe im Getriebe 5 eingestellt werden, ferner können Zusatzbeschleunigungsfunktionen, insbesondere das Zuschalten eines Elektromotors, vollständig automatisch erfolgen, wenn eine starke Beschleunigung bei höherer Leistungsverfügbarkeit sinnvoll ist.
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Wie bereits erwähnt, ist es grundsätzlich auch denkbar, unter Nutzung der bestimmten Überholtrajektorie den Überholvorgang vollständig automatisch durchzuführen.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Überholtrajektorie, wie durch den gestrichelten Pfeil 21 angedeutet, vorzugsweise ständig aktuell gehalten wird, beispielsweise bei Vorliegen neuer Umgebungsdaten und/oder Betriebsdaten zyklisch aktualisiert wird, um Veränderungen und/oder Fahrereingaben berücksichtigen zu können.
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Es ist auch eine Ausgestaltung denkbar, in der der Fahrer die volle Hoheit über die Querführung behält, die Längsführung jedoch vollständig von dem Überholassistenzsystem 12 übernommen wird. Ferner sei bezüglich der Hilfsfahreingriffe darauf hingewiesen, dass bei nahe am physikalischen Grenzbereich befindlichem Kraftfahrzeug 1 durch den Hilfsfahreingriff insbesondere wenigstens eine weitere Verstärkung sicherheitshalber unterbunden wird, beispielsweise durch Unterdrückung eines entsprechenden Bedieneingriffs und/oder Blockieren eines Eingabemittels.
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In einer alternativen Ausführungsform kann auch die Backendeinrichtung 17 einen Teil des Überholassistenzsystems 12, insbesondere für mehrere Kraftfahrzeuge 1, 16, bilden, indem die Überholtrajektorie dort backendseitig bestimmt wird, wodurch die dort größeren Rechenkapazitäten eingesetzt werden können, insbesondere, wenn die Backendeinrichtung 17 eine Cloud oder Teil einer Cloud ist.
