DE102019100731A1

DE102019100731A1 - Verfahren, System und Computerprogramm zum Abbau kinetischer Energie eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019100731A1
Application number: DE102019100731.3A
Authority: DE
Inventors: Alexander Augst
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2019-01-14
Publication date: 2020-07-16

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Abbau kinetischer Energie eines Fahrzeugs, das Verfahren umfassend: Ermitteln von ein oder mehreren Fahrzeugparametern, die einen Betrieb und/oder eine Position des Fahrzeugs kennzeichnen; Erfassen von ein oder mehreren Begrenzungsparametern, die eine Begrenzung einer vom Fahrzeug befahrenen Fahrbahn kennzeichnen; und Steuern des Fahrzeugs basierend auf den ein oder mehreren Fahrzeugparametern und den ein oder mehreren Begrenzungsparametern, wobei das Fahrzeug im Wesentlichen in Kontakt mit der Begrenzung gebracht und eine Reibungskraft zwischen dem Fahrzeug und der Begrenzung erzeugt wird. Weiter betrifft die vorliegende Offenbarung ein System, das zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriert ist, und ein Fahrzeug, welches das System umfasst.

Description

Die Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs. Die Offenbarung betrifft insbesondere ein Verfahren, ein System und ein korrespondierendes Computerprogramm zur Steuerung eines Fahrzeugs zum Abbau kinetischer Energie.
Stand der Technik
Im Stand der Technik sind Vorrichtungen und Systeme bekannt, die in Vorbereitung auf eine möglicherweise unvermeidbare Kollision automatisiert in die Steuerung eines Fahrzeugs zur Vermeidung einer Kollision und/oder zur Verminderung der durch eine Kollision bedingten Unfallschwere eingreifen. In manchen Fällen geht dem Eingriff eine Warnung an den Fahrer voraus, um diesen zu einem manuellen Eingriff zu motivieren. Im Falle, dass keine oder eine verspätete Reaktion des Fahrers erfolgt, werden entsprechende Maßnahmen eingeleitet.
Hierbei wird typischerweise vorausgesetzt, dass sich sowohl Fahrzeug als auch Fahrer in einem Zustand befinden, der einen Eingriff erlaubt. In manchen Fällen wird zumindest vorausgesetzt, dass die technischen Einrichtungen (z.B. die Bremsanlage) des Fahrzeugs mängelfrei sind, um eine durch den Fahrer ausgebliebene Reaktion zu kompensieren bzw. deren Folgen zu mindern.
Die Druckschrift DE 10 2005 054754 beschreibt ein Verfahren zum Ermitteln des Zeitpunktes für die Einleitung eines notwendigen Bremseingriffs für ein Kraftfahrzeug, um eine Kollision mit einem detektierten vorausfahrenden oder vorausstehenden Objekt zu vermeiden, wobei der notwendige Bremseingriff manuell oder automatisch vorgenommen werden kann und wobei der Zeitpunkt zum Einleiten des Bremseingriffes in Abhängigkeit von einer vorgegebenen, zu erwartenden Bremsverzögerung des Kraftfahrzeugs während des Bremseingriffs ermittelt wird. Die zu erwartende Bremsverzögerung wird derart ermittelt, dass bei Vorliegen eines aktuell ermittelten Reibwertes eine in Abhängigkeit von diesem Reibwert im Vergleich zu einer definierten Maximalverzögerung reduzierte Bremsverzögerung vorgegeben wird und dass bei Nichtvorliegen eines aktuell ermittelten Reibwertes eine zur zuletzt vorgegebenen reduzierten Bremsverzögerung erhöhte Bremsverzögerung vorgegeben wird.
Die Druckschrift WO 2003/006288 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prädiktion von Bewegungstrajektorien eines Fahrzeugs zur Verhinderung oder Folgenverminderung einer bevorstehenden Kollision, bei welchem zur Prädiktion der Bewegungstrajektorien nur die Trajektorien berücksichtigt werden, bei denen infolge einer Kombination aus Lenk- und Bremseingriff die an den Rädern des Fahrzeugs auftretenden Kräfte in dem Bereich liegen, der der maximal vom Rad auf die Straße übertragbaren Kraft entspricht. Insbesondere bei Systemen, die einen automatischen Brems- und/oder Lenkeingriff zur Vermeidung einer Kollision oder Verminderung der Unfallschwere mit einem weiteren Objekt vorsehen, erfolgt ein automatischer Brems- und/oder Lenkeingriff in Abhängigkeit der vorausberechneten Bewegungstrajektorien.
Die Druckschrift WO 2006/045259 A1 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Sicherheit und/oder zur Reduzierung der Unfallfolgen von an einem vorzeitig durch ein Kraftfahrzeug erkannten Unfall beteiligten Verkehrsteilnehmern, bei dem von dem Kraftfahrzeug die Verfahrensschritte vorgenommen werden: Ermitteln von Fahrzeuginformationen des Kraftfahrzeuges; Erfassen des Umfeldes des Kraftfahrzeuges; Ermitteln von Umfeldinformationen über im Umfeld des Kraftfahrzeuges befindliche Verkehrsteilnehmer aus dem erfassten Umfeld; Berechnen zumindest eines unvermeidlichen Unfalls aus den Umfeldinformationen und Fahrzeuginformationen nach Maßgabe eines Unfallberechnungsalgorithmus; und Einleiten von Maßnahmen zur Reduzierung der Unfallfolgen für und unter Berücksichtigung sämtlicher an einem unvermeidbaren Unfall unmittelbarer und mittelbarer beteiligter Verkehrsteilnehmer.
Die Druckschrift US 5,195,606 beschreibt eine Vorrichtung für Notbremsungen, die ein Kraftfahrzeug über eine manuell ausgelöste, automatisierte Ansteuerung des Bremssystems des Fahrzeugs zum Stillstand bringen kann. Die manuelle Auslösung erfolgt durch die Betätigung eines entsprechenden Schalters durch den Fahrer oder einen Insassen des Fahrzeugs und ist für Fälle vorgesehen, in denen der Fahrer in einen Zustand gerät, in dem er nicht mehr oder nur noch eingeschränkt fähig ist, das Fahrzeug zu steuern bzw. zu kontrollieren.
Es ist nachteilig, dass eine allein durch die Reibungskraft zwischen den Fahrzeugreifen und einem typischen Fahrbahnbelang erzeugbare Reduktion der Geschwindigkeit des Fahrzeugs häufig nicht, beispielsweise zur Abwendung einer Kollision bzw. zur Abmilderung der Folgen einer Kollision, ausreicht. Ferner ist es nachteilig, dass restliche, nicht durch eine vorangegangene Notbremsung abgebaute bzw. abbaubare kinetische Energie des Fahrzeugs hauptsächlich durch eine Kollision (in Fachkreisen auch „Crash“ genannt), d.h. eine Kaltverformung des Fahrzeugs sowie gegebenenfalls weiterer Objekte absorbiert wird. Dies bewirkt typischerweise einen sehr hohen Schaden. Ferner ist es nachteilig, dass während eines (typischerweise nur sehr kurze Zeit andauernden) Crashvorgangs kein Abbruch oder ein effektiver Eingriff in dessen Verlauf möglich ist.
Es besteht daher der Bedarf an Verfahren und Systemen zur Steuerung eines Fahrzeugs, die alternative Möglichkeiten zum Abbau von kinetischer Energie bereitstellen.
Es besteht weiter der Bedarf an Verfahren und Systemen zur Steuerung eines Fahrzeugs, die eine Erfassung von teilweisen oder vollständigen Beeinträchtigungen von technischen Einrichtungen im Fahrzeug beim Eingriff bzw. während der Regelung erfassen und berücksichtigen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, Systeme und zur Steuerung eines Fahrzeugs bereitzustellen, die einen oder mehrere der beschriebenen Nachteile vermeiden und/oder einen oder mehrere der beschriebenen Vorteile ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
In einem ersten Aspekt gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Abbau kinetischer Energie eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst Ermitteln von ein oder mehreren Fahrzeugparametern, die einen Betrieb und/oder eine Position des Fahrzeugs kennzeichnen; Erfassen von ein oder mehreren Begrenzungsparametern, die eine Begrenzung einer vom Fahrzeug befahrenen Fahrbahn kennzeichnen; und Steuern des Fahrzeugs basierend auf den ein oder mehreren Fahrzeugparametern und den ein oder mehreren Begrenzungsparametern, wobei das Fahrzeug im Wesentlichen in Kontakt mit der Begrenzung gebracht und eine Reibungskraft zwischen dem Fahrzeug und der Begrenzung erzeugt wird.
Vorzugsweise wird die Reibungskraft zwischen dem Fahrzeug und der Begrenzung, z.B. ein Betragswert und/oder die Richtung der Reibungskraft, gesteuert, oder bevorzugt geregelt. Die Steuerung, insbesondere Regelung, kann in mehreren Schritten, z.B. häufiger als einmal in 1 bis 2 Sekunden oder kontinuierlich erfolgen. Das Ermitteln von ein oder mehreren Fahrzeugparametern kann insbesondere ein Prädizieren der Parameter für die nahe Zukunft z.B. von 0,1 bis 5 Sekunden sein oder umfassen.
In einem zweiten Aspekt nach Aspekt 1 umfasst das Verfahren weiter Steuern des Fahrzeugs basierend auf den ein oder mehreren Fahrzeugparametern und/oder den ein oder mehreren Begrenzungsparametern, um das Fahrzeug in einem vorbestimmten Zustand relativ zur und im Wesentlichen in Kontakt mit der Begrenzung zu halten. Der zumindest eine vorausbestimmte Zustand kann dabei als eine bestimmte Ausrichtung des Fahrzeugs, eine bestimmter Kontakt, insbesondere Wechselwirkung bestimmter Teile des Fahrzeugs mit der Begrenzung, aufgefasst werden.
In einem dritten Aspekt nach einem der Aspekte 1 oder 2 umfasst das Verfahren weiter Steuern des Fahrzeugs basierend auf den ein oder mehreren Fahrzeugparametern und den ein oder mehreren Begrenzungsparametern, um das Fahrzeug von einem vorbestimmten ersten Zustand relativ zur und im Wesentlichen in Kontakt mit der Begrenzung in einen vorbestimmten zweiten Zustand relativ zur und im Wesentlichen in Kontakt mit der Begrenzung, oder umgekehrt, zu bringen bzw. dort zu halten. Beispielsweise kann im Verfahren ein mehrfacher Wechsel zwischen dem zumindest einen ersten und zweiten vorausbestimmten Zustand ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Veränderung bzw. Wechsel des Zustands derart ausgeführt werden, dass unterschiedliche Teile des Gefüges des Fahrzeugs in Kontakt bzw. zu einer verstärkten Reibung mit der Begrenzung gebracht bzw. durch den Vorgang belastet werden. Der zumindest eine vorausbestimmte Zustand, z.B. der eine vorausbestimmte erste Zustand und/oder der vorausbestimmte zweite Zustand kann im Verfahren angestrebt bzw. gehalten werden abhängig davon wie belastbar, bereits deformiert und/oder abgetragen ein bestimmter Teil des Gefüges des Fahrzeugs ist.
In einem vierten Aspekt nach einem der Aspekte 1 bis 3 ist bzw. wird das Fahrzeug: im vorbestimmten ersten Zustand in einem vorbestimmten Winkel θ in Bezug auf eine Längserstreckung der Begrenzung ausgerichtet, wobei vorzugsweise der Winkel θ im Bereich von 1° bis 20°, weiter vorzugsweise 3° bis 15°, beträgt; und/oder im vorbestimmten zweiten Zustand im Wesentlichen parallel in Bezug auf die Längserstreckung der Begrenzung ausgerichtet.
In einem fünften Aspekt nach einem der Aspekte 1 bis 4 umfasst das Verfahren weiter kontinuierliches Erfassen der ein oder mehreren Fahrzeugparameter und kontinuierliches Erfassen der ein oder mehreren Begrenzungsparametern, während des Abbaus kinetischer Energie.
In einem sechsten Aspekt nach Aspekt 5 umfasst das Verfahren weiter Steuern des Fahrzeugs, um einen Abbau der kinetischen Energie mittels der durch den Kontakt zwischen dem Fahrzeug und der Begrenzung erzeugten Reibungskraft basierend auf den kontinuierlich erfassten ein oder mehreren Fahrzeugparametern und den kontinuierlich erfassten ein oder mehreren Begrenzungsparametern zu regeln.
In einem siebten Aspekt nach einem der Aspekte 1 bis 6 umfasst das Verfahren weiter Ermitteln eines dritten Zustands des Fahrzeugs, in dem das Fahrzeug eine vorbestimmte Restgeschwindigkeit erreicht hat; und Steuern des Fahrzeugs, um eine sichere Position zu erreichen und/oder zu halten; vorzugsweise weiter umfassend Steuern des Fahrzeugs zum Stillstand in der sicheren Position.
In einem achten Aspekt nach einem der Aspekte 1 bis 7 umfasst das Verfahren weiter Erfassen einer kritischen Fahrsituation des Fahrzeugs, in der ein Abbau kinetischer Energie notwendig ist.
In einem neunten Aspekt nach einem der Aspekte 1 bis 8 umfassen die ein oder mehreren Fahrzeugparameter ein oder mehrere der folgenden Parameter: eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs; eine Achslast und/oder eine Achslastverschiebung des Fahrzeugs; ein oder mehrere Raddrehzahlen des Fahrzeugs; einen ersten Lenkwinkel, der an einer Vorderachse des Fahrzeugs anliegt; einen zweiten Lenkwinkel, der an einer Hinterachse des Fahrzeugs anliegt; eine durch einen Nutzer gewählte Fahrpedalstellung; eine in einem Antriebsverbund des Fahrzeugs anliegende Last, insbesondere ein Antriebsmoment und/oder ein Schleppmoment; ein Vorhandensein und/oder Parameter eines angehängten Anhängers; eine absolute Beschleunigung des Fahrzeugs; und eine relative Beschleunigung des Fahrzeugs in Relation zur Begrenzung.
In einem zehnten Aspekt nach einem der Aspekte 1 bis 9 umfasst Ermitteln der ein oder mehreren Fahrzeugparameter weiter Prädizieren mindestens eines Fahrzeugparameters der ein oder mehreren Fahrzeugparameter. Vorzugweise betrifft Prädizieren des mindestens einem Fahrzeugparameter einen Zeitraum von bis zu 5 Sekunden, weiter vorzugsweise bis zu 3 Sekunden, insbesondere weiter vorzugsweise bis zu 1 Sekunde.
In einem elften Aspekt nach einem der Aspekte 1 bis 10 ist die Reibungskraft konfiguriert, kinetische Energie des Fahrzeugs abzubauen.
In einem zwölften Aspekt gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein System zum Abbau kinetischer Energie eines Fahrzeugs angegeben. Das System umfasst Mittel (z.B. zumindest eine Steuereinheit und/oder einen oder mehrere Sensoren), die eingerichtet sind zur Ausführung des Verfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Aspekte 1 bis 11. Vorzugsweise umfassen die Mittel eine Steuereinheit, die konfiguriert ist zur Ausführung des Verfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Aspekte 1 bis 11.
In einem dreizehnten Aspekt gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeug angegeben. Das Fahrzeug umfasst ein System gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, insbesondere nach dem vorhergehenden Aspekt 12.
In einem vierzehnten Aspekt gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein Computerprogramm, insbesondere ein Computerprogrammprodukt umfassend ein Computerprogramm, angegeben. Das Computerprogramm ist ausgebildet, bei seiner Ausführung auf einer Recheneinheit eines Fahrzeugs wesentliche Schritte des Verfahrens zum Abbau der kinetischen Energie des Fahrzeugs nach einem oder mehreren Merkmalen des Verfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Aspekte 1 bis 11, auszuführen.
Die hier offenbarten Verfahren und Systeme bieten ein oder mehrere der nachstehend genannten Vorteile.
Verfahren und Systeme zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung können derart ausgeführt werden, dass unerwünschte Effekte, beispielsweise Kollisionen, vermieden werden oder Folgen unerwünschter Effekte oder Vorkommnisse, z.B. die aus einer Kollision hervorgehende Unfall schwere, vermindert wird. Insbesondere können Kollisionen vermieden werden, die durch den zumindest teilweisen Ausfall oder eine Beeinträchtigung von ein oder mehreren technischen Einrichtungen eines Fahrzeugs bedingt sind oder potentiell verursacht werden können.
Verfahren und Systemen zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung sind insbesondere anwendbar bei einer Vielzahl unterschiedlicher kritischer Situationen und auch bei hohen Geschwindigkeiten. Ein direkter und/oder stumpfer Kollisionsvorgang wird vermieden.
Verfahren und Systeme zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung erlauben weiter eine Regelung bzw. Steuerung des Abbaus der kinetischen Energie über einen wesentlich längeren Zeitraum, als den eines direkten und/oder stumpfen Kollisionsvorgangs. Beispielsweise über mehrere Sekunden oder mehrere zehn Sekunden. Mit anderen Worten kann der Vorgang der Abbau der kinetischen Energie (im Gegensatz zu einem Crash), z.B. im Bedarfsfall, abgebrochen oder vorzeitig beendet werden.
Verfahren und Systeme zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung erlauben weiter, dass eine mit Risiken verbundene und/oder teure Auslösung von Airbags bzw. sonstiger Rückhaltesysteme ausbleiben kann. Ferner kann, z.B. falls ein Abbau der kinetischen Energie eingeleitet wird, ein Rückhaltesystem des Fahrzeugs angesteuert werden. Beispielsweise kann ein Auslösen eines Rückhaltesystems unterdrückt werden oder ein Auslöseparameter bzw. Betriebsparameter des Rückhaltesystems verändert werden.
Verfahren und Systeme zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung sind vergleichsweise einfach umsetzbar, beispielsweise derart, dass bestimmte (ggf. noch vor der Ausführung des Verfahrens im Feld optimierte) Parameter zu bestimmten wenigen Typen von Begrenzungen (z.B. bestimmten Bautypen von Leitplanken, Betonbegrenzungen, Randsteine) vorab berechnet, simuliert und/oder empirisch ermittelt werden können.
Verfahren und Systeme zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung können weiter zur Realisierung von diversen Sicherheits- und/oder funktionalen Vorteilen ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Erfindung auf zumindest teilweise automatisiert und/oder ferngesteuert fahrbarer Fahrzeuge angewandt werden. Dabei kann die Sicherheit für den Betrieb der automatisiert und/oder ferngesteuert fahrbarer Fahrzeuge verbessert werden. Das Verfahren kann derart gestaltet werden, dass mit diesem (auch künftige denkbare) gesetzliche Anforderungen bzw. Homologationskriterien für automatisiert und/oder ferngesteuert fahrbare Fahrzeuge erfüllt werden. Ferner kann eine Kosteneinsparung erreicht werden, wenn durch die Erfindung die sonst sehr hohe Sicherheitsanforderungen (z.B. Automotive Safety Integrity Level bzw. ASIL) an sicherheitsrelevante teure Fahrzeugkomponenten für hochautomatisiertes Fahren (HAF) reduziert werden können.
Beispielsweise kann ein Abbau der kinetischen Energie als ein (weiterer) sicherer Zustand des Fahrzeugs, z.B. für vorausbestimmte Fälle, definiert werden. Somit können die Folgen diverser denkbarer Fälle im Straßenverkehr entschärft werden.
Verfahren und Systeme zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung können derart ausgeführt werden, dass der Kontakt mit der Begrenzung nach einem gewissen Abbau der kinetischen Energie gelöst wird. Dabei kann, wenn erkannt wird, dass die kinetische Energie des Fahrzeugs hinreichend abgebaut wurde, die Reibungskraft reduziert und/oder der Kontakt mit der Begrenzung gelöst werden.
Beispielsweise kann das Verfahren auch umfassen, dass das Fahrzeug vor oder nach dem Ende der Wirksamkeit der Reibungskraft, z.B. hinsichtlich seiner Lage (zu der Begrenzung und/oder zu einer Spurenmarkierung ausgerichtet und/oder stabilisiert wird. Mit anderen Worten kann das Verfahren auch eine Ausrichtung des Fahrzeugs, z.B. in die gewählte Fahrtrichtung, für eine Weiterfahrt umfassen.
Verfahren und Systeme zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung können schließlich einen Abbau von Bedenken in der Öffentlichkeit gegen automatisierte Fahrzeuge fördern.
Verfahren und Systeme zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung können eingerichtet sein, einen Abbau der kinetischen Energie in einer mehr oder minder dosierbaren, insbesondere noch während dem Vorgang änderbaren, steuerbaren Art und Weise auszuführen. Insbesondere kann im Verfahren nur ein, beispielsweise nur ein zweckmäßig gewählter, z.B. vorausbestimmter oder (z.B. abhängig von der Fahrsituation) dynamisch bestimmbarer, Teil der kinetischen Energie des Fahrzeugs abgebaut werden. Beispielsweise kann die Reibungskraft und/oder die Dauer (Wirkungsdauer) der Reibungskraft derart gewählt bzw. im Laufe des Vorgangs angepasst werden, dass (nur) ein bestimmter Teil der kinetischen Energie des Fahrzeugs oder die kinetische Energie des Fahrzeugs bis auf einen Grenzwert größer Null abgebaut wird. Auch kann das Verfahren (etwa im Gegensatz zu einem Unfall) während seiner Ausführung (z.B. während des Kontakts des Fahrzeugs mit der Begrenzung), z.B. bei einer Veränderung der Situation, einer Veränderung des Fahrzeugparameters abgebrochen, beendet oder in seiner Wirkung angepasst, insbesondere reduziert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Computerprogramm, insbesondere ein Computerprogrammprodukt umfassend ein Computerprogramm, wobei das Computerprogramm ausgebildet ist, bei seiner Ausführung auf einer Recheneinheit eines Fahrzeugs wesentliche Schritte des Verfahrens zum Abbau der kinetischen Energie des Fahrzeugs nach einem oder mehreren Merkmalen des Verfahrens auszuführen.
Das Computerprogrammprodukt kann dabei als ein Update eines bisherigen Computerprogramms ausgebildet sein, welches beispielsweise im Rahmen einer Funktionserweiterung, beispielsweise im Rahmen eines sogenannten „Remote Software Update“ die Teile des Computerprogramms bzw. des entsprechenden Programmcode umfasst.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit näher beschrieben. Dabei werden im Folgenden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Die nachfolgend beschriebenen Merkmale sind untereinander und mit allen weiteren in diesem Dokument beschriebenen Merkmalen frei kombinierbar.

1 zeigt eine schematische Draufsicht einer beispielhaften Fahrsituation eines Fahrzeugs; dabei sind eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung anwendbar;
2 zeigt eine schematische Draufsicht eines ersten Zustands eines Fahrzeugs in der beispielhaften Fahrsituation gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
3 zeigt eine schematische Draufsicht eines zweiten Zustands eines Fahrzeugs in der beispielhaften Fahrsituation gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
4 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.

Ausführungsformen der Offenbarung
Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet. Die beschriebenen Ausführungsformen sind beispielhaft und kombinierbar.
1 zeigt eine schematische Draufsicht einer beispielhaften Fahrsituation eines Fahrzeugs 100 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In dieser ersten beispielhaften Fahrsituation befindet sich das Fahrzeug 100 auf einer Straße mit zwei Fahrspuren 81, 82 in Fahrtrichtung (z.B. Autobahn oder Straße mit baulich getrennten Fahrbahnen). Fahrbahnmarkierungen 84, 86, 88 markieren den Verlauf der Fahrspuren und eine seitliche bauliche Begrenzung 87 (z.B. Leitplanke, Barriere, Randstein) begrenzt die Strecke an beiden Seiten.
Im Falle automatisierter Fahrzeuge 100 werden üblicherweise für die Querführung Informationen zum Straßenmodell der eigenen Fahrspur (hier Fahrspur 81) und, falls vorhanden, der mittleren (hier Fahrspur 82) und rechten Fahrspur (im späteren Verlauf Fahrspur 83) verwendet. Beispielsweise ist das Fahrzeug 100 ein zumindest teilweise automatisiert und/oder teilweise ferngesteuert fahrbares Fahrzeug. Alle Merkmale der Erfindung können daher auf ein solches Fahrzeug bzw. ein Fahrzeug 100, welches vor bzw. während der Ausführung des Verfahrens zumindest teilweise automatisiert und/oder zumindest teilweise ferngesteuert gefahren wird, angewendet werden.
In einem Beispiel werden die Daten eines sogenannten Umfeldmodells im Wesentlichen auf Basis der erfassten Spurmarkierungen bzw. baulichen Merkmalen, dem festgestellten Spurmittenverlauf und/oder den Informationen aus den Navigationsdaten ermittelt und im Verfahren berücksichtigt. Im Falle eines zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend manuell fahrbaren Fahrzeugs (z.B. eines konventionellen Fahrzeugs oder eines Fahrzeugs, dass zum gegebenen Zeitintervall nicht automatisiert bzw. nicht teilautomatisiert betrieben wird) erfolgt die Führung des Fahrzeugs durch den Fahrer anhand derselben erfassbaren Elemente, d.h. Straßenmarkierungen, bauliche Merkmale, andere Verkehrsteilnehmer und dergleichen mehr. In der gezeigten Situation befindet sich das Fahrzeug 100 auf der Fahrspur 82 und durchfährt, beginnend mit den Zeitpunkten t0, t₁ ,t₂, t₃ und t₄ verschiedene Abschnitte der Strecke.
Ganz allgemein ist es beim Betrieb von einem Fahrzeug, beispielsweise dem gezeigten Fahrzeug 100, möglich, dass entweder ein Problem mit einer Fahrsituation (z.B. Auffahrt auf Stauende, Hindernis auf der Fahrspur), ein erhebliches technisches Problem (z.B. Bremsversagen) oder ein bestimmtes Risiko (z.B. Unfall, Fahrer beeinträchtigt) auftritt. Wie in 1 dargestellt, kann das Fahrzeug 100 in eine Situation geraten, in der ein Abbau der kinetischen Energie notwendig wird, insbesondere ohne eine Kollision des Fahrzeugs 100 mit einem Hindernis oder anderen Fahrzeug 98.
Im Beispiel von 1 läuft das Fahrzeug 100 auf ein Stauende von Fahrzeugen 98 auf und es droht eine Kollision (vgl. Zeitpunkt to). Zum Zeitpunkt t₁ wird angenommen, dass eine Notbremsung nicht möglich oder dafür kein ausreichender Platz vorhanden ist. Daraufhin, vgl. Zeitpunkt t₂ wird ein Manöver nach links zur Begrenzung 87 hin ausgeführt. Das Fahrzeug 100 kommt zum Zeitpunkt t₃ kontrolliert in Kontakt mit der Begrenzung 87 (z.B. eine Leitplanke), wobei der besagte Abbau der kinetischen Energie ausgeführt wird (siehe unten). Der Abbau der kinetischen Energie wird in diesem Beispiel durchgeführt während das Fahrzeug 100 in einem Winkel θ zur Begrenzung 87 gesteuert (eine gewisse Zeit, z.B. von einigen Sekunden, „gehalten“) wird (vgl. Zeitpunkt t₃), oder während das Fahrzeug 100 parallel zur Begrenzung 87 gesteuert („gehalten“) wird (vgl. Zeitpunkt t₄). Es ist weiter vorgesehen, dass zwischen den Zuständen zu den Zeitpunkten t₃ und t₄ verändert, z.B. hin und her gewechselt werden kann. Die Veränderung des Winkels bzw. ein Wechsel kann dabei beispielsweise einmal pro 1, 2, 3, 5 Sekunden erfolgen. Die Veränderung bzw. Wechsel des Winkels kann beispielsweise abhängig von verfügbaren Reibwerten (z.B. Straßenbelag), verfügbarem Platz (z.B. lateral, longitudinal), gewünschter Verzögerung, Zustand des Fahrzeugs 100 (z.B. Bremsversagen) ausgeführt werden. Dabei kann einerseits ein optimaler Winkel, als ein Winkel bei dem sich eine maximale (longitudinale) Kraft bzw. ein maximaler Abbau der kinetischen Energie des Fahrzeugs erreicht wird. Andererseits kann eine Veränderung bzw. Wechsel des Winkels im Verlauf des Vorgangs einem verklemmen bzw. verheddern des Fahrzeugs mit der Begrenzung vorbeugen.
2 zeigt eine schematische Draufsicht eines ersten Zustands 100-1 eines Fahrzeugs 100 in der beispielhaften Fahrsituation gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beispielhaft zum Zeitpunkt t₃. 3 zeigt eine schematische Draufsicht eines zweiten Zustands 100-2 eines Fahrzeugs 100 in der beispielhaften Fahrsituation gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beispielhaft zum Zeitpunkt t₄. Wie nachfolgend dargelegt, kann das Fahrzeug 100 wahlweise in den ersten Zustand 100-1 oder den zweiten Zustand 100-2 gebracht und/oder im jeweiligen Zustand 100-1, 100-2 gehalten werden, um kinetische Energie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung abzubauen. Weiter kann das Fahrzeug 100 wahlweise vom ersten 100-1 in der zweiten Zustand 100-2 oder umgekehrt überführt werden, gegebenenfalls mehrfach, während kinetische Energie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung abgebaut wird.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeug 100 seine Geschwindigkeit im Wesentlichen automatisch und in einer kontrollierten Weise an einer seitlichen Begrenzung 87 (z.B. Leitplanke) abbaut, wie in den 1 bis 3 schematisch dargestellt ist. Mit den vorliegend offenbarten technischen Mitteln ist dies wesentlich effektiver, sicherer und mit einem geringeren Schaden ausführbar, als dies ein menschlicher Fahrer könnte. Insbesondere wird in der Erfindung eine typischerweise sehr kurze Kollision (z.B. ein Auffahren auf ein Hindernis), ein Abprallen oder Verdrehen des Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung durch einen steuerbaren Abbau kinetischer Energie ersetzt. Entscheidend ist dabei insbesondere ein durch die offenbarte Steuerung ausführbare (gewünschte, steuerbare, dynamisch beeinflussbare) zeitliche Ausdehnung des Vorgangs. Dadurch kann die Auswirkung auf die Fahrgastzelle des Fahrzeugs, insbesondere Kräfte und Beschleunigungen, die auf die Ladung und/oder Insassen während des Vorgangs wirken verringert, gesteuert und/oder auf einen oder mehrere vorausbestimmte Werte beschränkt werden. Beispielsweise wird die Steuerung (z.B. je nach Konfiguration bzw. Voreinstellungen des Fahrzeugs) derart ausgeführt, dass eine auf die Fahrgastzelle oder Insassen des Fahrzeugs wirkende Beschleunigung einen Wert von 3, 6, 9 g nicht übersteigt. Ein derartiger Grenzwert kann z.B. als ein Parameter der Steuerung fungieren. Ferner kann die Steuerung auch derart ausgeführt werden, dass eine möglichst hohe, aber den Grenzwert nicht übersteigende Beschleunigung erreicht wird.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird vorgeschlagen, dass die baulichen Eigenschaften bestimmter Teile des Gefüges des Fahrzeugs, insbesondere der Grad der Eignung zum Abbau der kinetischen Energie im Kontakt mit der Begrenzung, deren Relevanz für die Weiterfahrt bzw. Sicherheit des Fahrzeugs nach dem Beenden des Kontakts und/oder deren Kosten und berücksichtigt werden. Derartige Eigenschaften können z.B. anhand der Kenntnis über die Bauweise des Fahrzeugs, z.B. vorab, ermittelt und im Falle der Anwendung des Verfahrens berücksichtigt werden.
Beispielsweise kann dabei eine Interaktion (in diesem Dokument vereinfachend auch als „Reiben“ bezeichnet) des Fahrzeugs 100 an der Begrenzung 87 als ein regelungstechnischer Vorgang ausgeführt werden. Es kann ein überwiegend kontinuierlicher, (absichtlich) zeitlich bzw. räumlich ausgedehnter Vorgang durchgeführt werden. Dabei kann der Vorgang derart zeitlich bzw. räumlich ausgedehnt werden, dass dieses einen prinzipiellen Unterschied zu einer Kollision (Crash) aufweist. Dadurch kann eine von dem Vorgang selbst ausgehende Gefahr oder Schaden wesentlich, insbesondere um zumindest eine Größenordnung geringer, als etwa eine typische Kollision reduziert werden. Eine Kollision dauert typischerweise ca. 0,1 - 2 Sekunden und führt typischerweise zu einer wesentlicher Kaltverformung des Fahrzeugs 100 und/oder Gefährdung der Insassen durch eine kurze und intensive Krafteinwirkung. Eine Kollision (in Fachkreisen als „Crash“ definiert) bei der innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde eine große Menge an kinetischer Energie schlagartig abgebaut wird führt typischerweise zu einem oder mehreren Bruchvorgängen innerhalb des Gefüges des Fahrzeugs. Dabei resultiert ein vergleichsweise großer Schaden (Zerstörung) pro Energieeinheit.
Mit der Erfindung kann hingegen eine wesentlich (um eine oder mehrerer Größenordnungen) längere Wirkungsdauer einer oder mehrerer Kräfte 172-1, 172-2, 172-3, z.B. der „seitlichen Reibungskraft“ erreicht werden. Mit dem Verfahren kann eine zu der Bewegungsrichtung 160 des Fahrzeugs 100 longitudinal wirkende Gegenkraft 172 mit der Wirkungsdauer von 1, 2, 5, 10, 20, 40 oder 60 Sekunden erzielt (aktiv bewirkt) werden. Dabei kann eine Reduktion des Schadens, etwa im Vergleich zu einem typischen Crash idealerweise um eine oder mehrere Größenordnungen reduziert werden. Beispielsweise kann die Steuerung derart ausgeführt werden, dass die Beanspruchung des Gefüges des Fahrzeugs zumindest vorrangen unter einer Schwelle, bei der ein Bruch oder eine sehr starke Verformung zu erwarten ist, ausgeführt. Dabei kann die (ursprüngliche) kinetische Energie des Fahrzeugs anstatt in eine „effektive“ Zerstörung, vielmehr in ein energetisch „uneffektive“ Reibung, insbesondere mit einer allmählichen Materialabtragung abgebaut werden.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass ein Lenksystem des Fahrzeugs 100 (z.B. Vorderachs- bzw. Hinterachslenkung) und/oder Bremssystem (z.B. über eine Steuerung oder Regelung eines Radschlupfs an ein oder mehreren Rädern) derart angesteuert wird/werden, dass eine Druckkraft 170 des Fahrzeugs 100 an die Begrenzung 87 möglichst lateral (z.B. in einem 90° Winkel zur Seite des Fahrzeugs 100; Fahrzeug im Wesentlichen parallel zur Begrenzung 87) oder in einem sehr spitzen Winkel θ (des Fahrzeugs 100 zu einer Längserstreckung der Begrenzung 87), z.B. zumindest einer gewissen Dauer, wirkt. Dabei kann der Vorgang vorzugsweise auf eine longitudinale Strecke von 2 m bis 200 m (je nach der ursprünglichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, der noch verfügbaren Strecke bzw. Dringlichkeit des Vorgangs) ausgedehnt werden. Dies kann mittels einer hierzu vorgesehenen Ansteuerung einer Hinterradlenkung (z.B. zur Begrenzung 87 hin) erfolgen.
Eine Hinterachslenkung des Fahrzeugs 100 kann vorzugsweise eingesetzt (angesteuert) werden, um das Fahrzeug 100 in den in 2 gezeigten ersten Zustand 100-1 zu bringen und/oder das Fahrzeug 100 (im Wesentlichen) in diesem ersten Zustand 100-1 zu halten. Dies kann z.B. erfolgen indem die Hinterachslenkung derart angesteuert wird, dass das Heck kontrolliert von der Begrenzung 87 weg bzw. in einem vorbestimmten Abstand zur Begrenzung 87 gehalten wird. In diesem ersten Zustand 100-1 kann die Reibung 172 über den Vorderwagen gezielt geregelt werden, unter anderem über den Winkel, den das Fahrzeug 100 zur Begrenzung 87 einnimmt und/oder hält. Die Hinterradlenkung des Fahrzeugs 100 kann alternativ (oder alternierend) eingesetzt werden, um das Fahrzeug 100 in den in 3 gezeigten zweiten Zustand 100-2 möglichst parallel zur Begrenzung 87 und in Kontakt mit der Begrenzung 87 zu bringen und/oder zu halten. In Zusammenwirkung mit der Vorderachslenkung kann, durch kontrolliertes Einlenken sowohl der Vorderräder als auch der Hinterräder (vorzugweise im Bereich vom bis zu 5 Grad, weiter vorzugsweise im Bereich bis zu 3 Grad) in Richtung der Begrenzung 87 das Fahrzeug in den zweiten Zustand 100-2 gebracht bzw. dort gehalten werden, da die Vorder- und Hinterräder das Fahrzeug 100 kontrolliert an die Begrenzung 87 führen und die seitliche Kraft 170 vorzugsweise in Form von Teilkräften 170-1 und 170-2 auf die Begrenzung 87 ausüben. Folge dessen sind ein oder mehrere Reibungskräfte 172-1, 172-2, 172-3, die in der Gegenkraft 172 resultieren, die das Fahrzeug 100 kontrolliert abbremst. Dies kann im vorstehend beschriebenen Fall ohne Einsatz der Radbremsen geschehen, basierend auf der Reibungskraft des Fahrzeugs 100 bzw. von Teilen dessen an der Begrenzung 87. Folglich ist dieses Vorgehen insbesondere für Fälle geeignet, in denen die Bremsanlage des Fahrzeugs 100 teilweise oder vollständig defekt ist.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Ansteuerung des Radschlupfs an zumindest zwei Rädern des Fahrzeugs 100 (z.B. zur Erzeugung eines zumindest teilweise kontrollierten Drittens, z.B. Eindrehens; beispielsweise nach links, vgl. 2), bevorzugt kurz vor, kurz nach oder einhergehend mit der Annäherung oder Kontakt mit der Begrenzung 87, ausgeführt werden. Dabei kann (zusätzlich zu der dabei entstehenden Bremskraft an den einzelnen Rädern in Längsrichtung 172) ein laterales Andrücken 170 des Fahrzeugs 100 an die Begrenzung 87 ausgeführt werden. Dabei kann ein vergrößertes Maß an Energie abgebaut werden, indem die lateralen Kräfte 170-1, 170-3 von den Rädern des Fahrzeugs 100 und eine sich als Reaktion der Begrenzung 87 ergebende laterale Gegenkraft (entgegengesetzt zu Kraft 170) eine gewisse Zeit in einem Gleichgewicht gehalten werden. Die erste Reibungskraft an den Rädern unten und eine zweite Reibungskraft an der Begrenzung 87 seitlich können dabei gleichzeitig gegen die Fahrtrichtung 160 des Fahrzeugs 100 (z.B. nach hinten) wirken. Die ersten und zweiten Reibungskräfte (z.B. für die Vorderachse zusammen dargestellt als 172-1) können sich faktisch gegenseitig ergänzen und im Ergebnis eine (über die erforderliche Zeit wirkende) longitudinale Gegenkraft 172 gegen die Bewegungsrichtung 160 des Fahrzeugs 100 ergeben.
Dabei kann die entstandene Reibungskraft 172-1, 172-2, 172-3 und die insgesamt wirkende longitudinale Gegenkraft 172 durch die Steuerung der Ausrichtung und/oder Druckkraft 170 (vgl. Komponenten 170-1, 170-3) des Fahrzeugs 100 an die Begrenzung 87 (z.B. im vorderen Bereich und im hinteren Bereich des Fahrzeugs 100) derart ausgerichtet sein, dass das Fahrzeug sich beim Abbau der kinetischen Energie nicht (vgl. 3) oder nur geringfügig eindreht (vgl. 2). Dabei ist eine sehr hohe Reibungskraft 172-1, 172-2, 172-3 bzw. longitudinal wirkende Kraft 170 bei vergleichsweise geringen Schäden am Fahrzeug 100 und/oder Begrenzung 87 erzielbar.
Im Verfahren kann auch ein Abprallen des Fahrzeugs 100 von der Begrenzung 87 und/oder ein Verheddern in der Begrenzung 87 (z.B. verbiegen einer Leitplanke, sodass das Fahrzeug 100 sich nicht mehr nach vorne bewegen kann bzw. verkeilt) verhindert werden. Dabei kann eine aktive Verhinderung des Abprallens und/oder Verhedderns des Fahrzeugs 100 mittels eines, bevorzugt kontinuierlichen, Steuerungsvorgangs, insbesondere Regelungsvorgangs, erfolgen. Unter dem Begriff „Verheddern“ ist auch ein „Verkeilen“ des Fahrzeugs mit der Begrenzung subsummiert.
Die seitliche Druckkraft 170-1, 170-2, 170-3 an zumindest einer Kontaktstelle 171-1, 171-2, 171-3 zwischen dem Fahrzeug 100 und der Begrenzung 87 (z.B. vorne 171-1, hinten 171-3, im mittleren Bereich 171-2) kann als schnell veränderliche Kraft erzeugt werden. Diese kann beispielsweise einmal in 0,1; 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,5; 2 oder 3 Sekunden verändert werden (z.B. durch Nachregeln eines Lenkwinkel an der Vorder- und/oder Hinterachse). Dabei kann die seitliche Druckkraft 170-1, 170-2, 170-3 nach einer bestimmten Zeitfunktion, beispielsweise in bestimmten Pulsen (mit bestimmter Dauer und Form, z.B. als ein „Sinus“) oder in dynamisch steuerbaren (bevorzugt regelbaren) Pulsen gesteuert werden. Vorzugsweise befinden sich eine Vielzahl von Teilen des Fahrzeugs 100 in Kontakt mit der Begrenzung 87, sodass auf jede Kontaktstelle 171-1, 171-2, 171-3 der Vielzahl von Kontaktstellen ein relativ geringer Teil der lateralen Druckkraft 170 entfällt. Weiter vorzugsweise beinhalten ein oder mehrere Kontaktstellen 171-1, 171-2, 171-3 der Vielzahl von Kontaktstellen Kontaktflächen, die konfiguriert sind, die aufgebrachten Kräfte flächig zu verteilen, insbesondere auf die Begrenzung 87 und/oder Teile des Fahrzeugs 100.
Die Druckkraft 170 und/oder der Winkel θ des Fahrzeugs 100 zur Begrenzung 87, genauer gesagt der zeitlicher und/oder räumlicher Verlauf der Druckkraft 170 und/oder des Winkels θ kann derart gewählt bzw. gesteuert werden, dass ein möglichst effektiver Abbau der kinetischen Energie erfolgt. Zugleich kann dadurch ein Abprallen von der Begrenzung 87 und/oder ein Verheddern des Fahrzeugs in die Begrenzung 87 verhindert werden. Idealerweise, wenn ein sehr dringender Abbau der kinetischen Energie erforderlich ist (z.B. bei einer drohenden Kollision, etwa vor einem zu spät erkannten Stauende oder einem erkannten Ausfall eines unbedingt notwendigen Fahrzeugsystems oder bei einem Unfall vor dem Fahrzeug 100), wird die Steuerung der Druckkraft 170 und/oder Winkels θ derart ausgeführt, dass das Fahrzeug knapp an der Grenze des Zustands geführt wird, bei dem ein Abprallen und/oder Verheddern (bzw. ein Übergang zur Kollision) ansetzen würde. Hierbei kann der Winkel θ vorzugsweise derart gesteuert werden, dass dieser z.B. während eines wesentlichen Anteils der Dauer des gesamten Vorgangs im Bereich von 5° bis 35° bleibt. Insbesondere kann eine Steuerung, insbesondere Regelung auf den Winkel θ, beispielsweise als auf unmittelbare oder mittelbare Sollgröße ausgeführt werden.
Der Winkel θ kann im Verfahren derart gewählt, gesteuert, insbesondere geregelt werden, dass sich eine:

- vergrößerte, insbesondere optimierte (Reibungs-)Kraft; und/oder
- eine verringerte Zerstörung, z.B. verringerte Wahrscheinlichkeit eines Bruchs und/oder eine verringerte Verformung bzw. Abtragung des Gefüges vom Fahrzeug,

Beispielsweise kann eine Steuerung, insbesondere Regelung derart ausgeführt werden, dass eine vergrößerte (bzw. maximierte) im Wesentlichen lateral ausgerichteten Kraft bei einem verringerten (bzw. minimierten) Schaden angestrebt bzw. bewirkt wird.
Dabei kann das Verfahren auch ein

- Ermitteln, insbesondere Prädizieren eines ersten Maßes eines ersten Nachteils, insbesondere eines ersten Schadens, der sich bei einem nicht hinreichenden Abbau der kinetischen Energie, z.B. bei einer Fortbewegung des Fahrzeugs ergeben würde,
- Ermitteln, insbesondere Prädizieren eines zweiten Maßes einen zweiten Schaden, der sich aufgrund des Abbaus der kinetischen Energie des Fahrzeugs an der Begrenzung des befahrbaren Bereichs ergeben würde,
- Abgleich des ersten Maßes des ersten Nachteils, insbesondere des ersten Schadens mit dem zweiten Maß des zweiten Schadens, und abhängig von dem Ergebnis des Abgleichs:
- Entscheidung über den Abbau der kinetischen Energie an der Begrenzung des befahrbaren Bereichs oder eine alternative Maßnahme, z.B. eine Inkaufnahme eins Risikos oder ein Zusammenstoß mit einem Objekt und/oder
- Ermitteln eines Parameters zur Steuerung, insbesondere Regelung des Fahrzeugs zum Abbau der kinetischen Energie;

Dabei kann der Abgleich auch ein vorausbestimmtes mathematisches Verhältnis, in einem vereinfachten Fall eine Differenz, Verhältnis, Faktor, Proportion des ersten Maßes des ersten Nachteils, z.B. des ersten Schadens und des zweiten Maßes des Schadens umfassen. Mit anderen Worten kann eine Balance zwischen dem ersten Schaden und den zweiten Schaden ermittelt und berücksichtigt werden.
Der erste Nachteil muss dabei nicht oder nicht nur einem (konkret entstandenen oder erwarteten) Schaden entsprechen. Der erste Nachteil kann, z.B. ein Risiko sein welches sich z.B. bei einem nicht hinreichenden Abbau der kinetischen Energie, z.B. bei einer Fortbewegung des Fahrzeugs ergeben würde, insbesondere erwartet wird.
Ein erstes Maß des ersten Nachteils kann z.B. als eine Summe eines Maßes eines erwarteten Schadens und eines erwarteten Risikos ermittelt werden. Dabei umfasst die Erfindung in diesem Beispiel ein Ermitteln eines ersten Maßes des Nachteils, eines Maßes des zweiten Nachteils und/oder ein Abwägen der Maße der Nachteile.
Insbesondere können Maße der Nachteile, insbesondere der Schäden vordefiniert, z.B. in objektivierte Kategorien unterteilt und berücksichtigt werden.
Ferner kann das Verfahren auch einen Abgleich von, insbesondere nach vorausbestimmten Kriterien zu verrechnenden bzw. zu gewichtenden, Maßen der Risiken mit Maßen der Schäden.
Dabei kann, z.B. abweichend von eine Abwägung der Schäden bzw. Abwägung der Risiken, ein (automatisierter) Abgleich eines Maßes des Risikos (welches beispielsweise zu erwarten ist, wenn kein oder ungenügender Abbau der kinetischen Energie an der Begrenzung ausgeführt wird) mit einem Maß des Schadens (welcher zu erwarten ist, wenn ein Abbau der kinetischen Energie des Fahrzeugs an der Begrenzung ausgeführt wird). Dabei kann eine Verrechnung- bzw. Zuordnungsvorschrift vordefiniert bzw. hinterlegt mit der diese Maße (die an sich unterschiedliche Bedeutung haben) quantitativ abgeglichen werden (können).
Der zumindest ein Parameter der Begrenzung des befahrbaren Fahrbahnbereichs kann auch einen (aktuellen, prädizierten, erwarteten) Zustand der Begrenzung, z.B. Trockenheit, Nässe, Vereisung, etc. kennzeichnen. Insbesondere kann die Steuerung des Fahrzeugs abhängig von dem Zustand der Begrenzung und/oder von dem Zustand der Fahrbahn ausgeführt werden.
Beispielsweise kann Entscheidung über den Abbau der kinetischen Energie an der Begrenzung des befahrbaren Bereichs oder eine alternative Maßnahme, z.B. ein Inkaufnahme eines Risiko oder ein Zusammenstoß mit einem Objekt und/oder die Steuerung, insbesondere Regelung des Fahrzeugs zum Abbau der kinetischen Energie an der Begrenzung des befahrbaren Fahrbahnbereichs, abhängig von einer zu einem gewissen Grad nassen oder vereisten Fahrbahn variiert werden.
In einer Variante des Verfahrens wird eine Gierbewegung (d.h. Drehen um die Hochachse; Winkel θ) des Fahrzeugs 100 bzw. eine Gierkraft in Relation zur Begrenzung 87 gesteuert. Dabei kann eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung derart ausgeführt werden, dass vorausbestimmte Stabilitätskriterien nicht überschritten werden.
Beispielsweise kann dadurch sehr viel mehr kinetische Energie als etwa bei einer etwa gleichbleibenden Druckkraft 170 und/oder Winkel θ abgebaut werden. Auch ein Abbau einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit von größer als 100, 150 oder 200 km/h kann auf diese Weise erfolgen. Mit der entsprechenden Steuerung der Druckkraft 170 und/oder des Winkels θ kann die Reibung an der Begrenzung 87 stets unterhalb der Schwellwerte gehalten werden, bei dem der Vorgang in eine Kollision bzw. zu einem starken, unkontrollierbaren Anstieg der Kraft und/oder zu einer Verdrehung des Fahrzeugs 100 kommt. Es kann verhindert werden, dass das Fahrzeug 100 die Begrenzung 87 zu stark verbiegt, sodass ein (bereits an sich sehr gefährliches) Verdrehen des Fahrzeugs 100 droht oder passiert. Auch wird dadurch ein (nachfolgend unkontrollierbarer) Anstieg der wirkenden Kräfte und ein Übergang zu einer Kollision verhindert werden.
Die Druckkraft des Fahrzeugs an die Begrenzung 87 kann (auch innerhalb mehrerer Sekunden, die der hier beschriebener Abbau der kinetischen Energie dauern kann) derart gesteuert werden, dass ein bestimmter, bevorzugt dynamisch steuerbarer Beschleunigungswert, z.B. 3 g, 6 g, 9 g, ausnahmsweise 10 g oder 15 g, erreicht, gehalten und/oder nicht überschritten wird. Dabei kann eine wesentliche Menge der Energie in die Reibung, anstatt in die Verformung sich begegnender Teile (bzw. ein Schaden, z.B. ein irreversibler Vorgang in Bezug auf einen Insassen) abgeleitet werden. Beispielsweise kann die Druckkraft 170 derart gesteuert werden, dass sich eine auf die Fahrgastzelle des Fahrzeugs 100 und/oder auf Insassen wirkende Beschleunigung (z.B. als Betrag und Richtung) konstant bleibt oder im Wesentlichen einer vorausbestimmten Zeitfunktion folgt.
Steuern des Fahrzeugs (100) kann derart ausgeführt werden, dass die resultierende Beschleunigung des Fahrzeugs einen oder mehrere der folgenden Merkmale aufweist:

- einen Anstieg der Beschleunigung (z.B. im Wesentlich, etwa auf 90% eines Zielwerts) innerhalb von 1 - 2 Sekunden,
- ein kurzer Beschleunigungsimpuls, z.B. für die Dauer von 0,3 - 0,5 Sekunden, der vor einem weiteren, wesentlichen Anstieg der Beschleunigung. Mit anderen Worten kann ein kurzer Anstieg mit dem nachfolgenden Absenken der Beschleunigung bewirkt werden. Daraufhin kann ein zweiter Anstieg der Beschleunigung für eine wesentlich längere, zweckmäßig gewählte Zeit erfolgen.

Diese Merkmale können z.B. als eine oben genannte Zielfunktion hinterlegt bzw. angestrebt werden.
Dabei kann der Effekt erzielt werden, dass der ein oder mehrere Insassen, z.B. durch eine aus dem kinästhetischen Reiz resultierende instinktive Vorbereitung des Körpers auf eine Belastung (Einnehmen einer verbesserten Pose, Sitzposition, etc. einer Muskelanspannung, psychologische Vorgänge etc.) während eines Anstiegs der Beschleunigung, keinen oder einen geringeren Schaden erleiden.
Dabei kann ein sehr großer Vorteil auch gegenüber einem Kollisionsvorgang (der sich durch eine kurze, starke und ggf. ungünstig wechselnde Beschleunigung auszeichnet) erzielt werden, bei dem der Insasse keinen entsprechenden kinästhetischen Reiz vor der (sehr starken) Beschleunigungseinwirkung bekommt.
Bevorzugt kann der physikalische Kontakt (insbesondere das eigentliche „Reiben“ bzw. das Abtragen des Gefüges des Fahrzeugs) mit der Begrenzung 87 abhängig von den Daten eines Sensors (z.B. Beschleunigungssensor des Fahrzeugs 100 und/oder von einer Vibration bzw. Körperschall in dem Gefüge des Fahrzeugs 100 gesteuert, insbesondere geregelt werden.
Die Druckkraft 170 vom Fahrzeug 100 an die Begrenzung 87 kann (insbesondere für unterschiedliche Stellen des Fahrzeugs 100 unterschiedlich) abhängig von einer erwarteten bzw. berechneten, entstandenen bzw. entstehender Deformation bzw. Zerstörung oder Verlust der Teile des Fahrzeugs (z.B. bestimmter Blechteile) ausgeführt werden. So kann eine Druckkraft 170-1 in einem ersten Bereich des Fahrzeugs 100 (z.B. an der Vorderachse) sich von einer Druckkraft 170-3 in einem zweiten Bereich des Fahrzeugs 100 (z.B. an der Hinterachse) unterscheiden. Vorzugsweise ist eine Druckkraft 170-1 im ersten Bereich größer als eine Druckkraft 170-3 im zweiten Bereich. Dies kann zu einer verbesserten Stabilität des Fahrzeugs 100 während des Abbaus von kinetischer Energie führen.
Auch kann der Vorgang abhängig von der Erkennung der im Fahrzeug befindlichen Insassen und/oder deren Körper- und Sitzposition (z.B. Körperausrichtung, Kopfposition, angeschnallt, nicht angeschnallt und/oder im Kindersitz, Einstellungen des Fahrzeugsitzes) gesteuert werden. Wird ein Insasse (laut Innenraumsensor) einer zu starken (d.h. gefährlichen) Kraft ausgesetzt, kann der Vorgang weniger hart ausgeführt werden oder (bereits während seiner Ausführung) zweckmäßig verändert werden. Als ein wesentlicher Unterschied zu einer beabsichtigten oder unbeabsichtigten Kollision ist die zeitliche Ausdehnung des Vorgangs, beispielsweise auf 2 bis 20 Sekunden oder länger, anzusehen. Dabei können ein oder mehrere Parameter des Vorgangs während seiner Ausführung gesteuert bzw. angepasst werden.
Auch kann die laterale Druckkraft 170 an die Begrenzung 87 situationsabhängig stärker oder schwächer geregelt werden, je nachdem ob vor dem Fahrzeug 100 ein mögliches Kollisionsobjekt erkannt wird oder nicht, bzw. in wie weit ein Grund für den Abbau der kinetischen Energie an der Begrenzung 87 noch vorliegt.
Im Verfahren können die Eigenschaften der Begrenzung 87 und/oder des bestimmten Fahrzeugs 100 ermittelt und berücksichtigt werden. Daraufhin können Eckwerte, beispielsweise minimale, maximale, verbesserte Parameter zur Ausführung des lateralen Andrückens gewählt werden. Bevorzugt können derartige Parameter (bevorzugt noch vor dem Kontakt mit der Begrenzung 87), beispielsweise aus Navigationsdaten ermittelt werden, aus denen Informationen über die Art, Typ, Beschaffenheit und/oder andere Eigenschaften der Begrenzung 87 hervorgehen.
Bevorzugt kann der bauliche Typ der Begrenzung 87 zusätzlich oder alternativ mit Mitteln des Fahrzeugs 100 bestimmt werden. Die Eigenschaften der Begrenzung 87 und/oder Informationen zu der Beschaffenheit (z.B. Wiederstandfähigkeit, Tendenz zur Elastizität, Deformation unterschiedlicher Arten der Begrenzung 87) können ermittelt und/oder im vereinfachten Fall mit einer Tabelle zugeordnet werden. Die Informationen zu den Eigenschaften der Begrenzung 87 können sich aber auch auf den Kontakt mit einem bestimmten Fahrzeugtyp, Fahrzeugklasse (z.B. kleiner PKW, großer PKW, Transporter, LKW, Sattelschlepper) beziehen. D.h. es kann sich bereits um Informationen handeln, die sich auf das betreffende Fahrzeug oder einen entsprechenden Fahrzeugtyp beziehen oder zu diesem passen. Mit anderen Worten kann das Fahrzeug 100 die Begrenzung 87 noch vor dem ersten Kontakt erfassen und auf die Begrenzung 87 optimierte Anpassungen am Verfahren vornehmen, um dann den Vorgang (im Bedarfsfall) möglichst ungefährlich und effektiv auszuführen.
Auch können senkrecht angeordnete Teile der Begrenzung 87 (tragende Teile, Befestigungspfeile, Querstreben oder Dergleichen) und/oder die Höhe der Begrenzung 87 berücksichtigt werden. Beispielsweise kann der (zeitliche bzw. räumliche) Verlauf der lateralen Druckkraft 170 gesteuert werden zusätzlich oder alternativ abhängig von den Unterschieden der Eigenschaften eines relevanten Abschnitts der Begrenzung 87 (z.B. Kurve, Biegung, Quertreibern, Gefälle, Steigung, Wechsel in der Art/Typ/Befestigung, Änderungen von Merkmalen der Begrenzung 87). Dies kann abhängig von der Position vertikaler Teile ausgeführt werden um einerseits eine maximale Reibungskraft zu erzielen und/oder andererseits kein Durchbrechen und/oder Verkeilen des Fahrzeugs 100 mit der Begrenzung 87 zuzulassen, und/oder ein Maß des Schadens am Fahrzeug 100, beispielsweise auf einen definierten Grenzwert, zu begrenzen.
In einer weiterentwickelten Variante können die Parameter der im Bedarfsfall auszuführenden Abbaus der kinetischen Energie vorab (mittels einer Simulation und/oder eines Versuchs) für bestimmte Fahrzeugtypen oder -modelle und bestimmte (wenige existierende) Begrenzungstypen und/oder diverse Beladungszustände und/oder Geschwindigkeitsbereiche des Fahrzeugs zumindest teilweise vorab bestimmt werden. Diese können dann im Bedarfsfall (z.B. analog zu einer Tabelle) angewandt werden.
Bevorzugt wird erkannt, ob das Fahrzeug 100 mit einem Anhänger betrieben wird oder aus zumindest zwei Teilen (wie z.B. bei einem Sattelschlepper, LKW mit Auflieger) zusammengesetzt ist. Daraufhin kann zumindest ein Merkmal des Verfahrens unterdrückt oder verändert werden.
Als die Begrenzung 87 sind im Rahmen dieses Dokuments auch weitere Varianten der baulichen Trennung, beispielsweise Leitplanken, Betonbegrenzungen, Wände, Bordsteine und dergleichen mehr zu verstehen. Das Verfahren kann eine Erkennung der Begrenzung 87 als solches, bevorzugt eines bestimmten Typs der Begrenzung 87, umfassen.
Beispielsweise kann ein (typischerweise standardisiertes) Muster in den von der Begrenzung 87 reflektierten (z.B. mit einem Ultraschall- oder Radarsensor des Fahrzeugs 100 erfassten) Ultraschallwellen oder elektromagnetischer Wellen als ein Reflektionsmuster einer Begrenzung 87 als solches, oder bevorzugt als ein Reflektionsmuster von der Begrenzung 87 eines bestimmten baulichen Typs, beispielsweise nach DIN, ISO, etc. erkannt werden. Daraufhin kann der Abbau der kinetischen Energie unter Berücksichtigung der Eigenschaften bzw. Daten des Begrenzungstyps ausgeführt werden. Der Vorgang kann an unterschiedlichen baulichen Typen der Begrenzungen jeweils unterschiedlich ausgeführt werden. In bevorzugten Ausführungsformen werden ein oder mehrere Eigenschaften der Begrenzung 87 mittels einer im Fahrzeug 100 vorhandenen Kamera (oder einem andere Bilderfassungssystem) ermittelt. Weiter vorzugsweise werden Signale verschiedener Sensoren (z.B. Radar, Ultraschall, optisch) miteinander kombiniert, um ein oder mehrere Eigenschaften der Begrenzung 87 zu ermitteln.
Ferner wird eine weitere Variante des Abbaus der kinetischen Energie vorgeschlagen, bei dem die Begrenzung 87 ein Bordstein ist. Diese kann angewandt werden, wenn, z.B. anstatt einer klassischen Begrenzung 87 ein Bordstein (als solcher) erkannt wird. Diese Variante des Verfahrens kann in einer (im Vergleich mit dem Verfahren mit einer klassischen Begrenzung 87 sinngemäß veränderten) Form ausgeführt werden.
Im Falle vom Bordstein kann die Steuerung des Vorgangs derart erfolgen, dass ein übermäßiger Schaden an ein oder mehreren Rädern des Fahrzeugs 100 und/oder Auffahren des Fahrzeugs 100 auf den Bordstein verhindert werden. Im Notfall kann der Reifen und/oder die Felge beim Abbau der kinetischen Energie (auf kontrollierte Weise, z.B. schichtweise und/oder progressiv) zerstört werden. Dabei kann die kinetische Energie des Fahrzeugs sehr effektiv abgebaut werden. Beispielsweise kann bei einem geregelten Kontakt der Felge zu dem Bordstein (prinzipiell analog zu den obigen Ausführungen) jeweils eine möglichst dünne Schicht des Gefüges des Rades des Fahrzeugs abgetragen werden.
Das Gefüge des Reifens und/oder der Felge kann im Verfahren dabei in einer kontrollierten Weise abgetragen werden. Das Rad kann sozusagen „wie eine Orange geschält“ werden. Dabei kann eine Felge (vor deren Zerstörung) ausreichen um auch eine sehr hohe kinetische Energie des Fahrzeugs 100 abzubauen oder hinreichend zu drosseln. Ein solcher Abbau der kinetischen Energie wäre bei einer einmaligen Auffahrt des Fahrzeugs 100 auf den Bordstein nicht möglich. Auch wären die Folgen eines unkontrollierten Auffahrens (einschl. rechtlicher Folgen) wesentlich kritischer, als ein kontrolliertes Entlangfahren am Bordstein zum Abbau kinetischer Energie.
Beispielsweise kann, wenn ein dringender Bedarf an einem Abbau der kinetischen Energie und ein Bordstein erkannt werden, die auf die zumindest eine Felge beim Kontakt mit dem Bordstein wirkende Kraft (hinsichtlich ihrer Amplitude und/oder Richtung) derart gesteuert werden, dass ein zu starkes Abprallen und/oder Verheddern (in diesem Falle eher wegen dem Verbiegen der Felge) verhindert wird. Eine - im Wesentlichen longitudinal auf das Fahrzeug wirkende - Kraft (vereinfacht Reibungskraft oder Gegenkraft; vgl. 172-1 bzw. 172-3 in 2 und 3) kann dabei maximiert werden.
Der Vorgang kann bildlich gesprochen mit einem Abtragen des Materials an einer Drehbank verglichen werden. Während an der Drehbank ein möglichst effektiver Abbau der Materialschichten bei minimaler Gegenkraft angestrebt wird, wird der erfindungsgemäße Vorgang derart gesteuert, dass eine möglichst große Gegenkraft 172-1, 172-3 bei einem verringerten Materialabbau erfolgt. Hierzu kann eine geeignete Regelung des Winkels des Fahrzeugs 100 zum Bordstein (vgl. Begrenzung 87) erfolgen und/oder eine geeignete Regelung eines Lenkwinkels an der Vorder- und/oder Hinterachse des Fahrzeugs 100.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine bestimmte Ansteuerung der Systeme passiver Sicherheit, abhängig von der Ausführung beschriebener Verfahrensschritte. Insbesondere kann eine Aktivierung, Deaktivierung und/oder Parametrierung der Rückhaltesysteme (z.B. Airbags, Gurte) ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Auslösung eines (Seiten-) Airbags basierend auf einem kontrollierten Abbau kinetischer Energie und einem damit verbundenen geringen und/oder kontrollierten Aufprall auf eine Begrenzung 87 vermieden werden. Gleiches gilt für die Auslösung eines Airbags aufgrund eines durch die Regelungseingriffe bedingten Ausbleibens eines frontalen Aufpralls oder einer deutlichen Verminderung eines solchen Aufpralls. Dadurch können Kosten gespart und/oder Schaden durch die Rückhaltesysteme selbst verringert bzw. ausgeschlossen werden.
Dabei kann insbesondere das Auslösen der seitlichen Airbags und/oder eines vorderen Airbags beeinflusst, insbesondere unterdrückt oder verändert werden. Insbesondere können bei der Ausführung des hier beschriebenen Abbaus der kinetischen Energie mit einem niedrigen Druck oder mit einem langsamen oder zumindest zweistufigen Anstieg des Drucks (langsam) ausgelöst werden. Beispielsweise, wenn (bevorzugt) ein schnelles Annähern aber relativ sanfter Anstieg der lateraler Druckkraft 170 des Fahrzeugs an die Begrenzung 87 ausgeführt wird, kann ein (zumindest zu schnelles oder zu intensives) Auslösen zumindest eines Airbags unterdrückt werden. Dieses kann erspart werden, weil erfindungsgemäß ein Schlag, eine Kollision oder ein unkontrollierbarer Anstieg eines Beschleunigungswerts vermieden werden kann. Insbesondere kann das Auslösen eines Rückhaltesystems des Fahrzeugs unterdrückt oder verändert werden, wenn ermittelt wird, dass der Vorgang ohne eine Überschreitung bestimmter Grenzwerte der Beschleunigung (in verschiedene Richtungen) und unterhalb gewisser Grenzwerte für ein Risiko eines Abprallens oder Verdrehung des Fahrzeugs ausgeführt werden kann.
Besonders bevorzugt erfolgt eine zweite Steuerung, insbesondere Regelung der Bewegung des Fahrzeugs nach dem erfolgten erforderlichen Abbau der kinetischen Energie.
Die zweite Regelung kann abhängig von einer sensorischen Erfassung der Begrenzung 87 und/oder Spurenmarkierungen 86, 88 erfolgen. Beispielsweise erfolgt eine Regelung an dem Messwert eines relativen Abstands und/oder Winkel des Fahrzeugs 100 zu der Begrenzung 87 an einer oder mehreren Stellen. Diese können mit einem vorderen Seitenradar und/oder einem hinteren Seitenradar laufend erfasst werden. Die oben genannten Werte oder ein mathematisches Verhältnis zwischen diesen können zu einer verbesserten Ausführung des Vorgangs gesteuert werden. Beispielsweise kann somit die Stabilität des Fahrzeugs 100 unmittelbar vor, während und nach dem Abbau der kinetischen Energie an der Begrenzung 87 sichergestellt werden.
Beispielsweise kann ein Reflektionsmuster der (typischerweise standardisierten) Begrenzung 87 (für Ultraschall oder Radar) als solcher erkannt werden und auf das erkannte Muster hin geregelt werden.
Beispielsweise wird eine Annäherung an die Begrenzung 87 und/oder der Abbau der kinetischen Energie an der Begrenzung 87 und/oder ein Verringern oder Beenden des Abbaus der kinetischen Energie an der Begrenzung 87, abhängig von der relativen Position und/oder Winkel des Fahrzeugs zu der Begrenzung 87 und/oder einer Fahrbahnmarkierung ausgeführt.
Bevorzugt erfolgt (einhergehend mit dem Beenden der Reibung an der Begrenzung 87) eine Ausrichtung des Fahrzeugs nach vorgegebenen Kriterien.
Beispielsweise erfolgt eine derartige Steuerung der Kräfte, die auf das Fahrzeug wirken, dass das Fahrzeug für eine Weiterfahrt, beispielsweise in einem Winkel von 5° - 15° von der Begrenzung 87 weg ausgerichtet wird. Diese kann mittels Ansteuerung der Vorderachslenkung, Hinterachslenkung und/oder des Radschlupfs an zumindest einem Rad des Fahrzeugs 100 (z.B. wiederum als ein zumindest teilweise kontrollierter Driftvorgang).
Die besagte zweite Steuerung kann beispielsweise durch eine Verlagerung der Regelgrößen von den (vorher überwiegend maßgeblichen) Abständen und/oder Winkeln zu der Begrenzung 87 zu den (nachher überwiegend maßgeblichen) Abständen und/oder Winkeln zu zumindest einer Spurmarkierung 86, 88 erfolgen. Dabei kann (zumindest zwischenzeitlich) als eine Regelgröße auch eine äußere Spurenmarkierung genutzt werden.
Ferner kann, z.B. abhängig von einer (erneuten) Auswertung der Situation, eine:

• Ausrichtung,
• Wiederstabilisierung,
• Anteiliges Maß der Regelung an der Begrenzung 87 und/oder an einer Spurenmarkierung 86, 88,
• Übergang zu einer unterstützen oder automatisierten Spurführung,
• Vordefinierte Halteposition an der Begrenzung 87, und/oder
• Weiterfahrt,

100

Dabei kann ein (für die dann gültige Situation) vordefinierter, (ein möglichst gut geeigneter) sicherer Zustand des Fahrzeugs 100 eingeleitet werden. Beispielsweise kann der Vorgang bis zu einer vordefinierten Geschwindigkeit (z.B. niedriger als ein Geschwindigkeitslimit), Position des Fahrzeugs zu einem Objekt in der Umgebung, oder bis zum Stillstand des Fahrzeugs (quasi ein „Parken“ an der Begrenzung 87) ausgeführt werden.
Idealerweise kann ein zumindest unterstütztes oder automatisiertes (Wieder-)einfädeln des Fahrzeugs in die Spur zu einer Weiterfahrt ausgeführt werden. Dabei kann die Weiterfahrt auch als „sicherer Zustand“ gelten. Dies kann nach einer Überprüfung des vorhandenen Freiraums in der Spur erfolgen.
Es folgen Beispiele von Kriterien, abhängig von welchen der Abbau der kinetischen Energie an einer Begrenzung 87 eingeleitet und/oder gesteuert werden kann:

Ein Abbau der kinetischen Energie an einer Begrenzung 87 kann ausgeführt oder gesteuert werden abhängig von der Erkennung bestimmter Zustände des Fahrzeugs.

Besonders bevorzugt können die vorliegend offenbarten Systeme und Verfahren bei automatisiert fahrbaren Fahrzeuge 100 angewandt werden. Auch ist der vorgeschlagene Abbau der kinetischen Energie an einer Begrenzung 87 dazu geeignet, in Falle einer Unsicherheit oder eines ansteigenden Risikos im Zusammenhang mit zumindest teilweise automatisiertem, autonomem und/oder ferngesteuertem Fahren in einen sicheren Zustand zu überführen.
Zumindest ein Teil des oben beschriebenen Vorgangs (z.B. ein kontrolliertes Annähern an die Begrenzung 87 und/oder eine kontrollierte Steuerung der Ausrichtung und/oder der Druckkraft) kann ausgeführt und/oder abhängig gesteuert werden, von:

1) Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100 mit einem bestimmten Automatisierungsgrad und/oder Fernsteuerungsgrad, und/oder
2) Erkennung, dass, insbesondere trotz bestimmter Warnungen, z.B. trotz einer dringenden Übernahmeaufforderung, keine hinreichende erforderliche Übernahme einer Fahraufgabe durch den Nutzer erfolgt ist. Als Nutzer ist im Rahmen dieses Dokuments ein Insasse (Fahrer oder Passagier) oder ein Nutzer, z.B. Dispatcher, der das Fahrzeug zumindest teilweise fernsteuert, zu verstehen.

Besonders bevorzugt ist ein Abbau der kinetischen Energie (etwa wie oben beschrieben) ab einem bestimmten Automatisierungsgrad, beispielsweise ab BASt-2, BASt-3, BASt-4, (ggf. als Pflicht oder Voraussetzung zur Nutzung) aktivierbar oder zu aktivieren.
Dabei kann abhängig von einem Automatisierungsgrad zumindest eine Bereitschaft des Abbaus der kinetischen Energie des Fahrzeugs 100 an einer Begrenzung 87, z.B. als eine Freischaltung, Steuerung, einer Voreinstellung des Vorgangs, Empfang der Daten zur Ausführung des Vorgangs, hergestellt werden.
In der Folge könnte eine Homologation von erfindungsgemäß ausgestatteten Fahrzeugen 100 (beispielsweise für Autobahnen, auf denen es standardisierte Begrenzungen gibt) sehr viel einfacher, z.B. mit wesentlich geringeren Sicherheitsanforderungen für ein oder mehrere Systeme des Fahrzeugs (Bremssystem, Lenksystem, Fahrwerk, Antrieb, Räder, etc.), darstellbar ist.
Darüber hinaus ist eine Information und/oder Auswahlmöglichkeit für den Nutzer des Fahrzeugs denkbar, dass und wie mit dem Fahrzeug (ggf. bei verschiedenen Vorkommnissen) ein Abbau der kinetischen Energie an einer Begrenzung 87 ausgeführt werden soll.
Bevorzugt ist der Abbau der kinetischen Energie an einer Begrenzung 87 mit einem oder mehreren vordefinierten Maßen der Sicherheit für Insassen (z.B. Beschleunigungsgrenzwerten), des zulässigen Schadens am Fahrzeug und/oder Effektivität oder zwei oder mehrere Varianten eines Kompromisses zwischen diesen zumindest zwei der besagten Maße ausführbar. Die erforderlichen Maße oder eine Variante eines entsprechenden Kompromisses, können z.B. mittels Einstellungen, Bedienhandlungen, insbesondere Auswahlmöglichkeiten wählbar oder veränderbar sein. Diese können auch dynamisch, situationsabhängig und/oder per Fernsteuerung, z.B. durch einen Dispatcher oder aus einem Backend beeinflussbar bzw. bestimmbar sein.
Besonders bevorzugt wird vorgeschlagen, dass der (mehrere Sekunden dauernder) Kontakt des Fahrzeugs mit der Begrenzung abhängig von einer Überprüfung einer oder mehrerer vorausbestimmter Bedingungen beendet oder abgebrochen wird. Diese Möglichkeit der Handlungsalternativen begründet einen weiteren Unterschied zu einer (unkontrollierten) Kollision, während der bzw. nach welcher typischer keine Alternativen bestehen.
Beispielsweise kann der Abbau der kinetischen Energie an der Begrenzung 87 verändert und/oder abgebrochen werden, falls eine der Bedingungen die zu dieser geführt haben, sich (während der Ausführung des Vorgangs) verändert. Dabei kann ein oben beschriebener Vorgang (zumindest vom Prinzip her) in einer umgekehrten Reihenfolge und/oder Richtung ausgeführt werden. Im Ergebnis kann eine sichere und/oder manövrierfähige Position und Zustand des Fahrzeugs bewirkt werden. Als eine sichere Position des Fahrzeugs kann im Sinne des vorliegenden Dokuments eine sichere Lage des Fahrzeugs in Relation z.B. zu der Fahrtrichtung zu den Spurenmarkierung, zu den typischerweise (besonders stark befahrenen) Teilen der Fahrbahn, etc. verstanden werden. Eine sichere Lage kann z.B. eine Ausrichtung des Fahrzeugs parallel zu einer nächstgelegenen Fahrspur sein, z.B. innerhalb, mittig oder teilweise außerhalb (versetzt) zu der Fahrspur.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 200 zum Abbau kinetischer Energie eines Fahrzeugs 100 beginnt bei Schritt 201.
In Schritt 202 werden ein oder mehrere Fahrzeugparameter ermittelt, die einen Betrieb und/oder eine Position des Fahrzeugs 100 kennzeichnen. Die ein oder mehreren Fahrzeugparameter beinhalten vorzugsweise eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100, Betriebszustände ein oder mehrerer Fahrzeugkomponenten (z.B. Fahrassistenzsysteme, Bremsdruck, Gaspedalstellung, Lenkwinkel vorne und/oder hinten, Reifendruck, Raddrehzahlen, Gierrate, Achslasten), erfasste ein oder mehrere Objekte im Umfeld des Fahrzeugs, Beladungszustand des Fahrzeugs, und dergleichen mehr. Fahrzeugparameter können in Betracht gezogen werden bei der Ermittlung, ob und in welcher Art ein Eingriff in die Steuerung des Fahrzeugs 100 vorgenommen werden soll und insbesondere, ob ein Abbau kinetischer Energie notwendig ist oder wird.
Das Ermitteln eines Fahrzeugparameters kann ein Prädizieren mindestens eines Fahrzeugparameters sein bzw. beinhalten, beispielsweise für die unmittelbare Zukunft von einigen Sekunden (z.B. bis zu 5 Sekunden, vorzugsweise bis zu 3 Sekunden, insbesondere bis zu 1 Sekunde) oder Millisekunden (z.B. bis zu 500 ms, vorzugsweise bis zu 200 ms). Dabei kann das Verfahren zumindest teilweise vorausschauend ausführbar sein. Bei der Position handelt es sich insbesondere um eine absolute und/oder relative Position des Fahrzeugs. Bevorzugt umfasst die Position einen oder mehrere Abstände und/oder Winkel in Relation zu der Begrenzung 87 des befahrbaren Fahrbahnbereichs. In einem Beispiel des Verfahrens kann auch ein Abstand bzw. Winkel des Fahrzeugs zu einer (in der Praxis mit den Sensoren gut erkennbaren) Fahrbahnmarkierung ermittelt und als eine Kenngröße für die Position des Fahrzeugs verarbeitet werden.
In Schritt 204 werden ein oder mehrere Begrenzungsparameter erfasst, die eine Beschaffenheit der Begrenzung 87 kennzeichnen. Die ein oder mehreren Begrenzungsparameter beinhalten vorzugsweise einen Typ der Begrenzung 87 (z.B. Bordstein, Leitplanke, Betonbegrenzung), eine Bauform der Begrenzung 87, strukturelle Eigenschaften (z.B. Elastizität, maximale Belastbarkeit, Verformbarkeit, Material, zu erwartender Reibwert) und dergleichen mehr. Das Fahrzeug 100 kann über entsprechende Sensorik (z.B. Kamera, Radar, Lidar, Laser, Ultraschall) ein oder mehr der Begrenzungsparameter erfassen und/oder es können ein oder mehrere der Begrenzungsparameter aus einem entsprechenden Datenspeicher abgerufen werden, der Eigenschaften bestimmter Begrenzungen bzw. Begrenzungstypen enthält. Ein Begrenzungsparameter kann beispielsweise eine Beschaffenheit bzw. Merkmal (z.B. Form, Material, Elastizitätsgrad, Härte, etc. maximale Belastbarkeit) der Begrenzung 87 und/oder eine Typ- oder Kodebezeichnung der Begrenzung (z.B. als Bautyp, Standard) kennzeichnen. Diese können als entsprechende explizite oder kodierte qualitative und/oder quantitative Werte ermittelt werden. Beispielsweise kann ein Erfassen des Begrenzungsparameters ein Auslesen bzw. Abgleich mehrerer Parameter der Begrenzung aus einer Datenbank umfassen.
In Schritt 206 wird das Fahrzeug 100 basierend auf den ein oder mehreren Fahrzeugparametern und den ein oder mehreren Begrenzungsparametern gesteuert, wobei das Fahrzeug 100 im Wesentlichen in Kontakt mit der Begrenzung 87 gebracht und eine Reibungskraft 172, 172-1, 172-2, 172-3 zwischen dem Fahrzeug 100 und der Begrenzung 87 erzeugt wird. Der der Kontakt zwischen dem Fahrzeug 100 und der Begrenzung 87 ist konfiguriert, eine Reibungskraft 172, 172-1, 172-2, 172-3 zu erzeugen, die kinetische Energie des Fahrzeugs 100 abbaut. Wie vorstehend beschrieben, kann das Fahrzeug 100 in einen Winkel zur Begrenzung 87 gebracht bzw. dort gehalten werden (vgl. 2), in dem im Wesentlichen Teile der Karosserie und/oder eines Rades des Fahrzeugs 100 Druck auf die Begrenzung 87 ausüben und dadurch die Reibungskraft 172, 172-1 und somit den Abbau der kinetischen Energie bewirken. Zusätzlich (z.B. alternierend) oder alternativ kann das Fahrzeug 100 wie vorstehend beschrieben im Wesentlichen parallel zur Begrenzung 87 ausgerichtet bzw. parallel gehalten werden (vgl. 3), in dem im Wesentlichen die Seite der Karosserie und/oder die entsprechenden Räder des Fahrzeugs 100 Druck auf die Begrenzung 87 ausüben und dadurch die Reibungskraft 172, 172-1, 172-2, 172-3 und somit den Abbau der kinetischen Energie bewirken. Das Verfahren endet bei Schritt 210.
Unter dem Begriff „Reibungskraft“ sind eine oder mehrere Kräfte, durch welche Reibung und/oder durch welche ein, beispielsweise schichtweises, Abtragen des Gefüges (des Fahrzeugs bzw. der Begrenzung) entsteht, subsummiert.
Beispielsweise wird die Reibungskraft für eine Dauer von mindestens 1, 2, 5, 10 oder 20 Sekunden erzeugt. Dabei kann auch eine Reibungskraft, die beispielsweise keine für die Insassen oder wichtige Systeme des Fahrzeugs gefährliche Beschleunigung bzw. Zerstörung erzeugt, zu einem erwünschten Abbau der kinetischen Energie führen.
Die ein oder mehreren Parameter (Werte) der Reibungskraft und/oder die Dauer der Reibungskraft können im Verfahren gesteuert, insbesondere passend gewählt und/oder während dem Vorgang angepasst, insbesondere geregelt werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005054754 [0004]
WO 2003/006288 A1 [0005]
WO 2006/045259 A1 [0006]
US 5195606 [0007]

Claims

Verfahren (200) zum Abbau kinetischer Energie eines Fahrzeugs (100), das Verfahren umfassend: Ermitteln (202) von ein oder mehreren Fahrzeugparametern, die einen Betrieb und/oder eine Position des Fahrzeugs (100) kennzeichnen; Erfassen (204) von ein oder mehreren Begrenzungsparametern, die eine Begrenzung (87) einer vom Fahrzeug (100) befahrenen Fahrbahn kennzeichnen; und Steuern (206) des Fahrzeugs (100) basierend auf den ein oder mehreren Fahrzeugparametern und den ein oder mehreren Begrenzungsparametern, wobei das Fahrzeug (100) im Wesentlichen in Kontakt mit der Begrenzung (87) gebracht und eine Reibungskraft (172, 172-1, 172-2, 172-3) zwischen dem Fahrzeug (100) und der Begrenzung (87) erzeugt wird.
Verfahren (200) nach dem vorhergehenden Anspruch 1, weiter umfassend Steuern des Fahrzeugs (100) basierend auf den ein oder mehreren Fahrzeugparametern und den ein oder mehreren Begrenzungsparametern, um das Fahrzeug (100) in einem vorbestimmten Zustand (100-1, 110-2) relativ zur und/oder im Wesentlichen in Kontakt mit der Begrenzung (87) zu halten; vorzugsweise wobei die Reibungskraft (172, 172-1, 172-2, 172-3) zwischen dem Fahrzeug (100) und der Begrenzung (87) regelmäßig oder kontinuierlich geregelt wird.
Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, weiter umfassend Steuern des Fahrzeugs (100) basierend auf den ein oder mehreren Fahrzeugparametern und den ein oder mehreren Begrenzungsparametern, um das Fahrzeug (100) von einem vorbestimmten ersten Zustand (100-1) relativ zur und/oder im Wesentlichen in Kontakt mit der Begrenzung (87) in einen vorbestimmten zweiten Zustand (100-2) relativ zur und im Wesentlichen in Kontakt mit der Begrenzung (87), oder umgekehrt, zu bringen bzw. dort zu halten.
Verfahren (200) nach dem vorhergehenden Anspruch 3, wobei sich das Fahrzeug (100): im vorbestimmten ersten Zustand (100-1) in einem vorbestimmten Winkel (θ) in Bezug auf eine Längserstreckung der Begrenzung (87) ausgerichtet ist/wird, vorzugsweise wobei der Winkel (θ) im Bereich von 1° bis 20°, weiter vorzugsweise 3° bis 15°, beträgt; und/oder im vorbestimmten zweiten Zustand (100-2) im Wesentlichen parallel in Bezug auf die Längserstreckung der Begrenzung (87) ausgerichtet ist/wird.
Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend kontinuierliches Erfassen der ein oder mehreren Fahrzeugparameter und kontinuierliches Erfassen der ein oder mehreren Begrenzungsparametern, während des Abbaus kinetischer Energie.
Verfahren (200) nach dem vorhergehenden Anspruch 5, weiter umfassend Steuern (208) des Fahrzeugs (100), um einen Abbau der kinetischen Energie mittels der durch den Kontakt zwischen dem Fahrzeug (100) und der Begrenzung (87) erzeugten Reibungskraft (172, 172-1, 172-2, 172-3) basierend auf den kontinuierlich erfassten ein oder mehreren Fahrzeugparametern und den kontinuierlich erfassten ein oder mehreren Begrenzungsparametern zu regeln.
Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, weiter umfassend Ermitteln eines dritten Zustands des Fahrzeugs (100), in dem das Fahrzeug eine vorbestimmte Restgeschwindigkeit erreicht hat; und Steuern des Fahrzeugs (100), um eine sichere Position zu erreichen und/oder zu halten; vorzugsweise weiter umfassend Steuern des Fahrzeugs (100) zum Stillstand in der sicheren Position.
Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, weiter umfassend Erfassen einer kritischen Fahrsituation des Fahrzeugs (100), in der ein Abbau kinetischer Energie notwendig ist.
Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei die ein oder mehreren Fahrzeugparameter ein oder mehrere der folgenden Parameter umfassen: eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (100); eine Achslast und/oder eine Achslastverschiebung des Fahrzeugs (100); ein oder mehrere Raddrehzahlen des Fahrzeugs (100); einen ersten Lenkwinkel, der an einer Vorderachse des Fahrzeugs (100) anliegt; einen zweiten Lenkwinkel, der an einer Hinterachse des Fahrzeugs (100) anliegt; eine durch einen Nutzer gewählte Fahrpedalstellung; eine in einem Antriebsverbund des Fahrzeugs (100) anliegende Last, insbesondere ein Antriebsmoment und/oder ein Schleppmoment; ein Vorhandensein und/oder Parameter eines angehängten Anhängers; eine absolute Beschleunigung des Fahrzeugs (100); und eine relative Beschleunigung des Fahrzeugs in Relation zur Begrenzung (87).
Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei Ermitteln (202) der ein oder mehreren Fahrzeugparameter weiter umfasst: Prädizieren mindestens eines Fahrzeugparameters der ein oder mehreren Fahrzeugparameter; vorzugweise wobei Prädizieren des mindestens einem Fahrzeugparameter einen Zeitraum von bis zu 5 Sekunden, weiter vorzugsweise bis zu 3 Sekunden, insbesondere weiter vorzugsweise bis zu 1 Sekunde, betrifft.
Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, wobei die Reibungskraft (172, 172-1, 172-2, 172-3) konfiguriert ist, kinetische Energie des Fahrzeugs (100), insbesondere in einem bestimmten Maße und/oder innerhalb einer bestimmten Zeit, abzubauen.
System zum Abbau kinetischer Energie eines Fahrzeugs (100), , das System umfassend: Mittel die zur Ausführung des Verfahrens (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 eingerichtet sind, vorzugsweise wobei die Mittel eine Steuereinheit umfassen, die zur Ausführung des Verfahrens (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 konfiguriert ist.
Fahrzeug (100), umfassend ein System nach dem vorhergehenden Anspruch 12.
Computerprogramm, insbesondere ein Computerprogrammprodukt umfassend ein Computerprogramm, wobei das Computerprogramm ausgebildet ist, bei seiner Ausführung auf einer Recheneinheit eines Fahrzeugs (100) wesentliche Schritte des Verfahrens zum Abbau der kinetischen Energie des Fahrzeugs nach einem oder mehreren Merkmalen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.