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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterbinden eines Überholvorgangs eines Fahrzeugs mit den Merkmalen nach Anspruch 1, eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 4, ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen nach Anspruch 5, und ein Fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 6.
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Die Sicherheit von aktuellen Überholassistenten hängt maßgeblich von der korrekten Einschätzung des aktuellen Beschleunigungsvermögens des eigenen Fahrzeugs ab. Ziel ist es, das Egofahrzeug während des Überholvorgangs so zu beschleunigen, dass auf mehrspurigen Straßen ein ggfs. nachfolgendes Fahrzeug auf der richtungsgleichen Nebenfahrbahn nicht zum abrupten Abbremsen gezwungen wird (z.B. auf Autobahnen), und dass auf einspurigen Straßen eine gewisser Relativabstand bzw. eine gewisse time-to-collision zum ggfs. entgegenkommenden Fahrzeug nicht unterschritten wird.
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Das aktuelle Beschleunigungsvermögen hängt neben der Motorisierung auch vom maximalen Reibwert (µ_max) vor und unter dem Fahrzeug ab. Die maximal realisierbare Beschleunigung ergibt sich durch a_max = µ_max * 9.81 m/s2, Üblicherweise wird in Fahrassistenzsystemen ein Wert von µ_max = 1 angenommen, dies entspricht den Verhältnissen auf trockenen Asphaltfahrbahnen. Bei Nässe und Schnee kann der maximale Reibwert deutlich unter 1 liegen, sodass sich auch die maximal realisierbare Beschleunigung drastisch reduziert. Dadurch kann der Überholvorgang ggf. nicht mehr ohne Verletzung der oben genannten Bedingungen durchgeführt werden, was einen sicherheitskritischen Abbruch des assistierten Überholvorgangs oder einen Unfall zur Folge hätte.
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Aus
DE 10 2016 209 984 A1 ist ein Verfahren zur Schätzung einer Wahrscheinlichkeitsverteilung des maximalen Reibwerts an einem aktuellen und/oder zukünftigen Wegpunkt eines Fahrzeugs bekannt.
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Aus
DE10 2016 208 675 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer sicheren Geschwindigkeit an einem zukünftigen Wegpunkt eines Fahrzeugs, das sich entlang einer Strecke bewegt, bekannt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, eine effektive Methode vorzuschlagen, mittels welchem ein Unterbinden eines Überholvorgangs eines Fahrzeugs umgesetzt werden kann, so dass eine Sicherheit erhöht wird.
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Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe ein Verfahren zum Unterbinden eines Überholvorgangs eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, eine Steuereinrichtung nach Anspruch 4, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 5, und ein Fahrzeug nach Anspruch 6. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Bei einem Verfahren zum Unterbinden eines Überholvorgangs eines Fahrzeugs wird ein für den Überholvorgang nötiges Beschleunigungsvermögen bestimmt. Ein Reibwert einer Fahrbahnoberfläche eines bei dem Überholvorgang zu passierenden Streckenabschnitts wird geschätzt. Ausgehend von dem geschätzten Reibwert wird ein maximal mögliches Beschleunigungsvermögen berechnet. Das maximal mögliche Beschleunigungsvermögen wird verglichen mit dem nötigen Beschleunigungsvermögen. Bei einer negativen Abweichung des maximal möglichen Beschleunigungsvermögens von dem nötigen Beschleunigungsvermögen wird der Überholvorgang unterbunden.
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Das Fahrzeug ist hierbei als ein Landfahrzeug ausgeformt, z. B. als ein PKW oder NKW. Das Fahrzeug weist vorzugsweise einen Überholassistenten auf. Der Überholvorgang ist zu Beginn des Verfahrens noch nicht gestartet, sondern soll erst noch durchgeführt werden. Der Überholvorgang kann dabei beispielsweise auf einer mehrspurigen Straße erfolgen, auf welcher beim Überholen darauf zu achten ist, dass ein nachfolgendes Fahrzeug nicht behindert wird. Wiederum beispielsweise kann der Überholvorgang auf einer ggf. einspurigen Straße erfolgen, auf welcher beim Überholen darauf zu achten ist, dass ein entgegenkommendes Fahrzeug nicht behindert wird.
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Das für den Überholvorgang nötige Beschleunigungsvermögen wird vorzugsweise bestimmt in Abhängigkeit von: einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, von einer aktuellen Geschwindigkeit eines nachfolgenden oder entgegenkommenden Fahrzeugs, von einer aktuellen Geschwindigkeit des zu überholenden Fahrzeugs, von einem minimalen Sicherheitsabstand zum nachfolgenden oder entgegenkommenden Fahrzeug, von einem aktuellen Abstand zum nachfolgenden oder entgegenkommenden Fahrzeug, und von ggf. weiteren Faktoren. Dabei sollte der minimale Sicherheitsabstand stets kleiner sein als der aktuelle Abstand. Das Bestimmen des nötigen Beschleunigungsvermögens kann mittels aus dem Stand der Technik bekannten Methoden erfolgen.
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Beispielsweise kann sich das nötige Beschleunigungsvermögen bei einem Überholvorgang mit einem nachfolgenden Fahrzeug, z. B. bei einer Autobahnfahrt, nach folgender Formel berechnen:
Mit
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Die zur Bestimmung des nötigen Beschleunigungsvermögens benötigten Werte werden beispielsweise mittels einer Fahrzeug-Sensorik ermittelt. Diese weist eine Umfeldsensorik auf, mittels welcher ein Umfeld des Fahrzeugs überwacht werden kann. Diese Umfeldsensorik kann beispielsweise mittels wenigstens eines Radarsensors, Lidarsensors, mittels wenigstens einer Kamera oder mittels anderer geeigneter Sensoren ausgeformt sein. Mittels der Umfeldsensorik kann somit ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem nachfolgenden bzw. entgegenkommenden Fahrzeug ermittelt werden. Außerdem kann mittels der Umfeldsensorik eine Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des nachfolgenden oder entgegenkommenden Fahrzeugs ermittelt werden. Zusätzlich weist die Fahrzeug-Sensorik eine Fahrdynamik- Sensorik auf, mittels welcher eine Fahrdynamik des Fahrzeugs überwacht werden kann. Diese Fahrdynamik- Sensorik kann beispielsweise mittels Beschleunigungssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Lenkwinkelsensoren, Neigungssensoren, Gierratensensoren oder mittels anderer geeigneter Sensoren ausgeformt sein. Mittels der Fahrdynamik- Sensorik kann z. B. eine aktuelle Geschwindigkeit und/oder eine aktuelle Beschleunigung des Fahrzeugs ermittelt werden.
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Die Auswertung der Umfelddaten der Umfeldsensorik kann beispielsweise mittels einer Steuereinrichtung erfolgen, die das Fahrzeug aufweist. Zu diesem Zweck ist die Umfeldsensorik mit der Steuereinrichtung jeweils über wenigstens eine Schnittstelle verbunden. Das heißt, dass sowohl die Umfeldsensorik als auch die Steuereinrichtung wenigstens eine Schnittstelle aufweist. Die Verbindung ist derart, dass ein Daten- und Signalaustausch erfolgen kann. Die Verbindung kann kabelgebunden oder drahtlos ausgebildet sein.
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Die Auswertung der Fahrdynamikdaten der Fahrdynamik- Sensorik kann beispielsweise mittels einer Steuereinrichtung erfolgen, die das Fahrzeug aufweist. Zu diesem Zweck ist die Fahrdynamik- Sensorik mit der Steuereinrichtung jeweils über wenigstens eine Schnittstelle verbunden. Das heißt, dass sowohl die Fahrdynamik- Sensorik als auch die Steuereinrichtung wenigstens eine Schnittstelle aufweist. Die Verbindung ist derart, dass ein Daten- und Signalaustausch erfolgen kann. Die Verbindung kann kabelgebunden oder drahtlos ausgebildet sein.
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Diese Bestimmung des nötigen Beschleunigungsvermögens wird mittels einer Steuereinrichtung durchgeführt. Diese bedient sich dazu beispielsweise eines Computerprogrammprodukts.
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Bei einem durchzuführenden Überholvorgang wird der Reibwert der Fahrbahnoberfläche des bei dem Überholvorgang zu passierenden Streckenabschnitts geschätzt.
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Dies erfolgt mittels einer aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahme. Der Überholvorgang wird zu Beginn des Verfahrens somit noch nicht gestartet, sondern wird erst zukünftig gestartet werden. Um diese Schätzung durchführen zu können, weist das Fahrzeug die Umfeldsensorik auf, die die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahnoberfläche des zu passierenden Streckenabschnitts vorausschauend ermitteln kann.
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Die Oberflächenbeschaffenheit ist dabei beeinflusst von Witterungsverhältnissen und zusätzlich vom Fahrbahnbelag. Beispielsweise kann die Fahrbahnoberfläche aufgrund von Nässe, Eis, Verschmutzungen oder einer Kombination daraus einen geringeren Reibwert aufweisen als eine trockene Fahrbahn. Beispielsweise kann dieser geringere Reibwert je nach Fahrbahnbelag verschieden sein, z. B. kann der Reibwert einer nassen Asphalt-Fahrbahn höher als einer nassen Kopfsteinpflaster-Fahrbahn sein.
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Der zu passierende Streckenabschnitt ist dabei festgelegt mittels einer Trajektorien-Planung des Fahrzeugs, die mittels der Steuereinrichtung des Fahrzeugs durchgeführt werden kann. Die Steuereinrichtung kann weiterhin dazu eingerichtet sein, eine Aktuatorik eines Antriebsstrangs, eines Lenksystems und eines Bremssystems des Fahrzeugs derart anzusteuern, dass dieses den Überholvorgang automatisiert durchführen kann. Zu diesem Zweck ist die Steuereinrichtung jeweils mittels wenigstens einer Schnittstelle mit dem Antriebsstrang, dem Lenksystem und dem Bremssystem des Fahrzeugs verbunden. Die Verbindung ist derart, dass ein Daten- und Signalaustausch erfolgen kann. Die Verbindung kann kabelgebunden oder drahtlos ausgebildet sein. Das automatisierte Durchführen eines Überholvorgangs ist aus dem Stand der Technik bekannt.
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Ausgehend von dem geschätzten Reibwert wird das maximal mögliche Beschleunigungsvermögen berechnet. Dieses bestimmt sich prinzipiell nach folgender Formel:
Mit
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In das maximal mögliche Beschleunigungsvermögen kann zusätzlich noch eine Korrektur einfließen, die das durch die Motorisierung des Fahrzeugs theoretische Beschleunigungsvermögen bei der gegebenen Fahrgeschwindigkeit abbildet. Dadurch ändert sich die o. g. Formel wie folgt:
Mit
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Das maximal mögliche Beschleunigungsvermögen wird anschließend verglichen mit dem nötigen Beschleunigungsvermögen. Bei einer negativen Abweichung des maximal möglichen Beschleunigungsvermögens von dem nötigen Beschleunigungsvermögen wird der Überholvorgang unterbunden. Eine negative Abweichung liegt dann vor, wenn das nötige Beschleunigungsvermögen größer ist als das maximal mögliche Beschleunigungsvermögen.
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Das Unterbinden des Überholvorgangs erfolgt derart, dass der Überholvorgang nicht eingeleitet werden kann oder wird. Dabei kann in einer weiterbildenden Ausführungsform mittels der Steuereinrichtung eine Funktion eines Überholassistenten blockiert werden. Hierbei kann die Steuereinrichtung den Überholassistenten ansteuern, so dass dieser für eine gewisse Zeitspanne keinen Überholvorgang einleiten kann. Der Überholassistent kann beispielsweise als ein Computerprogrammprodukt ausgebildet sein, welches mittels der Steuereinrichtung oder mittels einer separaten Steuereinrichtung ausgeführt wird. Der Überholassistent ist dabei ein aus dem Stand der Technik bekanntes Fahrerassistenzsystem, welches einen Fahrer eines Fahrzeugs bei Überholvorgängen unterstützt. Ein derartiger Überholassistent kann den Überholvorgang beispielsweise vollständig automatisiert bzw. autonom durchführen. Der Überholassistent kann z. B. einem Autonomie-Level 2 (siehe SAE J3016) oder höher entsprechen.
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Alternativ oder zusätzlich dazu kann in einer weiterbildenden Ausführungsform das Unterbinden erfolgen, indem eine Warnung an einen Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben wird. Diese Warnung kann als akustische, visuelle und/oder haptische Warnung ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung des Fahrzeugs steuert eine Ausgabevorrichtung des Fahrzeugs derart an, dass die Warnung ausgegeben wird. Mittels der Warnung wird dem Fahrer mitgeteilt, dass ein durchzuführender Überholvorgang nicht umgesetzt werden kann. Die Ausgabevorrichtung kann ein Display, ein Lautsprecher, ein Lenkrad mit ggf. einem Vibrationserzeuger, ein Joystick mit ggf. einem Vibrationserzeuger, ein Infotainmentsystem o. ä. sein.
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Bei einer visuellen Warnung kann dem Fahrer beispielsweise in einem Display angezeigt werden, dass kein Überholvorgang durchgeführt werden soll. Bei einer akustischen Warnung kann dem Fahrer beispielsweise ein Warnton oder eine Nachricht ausgegeben werden, dass kein Überholvorgang durchgeführt werden soll. Bei einer haptischen Warnung kann beispielsweise eine Vibration des Lenkrads des Fahrzeugs erzeugt werden, um den Fahrer zu warnen. Zusätzlich kann beispielsweise ein Lenkruck des Lenkrads in eine entgegengesetzte Richtung erzeugt werden, wenn der Fahrer des Fahrzeugs zum Durchführen des Überholvorgangs ausscheren will.
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Vorteilhaft daran ist, dass eine Sicherheit für einen Überholvorgang erhöht wird und somit die Unfallgefahr gesenkt wird. Auch bei ungünstigen, niedrigen Reibwerten der Fahrbahnoberfläche kann ermittelt werden, ob ein Überholvorgang auf sichere Art und Weise durchgeführt werden kann.
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Die Steuereinrichtung für ein Fahrzeug weist wenigstens eine Schnittstelle auf, über welche sie mit einer Umfeldsensorik des Fahrzeugs verbindbar ist. Die Steuereinrichtung weist wenigstens eine weitere Schnittstelle auf, über welche sie mit einer Fahrdynamik-Sensorik des Fahrzeugs verbindbar ist. Die Steuereinrichtung weist Mittel auf, um das bereits beschriebene Verfahren durchzuführen.
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Die Fahrdynamik-Sensorik wurde in der vorherigen Beschreibung beschrieben. Die Umfeldsensorik wurde ebenfalls in der vorherigen Beschreibung beschrieben. Verbindbar heißt, dass die Steuereinrichtung mit der Fahrdynamik-Sensorik und der Umfeldsensorik verbunden werden kann, wenn die Steuereinrichtung in einem Fahrzeug verwendet wird.
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Die Steuereinrichtung weist Mittel auf, um das Verfahren, das bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde, durchzuführen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung sich eines Computerprogrammprodukts bedienen, welches dazu eingerichtet ist, die Schritte des bereits beschriebenen Verfahrens durchzuführen. Das Computerprogrammprodukt umfasst somit Befehle, die bei einer Ausführung des Programms durch die Steuereinrichtung das bereits beschriebene Verfahren ausführen.
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Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise auf einem Datenträger verkörpert sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Computerprogrammprodukt als herunterladbarer Datenstrom verkörpert sein.
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Das Fahrzeug weist die bereits beschriebe Fahrdynamik-Sensorik und die bereits beschriebe Umfeldsensorik auf. Dabei ist die Steuereinrichtung mit der Umfeldsensorik und der eine Fahrdynamik-Sensorik verbunden.
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Anhand der im Folgenden erläuterten Figur wird ein Ausführungsbeispiel und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Unterbinden eines Überholvorgangs eines Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens V zum Unterbinden eines Überholvorgangs eines Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel. In einem ersten Schritt 101 des Verfahrens V wird ein für den Überholvorgang nötiges Beschleunigungsvermögen a_req des Fahrzeugs bestimmt. Die Bestimmung erfolgt mittels einer Berechnung, die aus dem Stand der Technik bekannt ist. Beispielsweise kann diese Berechnung von einem Überholassistenten ausgeführt werden, den das Fahrzeug aufweist und der z. B. mittels einer Steuereinrichtung des Fahrzeugs umgesetzt wird. Um die Berechnung durchzuführen sind Umfelddaten und Fahrdynamikdaten des Fahrzeugs nötig. Diese werden mittels einer Fahrdynamik-Sensorik bzw. einer Umfeldsensorik des Fahrzeugs ermittelt.
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In einem zweiten Schritt 102 des Verfahrens V, welcher gleichzeitig zum ersten Schritt 101 ablaufen kann, wird ein maximal zur Verfügung stehender Reibwert µ_max einer Fahrbahnoberfläche eines bei dem Überholvorgang zu passierenden Streckenabschnitts geschätzt. Diese Schätzung erfolgt mittels aus dem Stand der Technik bekannten Methoden. Um die Schätzung durchführen zu können sind wiederum Umfelddaten nötig.
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In einem dritten Schritt 103 des Verfahrens V wird mittels des geschätzten Reibwerts µ_max ein maximal mögliches Beschleunigungsvermögen a_max berechnet. In diese Berechnung kann ggf. eine Korrektur einfließen, die das durch die Motorisierung des Fahrzeugs theoretische Beschleunigungsvermögen K bei gegebener Fahrgeschwindigkeit abbildet.
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In einem vierten Schritt 104 des Verfahrens V wird das maximal mögliche Beschleunigungsvermögen a_max verglichen mit dem nötigen Beschleunigungsvermögen a_req. Ist das Ergebnis des Vergleichs eine negative Abweichung, ist also a_max < a_req, wird der Überholvorgang in einem fünften Schritt 105 unterbunden. Beispielsweise wird der Überholassistent so angesteuert, dass für eine gewisse Zeitspanne kein Überholvorgang eingeleitet werden kann. Zusätzlich kann eine Warnung an einen Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben werden, so dass dieser keinen Überholvorgang einleitet.
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Ist das Ergebnis des Vergleichs allerdings eine positive Abweichung, ist also a_max > a_req, wird der Überholvorgang in einem sechsten Schritt durchgeführt. In diesem Fall muss keine Warnung an den Fahrer ausgegeben werden. Der Überholvorgang kann mittels des Überholassistenten automatisiert oder autonom durchgeführt werden.
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Das hier dargestellte Verfahren V kann kontinuierlich ablaufen. Das heißt, wenn ein Überholvorgang durchgeführt wurde, kann dasselbe Verfahren für den nächsten K Überholvorgang nach den gleichen Schritten ablaufen.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- erster Schritt
- 102
- zweiter Schritt
- 103
- dritter Schritt
- 104
- vierter Schritt
- 105
- fünfter Schritt
- 106
- sechster Schritt
- V
- Verfahren
- a_max
- maximal mögliches Beschleunigungsvermögen
- a_req
- nötiges Beschleunigungsvermögen
- µ_max
- geschätzter Reibwert
- K
- theoretisches Beschleunigungsvermögen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016209984 A1 [0004]
- DE 102016208675 A1 [0005]