DE102018209391A1

DE102018209391A1 - Einstellen einer Geschwindigkeit eines bodengebundenen Fahrzeugs in Abhängigkeit einer erkannten Beschaffenheit eines bodenniedrigen Hindernisses

Info

Publication number: DE102018209391A1
Application number: DE102018209391.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Jauch
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-06-13
Filing date: 2018-06-13
Publication date: 2019-12-19
Also published as: WO2019238333A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einstellung einer Geschwindigkeit eines bodengebundenen Fahrzeugs (1). Dabei wird eine Beschaffenheit (R1, R2, H1, H2) eines bodenniedrigen Hindernisses (5, 5.1, 5.2) in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (1) erkannt, und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) in Abhängigkeit der erkannten Beschaffenheit (R1, R2, H1, H2) des Hindernisses (5, 5.1, 5.2) eingestellt. Das Erkennen der Beschaffenheit (R1, R2, H1, H2) umfasst dabei ein Erkennen eines Maßes für eine Abrundung (R1, R2) des Hindernisses (5, 5.1, 5.2), und das Einstellen der Geschwindigkeit umfasst dementsprechend ein Einstellen der Geschwindigkeit in Abhängigkeit des erkannten Maßes der Abrundung (R1, R2).

Description

Die Erfindung betrifft das Einstellen einer Geschwindigkeit eines bodengebundenen Fahrzeugs. Hierbei wird eine Beschaffenheit eines bodenniedrigen Hindernisses in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug erkannt und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit der erkannten Beschaffenheit des Hindernisses eingestellt.
Ein zu schnelles Überfahren eines bodenniedrigen Hindernisses, wie insbesondere eines Bordsteines oder einer Bremsschwelle, mit einem Kraftfahrzeug kann zu einer Beschädigung des Fahrzeugs führen. Außerdem kann ein zu schnelles Überfahren von Fahrzeuginsassen als unangenehm empfunden werden.
Es sind Systeme zur Einstellung eines Fahrwerks eines bodengebundenen Fahrzeugs in Abhängigkeit eines erkannten Straßenzustandes bekannt. Es sind außerdem Systeme zum zumindest teilweise autonomen Bewegen eines bodengebundenen Fahrzeugs auf einer Fahrbahn bekannt.
In der DE10 2016 119 201 A1 wird ein Fahrzeugsystem zur automatischen Erkennung und Anpassung der Fahrgeschwindigkeit an Bodenunebenheiten, wie Bodenschwellen beschrieben. Die Erkennung erfolgt über Ultraschall, Radar, Lidar oder optische Sensoren. Das System reduziert entsprechend dem Abstand zur Bodenunebenheit die Geschwindigkeit entweder durch Gaswegnahme und/oder durch Bremseinwirkung.
In der GB 2 525 839 A1 wird ein System zum Erkennen, Kategorisieren und Speichern von Bodenunebenheiten vor einem Fahrzeug, zum Beispiel mittels einer Kamera, beschrieben, das automatische Korrekturen auslösen kann, um die Auswirkungen beim Überfahren der Bodenunebenheit zu vermindern.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die in den Hauptansprüchen jeweils angegebenen Gegenstände gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den jeweiligen Unteransprüchen entnehmbar.
Dementsprechend wird zur Einstellung einer Geschwindigkeit eines bodengebundenen Fahrzeugs vorgeschlagen, dass:

• eine Beschaffenheit eines bodenniedrigen Hindernisses in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug erkannt wird, und
• die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit der erkannten Beschaffenheit des Hindernisses eingestellt wird.

Hierbei umfasst das Erkennen der Beschaffenheit ein Erkennen eines Maßes für eine Abrundung des Hindernisses. Dementsprechend umfasst das Einstellen der Geschwindigkeit dann ein Einstellen der Geschwindigkeit in Abhängigkeit des erkannten Maßes der Abrundung.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die maximale Geschwindigkeit, mit der ein bodennahes Hindernis überfahren werden kann, nicht nur von der Höhe des Hindernisses abhängig ist, sondern auch von der Abrundung des Hindernisses. So kann - bei identischen Höhen der Hindernisse - ein relativ stark abgerundetes bodennahes Hindernis, wie beispielsweise eine so genannte Bremsschwelle (auch Rüttelschwelle oder „Speed bump“ genannt), relativ schnell überfahren werden, während ein relativ schwach abgerundetes bodennahes Hindernis, beispielsweise eine übliche Bordsteinkante, nur relativ langsam überfahren werden kann.
Durch die vorgeschlagene Vorgehensweise kann der Komfort des Fahrzeugs und die Haltbarkeit von Komponenten des Fahrzeugs verbessert werden, insbesondere von Fahrwerkskomponenten. Es können bedarfsweise noch weitere geeignete Faktoren bei der Ermittlung der Geschwindigkeit berücksichtigt werden, wie beispielsweise ein Kurvenradius oder eine Steigung oder Neigung der Fahrbahnoberfläche, auf dem sich das Fahrzeug befindet.
Unter einem bodengebundenen Fahrzeug wird ein zur Fortbewegung auf einer Fahrbahn vorgesehenes Fahrzeug verstanden, insbesondere ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung eignet sich vor allem für Fahrzeuge, welche relativ oft Hindernisse überwinden müssen. Das Fahrzeug kann also ein land- oder forstwirtschaftliches Kraftfahrzeug sein. Bei dem bodengebundenen Fahrzeug kann es sich um ein vollständig oder teilweise autonomes bodengebundenes Fahrzeug handeln, insbesondere mit einem SAE-Level (SAE J3016) gleich oder größer als 1.
Unter der Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird insbesondere eine Geschwindigkeit über Grund verstanden, also eine Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Fahrbahnoberfläche, auf der sich das Fahrzeug befindet. Die Geschwindigkeit kann dadurch eingestellt werden, dass ein Traktionsantrieb des Fahrzeugs, wie beispielsweise eine E-Maschine oder eine Verbrennungskraftmaschine, entsprechend angesteuert wird. Die Geschwindigkeit kann alternativ oder zusätzlich auch dadurch eingestellt werden, dass eine Bremse des Fahrzeugs betätigt wird. Das Einstellen der Geschwindigkeit kann eine Steuerung oder Regelung der Geschwindigkeit umfassen. Insbesondere wird in Abhängigkeit der erkannten Beschaffenheit des Hindernisses eine Soll-Geschwindigkeit ermittelt und eingestellt, die von dem Fahrzeug anschließend umgesetzt wird oder werden soll oder die von dem Fahrzeug nicht überschritten werden darf.
Als bodenniedriges Hindernis wird ein im Vergleich zu dem Fahrzeug oder einem Fahrzeugrad des Fahrzeugs relativ niedriges Hindernis verstanden, wie insbesondere ein Bordstein oder eine Bremsschwelle. Als bodenniedriges Hindernis wird insbesondere ein Hindernis verstanden, das sich mit einer Höhe von der Fahrbahnoberfläche aufwärts erstreckt (also ein Anhebung), die kleiner als 50 cm ist, bevorzugt kleiner als 30 cm ist, besonders bevorzugt kleiner als 20 cm ist. Als bodenniedriges Hindernis kann auch ein solches Hindernis verstanden werden, das eine Höhe kleiner als ¼ eines Raddurchmessers eines Fahrzeugrades des Fahrzeugs hat.
Als Höhe des Hindernisses wird insbesondere ein Maß für die Erhabenheit des Hindernisses über die Fahrbahnoberfläche verstanden. Dies kann insbesondere eine Höhendifferenz zwischen einer (aktuellen) Fahrbahnoberfläche des Fahrzeugs in einem bestimmten Abstand vor dem Hindernis und einem Scheitelpunkt des Hindernisses sein.
Zur Erkennung der Beschaffenheit des Hindernisses, also des Maßes der Abrundung und gegebenenfalls der Höhe des Hindernisses, kann an dem Fahrzeug eine entsprechend geeignete Umfeldsensorik vorgesehen sein, beispielsweise eine bildgebende Umfeldsensorik. Die Umfeldsensorik kann eines oder mehrere der folgenden Systeme umfassen: Radar, Lidar, Ultraschallsensor, Kamera. Die Umfeldsensorik kann gleichzeitig für weitere Funktionen des Fahrzeugs dienen, beispielsweise zur Navigation und/oder zur Ermittlung einer geeigneten Bewegungsbahn des Fahrzeugs auf der Fahrbahnoberfläche, die das Fahrzeug zumindest teilweise autonom entlang fährt und/oder als Einparkhilfe. Die Beschaffenheit des Hindernisses kann alternativ oder zusätzlich anhand von anderen zur Verfügung gestellten Informationen erkannt werden, insbesondere durch Informationen eines Navigationssystems des Fahrzeugs oder eines anderen Onboard- oder Offboard-Informationsspeichers.
Bevorzugt wird mit zunehmender Abrundung des Hindernisses eine größere Geschwindigkeit eingestellt. Bei einer relativ geringen Abrundung des Hindernisses wird dann also eine relativ geringe Geschwindigkeit eingestellt. Umgekehrt wird dann also bei einer relativ großen Abrundung des Hindernisses eine relativ große Geschwindigkeit eingestellt. Somit ist die Geschwindigkeit bedarfsgerecht einstellbar.
Bevorzugt umfasst das Erkennen der Beschaffenheit auch ein Erkennen der Höhe des Hindernisses. Dementsprechend umfasst das Einstellen der Geschwindigkeit dann auch ein Einstellen der Geschwindigkeit in Abhängigkeit der erkannten Höhe des Hindernisses. Somit ist die Geschwindigkeit besser bedarfsgerecht einstellbar. Vorzugsweise wird zur weiteren Verbesserung mit zunehmender Höhe des Hindernisses eine geringere Geschwindigkeit eingestellt. Bei einer relativ geringen Höhe des Hindernisses wird dann also eine relativ große Geschwindigkeit eingestellt. Umgekehrt wird dann also bei einer relativ großen Höhe des Hindernisses eine relativ geringe Geschwindigkeit eingestellt.
Bevorzugt wird die Geschwindigkeit mittels einer mathematischen Gleichung oder einer Kennlinie oder einem Kennfeld ermittelt. Die Gleichung oder die Kennlinie oder das Kennfeld weist dann als Eingangsgrößen zumindest oder genau einerseits die Höhe des Hindernisses und andererseits das Maß der Abrundung des Hindernisses auf. Anhand dieser Eingangsgrößen wird dann mittels der Gleichung oder der Kennlinie oder dem Kennfeld die Geschwindigkeit ermittelt und ausgegeben.
Bevorzugt ist das Maß für die Abrundung eine Kategorie, welche dem Hindernis anhand einer erkannten Form des Hindernisses aus einer Sammlung von mehreren Kategorien für die Abrundung zugewiesen wird. Es wird demnach zunächst die Form des Hindernisses erkannt, beispielsweise mittels der Umfeldsensorik. Aus der Form ist die Abrundung des Hindernisses herleitbar, beispielsweise anhand der Geometrie (Abmessungen, Radien etc.) der Form. Anschließend wird dem Hindernis anhand seiner Form (und der daran erkennbaren Abrundung) diejenige von mehreren Kategorien für die Abrundung zugewiesen, die der Form am besten entspricht. Diese zugewiesene Kategorie dient dann das Maß der Abrundung und wird zur entsprechenden Einstellung der Geschwindigkeit genutzt.
Diese Kategorisierung kann einmalig erfolgen oder sie kann mehrmalig im Laufe der Annäherung des Fahrzeugs an das Hindernis erfolgen. Im letztgenannten Fall kann sich mit zunehmender Nähe zum Hindernis und damit einer verbesserten Erkennung der Beschaffenheit des Hindernisses eine der Realität besser entsprechende Kategorisierung ergeben. Somit kann die Geschwindigkeit besser bedarfsgerecht eingestellt werden.
Je nach Erkennungsvermögen der eingesetzten Umfeldsensorik können wenige (beispielsweise zwei) oder mehr (beispielsweise fünf oder mehr) Kategorien vorhanden sein, um das jeweilige Hindernisse entsprechend einordnen zu können und um damit das Maß für die Abrundung zu bestimmen. Die Kategorien können beispielsweise von „weiche Abrundung“ / „weiche Kante“ über „mittlere Abrundung“ / „leicht abgerundete Kante“ bis hin zu „keine Abrundung“ / „scharfe Kante“ reichen. Sinngemäße, jedoch anderslautende Kategorien sind ebenfalls möglich. Beispielsweise können auch Zahlenwerte als Maß für Abrundung eingesetzt werden.
Das Hindernis kann beispielsweise anhand von Radien in der Geometrie der erkannten Form des Hindernisses kategorisiert werden. So können große Radien zur Kategorisierung „weiche Abrundung“ / „weiche Kante“ führen, und kleine oder keine Radien können zur Kategorisierung „keine Abrundung“ / „scharfe Kante“ führen.
Vorgeschlagen wird ein gemäß dieser vorgeschlagenen Vorgehensweise ablaufendes Verfahren zur Einstellung der Geschwindigkeit des bodengebundenen Fahrzeugs.
Vorgeschlagen wird auch ein Steuergerät zur Einstellung der Geschwindigkeit des bodengebundenen Fahrzeugs. Dieses ist zur Ausführung der vorgeschlagenen Vorgehensweise (also des Verfahrens) ausgeführt. Das Steuergerät verfügt dementsprechend über zumindest einen Eingang, um die erforderlichen Informationen zu dem Hindernis zugeführt zu bekommen, beispielsweise von der Umfeldsensorik des Fahrzeugs. Das Steuergerät verfügt auch über ein Verarbeitungsmittel, wie beispielsweise einen Mikroprozessor, um die zugeführten Informationen entsprechend der vorgeschlagenen Vorgehensweise auszuwerten und somit die Geschwindigkeit einzustellen. Und das Steuergerät verfügt über zumindest einen Ausgang, um die Einstellung der Geschwindigkeit vornehmen zu können, beispielsweise um Aktoren des Fahrzeugs entsprechend anzusteuern (also entsprechende Befehle auszugeben). Das Steuergerät kann somit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs regeln oder steuern.
Vorgeschlagen wird auch ein Computerprogrammprodukt. Dieses verfügt über Befehle, die, wenn sie von einer Recheneinheit ausgeführt werden, bewirken, dass die Recheneinheit das vorgeschlagene Verfahren ausführt. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Computer oder Mikrocontroller sein oder einen solchen umfassen. Die Recheneinheit kann beispielsweise das vorgeschlagene Steuergerät sein. Bei dem Computerprogrammprodukt kann es sich beispielsweise um einen elektronischen Datenspeicher handeln, auf dem die Befehle elektronisch gespeichert sind. Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise speziell zum Einsatz in dem Steuergerät ausgeführt sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Figur (1) näher erläutert, aus der weitere bevorzugte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung entnehmbar sind.
1 zeigt hierbei in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeugs 1, das sich mit einer Geschwindigkeit in Pfeilrichtung auf einer Fahrbahnoberfläche fortbewegt. Das Kraftfahrzeugs 1 verfügt über ein Steuergerät 2, mittels dessen zumindest die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 einstellbar ist. Das Steuergerät 2 ist hierzu mit einem Traktionsmotor und/oder einer Bremsanlage 3 des Fahrzeugs 1 gekoppelt. Das Fahrzeug 1 verfügt des Weiteren über eine Umfeldsensorik 4. Die Umfeldsensorik 4 ist dazu geeignet, die Fahrbahnoberfläche zumindest in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 1 zu erfassen. Die Umfeldsensorik 4 erfasst also auch bodennahe Hindernisse 5, die sich in Form von Erhebungen auf der Fahrbahnoberfläche abzeichnen und die das Fahrzeug 1 bei Beibehaltung der Fahrtrichtung überqueren muss. Das Steuergerät 2 ist auch mit der Umfeldsensorik 4 gekoppelt. Es erhält somit von der Umfeldsensorik 4 die Informationen über die Fahrbahnoberfläche und über die darauf befindlichen bodennahen Hindernisse 5.
In 1 sind beispielhaft zwei verschiedene bodennahe Hindernisse 5 dargestellt, nämlich ein stark abgerundetes Hindernis 5.1 wie eine Bremsschwelle und ein wenig oder nicht-abgerundetes Hindernis 5.2 wie eine Bordsteinkante. So weist das Hindernis 5.1 aus Sicht des Fahrzeugs 1 eine relativ weiche, abgerundete Form auf, während das Hindernis 5.2 eine relativ harte, kantige Form aufweist. Die Form des Hindernisses 5.1 zeichnet sich somit durch relativ große Radien R1 aus, während sich die Form des Hindernisses 5.2 durch relativ kleine Radien R2 auszeichnet. Die Höhen H1, H2 dieser Hindernisse 5.1 und 5.2 sind quasi identisch. Trotz gleicher Höhen H1, H2 ergeben sich durch die unterschiedlichen Abrundungen unterschiedliche Geschwindigkeiten für das Fahrzeug 1, mit denen es die Hindernisse 5.1 und 5.2 überfahren sollte, um dabei eine Beschädigung des Fahrzeugs 1 zu verhindern und um den Komfort für einen Fahrzeuginsassen nicht zu mindern.
Es ist daher vorgesehen, dass die Beschaffenheit der bodenniedrigen Hindernisse 5.1, 5.2 jeweils erkannt wird und dementsprechend die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit der jeweils erkannten Beschaffenheit eingestellt wird. Als Größe für die Beschaffenheit wird einerseits ein Maß für die Abrundung jedes Hindernisses 5.1, 5.2 ermittelt. Beispielsweise werden die Radien R1, R2 oder eine daraus resultierende bestimmte Kategorie für die jeweilige Abrundung ermittelt. Bevorzugt wird zudem als weitere Größe der Beschaffenheit die Höhe H1, H2 des jeweiligen Hindernisses 5.1, 5.2 ermittelt. Auf diese Weise kann mit zunehmender Höhe H1, H2 des Hindernisses 5.1, 5.2 eine geringere Geschwindigkeit gewählt werden, und es kann mit zunehmender Abrundung des Hindernisses 5.1, 5. 2 eine größere Geschwindigkeit gewählt werden.
Diese Ermittlung erfolgt mittels des Steuergeräts 2, das die dazu notwendigen Informationen von der Umfeldsensorik 4 erhält und diese in der beschriebenen Weise zur Einstellung der Geschwindigkeit mittels des Traktionsmotor und/oder der Bremsanlage 3 des Fahrzeugs 1 verwendet. Das Steuergerät kann darin gespeichert über eine Gleichung oder eine Kennlinie oder ein Kennfeld verfügen, wobei als dessen Eingangsgrößen die Höhe H1, H2 des Hindernisses 5.1, 5.2 sowie das Maß der Abrundung des Hindernisses 5.1, 5.2 vorgesehen sind. Bedarfsweise können auch eine oder mehrere weitere Eingangsgrößen vorgesehen sein. Als Ausgangsgröße ist dann die mit den (beiden) Eingangsgrößen korrelierende Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 vorgesehen. Das Steuergerät 2 bewirkt dann, dass die jeweils ermittelte Geschwindigkeit eingestellt wird. Dadurch wird bewirkt, dass das Fahrzeug 1 beim Überfahren der Hindernisse 5.1, 5.2 die jeweilige Geschwindigkeit aufweist oder zumindest nicht überschreitet.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug, Kraftfahrzeug
2: Steuergerät
3: Traktionsmotor, Bremsanlage
4: Umfeldsensorik
5: bodenniedriges Hindernis
5.1: bodenniedriges Hindernis, Bremsschwelle
5.1: bodenniedriges Hindernis, Bordsteinkante
R1, R2: Radius des bodenniedrigen Hindernisses
H1, H2: Höhe des bodenniedrigen Hindernisses

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016119201 A1 [0004]
GB 2525839 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Einstellung einer Geschwindigkeit eines bodengebundenen Fahrzeugs (1) mit den Schritten: • Erkennen einer Beschaffenheit (R1, R2, H1, H2) eines bodenniedrigen Hindernisses (5, 5.1, 5.2) in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (1), und • Einstellen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) in Abhängigkeit der erkannten Beschaffenheit (R1, R2, H1, H2) des Hindernisses (5, 5.1, 5.2), dadurch gekennzeichnet, dass • das Erkennen der Beschaffenheit (R1, R2, H1, H2) ein Erkennen eines Maßes für eine Abrundung (R1, R2) des Hindernisses (5, 5.1, 5.2) umfasst, und • das Einstellen der Geschwindigkeit ein Einstellen der Geschwindigkeit in Abhängigkeit des erkannten Maßes der Abrundung (R1, R2) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mit zunehmender Abrundung (R1, R2) des Hindernisses (5, 5.1, 5.2) eine größere Geschwindigkeit eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Erkennen der Beschaffenheit (R1, R2, H1, H2) ein Erkennen einer Höhe (H1, H2) des Hindernisses (5, 5.1, 5.2) umfasst, und wobei das Einstellen der Geschwindigkeit ein Einstellen der Geschwindigkeit in Abhängigkeit der erkannten Höhe (H1, H2) des Hindernisses (5, 5.1, 5.2) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei mit zunehmender Höhe (H1, H2) des Hindernisses (5, 5.1, 5.2) eine geringere Geschwindigkeit eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 und 4, wobei die Geschwindigkeit mittels einer mathematischen Gleichung oder einer Kennlinie oder einem Kennfeld ermittelt wird, wobei die Gleichung oder die Kennlinie oder das Kennfeld als Eingangsgrößen die Höhe (H1, H2) des Hindernisses (5, 5.1, 5.2) und das Maß für die Abrundung (R1, R2) des Hindernisses (5, 5.1, 5.2) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Maß für die Abrundung (R1, R2) eine Kategorie ist, welche dem Hindernis (5, 5.1, 5.2) anhand einer erkannten Form des Hindernisses (5, 5.1, 5.2) aus mehreren Kategorien für die Abrundung (R1, R2) zugewiesen wird.
Steuergerät (2) zur Einstellung einer Geschwindigkeit eines bodengebundenen Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (2) zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüchen ausgeführt ist.
Computerprogrammprodukt mit Befehlen, die, wenn sie von einer Recheneinheit (2) ausgeführt werden, bewirken, dass die Recheneinheit (2) das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführt.