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Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung einer Start-Stopp-Funktion für einen Antriebsmotor eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren zum Betrieb des Systems.
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Heutige Fahrzeuge besitzen häufig eine Start-Stopp-Funktion, die den Antriebsmotor des Fahrzeugs, der als Brennkraftmaschine ausgebildet ist, beim Stillstand des Fahrzeugs abschalten kann, beispielsweise an einer roten Ampel. Bei einer manuellen Gangschaltung funktioniert die Start-Stopp-Funktion meist so, dass bei einem stehenden Fahrzeug der Fahrzeugmotor abgeschaltet wird, wenn die Kupplung nicht gedrückt ist und der Fahrer den Leerlauf eingelegt hat. Bei Automatikgetrieben ist es zu einem Abschalten des Motors durch die Start- Stopp-Funktion meist ausreichend, dass das Fahrzeug steht und die Bremse gedrückt ist. Bei den meisten Fahrzeugen kann die Start- Stopp-Funktion unterdrückt werden, beispielsweise kann der Fahrzeugführer die Start-Stopp-Funktion durch betätigen eines Knopfs oder Schalters deaktivieren.
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Aus der
DE 10 2010 034 452 A1 geht ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Verbrennungsmotors hervor. Das System umfasst mindestens einen Sensor, der ein Signal vorsieht, das eine Fahrzeugposition zu einem Verkehrsfluss anzeigt. Ferner umfasst das System auch ein mit dem mindestens einen Sensor in Verbindung stehendes Steuergerät, wobei das Steuergerät ein Anfahren des Fahrzeugs als Reaktion auf die Fahrzeugposition zu dem Verkehrsfluss vorhersieht und das automatische Neustarten und Abschalten des Motors als Reaktion auf das Detektieren eines vorhergesehenen Anfahrens des Fahrzeugs steuert, um ein automatisches Abschalten des Motors zu verhindern oder ein automatisches Neustarten des Motors auszulösen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System und ein Verfahren zur Steuerung einer Start-Stopp-Funktion für einen Antriebsmotor eines Fahrzeugs weiterzuentwickeln. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 9. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erfindungsgemäßes System zur Steuerung einer Start-Stopp-Funktion für einen Antriebsmotor eines Fahrzeugs umfasst eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, mit einer Drohne zur Verkehrsüberwachung signalübertragend verbunden zu sein, wobei ein Abschalten des Antriebsmotors durch die Start-Stopp-Funktion von der Steuereinrichtung unterdrückt ist, wenn die Drohne eine freie Fahrt für das Fahrzeug signalisiert.
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Unter einer freien Fahrt ist ein im Wesentlichen unterbrechungsfreies Fahren des Fahrzeugs zu verstehen. Mit anderen Worten ist als freie Fahrt für das Fahrzeug ein höchstens kurzzeitiger Stillstand zu verstehen, beispielsweise aufgrund einer roten Ampel deren Rotphase in wenigen Sekunden abläuft und die Grünphase eingeleitet wird, oder beispielsweise aufgrund eines Kurzhalts an einer Kreuzung mit einem Stoppschild, wo kein Gegenverkehr ist und ein zügiges Fahren nach dem Kurzhalt ermöglicht wird. Mithin umschließt der Begriff freie Fahrt einen Kurzstopp von wenigen Sekunden. Bei vorteilhaften Ausführungsformen hat der Kurzstopp eine maximale Dauer von 5 Sekunden, vorteilhafterweise maximal 3 Sekunden, insbesondere maximal 2 Sekunden oder maximal 1 Sekunde.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es beim Betrieb von Kraftfahrzeugen und insbesondere bei der Teilnahme am Stadtverkehr Situationen gibt, in denen ein Kurzstopp durchgeführt wird, und dass es bei solchen Kurzstopps unkomfortabel, ineffizient oder sogar gefährlich sein kann, wenn in solchen Situationen eine Start-Stopp-Funktion den Antriebsmotor abstellt.
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Beispielsweise kann sich ein solcher Kurzstopp dann ergeben, wenn an einen Ampelstau, also an eine vor einer Ampel wartende Kette von Fahrzeugen, herangefahren wird, wobei die Ampel bereits wieder auf „grün“ geschaltet hat, wenn das Fahrzeug zum Stehen kommt. Das Stehen dauert dann typischerweise nur einige wenige Sekunden, es muss also nach einem Kurzstopp direkt wieder angefahren werden, nämlich dann, wenn sich das letzte Fahrzeug des Ampelstaus wieder in Bewegung setzt. Wenn in einem solchen Fall der Antriebsmotor durch die Start-Stopp-Funktion abgeschaltet wird, kann dies unkomfortabel sein, beispielsweise, weil es den Fahrer stresst und/oder es kann ineffizient sein, weil die Kraftstoffersparnis durch den nur kurzen Stillstand des Antriebsmotors in keinem Verhältnis zu einem Mehrverbrauch beim Wiedereinschalten des Antriebsmotos und/oder der resultierenden Batteriebeanspruchung liegt. Beispielsweise ist bei einem langsamen Rollen des Fahrzeugs oder höchstens kurzzeitigen Stillstand ein Abschalten des Antriebsmotors nachteilig gar gefährlich, wenn an einer Kreuzung eine Lücke im Gegenverkehr ein Abbiegen ermöglicht. Das Starten des Antriebsmotors würde zu einer Anfahrverzögerung führen, wobei die Lücke im Gegenverkehr verpasst werden könnte. Gemäß eines weiteren Beispiels ist bei einem langsamen Rollen des Fahrzeugs oder Kurzstopp ein Abschalten des Antriebsmotors nachteilig, wenn eine Lücke zwischen zwei Radfahrern zum Abbiegen genutzt werden soll. Das Starten des Antriebsmotors würde zu einer Anfahrverzögerung führen, wobei sich die Situation bzgl. einer freien Fahrt aufgrund der Anfahrverzögerung ändern kann, sodass ein sicheres Abbiegen nicht mehr gegeben ist.
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Erfindungsgemäß wird mittels der Informationen, die von der Drohne zur Verkehrsüberwachung bereitgestellt werden, die Start-Stopp-Funktion für den Antriebsmotor des Fahrzeugs derart von der Steuereinrichtung manipuliert, dass die Start-Stopp-Funktion unterdrückt wird, wenn die Drohne eine freie Fahrt für das Fahrzeug signalisiert, sodass der Antriebsmotor nicht abgeschaltet wird und das Fahrzeug keine Anfahrverzögerung durch Abschalten und Starten des Antriebsmotors erfährt.
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Unter einer Drohne ist ein unbemanntes Flugobjekt zu verstehen, das ferngesteuert fliegen, segeln oder schweben kann. Insbesondere ist die Drohne als Quadrocopter ausgebildet und umfasst vier Rotoren, um Auftrieb und Vortrieb zu erzeugen. Ferner umfasst die Drohne auch zumindest einen optischen Sensor, insbesondere eine Kamera, mittels der eine Überwachung des Straßenverkehrs aus der Luft ermöglicht wird.
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Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, eine Position des Fahrzeugs an die Drohne zu senden, wobei die Drohne ein Umfeld des Fahrzeugs aus der Luft erfasst und Sensordaten über das Umfeld des Fahrzeugs generiert, die an die Steuereinrichtung übertragen werden. Insbesondere hat die Steuereinrichtung Zugriff auf ein GPS-Modul des Fahrzeugs. Die von der Drohne generierten Sensordaten über das Umfeld des Fahrzeugs werden kabellos an die Steuereinrichtung des Fahrzeugs übertragen. Sofern eine freie Fahrt für das Fahrzeug signalisiert wird, unterdrückt die Steuereinrichtung die Start-Stopp-Funktion des Antriebsmotors, wodurch ein zügiges Fahren ohne Anfahrverzögerung ermöglicht wird. Gleichzeitig wird einem Fahrzeugführer durch das Ausbleiben des Abschaltens des Antriebsmotors signalisiert, dass keine Verkehrsteilnehmer, beispielsweise keine anderen Fahrzeuge oder Fußgänger, die freie Fahrt des Fahrzeugs beeinflussen. Insbesondere erfasst die Drohne Bewegungsvektoren, die eine Geschwindigkeit und Richtung von Verkehrsteilnehmern im Umfeld des Fahrzeugs erfasst.
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Unter einem Fahrzeug ist ein Mittel zum Transportieren von Personen oder Gütern zu verstehen. Insbesondere ist das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Personenkraftwagen (Pkw), ein Lastkraftwagen (Lkw) oder ein Bus. Insbesondere ist das Fahrzeug zumindest teilweise autonom. Unter einem teilweise autonomen Fahrzeug ist ein Fahrzeug zu verstehen, das teilautonom fahren kann und somit nur bei Anwesenheit eines Fahrers autonom fahren kann. Eine solche Betriebsart ist auch als Autopilot bekannt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, mit einer Sensorvorrichtung des Fahrzeugs signalübertragend verbunden zu werden, um Sensordaten über ein Umfeld des Fahrzeugs an die Steuereinrichtung zu übertragen. Die Sensorvorrichtung generiert Sensordaten, die das Umfeld des Fahrzeugs, also andere Verkehrsteilnehmer in der Umgebung des Fahrzeugs erfasst. Vorzugsweise umfasst die Sensoreinrichtung mehrere Sensorelemente, die Sensordaten über Objekte, ihre Position Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit bereitstellen. Diese Sensordaten dienen zur Ermittlung und Bewertung des Umfelds des Fahrzeugs. Bevorzugt umfasst die Sensorvorrichtung zumindest eine Kamera und/oder einen Radar-Sensor. Insbesondere sind mehrere Kameras und/oder Radar-Sensoren um das Fahrzeug herum, zumindest aber im Front- und Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, signalübertragend mit einer Ampel im Umfeld des Fahrzeugs verbunden zu werden, um Sensordaten über Ampelphasen zu erfassen. Die Ampel überträgt insbesondere die Dauer der angezeigten Ampelphase an die Steuereinrichtung des Fahrzeugs, wobei eine Start-Stopp-Funktion des Antriebsmotor von der Steuereinrichtung unterdrückt wird, wenn die Dauer einer Rotphase geringer als ein dafür vorgesehener Schwellwert ist. Dieser Schwellwert kann maximal 5 Sekunden, vorteilhafterweise maximal 3 Sekunden, insbesondere maximal 2 Sekunden oder maximal 1 Sekunde betragen.
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Bevorzugt ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, mit einem Fahrtrichtungsanzeiger des Fahrzeugs signalübertragend verbunden zu werden, um Sensordaten über ein Fahrtrichtungsänderung des Fahrzeugs zu erfassen. Mittels des Fahrtrichtungsanzeigers, auch Blinker oder Blinkerhebel genannt, wird dem Umfeld des Fahrzeugs und somit den anderen Verkehrsteilnehmern durch Betätigung in eine jeweilige Richtung eine Fahrtrichtungsänderung des Fahrzeugs signalisiert. Bei Betätigung des Fahrtrichtungsanzeigers erhält die Steuereinrichtung Informationen über eine bevorstehende Fahrtrichtungsänderung, wobei diese Informationen an die Drohne und optional auch an die Sensorvorrichtung übertragen werden, um das Umfeld des Fahrzeugs in Fahrzeugrichtung zu fokussieren und beispielsweise Gegenverkehr oder Fußgänger beim Abbiegen zu erfassen.
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Ferner bevorzugt ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, mit einer Lenkvorrichtung des Fahrzeugs signalübertragend verbunden zu werden, um Sensordaten über einen Lenkeinschlag des Fahrzeugs zu empfangen. Mittels Lenkvorrichtung, auch Lenkrad genannt, wird das Fahrzeug gelenkt und die Fahrzeugräder zumindest einer Fahrzeugachse derart in eine jeweilige Richtung verschwenkt, dass eine Fahrtrichtungsänderung des Fahrzeugs erfolgt. Durch Drehen des Lenkrads erhält die Steuereinrichtung Informationen über eine bevorstehende Fahrtrichtungsänderung, wobei diese Informationen an die Drohne und optional auch an die Sensorvorrichtung übertragen werden, um das Umfeld des Fahrzeugs in die eingeschlagene Fahrtrichtung zu fokussieren und beispielsweise Gegenverkehr beim Abbiegen zu erfassen.
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Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, mit einer Anzeigeeinrichtung des Fahrzeugs signalübertragend verbunden zu werden, um einem Fahrzeugführer über die Anzeigeeinrichtung das Vorliegen einer freien Fahrt anzuzeigen. Beispielsweise kann mittels der Anzeigeeinrichtung optisch oder akustisch das Vorliegen einer zumindest von der Drohne signalisierten freien Fahrt bestätigt werden. Insbesondere ist die Anzeigeeinrichtung in einem Bildschirm des Fahrzeugs oder als Lichtelement, das zum Aufleuchten beim Vorliegen einer freien Fahrt eingerichtet ist, ausgebildet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb des erfindungsgemäßen Systems zur Steuerung der Start-Stopp-Funktion für den Antriebsmotor des Fahrzeugs, wobei das System die Steuereinrichtung umfasst, wird die Steuereinrichtung mit der Drohne zur Verkehrsüberwachung signalübertragend verbunden, wobei das Abschalten des Antriebsmotors durch die Start-Stopp-Funktion von der Steuereinrichtung unterdrückt wird, wenn von der Drohne eine freie Fahrt für das Fahrzeug signalisiert wird. Insbesondere übermittelt die Steuereinrichtung die Position des Fahrzeugs im Straßenverkehr an die Drohne. Die Drohne erfasst dann optisch ein Umfeld des Fahrzeugs, somit auch weitere Verkehrsteilnehmer an der angegebenen Position aus der Luft. Es werden Sensordaten, insbesondere Bewegungsvektoren der Verkehrsteilnehmer im Umfeld des Fahrzeugs generiert und an die Steuereinrichtung des Fahrzeugs übermittelt. Wenn die von der Drohne erfassten Sensordaten über das Umfeld des Fahrzeugs eine freie Fahrt für das Fahrzeug signalisieren, unterdrückt die Steuereinrichtung ein Abschalten des Antriebsmotors durch die Start-Stopp-Funktion. Sofern die von der Drohne erfassten Sensordaten über das Umfeld des Fahrzeugs keine freie Fahrt für das Fahrzeug signalisieren, beispielsweise weil sich an einer Kreuzung ein Fußgänger von hinten nähert und die Kreuzung überqueren möchte, wird ein Abschalten des Antriebsmotors durch die Start-Stopp-Funktion nicht unterdrückt, sodass der Antriebsmotor nach Maßgabe der Start-Stopp-Funktion abgeschaltet wird. Dies ist gleichzeitig für den Fahrzeugführer als Rückmeldung zu sehen, dass eine freie Fahrt nicht gegeben ist und zunächst ein Halt des Fahrzeugs vorzusehen ist, um die Verkehrslage in Ruhe zu beurteilen. Insbesondere wird das Verfahren innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde oder zumindest innerhalb weniger Sekunden in Echtzeit ausgeführt.
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Erfindungsgemäß wird die Verwendung einer Drohne zur Verkehrsüberwachung zusammen mit einem erfindungsgemäßen System vorgeschlagen, wobei die Drohne dem System Informationen über eine freie Fahrt des Fahrzeugs bereitstellt, um beim Vorliegen einer freien Fahrt des Fahrzeugs ein Abschalten eines Antriebsmotors des Fahrzeugs zu unterdrücken.
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Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiden Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt
- 1 eine stark vereinfachte schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen System zur Steuerung einer Start-Stopp-Funktion, und
- 2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb des Systems gemäß 1.
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In 1 ist ein Fahrzeug 1 mit einem Antriebsmotor 2 und einem erfindungsgemäßes System zur Steuerung einer Start-Stopp-Funktion des Antriebsmotors 2 dargestellt. Das System weist eine Steuereinrichtung 3 auf, die mit einer Drohne 4 zur Verkehrsüberwachung signalübertragend verbunden ist. Die Drohne 4 ist somit Teil des Systems und befindet sich beispielsweise in mehreren hundert Metern Höhe in einem Schwebeflug über einem Gebiet, in dem es einen Verkehrsfluss überwacht. Über eine Kamera 10 erfasst die Drohne 4 ein Umfeld des Fahrzeugs 1 aus der Luft und generiert Sensordaten über das erfasste Umfeld des Fahrzeugs 1. Diese Sensordaten werden in Echtzeit an die Steuereinrichtung 3 übertragen, um in Abhängigkeit der Sensordaten ein Abschalten des Antriebsmotors 2 durch die Start-Stopp-Funktion von der Steuereinrichtung 3 zu unterdrücken, und zwar dann, wenn die Drohne 4 eine freie Fahrt für das Fahrzeug 1 signalisiert und somit höchstens ein Kurzstopp notwendig ist. Insbesondere ist die Drohne 4 dazu eingerichtet, mit einer Vielzahl von Fahrzeugen, die das erfindungsgemäße System aufweisen, verbunden zu sein, um dem System des jeweiligen Fahrzeugs Informationen über die Möglichkeit einer freien Fahrt bereitzustellen, und beim Vorliegen einer Möglichkeit für eine freie Fahrt des jeweiligen Fahrzeugs ein Abschalten eines Antriebsmotors des jeweiligen Fahrzeugs zu unterdrücken, um eine Anfahrverzögerung zu verhindern.
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Mithin ist die Steuereinrichtung 3 dazu ausgebildet, eine Position des Fahrzeugs 1 an die Drohne 4 zu übermitteln, wobei die Steuereinrichtung 3 mit einem GPS-Modul des Fahrzeugs signalübertragend verbunden ist. Die Drohne 4 erfasst dann ein Umfeld des Fahrzeugs 1 an der angegebenen Position und generiert Sensordaten über das Umfeld des Fahrzeugs 1 an dieser Position. Das System umfasst auch eine Sensorvorrichtung 5, wobei die Steuereinrichtung 3 mit der Sensorvorrichtung 5 über eine Leitung 11 signalübertragend verbunden ist, um Sensordaten über ein Umfeld des Fahrzeugs 1 an die Steuereinrichtung 3 zu übertragen. Vorliegend weist die Sensorvorrichtung 5 mehrere Kameras 5a und Radar-Sensoren 5b auf, die dazu eingerichtet sind, das Umfeld des Fahrzeugs 1 sowie die Position und den Abstand zu Objekten im Umfeld des Fahrzeugs 1 zu erfassen. Vorliegend sind die Kameras 5a und Radar-Sensoren 5b über jeweilige Leitungen 12 mit der Sensorvorrichtung 5 verbunden.
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Insbesondere ist die Steuereinrichtung 3 auch mit einer Ampel 6 im Umfeld des Fahrzeugs 1 signalübertragend verbunden, um Sensordaten über Ampelphasen, also einer Dauer von Rot- und Grünphasen bzw. einer Dauer bis zu einem Wechsel zwischen den Rot- und Grünphasen zu erfassen. Ferner ist die Steuereinrichtung 3 mit einem Fahrtrichtungsanzeiger 7, also einem Blinker des Fahrzeugs 1 signalübertragend verbunden, um Sensordaten über eine Fahrtrichtungsänderung des Fahrzeugs 1 zu erfassen. Die Steuereinrichtung 3 ist auch mit einer Lenkvorrichtung 8 des Fahrzeugs 1 signalübertragend verbunden, um Sensordaten über einen Lenkeinschlag des Fahrzeugs 1 zu empfangen. Des Weiteren ist die Steuereinrichtung 3 auch mit einer Anzeigeeinrichtung 9 signalübertragend verbunden, um einem Fahrzeugführer über die Anzeigeeinrichtung 9 das Vorliegen einer freien Fahrt anzuzeigen. Beispielsweise kann die Anzeigeeinrichtung 9 akustische oder optische Signale aussenden, die dem Fahrzeugführer das Vorliegen einer freien Fahrt signalisieren.
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In 2 ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb des in 1 dargestellten Systems visualisiert. Gemäß einem ersten Verfahrensschritt 100 übermittelt die Steuereinrichtung 3 die Position des Fahrzeugs 1 an die Drohne 4. Gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 200 erfasst die in mehreren hundert Metern Höhe schwebende Drohne 4 ein Umfeld des Fahrzeugs 1 an der angegebenen Position aus der Luft. Nach einem dritten Verfahrensschritt 300 werden von der Drohne 4 Sensordaten über das Umfeld des Fahrzeugs 1 an dieser Position generiert und an die Steuereinrichtung 3 des Fahrzeugs 1 übermittelt. Wenn die von der Drohne 4 erfassten Sensordaten über das Umfeld des Fahrzeugs 1 eine freie Fahrt für das Fahrzeug 1 signalisieren, wird ein vierter Verfahrensschritt 400 eingeleitet, wobei die Steuereinrichtung 3 ein Abschalten des Antriebsmotors 2 durch die Start-Stopp-Funktion unterdrückt, um eine Anfahrverzögerung durch das Abschalten des Antriebsmotors 2 zu verhindern und somit eine zügige Fahrt zu ermöglichen. Sofern die von der Drohne 4 erfassten Sensordaten über das Umfeld des Fahrzeugs 1 keine freie Fahrt für das Fahrzeug 1 signalisieren, wird ein fünfter Verfahrensschritt 500 eingeleitet, wobei die Steuereinrichtung 3 ein Abschalten des Antriebsmotors 2 durch die Start-Stopp-Funktion nicht unterdrückt, und somit der Antriebsmotor 2 nach Maßgabe der Start-Stopp-Funktion abgeschaltet wird. Dies ist für den Fahrzeugführer als Rückmeldung zu sehen, dass eine freie Fahrt nicht möglich ist und zunächst ein Halt des Fahrzeugs 1 vorzusehen ist, um die Verkehrslage zu beurteilen. Insbesondere werden die vorliegenden Verfahrensschritte innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde oder zumindest innerhalb weniger Sekunden ausgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Antriebsmotor
- 3
- Steuereinrichtung
- 4
- Drohne
- 5
- Sensorvorrichtung
- 5a
- Kamera
- 5b
- Radar-Sensor
- 6
- Ampel
- 7
- Fahrtrichtungsanzeiger
- 8
- Lenkvorrichtung
- 9
- Anzeigeeinrichtung
- 10
- Kamera von der Drohne
- 11
- Leitung
- 12
- Leitung
- 100
- erster Verfahrensschritt
- 200
- zweiter Verfahrensschritt
- 300
- dritter Verfahrensschritt
- 400
- vierter Verfahrensschritt
- 500
- fünfter Verfahrensschritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010034452 A1 [0003]
