DE102023106657B3

DE102023106657B3 - Fahrassistenzverfahren für Fahrzeuge und System zum Durchführen von kooperativen Fahrmanövern durch mehrere Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102023106657B3
Application number: DE102023106657.9A
Authority: DE
Inventors: Felix Rempe; Uwe Moser
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2023-03-16
Filing date: 2023-03-16
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2043-03-17

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrassistenzverfahren für Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50), umfassend ein Durchführen von kooperativen Fahrmanövern durch mehrere Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50), um einem ersten Fahrzeug (10) der mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50) einen ersten Spurwechsel von einer ersten Fahrspur (A) auf eine zweite Fahrspur (B) und einen anschließenden zweiten Spurwechsel von der zweiten Fahrspur (B) auf eine dritte Fahrspur (C) zu ermöglichen, wobei die zweite Fahrspur (B) zwischen der ersten Fahrspur (A) und der dritten Fahrspur (C) angeordnet ist, wobei das Durchführen von kooperativen Fahrmanövern durch die mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50) umfasst:Durchführen von Fahrmanövern durch zwei Fahrzeuge (20, 30) der mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50), die sich hintereinander auf der zweiten Fahrspur (B) befinden, um eine Lücke auf der zweiten Fahrspur (B) zu schaffen, wobei ein zweites Fahrzeug (20) der zwei Fahrzeuge (20, 30) einen Spurwechsel durchführt und ein drittes Fahrzeug (30) der zwei Fahrzeuge (20, 30) einen Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang durchführt, um die Lücke auf der zweiten Fahrspur (B) zu schaffen; undsequenzielles Durchführen, durch das erste Fahrzeug (10), des ersten Spurwechsels in die Lücke auf der zweiten Fahrspur (B) und des zweiten Spurwechsels auf die dritte Fahrspur (C).

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrassistenzverfahren für Fahrzeuge und ein System zum Durchführen von kooperativen Fahrmanövern durch mehrere Fahrzeuge. Die vorliegende Offenbarung betrifft insbesondere ein Ermöglichen von Spurwechseln für ein Fahrzeug bei dichtem Verkehr.
Stand der Technik
Fahrassistenzsysteme zum automatisierten Fahren gewinnen stetig an Bedeutung. Das automatisierte Fahren kann mit verschiedenen Automatisierungsgraden erfolgen. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, bedingt automatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Die vorstehend genannten fünf Automatisierungsgrade entsprechen den SAE-Level 1 bis 5 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering) gemäß dem Stand vom 30. April 2021. Beim vollautomatisierten Fahren (SAE-Level 5) können vom System alle Aspekte der dynamischen Fahraufgabe unter jeder Fahrbahn- und Umgebungsbedingung durchgeführt werden, welche auch von einem menschlichen Fahrer beherrscht werden.
Ein Beispiel eines Fahrassistenzsystems ist der Spurwechselassistent, der einen automatischen Spurwechsel durchführen kann oder einen Fahrer bei einem manuellen Spurwechsel unterstützt. Hierzu verwendet der Spurwechselassistent Daten einer Umgebungssensorik, die die Umgebung auf visueller Basis wahrnimmt, sowohl im für den Menschen sichtbaren als auch unsichtbaren Bereich. Die Umgebungssensorik kann zum Beispiel eine Kamera, ein Radar und/oder ein LiDAR umfassen.
Ein Egofahrzeug kann aus verschiedensten Gründen einen Spurwechsel durchführen wollen oder sogar müssen, beispielsweise da eine aktuelle Fahrtroute eine Abfahrt von der Autobahn vorsieht oder die aktuelle Fahrspur stromabwärts gesperrt ist und eine Weiterfahrt auf der aktuellen Fahrspur somit eine Gefahr für das Egofahrzeug darstellen würde. Bei dichtem Verkehr kann es jedoch schwierig sein, solche Spurwechsel durchzuführen. Insbesondere ist das Egofahrzeug oftmals darauf angewiesen, dass die Fremdfahrzeuge auf der Nebenspur hinreichend Platz schaffen, damit das Egofahrzeug ohne Abbremsen und damit energieeffizient einscheren kann.
Für solche Spurwechsel in dichtem Verkehr können riskante und/oder umfangreiche Fahrmanöver des Egofahrzeug und/oder der Fremdfahrzeuge auf der Nebenspur, wie z.B. Bremsmanöver, nötig sein, um dem Egofahrzeug zu ermöglichen, auf die Nebenspur einzuscheren. Hierdurch kann es zu einer Beeinträchtigung der Verkehrssicherheit kommen. Zudem können solche Fahrmanöver zu einem erhöhten Energieverbrauch führen, insbesondere beim Egofahrzeug sowie auch bei den Fremdfahrzeugen auf der Nebenspur z.B. durch eine Störung einer automatisierten Kolonnenfahrt mit minimiertem Fahrzeugabstand.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Fahrassistenzverfahren für Fahrzeuge und ein System zum Durchführen von kooperativen Fahrmanövern durch mehrere Fahrzeuge anzugeben, die Spurwechsel eines Fahrzeugs bei dichtem Verkehr ermöglichen. Zudem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Sicherheit im Straßenverkehr zu verbessern und/oder eine Energieeffizienz bei Spurwechseln zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrassistenzverfahren für Fahrzeuge angegeben. Das Fahrassistenzverfahren umfasst ein Durchführen von kooperativen Fahrmanövern durch mehrere Fahrzeuge, um einem ersten Fahrzeug der mehreren Fahrzeuge einen ersten Spurwechsel von einer ersten Fahrspur auf eine zweite Fahrspur und einen anschließenden zweiten Spurwechsel von der zweiten Fahrspur auf eine dritte Fahrspur zu ermöglichen, wobei die zweite Fahrspur zwischen der ersten Fahrspur und der dritten Fahrspur angeordnet ist.
Das Durchführen von kooperativen Fahrmanövern durch die mehreren Fahrzeuge umfasst ein Durchführen von Fahrmanövern durch zwei Fahrzeuge der mehreren Fahrzeuge, die sich hintereinander auf der zweiten Fahrspur befinden, um eine Lücke auf der zweiten Fahrspur zu schaffen, wobei ein zweites Fahrzeug der zwei Fahrzeuge einen Spurwechsel durchführt und ein drittes Fahrzeug der zwei Fahrzeuge einen Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang durchführt, um die Lücke auf der zweiten Fahrspur zu schaffen; und ein sequenzielles Durchführen, durch das erste Fahrzeug, des ersten Spurwechsels in die Lücke auf der zweiten Fahrspur und des zweiten Spurwechsels auf die dritte Fahrspur.
Erfindungsgemäß werden kooperative Fahrmanöver durch Fahrzeuge durchgeführt, um einem Egofahrzeug eine Sequenz von Spurwechseln zu ermöglichen. Beispielsweise kann das Egofahrzeug seinen Spurwechselwunsch an die Fahrzeuge auf der dichtbesetzten Nebenspur übermitteln. Die Fahrzeuge auf der dichtbesetzten Nebenspur berechnen optimale Fahrmanöver, die dem Egofahrzeug ein Einscheren ermöglichen und möglichst wenige Fahrzeuge der Kolonne betreffen, so dass die Fahrmanöver möglichst energieeffizient durchgeführt werden können. Insbesondere können auf der Nebenspur des Egofahrzeugs lediglich zwei Fahrzeuge an den kooperativen Fahrmanövern beteiligt sein, so dass eine Störung einer Kolonnenfahrt auf der Nebenfahrspur begrenzt werden kann. Anschließend werden die berechneten Fahrmanöver zeitsynchron und abgestimmt von den beteiligten Fahrzeugen ausgeführt.
Im Ergebnis kann das Egofahrzeug zügige Spurwechsel ohne ein Abbremsen durchführen, so dass ein Risko für einen Auffahrunfall reduziert und ein Verkehrsfluss flüssiger wird. Zudem wird die Anzahl an Fahrzeugen, die an den kooperativen Fahrmanövern teilnehmen, minimiert, so dass eine Störung einer Kolonnenfahrt auf der Nebenfahrspur begrenzt und Energie eingespart werden kann.
Vorzugsweise führt das zweite Fahrzeug den Spurwechsel von der zweiten Fahrspur auf die erste Fahrspur durch. Beispielsweise kann das zweite Fahrzeug vor das erste Fahrzeug auf die erste Fahrspur wechseln. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und das zweite Fahrzeug kann alternativ hinter das erste Fahrzeug auf die erste Fahrspur wechseln.
Vorzugsweise führt das dritte Fahrzeug den Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang durch, um die Lücke auf der zweiten Fahrspur auf Höhe des ersten Fahrzeugs, das sich noch auf der ersten Fahrspur befindet, zu schaffen. „Höhe des ersten Fahrzeugs“ bedeutet dabei, dass die Lücke (direkt) neben dem ersten Fahrzeug, also senkrecht zu einer Fahrtrichtung des ersten Fahrzeugs und/oder des zweiten Fahrzeugs, geschaffen wird. Beispielsweise kann das dritte Fahrzeug den Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang derart ausführen, dass das dritte Fahrzeug einen Platz des zweiten Fahrzeugs auf der zweiten Fahrspur, der durch dessen zuvor erfolgten Spurwechsel frei geworden ist, einnimmt. In einigen Ausführungsformen kann sich das dritte Fahrzeug nach dem Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang auf Höhe des zweiten Fahrzeugs bzw. neben dem zweiten Fahrzeug befinden.
Anschießend kann das erste Fahrzeug den ersten Spurwechsel in die Lücke auf der zweiten Fahrspur und den zweiten Spurwechsel auf die dritte Fahrspur durchführen.
Vorzugsweise führt das zweite Fahrzeug einen Spurwechsel von der ersten Fahrspur zurück auf die zweite Fahrspur durch, nachdem das erste Fahrzeug den zweiten Spurwechsel auf die dritte Fahrspur durchgeführt hat. Insbesondere kann das zweite Fahrzeug den Spurwechsel von der ersten Fahrspur zurück auf die zweite Fahrspur vor oder hinter das dritte Fahrzeug durchführen.
Beispielsweise kann das dritte Fahrzeug vor dem Spurwechsel des zweiten Fahrzeugs zurück auf die zweite Fahrspur einen Verzögerungsvorgang durchführen, um den ursprünglichen Platz des zweiten Fahrzeugs auf der zweiten Fahrspur wieder freizugeben und auf seinen eigenen Platz in der Kolonne auf der zweiten Fahrspur zurückzukehren. Das zweite Fahrzeug kann dann durch den Spurwechsel zurück auf die zweite Fahrspur auf seinen früheren Platz in der Kolonne zurückkehren.
Alternativ kann das zweite Fahrzeug vor dem Spurwechsel einen Verzögerungsvorgang durchführen, um hinter dem dritten Fahrzeug zurück auf die zweite Spur einzuscheren. Im Vergleich zur Ausgangssituation können das zweite Fahrzeug und das dritte Fahrzeug also ihren Platz in der Kolonne getauscht haben.
Vorzugsweise ist die dritte Fahrspur aus der Gruppe ausgewählt, die einen Standstreifen, einen Verzögerungsstreifen und eine Ausfahrt (z.B. Autobahnausfahrt) umfasst, oder die daraus besteht.
Vorzugsweise umfasst das Durchführen der kooperativen Fahrmanöver durch die mehreren Fahrzeuge ein Durchführen von kooperativen Fahrmanövern durch zwei weitere Fahrzeuge der mehreren Fahrzeuge, die sich hintereinander auf der dritten Fahrspur befinden, um eine weitere Lücke auf der dritten Fahrspur zu schaffen, wobei ein viertes Fahrzeug der zwei weiteren Fahrzeuge einen Spurwechsel durchführt und ein fünftes Fahrzeug der zwei weiteren Fahrzeuge einen Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang durchführt, um die weitere Lücke auf der dritten Fahrspur zu schaffen, wobei das erste Fahrzeug sequenziell den ersten Spurwechsel in die Lücke auf der zweiten Fahrspur, den zweiten Spurwechsel in die weitere Lücke auf der dritten Fahrspur und einen dritten Spurwechsel auf die vierte Spur durchführt.
Vorzugsweise führt das zweite Fahrzeug den Spurwechsel von der zweiten Fahrspur auf die erste Fahrspur durch. Beispielsweise kann das zweite Fahrzeug vor das erste Fahrzeug auf die erste Fahrspur wechseln. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und das zweite Fahrzeug kann alternativ hinter das erste Fahrzeug auf die erste Fahrspur wechseln.
Vorzugsweise führt das dritte Fahrzeug den Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang durch, um die Lücke auf der zweiten Fahrspur auf Höhe des ersten Fahrzeugs, das sich noch auf der ersten Fahrspur befindet, zu schaffen. „Höhe des ersten Fahrzeugs“ bedeutet dabei, dass die Lücke (direkt) neben dem ersten Fahrzeug, also senkrecht zu einer Fahrtrichtung des ersten Fahrzeugs und/oder des zweiten Fahrzeugs, geschaffen wird. Beispielsweise kann das dritte Fahrzeug den Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang derart ausführen, dass das dritte Fahrzeug einen Platz des zweiten Fahrzeugs auf der zweiten Fahrspur, der durch dessen zuvor erfolgten Spurwechsel frei geworden ist, einnimmt. In einigen Ausführungsformen kann sich das dritte Fahrzeug nach dem Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang auf Höhe des zweiten Fahrzeugs bzw. neben dem zweiten Fahrzeug befinden.
Anschießend kann das erste Fahrzeug den ersten Spurwechsel in die Lücke auf der zweiten Fahrspur durchführen. Beispielsweise kann sich das erste Fahrzeug nach dem ersten Spurwechsel hinter dem dritten Fahrzeug befinden.
Vorzugsweise führt das zweite Fahrzeug einen Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang auf der ersten Fahrspur durch, so dass sich das zweite Fahrzeug auf der ersten Fahrspur auf Höhe des ersten Fahrzeugs auf der zweiten Fahrspur befindet. Beispielsweise kann das zweite Fahrzeug den Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang derart ausführen, dass das zweite Fahrzeug einen Platz des ersten Fahrzeugs auf der ersten Fahrspur, der durch dessen zuvor erfolgten ersten Spurwechsel auf die zweite Fahrspur freigeworden ist, einnimmt.
Vorzugsweise führt das dritte Fahrzeug einen Spurwechsel von der zweiten Fahrspur auf die erste Fahrspur durch. Beispielsweise kann das dritte Fahrzeug vor das zweite Fahrzeug auf die erste Fahrspur wechseln. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und das dritte Fahrzeug kann alternativ hinter das zweite Fahrzeug auf die erste Fahrspur wechseln.
Vorzugsweise führt das vierte Fahrzeug einen Spurwechsel von der dritten Fahrspur auf die zweite Fahrspur durch, z.B. so dass sich das vierte Fahrzeug auf der zweiten Fahrspur neben dem dritten Fahrzeug auf der ersten Fahrspur und/oder vor dem ersten Fahrzeug befindet. Beispielsweise kann das vierte Fahrzeug den Spurwechsel derart ausführen, dass das vierte Fahrzeug einen Platz des dritten Fahrzeugs auf der zweiten Fahrspur, der durch dessen zuvor erfolgten Spurwechsel auf die erste Fahrspur freigeworden ist, einnimmt.
Vorzugsweise führt das fünfte Fahrzeug den Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang auf der dritten Fahrspur durch, um die weitere Lücke auf der dritten Fahrspur zu schaffen, insbesondere auf Höhe des ersten Fahrzeugs auf der zweiten Fahrspur. Das fünfte Fahrzeug kann den Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang zum Beispiel derart durchführen, dass sich das fünfte Fahrzeug auf der dritten Fahrspur auf Höhe des vierten Fahrzeugs auf der zweiten Fahrspur befindet. In einigen Ausführungsformen kann das fünfte Fahrzeug den Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang derart ausführen, dass das fünfte Fahrzeug einen Platz des vierten Fahrzeugs auf der dritten Fahrspur, der durch dessen zuvor erfolgten Spurwechsel auf die zweite Fahrspur freigeworden ist, einnimmt.
Anschließend kann das erste Fahrzeug den zweiten Spurwechsel in die weitere Lücke auf der dritten Fahrspur durchführen. Beispielsweise kann sich das erste Fahrzeug nach dem zweiten Spurwechsel hinter dem fünften Fahrzeug befinden. Anschließend kann das erste Fahrzeug den dritten Spurwechsel von der dritten Fahrspur auf die vierte Fahrspur durchführen.
Vorzugsweise führt das zweite Fahrzeug einen Spurwechsel von der ersten Fahrspur zurück auf die zweite Fahrspur durch, nachdem das erste Fahrzeug den zweiten Spurwechsel auf die dritte Fahrspur (und optional auch den dritten Spurwechsel auf die vierte Fahrspur) durchgeführt hat. Beispielsweise kann das zweite Fahrzeug den Spurwechsel vor oder hinter das vierte Fahrzeug durchführen. In einigen Ausführungsformen kann das zweite Fahrzeug einen weiteren Spurwechsel von der zweiten Fahrspur auf die dritte Fahrspur durchführen, beispielsweise hinter das fünfte Fahrzeug.
Vorzugsweise führt das dritte Fahrzeug einen Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang auf der ersten Fahrspur durch. Beispielsweise kann das dritte Fahrzeug den Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang derart ausführen, dass das dritte Fahrzeug einen Platz des zweiten Fahrzeugs auf der ersten Fahrspur, der durch dessen zuvor erfolgten Spurwechsel auf die zweite Fahrspur freigeworden ist, einnimmt.
Vorzugsweise führt das dritte Fahrzeug einen Spurwechsel von der ersten Fahrspur zurück auf die zweite Fahrspur durch, nachdem das erste Fahrzeug den zweiten Spurwechsel auf die dritte Fahrspur und optional den dritten Spurwechsel auf die vierte Fahrspur durchgeführt hat. Beispielsweise kann das dritte Fahrzeug den Spurwechsel hinter das vierte Fahrzeug auf der zweiten Fahrspur durchführen.
Vorzugsweise ist die vierte Fahrspur aus der Gruppe ausgewählt, die einen Standstreifen, einen Verzögerungsstreifen und eine Ausfahrt (z.B. Autobahnausfahrt) umfasst, oder die daraus besteht.
Vorzugsweise kommunizieren die Fahrzeuge, insbesondere das zweite Fahrzeug, das dritte Fahrzeug, das vierte Fahrzeug und das fünfte Fahrzeug sowie optional das erste Fahrzeug mittels einer Kommunikationstechnologie miteinander, um die oben beschriebenen Fahrmanöver kooperativ und zeitsynchronisiert durchzuführen.
Vorzugsweise umfasst, oder ist, die Kommunikationstechnologie eine Vehicle-to-Vehicle, V2V, Kommunikation. Damit kann ein Fahrzeug direkt z.B. über WiFi mit anderen Fahrzeugen in seiner Umgebung kommunizieren, um die oben beschriebenen Fahrmanöver kooperativ und zeitsynchronisiert durchzuführen.
Vorzugsweise umfasst, oder ist, die Kommunikationstechnologie eine Vehicle-to-X, V2X, Kommunikation. Damit kann das Fahrzeug direkt z.B. mit einem Backend und/oder einer technischen Infrastruktur oder anderen stationären Quellen in seiner Umgebung kommunizieren, um die oben beschriebenen Fahrmanöver kooperativ und zeitsynchronisiert durchzuführen.
Vorzugsweise umfasst, oder ist, die Kommunikationstechnologie eine Kommunikation über ein mobiles Netzwerk. Das mobile Netzwerk kann zum Beispiel ein LTE-Netzwerk oder 5G-Netzwerk sein. Damit kann das Fahrzeug über das mobile Netzwerk mit wenigstens einer externen Einheit, wie z.B. anderen Fahrzeugen, einem Backend und/oder einer technischen Infrastruktur, kommunizieren, um die oben beschriebenen Fahrmanöver kooperativ und zeitsynchronisiert durchzuführen.
Der Begriff Fahrzeug umfasst PKW, LKW, Busse, Wohnmobile, Krafträder, etc., die der Beförderung von Personen, Gütern, etc. dienen. Insbesondere umfasst der Begriff Kraftfahrzeuge zur Personenbeförderung.
Vorzugsweise ist das erste Fahrzeug ein Kraftfahrzeug zur Personenbeförderung.
Ergänzend oder alternativ sind das zweite Fahrzeug und/oder das dritte Fahrzeug und/oder das vierte Fahrzeug und/oder das fünfte Fahrzeug Lastkraftwagen. Insbesondere können das zweite Fahrzeug, das dritte Fahrzeug, das vierte Fahrzeug und das fünfte Fahrzeug Kolonnenfahrzeuge sein, die automatisiert in einer Kolonne fahren.
Vorzugsweise sind das zweite Fahrzeug, das dritte Fahrzeug, das vierte Fahrzeug und das fünfte Fahrzeug sowie optional das erste Fahrzeug automatisiert fahrende Fahrzeuge. Anders gesagt können das zweite Fahrzeug, das dritte Fahrzeug, das vierte Fahrzeug und das fünfte Fahrzeug sowie optional das erste Fahrzeug jeweils mit einem Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren ausgestattet sein.
Das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs kann einen Spurwechselassistenten umfassen oder ein Spurwechselassistent sein. Die Spurwechselassistent führt eine Spurwechselplanung für das erste Fahrzeug durch. Der Begriff „Spurwechselplanung“ (auch als „Spurwechselstrategie“ bezeichnet), wie er im Rahmen der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, bezieht sich auf eine Analyse einer Situation des Fahrzeugs in Bezug auf eine Fahrzeugumgebung, um zu bestimmen, ob und wie ein Spurwechsel durchgeführt werden soll. Beispielsweise kann die Analyse ergeben, dass ein Spurwechsel auf eine Fahrspur rechts neben der Egofahrspur vorteilhaft ist und/oder durchgeführt werden soll. Ein entsprechender Spurwechselwunsch kann den Fahrzeugen in der Umgebung des ersten Fahrzeugs mitgeteilt werden, die daraufhin die kooperativen Fahrmanöver berechnen (z.B. durch ein Leitfahrzeug) und durchführen, um dem ersten Fahrzeug den (oder die) gewünschten Spurwechsel zu ermöglichen.
Vorzugsweise kann das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs eingerichtet sein, um die Spurwechselplanung basierend auf Umgebungsdaten, die von einer Umgebungssensorik des ersten Fahrzeugs bereitgestellt werden, durchzuführen, optional in Kombination mit von extern empfangenen Informationen. Vorzugsweise umfasst die Umgebungssensorik wenigstens einen Laserscanner (z.B. wenigstens ein LiDAR-System) und/oder wenigstens ein Radar-System und/oder wenigstens eine Kamera und/oder wenigstens ein Ultraschall-System. Die Umgebungssensorik kann die Umgebungsdaten (auch als „Umfelddaten“ bezeichnet) bereitstellen, die einen Umgebungsbereich des Fahrzeugs abbilden.
Vorzugsweise ist das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs eingerichtet, um basierend auf der Spurwechselplanung eine automatische Querführung des Fahrzeugs und optional eine Längsführung für den ersten Spurwechsel von der ersten Fahrspur auf die zweite Fahrspur und den zweiten Spurwechsel von der zweiten Fahrspur auf die dritte Fahrspur sowie optional den dritten Spurwechsel von der dritten Fahrspur auf die vierte Fahrspur durchzuführen. Insbesondere kann das Fahrassistenzsystem zum Durchführen automatischer Spurwechsel basierend auf der Spurwechselplanung eingerichtet sein. Anders gesagt kann das Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren eingerichtet sein, und kann insbesondere ein aktiver Spurwechselassistent sein.
Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ wird im Rahmen des Dokuments Fahren mit automatisierter Längs- und/oder Querführung verstanden. Beim automatisierten Fahren kann es sich beispielsweise um ein zeitlich längeres Fahren auf der Autobahn oder um ein zeitlich begrenztes Fahren im Rahmen des Einparkens handeln. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind assistiertes, teilautomatisiertes, bedingt automatisiertes, hochautomatisiertes und vollautomatisiertes Fahren (mit jeweils zunehmendem Automatisierungsgrad). Die vorstehend genannten fünf Automatisierungsgrade entsprechen den SAE-Level 1 bis 5 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering) gemäß dem Stand vom 30. April 2021.
Beim assistierten Fahren (SAE-Level 1) führt das System die Längs- oder Querführung in bestimmten Fahrsituationen durch. Beim teilautomatisierten Fahren (SAE-Level 2) übernimmt das System die Längs- und Querführung in bestimmten Fahrsituationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim bedingt automatisierten Fahren (SAE-Level 3) übernimmt das System die Längs- und Querführung in bestimmten Fahrsituationen, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung auf Anforderung durch das System zu übernehmen. Beim hochautomatisierten Fahren (SAE-Level 4) übernimmt das System die Fahrzeugführung in bestimmten Fahrsituationen, selbst wenn der Fahrer auf eine Anforderung zum Eingreifen nicht reagiert, so dass der Fahrer als Rückfallebene entfällt. Beim vollautomatisierten Fahren (SAE-Level 5) können vom System alle Aspekte der dynamischen Fahraufgabe unter jeder Fahrbahn- und Umgebungsbedingung durchgeführt werden, welche auch von einem menschlichen Fahrer beherrscht werden.
Darüber hinaus wird auch unter dem Begriff des „zumindest teilautomatisierten Fahrens bzw. Manövrierens“ im Rahmen des Dokuments teilautomatisiertes, bedingt automatisiertes, hochautomatisiertes, vollautomatisiertes Fahren verstanden. Mit anderen Worten wird also unter dem Begriff des „zumindest teilautomatisierten Fahrens“ ein Automatisierungsgrad ab einschließlich SAE-Level 2 verstanden.
Das Fahrassistenzsystem bzw. der Spurwechselassistent des ersten Fahrzeugs kann in einigen Ausführungsformen einem Automatisierungsgrad entsprechen, bei dem zumindest eine automatische Querführung bzw. ein Spurwechsel auf eine Benutzereingabe durch den Fahrer hin möglich ist. Ein solcher Automatisierungsgrad kann zum Beispiel das SAE-Level 2 sein.
Vorzugsweise umfasst das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs weiter wenigstens eine Ausgabevorrichtung, die zur Ausgabe von Fahrerhinweisen eingerichtet ist. Insbesondere kann das Fahrassistenzsystem eingerichtet sein, um die wenigstens eine Ausgabevorrichtung für eine Ausgabe wenigstens eines Fahrerhinweises in Bezug auf die Spurwechselplanung anzusteuern. Die Ausgabe von Fahrerhinweisen kann insbesondere dann erfolgen, wenn das erste Fahrzeug manuell gefahren wird. Die Fahrerhinweise können dem Fahrer Hinweise und/oder Anweisungen zu Spurwechseln geben.
Vorzugsweise umfasst das erste Fahrzeug wenigstens eine Ausgabevorrichtung zur Ausgabe der Fahrerhinweise, wie zum Beispiel von optischen und/oder akustischen Warnungen und/oder Informationen. Die wenigstens eine Ausgabevorrichtung kann wenigstens eine Anzeigevorrichtung und/oder wenigstens einen Lautsprecher umfassen. Die wenigstens eine Anzeigevorrichtung kann ein Display umfassen, insbesondere ein LCD-Display, ein Plasma-Display oder ein OLED-Display. Ergänzend oder alternativ kann die wenigstens eine Anzeigevorrichtung eine Projektionsvorrichtung umfassen, die eingerichtet ist, um Informationen direkt im Sichtfeld des Fahrers einzublenden, insbesondere auf eine Windschutzscheibe zu projizieren. In einigen Ausführungsformen kann die wenigstens eine Anzeigevorrichtung eine zentrale Informationsausgabevorrichtung eines Infotainmentsystems, wie beispielsweise eine Head Unit oder ein Pillar-to-Pillar-Display sein, sein. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Ausgabevorrichtung fest im Fahrzeug verbaut.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Bestimmen von kooperativen Fahrmanövern angegeben. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen von kooperativen Fahrmanövern für mehrere Fahrzeuge, um einem ersten Fahrzeug der mehreren Fahrzeuge einen ersten Spurwechsel von einer ersten Fahrspur auf eine zweite Fahrspur und einen anschließenden zweiten Spurwechsel von der zweiten Fahrspur auf eine dritte Fahrspur zu ermöglichen, wobei die zweite Fahrspur zwischen der ersten Fahrspur und der dritten Fahrspur angeordnet ist. Das Bestimmen von kooperativen Fahrmanövern für die mehreren Fahrzeuge umfasst ein Bestimmen von Fahrmanövern für zwei Fahrzeuge der mehreren Fahrzeuge, die sich hintereinander auf der zweiten Fahrspur befinden, um eine Lücke auf der zweiten Fahrspur zu schaffen, wobei die Fahrmanöver für ein zweites Fahrzeug der zwei Fahrzeuge einen Spurwechsel umfassen und für ein drittes Fahrzeug der zwei Fahrzeuge einen Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang umfassen, um die Lücke auf der zweiten Fahrspur zu schaffen, so dass das erste Fahrzeug sequenziell den ersten Spurwechsel in die Lücke auf der zweiten Fahrspur und den zweiten Spurwechsel auf die dritte Fahrspur durchführen kann.
Vorzugsweise wird das Verfahren durch einen oder mehrere Prozessoren des zweiten Fahrzeugs oder des dritten Fahrzeugs ausgeführt.
In weiteren Ausführungsformen kann das Verfahren durch einen oder mehrere Prozessoren des ersten Fahrzeugs, des vierten Fahrzeugs, des fünften Fahrzeugs oder eines anderen (z.B. an den Fahrmanövern unbeteiligten) Fahrzeugs ausgeführt werden. Alternativ kann das Verfahren durch eine zentrale Einheit, wie einen Server oder ein Backend, ausgeführt werden, die mit dem ersten Fahrzeug, dem zweiten Fahrzeug und dem dritten Fahrzeug sowie optional dem vierten Fahrzeug und dem fünften Fahrzeug in Kommunikationsverbindung steht.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Software (SW) Programm angegeben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Fahrassistenzverfahren oder Verfahren zum Bestimmen von kooperativen Fahrmanövern auszuführen.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Speichermedium angegeben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um Prozessoren ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Fahrassistenzverfahren Verfahren zum Bestimmen von kooperativen Fahrmanövern auszuführen.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Software mit Programmcode angegeben. Die Software ist zur Durchführung des Fahrassistenzverfahrens oder des Verfahren zum Bestimmen von kooperativen Fahrmanövern eingerichtet, wenn die Software auf softwaregesteuerten Einrichtungen abläuft.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein System zum Durchführen von kooperativen Fahrmanövern durch mehrere Fahrzeuge angegeben. Das System umfasst Prozessoren; und Speicher, die mit den Prozessoren verbunden sind und Anweisungen enthalten, die von den Prozessoren ausgeführt werden können, um das in diesem Dokument beschriebene Fahrassistenzverfahren auszuführen.
Das System kann insbesondere ein verteiltes System sein. Anders gesagt können die Funktionalitäten des Systems auf das erste Fahrzeug, das zweite Fahrzeug und das dritte Fahrzeug sowie optional das vierte Fahrzeug und das fünfte Fahrzeug aufgeteilt sein. Anders gesagt können Teilfunktionalitäten des Gesamtsystems im ersten Fahrzeug, zweiten Fahrzeug und dritten Fahrzeug sowie optional vierten Fahrzeug und fünften Fahrzeug implementiert sein.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein System zum Bestimmen von kooperativen Fahrmanövern angegeben. Das System umfasst einen oder mehrere Prozessoren und wenigstens einen Speicher. Der wenigstens eine Speicher ist mit dem einen oder den mehreren Prozessoren verbunden ist und umfasst Anweisungen, die von dem einen oder den mehreren Prozessoren ausgeführt werden können, um kooperative Fahrmanöver für mehrere Fahrzeuge zu bestimmen, um einem ersten Fahrzeug der mehreren Fahrzeuge einen ersten Spurwechsel von einer ersten Fahrspur auf eine zweite Fahrspur und einen anschließenden zweiten Spurwechsel von der zweiten Fahrspur auf eine dritte Fahrspur zu ermöglichen, wobei die zweite Fahrspur zwischen der ersten Fahrspur und der dritten Fahrspur angeordnet ist. Das Bestimmen von kooperativen Fahrmanövern für die mehreren Fahrzeuge umfasst ein Bestimmen von Fahrmanövern für zwei Fahrzeuge der mehreren Fahrzeuge, die sich hintereinander auf der zweiten Fahrspur befinden, um eine Lücke auf der zweiten Fahrspur zu schaffen, wobei die Fahrmanöver für ein zweites Fahrzeug der zwei Fahrzeuge einen Spurwechsel umfassen und für ein drittes Fahrzeug der zwei Fahrzeuge einen Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang umfassen, um die Lücke auf der zweiten Fahrspur zu schaffen, so dass das erste Fahrzeug sequenziell den ersten Spurwechsel in die Lücke auf der zweiten Fahrspur und den zweiten Spurwechsel auf die dritte Fahrspur durchführen kann.
Die Fahrmanöver, die durch das System bestimmt werden, können gemäß einigen Ausführungsformen so ausgestaltet sein wie dies vorstehend und nachfolgend mit Bezug auf das erfindungsgemäße Fahrassistenzverfahren beschrieben ist.
Vorzugsweise ist das System im zweiten Fahrzeug oder dritten Fahrzeug umfasst bzw. implementiert.
In weiteren Ausführungsformen kann das System im ersten Fahrzeug, vierten Fahrzeug, fünften Fahrzeug oder anderen (z.B. an den Fahrmanövern unbeteiligten) Fahrzeug umfasst bzw. implementiert sein. Alternativ kann das System in einer zentralen Einheit, wie einem Server oder Backend, umfasst oder implementiert sein, die mit dem ersten Fahrzeug, dem zweiten Fahrzeug und dem dritten Fahrzeug sowie optional dem vierten Fahrzeug und dem fünften Fahrzeug in Kommunikationsverbindung steht.
Ein Prozessor bzw. ein Prozessormodul ist ein programmierbares Rechenwerk, also eine Maschine oder eine elektronische Schaltung, die gemäß übergebenen Befehlen andere Elemente steuert und dabei einen Algorithmus (Prozess) vorantreibt.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, angegeben. Das Fahrzeug umfasst das System zum Bestimmen von kooperativen Fahrmanövern gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

1 schematisch kooperative Fahrmanöver gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
2 schematisch kooperative Fahrmanöver gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, und
3 schematisch ein Fahrzeug mit einem Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.

Ausführungsformen der Offenbarung
Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
Ein Egofahrzeug kann aus verschiedensten Gründen einen Spurwechsel durchführen wollen oder sogar müssen, beispielsweise da eine aktuelle Fahrtroute eine Abfahrt von der Autobahn vorsieht oder die aktuelle Fahrspur stromabwärts gesperrt ist und eine Weiterfahrt auf der aktuellen Fahrspur somit eine Gefahr für das Egofahrzeug darstellen würde. Bei dichtem Verkehr kann es jedoch schwierig sein, solche Spurwechsel durchzuführen.
Erfindungsgemäß werden kooperative Fahrmanöver durch mehrere Fahrzeuge durchgeführt, um dem Egofahrzeug eine Sequenz von Spurwechseln zu ermöglichen. Beispielsweise kann das Egofahrzeug seinen Spurwechselwunsch an die Fahrzeuge auf der dichtbesetzten Nebenspur übermitteln. Die Fahrzeuge auf der dichtbesetzten Nebenspur berechnen optimale Fahrmanöver, die dem Egofahrzeug ein Einscheren ermöglichen und möglichst wenige Fahrzeuge der Kolonne betreffen, so dass die Fahrmanöver möglichst energieeffizient durchgeführt werden können. Insbesondere können auf der Nebenspur des Egofahrzeugs lediglich zwei Fahrzeuge an den kooperativen Fahrmanövern beteiligt sein, so dass eine Störung einer Kolonnenfahrt auf der Nebenfahrspur begrenzt werden kann. Anschließend werden die berechneten Fahrmanöver zeitsynchron und abgestimmt von den beteiligten Fahrzeugen ausgeführt.
Im Ergebnis kann das Egofahrzeug zügige Spurwechsel ohne ein Abbremsen durchführen, so dass ein Risko für einen Auffahrunfall reduziert und ein Verkehrsfluss flüssiger wird. Zudem wird die Anzahl an Fahrzeugen, die an den kooperativen Fahrmanövern teilnehmen, minimiert, so dass eine Störung einer Kolonnenfahrt auf der Nebenfahrspur begrenzt und Energie eingespart werden kann.
1 zeigt schematisch kooperative Fahrmanöver gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Schematisch sind eine erste Fahrspur A, eine zweite Fahrspur B und eine dritte Fahrspur C dargestellt, wobei sich die zweite Fahrspur B zwischen der ersten Fahrspur A und der dritten Fahrspur C befindet. Die dritte Fahrspur C kann in einigen Ausführungsformen ein Verzögerungsstreifen oder eine Ausfahrt (z.B. Autobahnausfahrt) sein, ist jedoch nicht hierauf begrenzt.
Bezugnehmend auf die 1(a) befindet sich auf der zweiten Fahrspur B eine Anzahl N an Fahrzeugen, die in einer Kolonne fahren, umfassend ein zweites Fahrzeug 20 und ein drittes Fahrzeug 30. Die N Fahrzeuge können zum Beispiel automatisiert und mit minimiertem Abstand fahren, um einen Energieverbrauch zu minimieren.
Ausgangspunkt ist nun ein Spurwechselwunsch eines ersten Fahrzeugs 10 von der ersten Fahrspur A auf die dritte Fahrspur C, der den Fahrzeugen in der Umgebung des ersten Fahrzeugs 10 mitgeteilt wird, beispielsweise über V2X-Kommunikation.
Basierend auf dem Spurwechselwunsch des ersten Fahrzeugs 10 werden kooperative Fahrmanöver der Fahrzeuge auf der zweiten Fahrspur B bestimmt, die es dem ersten Fahrzeug 10 ermöglichen, z.B. ohne Abbremsen von der ersten Fahrspur A auf die zweite Fahrspur B und anschließend die dritte Fahrspur C zu wechseln. Die Fahrmanöver werden dabei derart bestimmt, dass eine Anzahl an teilnehmenden Fahrzeugen minimal ist (zum Beispiel zwei Fahrzeuge pro Fahrspur mit Kolonnenfahrt). Hierdurch kann verhindert werden, dass mehr Fahrzeuge als die minimale Anzahl Abbremsen und/oder Beschleunigen müssen, so dass ein Energieverbrauch minimiert werden kann.
Bezugnehmend auf die 1(b) führt das zweite Fahrzeug 20 einen Spurwechsel von der zweiten Fahrspur B auf die erste Fahrspur A durch. Beispielsweise kann das zweite 20 Fahrzeug vor das erste Fahrzeug 10 auf die erste Fahrspur A wechseln.
Bezugnehmend auf die 1(c) führt das dritte Fahrzeug 30 einen Beschleunigungsvorgang durch, um eine Lücke auf der zweiten Fahrspur B auf Höhe des ersten Fahrzeugs 10, das sich noch auf der ersten Fahrspur A befindet, zu schaffen. Beispielsweise kann das dritte Fahrzeug 30 den Beschleunigungsvorgang derart ausführen, dass das dritte Fahrzeug 30 einen Platz des zweiten Fahrzeugs 20 auf der zweiten Fahrspur B, der durch dessen zuvor erfolgten Spurwechsel freigeworden ist, einnimmt. In einigen Ausführungsformen kann sich das dritte Fahrzeug 30 nach dem Beschleunigungsvorgang auf Höhe des zweiten Fahrzeugs 20 bzw. neben dem zweiten Fahrzeug 20 befinden.
Bezugnehmend auf die 1(d) führt das erste Fahrzeug 10 einen ersten Spurwechsel in die Lücke auf der zweiten Fahrspur B und einen zweiten Spurwechsel auf die dritte Fahrspur C durch.
Bezugnehmend auf die 1(e1) führt das dritte Fahrzeug 30 einen Verzögerungsvorgang durch, um den ursprünglichen Platz des zweiten Fahrzeugs 20 auf der zweiten Fahrspur B wieder freizugeben und auf seinen eigenen Platz in der Kolonne auf der zweiten Fahrspur B zurückzukehren.
Bezugnehmend auf die 1(f1) führt das zweite Fahrzeug 20 nach dem Verzögerungsvorgang des dritten Fahrzeugs 30 einen Spurwechsel von der ersten Fahrspur A zurück auf die zweite Fahrspur B auf seinen ursprünglichen Platz durch. Insbesondere kann das zweite Fahrzeug 20 den Spurwechsel von der ersten Fahrspur A zurück auf die zweite Fahrspur B vor das dritte Fahrzeug 30 durchführen. Im Ergebnis ist die ursprüngliche Konfiguration der Kolonne auf der zweiten Fahrspur B mit minimalen Fahrmanövern wiederhergestellt.
Alternativ zu den 1(e1) und 1(f1) kann das zweite Fahrzeug 20 vor dem Spurwechsel auf die zweite Fahrspur B einen Verzögerungsvorgang durchführen ( 1(e2)), um mit einem anschießenden Spurwechsel hinter dem dritten Fahrzeug 30 zurück auf die zweite Spur B einzuscheren (1(f2)). Im Vergleich zur Ausgangssituation können das zweite Fahrzeug 20 und das dritte Fahrzeug 30 also ihren Platz in der Kolonne getauscht haben.
2 zeigt schematisch kooperative Fahrmanöver gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Schematisch sind eine erste Fahrspur A, eine zweite Fahrspur B, eine dritte Fahrspur C und eine vierte Fahrspur D dargestellt, die in dieser Reihenfolge nebeneinander angeordnet sind. Die vierte Fahrspur D kann in einigen Ausführungsformen ein Verzögerungsstreifen oder eine Ausfahrt (z.B. Autobahnausfahrt) sein, ist jedoch nicht hierauf begrenzt.
Bezugnehmend auf die 2(a) befindet sich auf der zweiten Fahrspur B eine Anzahl N an Fahrzeugen, die in einer Kolonne fahren, umfassend ein zweites Fahrzeug 20 und ein drittes Fahrzeug 30. Die N Fahrzeuge können zum Beispiel automatisiert und mit minimiertem Abstand fahren, um einen Energieverbrauch zu minimieren. Zudem befindet sich auf der dritten Fahrspur C eine Anzahl M an Fahrzeugen, die in einer Kolonne fahren, umfassend ein viertes Fahrzeug 40 und ein fünftes Fahrzeug 50. Die M Fahrzeuge können zum Beispiel automatisiert und mit minimiertem Abstand fahren, um einen Energieverbrauch zu minimieren.
Ausgangspunkt ist nun ein Spurwechselwunsch eines ersten Fahrzeugs 10 von der ersten Fahrspur A auf die vierte Fahrspur D, der den Fahrzeugen in der Umgebung des ersten Fahrzeugs 10 mitgeteilt wird, beispielsweise über V2X-Kommunikation.
Basierend auf dem Spurwechselwunsch des ersten Fahrzeugs 10 werden kooperative Fahrmanöver der Fahrzeuge auf der zweiten Fahrspur B und der dritten Fahrspur C bestimmt, die es dem ersten Fahrzeug 10 ermöglichen, z.B. ohne Abbremsen sequenziell von der ersten Fahrspur A auf die zweite Fahrspur B, von der zweiten Fahrspur B auf die dritte Fahrspur C, und von der dritten Fahrspur C auf die vierte Fahrspur D zu wechseln. Die Fahrmanöver werden dabei derart bestimmt, dass eine Anzahl an teilnehmenden Fahrzeugen minimal ist (zum Beispiel zwei Fahrzeuge pro Fahrspur mit Kolonnenfahrt). Hierdurch kann verhindert werden, dass mehr Fahrzeuge als die minimale Anzahl Abbremsen und/oder Beschleunigen müssen, so dass ein Energieverbrauch minimiert werden kann.
Bezugnehmend auf die 2(b) führt das zweite Fahrzeug 20 einen Spurwechsel von der zweiten Fahrspur B auf die erste Fahrspur A durch. Beispielsweise kann das zweite Fahrzeug 20 vor das erste Fahrzeug 10 auf die erste Fahrspur A wechseln.
Bezugnehmend auf die 2(c) führt das dritte Fahrzeug 30 einen Beschleunigungsvorgang aus, um eine Lücke auf der zweiten Fahrspur B auf Höhe des ersten Fahrzeugs 10, das sich noch auf der ersten Fahrspur A befindet, zu schaffen. Beispielsweise kann das dritte Fahrzeug 30 den Beschleunigungsvorgang derart ausführen, dass das dritte Fahrzeug 30 einen Platz des zweiten Fahrzeugs 20 auf der zweiten Fahrspur B, der durch dessen zuvor erfolgten Spurwechsel freigeworden ist, einnimmt. In einigen Ausführungsformen kann sich das dritte Fahrzeug 30 nach dem Beschleunigungsvorgang auf Höhe des zweiten Fahrzeugs 20 bzw. neben dem zweiten Fahrzeug 20 befinden.
Bezugnehmend auf die 2(d) führt das erste Fahrzeug 10 einen ersten Spurwechsel in die Lücke auf der zweiten Fahrspur B durch. Beispielsweise kann sich das erste Fahrzeug 10 nach dem ersten Spurwechsel hinter dem dritten Fahrzeug 30 befinden.
Bezugnehmend auf die 2(e) führt das zweite Fahrzeug 20 einen Verzögerungsvorgang auf der ersten Fahrspur A durch, so dass sich das zweite Fahrzeug 20 auf der ersten Fahrspur A auf Höhe des ersten Fahrzeugs 10 auf der zweiten Fahrspur B befindet. Beispielsweise kann das zweite Fahrzeug 20 den Verzögerungsvorgang derart ausführen, dass das zweite Fahrzeug 20 einen Platz des ersten Fahrzeugs 10 auf der ersten Fahrspur A, der durch dessen zuvor erfolgten ersten Spurwechsel auf die zweite Fahrspur B freigeworden ist, einnimmt.
Bezugnehmend auf die 2(f) führt das dritte Fahrzeug 30 einen Spurwechsel von der zweiten Fahrspur B auf die erste Fahrspur A durch. Beispielsweise kann das dritte Fahrzeug 30 vor das zweite Fahrzeug 20 auf die erste Fahrspur A wechseln.
Bezugnehmend auf die 2(g) führt das vierte Fahrzeug 40 einen Spurwechsel von der dritten Fahrspur C auf die zweite Fahrspur B durch, z.B. so dass sich das vierte Fahrzeug 40 auf der zweiten Fahrspur B neben dem dritten Fahrzeug 30 auf der ersten Fahrspur A und/oder vor dem ersten Fahrzeug 10 befindet. Beispielsweise kann das vierte Fahrzeug 40 den Spurwechsel derart ausführen, dass das vierte Fahrzeug 40 einen Platz des dritten Fahrzeugs 30 auf der zweiten Fahrspur B, der durch dessen zuvor erfolgten Spurwechsel auf die erste Fahrspur A freigeworden ist, einnimmt.
Bezugnehmend auf die 2(h) führt das fünfte Fahrzeug 50 einen Beschleunigungsvorgang auf der dritten Fahrspur C durch, um eine weitere Lücke auf der dritten Fahrspur C zu schaffen, insbesondere auf Höhe des ersten Fahrzeugs 10 auf der zweiten Fahrspur B. Das fünfte Fahrzeug 50 kann den Beschleunigungsvorgang zum Beispiel derart durchführen, dass sich das fünfte Fahrzeug 50 auf der dritten Fahrspur C auf Höhe des vierten Fahrzeugs 40 auf der zweiten Fahrspur B befindet. In einigen Ausführungsformen kann das fünfte Fahrzeug 50 den Beschleunigungsvorgang derart ausführen, dass das fünfte Fahrzeug 50 einen Platz des vierten Fahrzeugs 40 auf der dritten Fahrspur C, der durch dessen zuvor erfolgten Spurwechsel auf die zweite Fahrspur B freigeworden ist, einnimmt.
Bezugnehmend auf die 2(i) kann das erste Fahrzeug 10 einen zweiten Spurwechsel in die weitere Lücke auf der dritten Fahrspur C durchführen. Beispielsweise kann sich das erste Fahrzeug 10 nach dem zweiten Spurwechsel hinter dem fünften Fahrzeug 50 befinden. Anschließend kann das erste Fahrzeug 10 einen dritten Spurwechsel von der dritten Fahrspur C auf die vierte Fahrspur D durchführen.
Bezugnehmend auf die 2(k) können weitere Fahrmanöver durchgeführt werden, um die Kolonne wiederherzustellen. Insbesondere können das zweite Fahrzeug 20 und das dritte Fahrzeug 30 von der ersten Fahrspur A zurück auf die Kolonnenfahrspuren B und/oder C wechseln. Im Folgenden sind solche weiteren Fahrmanöver beispielhaft erläutert.
In einigen Ausführungsformen führt das zweite Fahrzeug 20 einen Spurwechsel von der ersten Fahrspur A zurück auf die zweite Fahrspur B durch. Beispielsweise kann das zweite Fahrzeug 20 den Spurwechsel hinter das vierte Fahrzeug 40 durchführen. Anschließend kann das zweite Fahrzeug 20 einen weiteren Spurwechsel von der zweiten Fahrspur B auf die dritte Fahrspur C durchführen, beispielsweise hinter das fünfte Fahrzeug 50.
Das dritte Fahrzeug 30 kann einen Verzögerungsvorgang auf der ersten Fahrspur A durchführen. Beispielsweise kann das dritte Fahrzeug 30 den Verzögerungsvorgang derart ausführen, dass das dritte Fahrzeug 30 einen Platz des zweiten Fahrzeugs 20 auf der ersten Fahrspur A, der durch dessen zuvor erfolgten Spurwechsel auf die zweite Fahrspur B freigeworden ist, einnimmt.
Das dritte Fahrzeug 30 kann anschießend einen Spurwechsel von der ersten Fahrspur A zurück auf die zweite Fahrspur B durchführen. Beispielsweise kann das dritte Fahrzeug 30 den Spurwechsel hinter das vierte Fahrzeug 40 auf der zweiten Fahrspur B durchführen.
Vorzugsweise ist das erste Fahrzeug 10 der 1 und 2 ein Kraftfahrzeug zur Personenbeförderung.
Ergänzend oder alternativ sind das zweite Fahrzeug 20 und/oder das dritte Fahrzeug 30 und/oder das vierte Fahrzeug 40 und/oder das fünfte Fahrzeug 50 der 1 und 2 Lastkraftwagen. Insbesondere können das zweite Fahrzeug 20, das dritte Fahrzeug 30, das vierte Fahrzeug 40 und das fünfte Fahrzeug 50 Kolonnenfahrzeuge sein, die automatisiert in einer Kolonne fahren.
3 zeigt schematisch ein Fahrzeug 10, 20, 30, 40, 50 mit einem Fahrassistenzsystem 100 zum automatisierten Fahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Beim automatisierten Fahren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erfolgt die Querführung (und optional die Längsführung) des Fahrzeugs 10, 20, 30, 40, 50 automatisch. Das Fahrassistenzsystem 100 übernimmt also die Fahrzeugführung. Hierzu steuert das Fahrassistenzsystem 100 die Lenkung 300 und optional den Antrieb 400, das Getriebe 500 und die Betriebsbremse 600 über nicht dargestellte Zwischeneinheiten.
Zur Planung und Durchführung des automatisierten Fahrens werden Umfeldinformationen einer Umfeldsensorik, die das Fahrzeugumfeld beobachtet, vom Fahrerassistenzsystem 100 entgegengenommen. Insbesondere kann das Fahrzeug wenigstens einen Umgebungssensor 200 umfassen, der zur Aufnahme von Umgebungsdaten, die das Fahrzeugumfeld angeben, eingerichtet ist. Der wenigstens eine Umgebungssensor 200 kann beispielsweise ein oder mehrere LiDAR-Systeme, ein oder mehrere Radar-Systeme, einen oder mehrere Ultraschallsensoren und/oder eine oder mehrere Kameras umfassen.
Vorzugsweise sind das zweite Fahrzeug 20, das dritte Fahrzeug 30, das vierte Fahrzeug 40 und das fünfte Fahrzeug 50 sowie optional das erste Fahrzeug 10 automatisiert fahrende Fahrzeuge. Anders gesagt können das zweite Fahrzeug 20, das dritte Fahrzeug 30, das vierte Fahrzeug 40 und das fünfte Fahrzeug 50 sowie optional das erste Fahrzeug 10 jeweils mit einem Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren ausgestattet sein.
Beispielsweise kann das Fahrassistenzsystem 100 des ersten Fahrzeugs 10 der vorliegenden Offenbarung einen Spurwechselassistenten umfassen. Der Spurwechselassistent kann beispielsweise ein Betätigungselement für einen Richtungsanzeiger umfassen, wobei das Betätigungselement eingerichtet sein kann, um bei aktivem Spurwechselassistenten bei einer Betätigung bzw. Auslösung durch einen Fahrer einen automatisierten Spurwechsel entsprechend der erfindungsgemäßen Spurwechselplanung einzuleiten. Das Betätigungselement kann dabei ein Blinkerhebel sein und eine Mehrfachfunktion aufweisen, nämlich das Aktivieren des Richtungsanzeigers und das Auslösen des automatischen Querführungsprozesses.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht auf das automatisierte Fahren beschränkt. In alternativen Ausführungsformen kann das Fahrassistenzsystem 100 des ersten Fahrzeugs 10 unter Verwendung wenigstens einer Ausgabevorrichtung Fahrerhinweise in Bezug auf die durchgeführte Spurwechselplanung ausgeben, wenn das Fahrzeug manuell gefahren wird. Die Fahrerhinweise können dem Fahrer insbesondere Anweisungen zu Spurwechseln geben.
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.

Claims

Fahrassistenzverfahren für Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50), umfassend: Durchführen von kooperativen Fahrmanövern durch mehrere Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50), um einem ersten Fahrzeug (10) der mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50) einen ersten Spurwechsel von einer ersten Fahrspur (A) auf eine zweite Fahrspur (B) und einen anschließenden zweiten Spurwechsel von der zweiten Fahrspur (B) auf eine dritte Fahrspur (C) zu ermöglichen, wobei die zweite Fahrspur (B) zwischen der ersten Fahrspur (A) und der dritten Fahrspur (C) angeordnet ist, wobei das Durchführen von kooperativen Fahrmanövern durch die mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50) umfasst: Durchführen von Fahrmanövern durch zwei Fahrzeuge (20, 30) der mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50), die sich hintereinander auf der zweiten Fahrspur (B) befinden, um eine Lücke auf der zweiten Fahrspur (B) zu schaffen, wobei ein zweites Fahrzeug (20) der zwei Fahrzeuge (20, 30) einen Spurwechsel durchführt und ein drittes Fahrzeug (30) der zwei Fahrzeuge (20, 30) einen Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang durchführt, um die Lücke auf der zweiten Fahrspur (B) zu schaffen; und sequenzielles Durchführen, durch das erste Fahrzeug (10), des ersten Spurwechsels in die Lücke auf der zweiten Fahrspur (B) und des zweiten Spurwechsels auf die dritte Fahrspur (C).
Fahrassistenzverfahren nach Anspruch 1, wobei: das zweite Fahrzeug (20) den Spurwechsel von der zweiten Fahrspur (B) auf die erste Fahrspur (A) durchführt, insbesondere vor das erste Fahrzeug (10) auf der ersten Fahrspur (A); und/oder das dritte Fahrzeug (30) den Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang durchführt, um die Lücke auf Höhe des ersten Fahrzeugs (10) zu schaffen; und/oder das zweite Fahrzeug (20) einen Spurwechsel von der ersten Fahrspur (A) zurück auf die zweite Fahrspur (B) durchführt, nachdem das erste Fahrzeug (10) den zweiten Spurwechsel auf die dritte Fahrspur (C) durchgeführt hat, insbesondere wobei das zweite Fahrzeug (20) den Spurwechsel vor oder hinter das dritte Fahrzeug (30) durchführt.
Fahrassistenzverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die dritte Fahrspur (C) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Standstreifen, einem Verzögerungsstreifen und einer Ausfahrt besteht.
Fahrassistenzverfahren nach Anspruch 1, wobei das Durchführen der kooperativen Fahrmanöver durch die mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50) umfasst: Durchführen von kooperativen Fahrmanövern durch zwei weitere Fahrzeuge (40, 50) der mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50), die sich hintereinander auf der dritten Fahrspur (C) befinden, um eine weitere Lücke auf der dritten Fahrspur (C) zu schaffen, wobei ein viertes Fahrzeug (40) der zwei weiteren Fahrzeuge (40, 50) einen Spurwechsel durchführt und ein fünftes Fahrzeug (50) der zwei weiteren Fahrzeuge (40, 50) einen Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang durchführt, um die weitere Lücke auf der dritten Fahrspur (C) zu schaffen, wobei das erste Fahrzeug (10) sequenziell den ersten Spurwechsel in die Lücke auf der zweiten Fahrspur (B), den zweiten Spurwechsel in die weitere Lücke auf der dritten Fahrspur (C) und einen dritten Spurwechsel auf die vierte Spur (D) durchführt.
Fahrassistenzverfahren nach Anspruch 4, wobei: das zweite Fahrzeug (20) den Spurwechsel von der zweiten Fahrspur (B) auf die erste Fahrspur (A) durchführt, insbesondere vor das erste Fahrzeug (10) auf der ersten Fahrspur (A); das dritte Fahrzeug (30) einen Spurwechsel von der zweiten Fahrspur (B) auf die erste Fahrspur (A) durchführt; und das vierte Fahrzeug (40) einen Spurwechsel von der dritten Fahrspur (C) auf die zweite Fahrspur (B) durchführt.
Fahrassistenzverfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei: das zweite Fahrzeug (20) einen Spurwechsel von der ersten Fahrspur (A) zurück auf die zweite Fahrspur (B) und optional einen weiteren Spurwechsel von der zweiten Fahrspur (B) auf die dritte Fahrspur (C) durchführt, nachdem das erste Fahrzeug (10) den zweiten Spurwechsel auf die dritte Fahrspur (C) und optional den dritten Spurwechsel auf die vierte Fahrspur (D) durchgeführt hat; und/oder das dritte Fahrzeug (30) einen Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang auf der ersten Fahrspur (A) durchführt; und/oder das dritte Fahrzeug (30) einen Spurwechsel von der ersten Fahrspur (A) zurück auf die zweite Fahrspur (B) durchführt.
Fahrassistenzverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die vierte Fahrspur (D) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Standstreifen, einem Verzögerungsstreifen und einer Ausfahrt besteht.
Fahrassistenzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50) mittels Vehicle-to-Vehicle, V2V, Kommunikation und/oder Vehicle-to-X, V2X, Kommunikation und/oder eines mobilen Netzwerks miteinander kommunizieren, um die Fahrmanöver kooperativ durchzuführen.
Fahrassistenzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei: die mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50) automatisiert fahrende Fahrzeuge sind; und/oder das erste Fahrzeuge (10) ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, ist; und/oder das zweite Fahrzeug (20 und/oder das dritte Fahrzeug (30) und/oder das vierte Fahrzeug (40) und/oder das fünfte Fahrzeug (50) Lastkraftwagen sind.
System zum Durchführen von kooperativen Fahrmanövern durch mehrere Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50), umfassend: Prozessoren; und Speicher, die mit den Prozessoren verbunden sind und Anweisungen enthalten, die von den Prozessoren ausgeführt werden können, um das Fahrassistenzverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
Verfahren zum Bestimmen von kooperativen Fahrmanövern, umfassend: Bestimmen von kooperativen Fahrmanövern für mehrere Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50), um einem ersten Fahrzeug (10) der mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50) einen ersten Spurwechsel von einer ersten Fahrspur (A) auf eine zweite Fahrspur (B) und einen anschließenden zweiten Spurwechsel von der zweiten Fahrspur (B) auf eine dritte Fahrspur (C) zu ermöglichen, wobei die zweite Fahrspur (B) zwischen der ersten Fahrspur (A) und der dritten Fahrspur (C) angeordnet ist, wobei das Bestimmen von kooperativen Fahrmanövern für die mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50) umfasst: Bestimmen von Fahrmanövern für zwei Fahrzeuge (20, 30) der mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50), die sich hintereinander auf der zweiten Fahrspur (B) befinden, um eine Lücke auf der zweiten Fahrspur (B) zu schaffen, wobei die Fahrmanöver für ein zweites Fahrzeug (20) der zwei Fahrzeuge (20, 30) einen Spurwechsel umfassen und für ein drittes Fahrzeug (30) der zwei Fahrzeuge (20, 30) einen Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang umfassen, um die Lücke auf der zweiten Fahrspur (B) zu schaffen, so dass das erste Fahrzeug (10) sequenziell den ersten Spurwechsel in die Lücke auf der zweiten Fahrspur (B) und den zweiten Spurwechsel auf die dritte Fahrspur (C) durchführen kann.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Verfahren durch einen oder mehrere Prozessoren des zweiten Fahrzeugs oder des dritten Fahrzeugs ausgeführt wird.
Speichermedium, umfassend ein Software-Programm, das eingerichtet ist, um auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und um dadurch das Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12 auszuführen.
System zum Bestimmen von kooperativen Fahrmanövern, umfassend: einen oder mehrere Prozessoren; und wenigstens einen Speicher, der mit dem einen oder den mehreren Prozessoren verbunden ist und Anweisungen enthält, die von dem einen oder den mehreren Prozessoren ausgeführt werden können, um kooperative Fahrmanöver für mehrere Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50) zu bestimmen, um einem ersten Fahrzeug (10) der mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50) einen ersten Spurwechsel von einer ersten Fahrspur (A) auf eine zweite Fahrspur (B) und einen anschließenden zweiten Spurwechsel von der zweiten Fahrspur (B) auf eine dritte Fahrspur (C) zu ermöglichen, wobei die zweite Fahrspur (B) zwischen der ersten Fahrspur (A) und der dritten Fahrspur (C) angeordnet ist, wobei das Bestimmen von kooperativen Fahrmanövern für die mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50) umfasst: Bestimmen von Fahrmanövern für zwei Fahrzeuge (20, 30) der mehreren Fahrzeuge (10, 20, 30, 40, 50), die sich hintereinander auf der zweiten Fahrspur (B) befinden, um eine Lücke auf der zweiten Fahrspur (B) zu schaffen, wobei die Fahrmanöver für ein zweites Fahrzeug (20) der zwei Fahrzeuge (20, 30) einen Spurwechsel umfassen und für ein drittes Fahrzeug (30) der zwei Fahrzeuge (20, 30) einen Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang umfassen, um die Lücke auf der zweiten Fahrspur (B) zu schaffen, so dass das erste Fahrzeug (10) sequenziell den ersten Spurwechsel in die Lücke auf der zweiten Fahrspur (B) und den zweiten Spurwechsel auf die dritte Fahrspur (C) durchführen kann.