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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs beim (manuellen) Fahren des Fahrzeugs.
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Ein Fahrzeug kann von einem Fahrer in relativ sportlicher und/oder dynamischer Weise gefahren werden. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, den Fahrer eines Fahrzeugs bei einer relativ sportlichen Fahrweise zu unterstützen, um einen sicheren und komfortablen Fahrbetrieb des Fahrzeugs zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. 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.
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Gemäß einem Aspekt wird eine (Steuer-) Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrers eines (Kraft-) Fahrzeugs bei dem Fahrbetrieb des Fahrzeugs beschrieben. Das Fahrzeug kann während des Fahrbetriebs (z.B. manuell durch den Fahrer) auf einer Fahrbahn gefahren werden. Die Vorrichtung ist eingerichtet, Querdynamikdaten in Bezug auf die Querdynamik und/oder in Bezug auf die (manuelle) Querführung des Fahrzeugs während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs (d.h. während der Fahrt auf der Fahrbahn) zu ermitteln.
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Die Querdynamikdaten können anhand von ein oder mehreren Fahrzeugsensoren des Fahrzeugs ermittelt werden. Die ein oder mehreren Fahrzeugsensoren können umfassen: einen Lenksensor, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf den Lenkwinkel des Fahrzeugs zu erfassen; einen Gierratensensor, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf die Gierrate des Fahrzeugs zu erfassen; einen Querbeschleunigungssensor, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf die Querbeschleunigung des Fahrzeugs zu erfassen; einen Reibungssensor, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf den Reibwert der von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn und/oder Sensordaten in Bezug in Bezug auf die Haftreibung von ein oder mehreren Rädern des Fahrzeugs zu erfassen; und/oder einen Schlupfsensor, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf den Schlupf von ein oder mehreren Rädern des Fahrzeugs zu erfassen.
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Die Querdynamikdaten können somit z.B. anzeigen: den (jeweils aktuellen) Wert der Querbeschleunigung des Fahrzeugs; den (jeweils aktuellen) Wert des Lenkwinkels des Fahrzeugs; den (jeweils aktuellen) Wert der Gierrate des Fahrzeugs; den Reibwert der von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn und/oder den Wert der Haftreibung der ein oder mehreren Räder des Fahrzeugs; und/oder das Ausmaß von Schlupf von ein oder mehreren Rädern des Fahrzeugs.
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Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, in Abhängigkeit von den Querdynamikdaten ein, für den Fahrer des Fahrzeugs (im Innenraum und/oder in der Insassenkabine des Fahrzeugs) wahrnehmbares, synthetisches (Feedback-) Schallsignal zu generieren. Dabei kann ein akustisches und/oder ein hörbares Schallsignal generiert werden (von ein oder mehreren Lautsprechern des Fahrzeugs). Alternativ oder ergänzend kann ein Körperschallsignal generiert werden (von ein oder mehreren Körperschallwandlern des Fahrzeugs).
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, in Abhängigkeit von den Querdynamikdaten zu bestimmen, ob ein synthetisches Schallsignal generiert wird oder nicht. Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung eingerichtet sein, eine Eigenschaft, insbesondere die Frequenz und/oder die Intensität und/oder den Klang, des synthetischen Schallsignals in Abhängigkeit von den Querdynamikdaten einzustellen und/oder auszuwählen und/oder anzupassen. Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung eingerichtet sein, die Richtung, aus der das synthetische Schallsignal von dem Fahrer des Fahrzeugs wahrgenommen wird, und/oder die Position der effektiven (von dem Fahrer wahrgenommenen) Schallquelle des synthetischen Schallsignals in Abhängigkeit von den Querdynamikdaten einzustellen und/oder anzupassen.
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Es wird somit eine Vorrichtung beschrieben, die den Fahrer durch Generieren eines, von der Querdynamik des Fahrzeugs abhängigen, synthetischen Feedback-Schallsignals beim Führen des Fahrzeugs unterstützt. So können der Komfort und die Sicherheit des Fahrzeugs erhöht werden, insbesondere bei einer relativ dynamischen Fahrweise. Insbesondere kann so eine verstärkte Emotionalisierung bei einer Fahrt des Fahrzeugs bewirkt werden. Ferner kann der Fahrer des Fahrzeugs bei der Durchführung der Fahraufgabe unterstützt werden.
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Die Vorrichtung ist typischerweise eingerichtet, wiederholt (z.B. periodisch), an einer Sequenz von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, jeweils aktuelle Querdynamikdaten in Bezug auf die jeweils aktuelle Querdynamik des Fahrzeugs während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs (d.h. während der Fahrt entlang der Fahrbahn) zu ermitteln. Das synthetische Schallsignal kann dann in Abhängigkeit von den jeweils aktuellen Querdynamikdaten angepasst werden. So können ein dauerhaft hoher Fahrkomfort und/oder eine dauerhaft hohe Fahrsicherheit ermöglicht werden.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, eine Solltrajektorie (z.B. eine Ideallinie) durch eine (vorausliegende) Kurve der von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn zu ermitteln. Die Solltrajektorie kann z.B. anhand einer digitalen Karte ermittelt werden, die den Verlauf der Fahrbahn anzeigt. Alternativ oder ergänzend kann die Solltrajektorie anhand von Kameradaten von ein oder mehreren Umfeldkameras des Fahrzeugs ermittelt werden.
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Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, auf Basis der Querdynamikdaten eine Abweichung, insbesondere ein Ausmaß und/oder eine Richtung der Abweichung, der von dem Fahrzeug (tatsächlich) gefahrenen Isttrajektorie von der Solltrajektorie zu ermitteln. Das synthetische Schallsignal kann dann in Abhängigkeit von der ermittelten Abweichung, insbesondere in Abhängigkeit von dem ermittelten Ausmaß und/oder von der ermittelten Richtung der Abweichung, der Isttrajektorie von der Solltrajektorie zu generieren und/oder anzupassen. Dabei kann z.B. die Richtung des Schallsignals in Abhängigkeit von der Richtung der Abweichung eingestellt und/oder angepasst werden. So können der Fahrkomfort und die Fahrsicherheit in besonderem Maße erhöht werden.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, ein oder mehrere Soll-Bremspunkte während des Fahrbetriebs entlang der von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn zu ermitteln. Mit anderen Worten, es kann ermittelt werden, an welchen Stellen der Fahrer auf der Fahrt entlang der Fahrbahn bremsen sollte. Die ein oder mehreren Soll-Bremspunkte können z.B. anhand einer digitalen Karte ermittelt werden, die den Verlauf der Fahrbahn anzeigt. Alternativ oder ergänzend können die ein oder mehreren Soll-Bremspunkte anhand von Kameradaten von ein oder mehreren Umfeldkameras des Fahrzeugs ermittelt werden.
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Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, auf Basis der Querdynamikdaten eine Abweichung von ein oder mehreren von dem Fahrer des Fahrzeugs (tatsächlich) bewirkten Ist-Bremspunkten von den entsprechenden ein oder mehreren Soll-Bremspunkten zu ermitteln. Mit anderen Worten, es kann ermittelt werden, wie präzise der Fahrer relativ zu dem Soll-Bremsverhalten bremst. Das synthetische Schallsignal kann dann in Abhängigkeit von der ermittelten Abweichung der ein oder mehreren Ist-Bremspunkte von den entsprechenden ein oder mehreren Soll-Bremspunkten generiert und/oder angepasst werden. So können der Fahrkomfort und die Fahrsicherheit in besonderem Maße erhöht werden.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, Querdynamikdaten zu ermitteln, die das Ausmaß von Schlupf von ein oder mehreren Rädern des Fahrzeugs anzeigen. Es kann dann auf Basis der Querdynamikdaten bestimmt werden, dass das Ausmaß von Schlupf kleiner als ein erster Ausmaß-Schwellenwert ist (ab dem durch die ein oder mehreren Räder des Fahrzeugs ein für den Fahrer wahrnehmbares Geräusch erzeugt wird) und/oder größer als ein zweiter Ausmaß-Schwellenwert ist (ab dem der Fahrer auf den Schlupf der ein oder mehreren Räder des Fahrzeugs aufmerksam gemacht werden soll). Dabei ist der zweite Ausmaß-Schwellenwert typischerweise kleiner als der erste Ausmaß-Schwellenwert.
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In Reaktion auf das Vorliegen eines derartigen Ausmaßes von Schlupf kann (selektiv) das synthetische Schallsignal generiert werden, z.B. um den Fahrer des Fahrzeugs bereits frühzeitig auf das Vorliegen eines relativ hohen Radschlupfes hinzuweisen (auch wenn noch kein echtes Reifenquietschen hörbar ist). So können der Fahrkomfort und die Fahrsicherheit in besonderem Maße erhöht werden.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, Querdynamikdaten zu ermitteln, die den Wert der Haftreibung von ein oder mehreren Rädern des Fahrzeugs und/oder die den Reibwert der von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn anzeigen. Der Wert der Haftreibung und/oder der Reibwert können dabei von der Beschaffenheit der von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn abhängen. Auf Basis der Querdynamikdaten kann während einer Fahrt des Fahrzeugs in präziser Weise die querdynamische Reserve des Fahrzeugs ermittelt werden (bevor es zu einem Rutschen des Fahrzeugs kommt). Das synthetische Schallsignal kann dann in Abhängigkeit von der ermittelten querdynamischen Reserve des Fahrzeugs generiert werden. So können der Fahrkomfort und die Fahrsicherheit in besonderem Maße erhöht werden.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, den Fahrmodus des Fahrzeugs aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Fahrmodi zu bestimmen, der für den Fahrbetrieb des Fahrzeugs verwendet wird. Beispielhafte Fahrmodi sind ein sportlicher Fahrmodus, ein Komfortmodus und/oder ein energieeffizienter Fahrmodus. Ein oder mehrere Betriebsparameter des Fahrzeugs können von dem jeweils verwendeten Fahrmodus abhängig sein.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, das synthetische Schallsignal in Abhängigkeit von dem ermittelten Fahrmodus zu generieren. Dabei kann das synthetische Schallsignal ggf. nur dann generiert werden, wenn ein sportlicher Fahrmodus verwendet wird. So kann der Komfort des Fahrzeugs weiter erhöht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene (Steuer-) Vorrichtung umfasst. Das Fahrzeug kann einen elektrischen Antriebsmotor umfassen. Insbesondere kann das Fahrzeug ein Batterie-elektrisches Fahrzeug (ohne Verbrennungsmotor) sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs beim Fahrbetrieb des Fahrzeugs beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln von Querdynamikdaten in Bezug auf die Querdynamik und/oder die Querführung des Fahrzeugs während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs. Die Querdynamikdaten können z.B. den Wert der Querbeschleunigung des Fahrzeugs anzeigen. Alternativ oder ergänzend können die Querdynamikdaten anzeigen, ob ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs einen Schlupf aufweisen oder nicht.
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Das Verfahren umfasst ferner das Generieren eines, für den Fahrer des Fahrzeugs wahrnehmbaren, synthetischen (akustischen) Schallsignals in Abhängigkeit von den Querdynamikdaten. Das (akustische) Schallsignal kann durch ein oder mehrere Lautsprecher des Fahrzeugs generiert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs; und
- 2 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Erzeugung eines (akustischen) Feedback-Schallsignals.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Erhöhung des Komforts und der Sicherheit beim Fahren eines Fahrzeugs 100, insbesondere beim Fahren mit einer relativ sportlichen und/oder dynamischen Fahrweise. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein beispielhaftes Fahrzeug 100 mit ein oder mehreren Fahrzeugsensoren 102, die eingerichtet sind, Sensordaten in Bezug auf den Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Beispielhafte Fahrzeugsensoren 102 sind
- • ein Lenksensor, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf den Lenkwinkel des Fahrzeugs 100 zu erfassen;
- • ein Gierratensensor, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf die Gierrate des Fahrzeugs 100 zu erfassen;
- • ein Querbeschleunigungssensor, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf die Querbeschleunigung des Fahrzeugs 100 zu erfassen;
- • ein Schlupfsensor, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf den Schlupf von ein oder mehreren Rädern des Fahrzeugs 100 zu erfassen; und/oder
- • ein Bremssensor, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf die Bremsleistung und/oder die verbliebene Bremsreserve der ein oder mehreren Radbremsen des Fahrzeugs 100 zu erfassen.
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Die ein oder mehreren Fahrzeugsensoren 102 können somit eingerichtet sein, Sensordaten in Bezug auf die Querdynamik des Fahrzeugs 100 zu erfassen.
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Das Fahrzeug 100 kann ferner ein oder mehrere Sensoren umfassen, die eingerichtet sind, Sensordaten in Bezug auf den Verlauf der von dem Fahrzeug 100 befahrenen Fahrbahn zu erfassen. Beispielsweise kann anhand eines Positionssensors (z.B. anhand eines GNSS (global navigation satellite system) Empfängers) die aktuelle Position des Fahrzeugs 100 auf einer digitalen Karte des von dem Fahrzeug 100 befahrenen Fahrbahnnetzes erfasst werden. Es kann dann auf Basis der digitalen Karte der Verlauf der von dem Fahrzeug 100 befahrenen Fahrbahn ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann auf Basis von Kameradaten von ein oder mehreren Umfeldkameras des Fahrzeugs 100 der Verlauf der vorausliegenden Fahrbahn ermittelt werden.
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Das Fahrzeug 100 umfasst ferner ein oder mehrere Aktoren 103, z.B. ein oder mehrere Lautsprecher und/oder ein oder mehrere Körperschallwandler, die eingerichtet sind, Schallsignale und/oder akustische Signale zu emittieren. Die Schallsignale und/oder die akustischen Signale können dabei im Innenraum und/oder in der Insassenkabine des Fahrzeugs 100 generiert werden, sodass sie von einem Insassen, insbesondere von dem Fahrer, des Fahrzeugs 100 wahrnehmbar sind.
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Eine (Steuer-) Vorrichtung 101 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, während des Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100 auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Fahrzeugsensoren 102 Querdynamikdaten in Bezug auf die Querdynamik (insbesondere in Bezug auf die Querführung) des Fahrzeugs 100 zu ermitteln. Die Querdynamikdaten können z.B. anzeigen,
- • den Wert der Querbeschleunigung des Fahrzeugs 100;
- • den Wert des Lenkwinkels des Fahrzeugs 100;
- • den Wert der Gierrate des Fahrzeugs 100; und/oder
- • das Ausmaß von Schlupf von ein oder mehreren Rädern des Fahrzeugs 100.
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Die Vorrichtung 101 kann ferner eingerichtet sein, die ein oder mehreren Schall-Aktoren 103 des Fahrzeugs 100 zu veranlassen, in Abhängigkeit von den Querdynamikdaten ein Schallsignal zu generieren. Mit anderen Worten, es kann bewirkt werden, dass ein (von den ein oder mehreren Insassen des Fahrzeugs 100 wahrnehmbares) Schallsignal erzeugt wird, wobei das Schallsignal von den Querdynamikdaten des Fahrzeugs 100 abhängt. So kann der Fahrer des Fahrzeugs 100, insbesondere bei einer sportlichen Fahrweise, beim Fahren des Fahrzeugs 100 unterstützt werden, um den Komfort und die Sicherheit des Fahrzeugs 100 zu erhöhen.
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Es können somit (synthetische) Klangsignale im Fahrzeug 100 erzeugt werden, die von ein oder mehreren Kenngrößen des Fahrzustands des Fahrzeugs 100 abhängen. Beispielsweise kann dem Fahrer des Fahrzeugs 100 bei einer relativ sportlichen Fahrweise ein akustisches Feedback zur Querbeschleunigung, zum Schlupf an ein oder mehreren Rädern, zu der Gierrate oder zu ein oder mehreren anderen querdynamischen und/oder fahrdynamischen Kennwerten gegeben werden. Darüber hinaus können ggf. ein oder mehrere weitere Größen in die Modulation des jeweiligen (synthetischen) Klangsignals integriert werden (wie z.B. eine mögliche Degeneration der Bremsen, der Tankstand und/oder der Ladezustand des Energiespeichers des Fahrzeugs 100). In einem Rennstreckenmodus des Fahrzeugs 100 können dem Fahrer des Fahrzeugs 100 z.B. die Abweichung von der Ideallinie des Fahrzeugs 100 und/oder die Abweichung von ein oder mehreren optimalen Bremspunkten akustisch angezeigt werden.
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Bei der Erzeugung eines synthetischen Klangsignals kann eine räumliche Klangerzeugung verwendet werden (z.B. links vs. rechts und/oder vorne vs. hinten). So kann die Güte des akustischen Feedbacks weiter erhöht werden.
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Der Fahrer des Fahrzeugs 100 kann z.B. auf einer kurvigen Landstraße fahren. Wenn der Fahrer vor einer Kurve vom Gas geht, kann z.B. ein Klangsignal erzeugt werden, das dem Fahrer anzeigt, dass das Fahrzeug 100 rekuperiert. Nach Einlenken in die (ggf. langgezogene) Kurve kann der Fahrer z.B. das Fahrpedal mit steigendem Engagement betätigen. Das Fahrzeug 100 misst kontinuierlich die aktuell gefahrene und steigende Quer- und/oder Längsbeschleunigung. Mit zunehmender Querbeschleunigung kann in das Innenraumgeräusch ein akustisches Feedback-Schallsignal eingespielt werden, das z.B. an ein Reifenquietschen erinnert.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines (ggf. Computer-implementierten) Verfahrens 200 zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs 100 bei dem Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100, insbesondere beim manuellen (Quer-) Führen des Fahrzeugs 100. Das Verfahren 200 umfasst das Ermitteln 201 von Querdynamikdaten in Bezug auf die (jeweils aktuelle) Querdynamik (insbesondere in Bezug auf die Querführung) des Fahrzeugs 100 während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs 100. Die Querdynamikdaten können insbesondere die Querbeschleunigung des Fahrzeugs 100 anzeigen oder davon abhängen.
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Das Verfahren 200 umfasst ferner das Generieren 202 eines, für den Fahrer des Fahrzeugs 100 wahrnehmbaren (insbesondere hörbaren), synthetischen Schallsignals in Abhängigkeit von den Querdynamikdaten. Das Schallsignal kann z.B. durch ein oder mehrere Lautsprecher 103 des Fahrzeugs 100 generiert werden. Das Schallsignal kann dabei in die Insassenkabine des Fahrzeugs 100 emittiert werden.
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Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen können der Komfort und die Sicherheit eines Fahrzeugs 100, insbesondere bei einer relativ dynamischen Fahrweise, erhöht werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
