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Die
Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem.
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Die
Bedienung von komplexen Fahrerassistenzsystemen in Kraftfahrzeugen
stellt immer höhere Anforderungen
an das technische Verständnis
des Fahrers. Beispielsweise sind bei der Aktivierung eines ACC (Adaptive
Cruise Control) eine Reihe von Einschaltbedingungen zu berücksichtigen,
von denen abhängig
sich das ACC einschalten läßt oder nicht.
So muß insbesondere
der ACC-Hauptschalter eingeschaltet sein, es darf keine unzulässige Getriebewählhebelposition
eingestellt sein und das Fahrzeug muß sich mit einer minimalen
Geschwindigkeit (v > v-min-Schwelle)
bewegen. Wenn eine oder mehrere Einschaltbedingungen nicht erfüllt sind,
der Fahrzeugbenutzer dennoch ein Einschalten versucht, erhält er – wenn überhaupt – eine kurze
optische oder akustische Meldung, aus der lediglich hervorgeht,
daß ein
Einschalten nicht möglich
ist. Ob und wenn ja welche Einschaltbedingungen erfüllt sind,
läßt sich
dann zwar durch eine Überprüfung der jeweils
einzelnen Einschaltbedingungen überprüfen, dies
ist jedoch zeitaufwendig und lenkt den Fahrzeugbenutzer von Fahrgeschehen
ab, der mit jedem weiteren Fahrerassistenzsystem dadurch kaum noch entlastet
wird. Nachteilig ist ferner, daß der
Fahrer nicht sicher weiß,
ob er das ACC tatsächlich
aktiviert hat. Das führt
unter Umständen
zu der Erwartungshaltung, daß das
ACC aktiv ist und hinter vorausfahrenden Fahrzeugen bremst. Wenn
dies dann tatsächlich
nicht der Fall ist, kann sich ein Auffahrunfall ereignen.
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Im
Zusammenhang mit einem Steer-by-wire Lenksystem für Kraftfahrzeuge
ist aus
DE 199 12
169 A1 bekannt, einem Fahrzeugbenutzer Fahrzustands- und Fahrbahninformationen über das
Lenkrad haptisch zu vermitteln. Dieses Lenksystem weist eine Feedback-Aktuatoreinheit
auf, mit der einem Fahrzeugbenutzer Fahrzustände über das Lenkrad mitgeteilt
werden, indem das Handmoment variiert wird. Ferner können über das
Lenkrad durch ein Ruckeln desselben haptische Rückmeldungen beispielsweise über Fehlbedienungen übermittelt
werden.
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Aus
DE 196 08 869 C2 ist
ein Joystick bekannt, dessen Stick sowohl in vier kreuzförmig angeordnete
Richtungen geneigt als auch an seinem oberen Ende um seine Längsachse
gedreht werden kann. Durch Spracheingabe können bestimmte Bedienfunktionen
ausgewählt
werden, woraufhin nur die für
die ausgewählte
Funktion relevanten Verstellfreiheitsgrade zur Verfügung stehen,
während
die anderen Verstellfreiheitsgrade gesperrt sind. Die Haptik des
Joysticks wird durch die ausgewählte
Bedienfunktion festgelegt.
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Aus
DE 198 32 677 A1 ist
ein Drehschalter einer Bedienvorrichtung bekannt, der zum Einstellen von
Funktionen, Funktionsgruppen und Funktionswerten vorgesehen ist.
An dem Umfang des Drehschalters ist ein Tastschalter vorgesehen,
der zur Einstellung von Funktionen oder Funktionswerten betätigt werden
muß. Die
Betätigungskraft
des Tasters ist dabei in Abhängigkeit
der einzustellenden Funktionsgruppe verstellbar. Insofern werden über den
Drehschalter ebenfalls haptische Rückmeldungen ausgegeben, die
jedoch in einem vorbestimmten Zusammenhang zur jeweiligen Funktionsgruppe
stehen.
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In
DE 199 37 463 A1 ist
eine Multifunktionsbedieneinrichtung mit verschiedenen Bedienfunktionen
offenbart, wobei zur Auswahl der Bedienfunktionen Tast- oder Drehbetätigungselemente
vorgesehen sind. Für
die Tast- bzw. Drehbetätigungselemente
können
Raststellungen und/oder Betätigungsanschläge bzw.
Drehrichtungen und/oder Drehstellungen frei programmiert werden.
Dazu werden die gewünsch ten
haptischen Rückmeldungen
den ausgewählten
Bedienfunktionen zugeordnet und abgespeichert. In der abgespeicherten
Weise können
die haptischen Rückmeldungen
dann jederzeit wiedergegeben werden. Die Haptik der in E4 offenbarten
Multifunktionsbedieneinrichtung hängt somit ausschließlich von
der Bedienfunktion ab.
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Aus
DE 198 21 163 A1 ist
ein Fahrerassistenzsystem bekannt, das ein Steuergerät eine manuelle
Eingabevorrichtung und ein Getriebe aufweist. Als wesentlicher Kern
dieses Assistenzsystems wird die Möglichkeit herausgestellt, das
Assistenzsystem dann temporär
zu deaktivieren, wenn eine Situation vorliegt, welche das Fahrerassistenzsystem
beherrscht bzw. auf die es nicht abgestimmt wurde. Ein Fahrzeugführer soll
informiert werden, wenn ein fahrerunterstützendes System deaktiviert
werden muß.
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Aus
der
DE 199 33 327
C2 ist eine Vorrichtung zur Anzeige einer Spurwechselabsicht
bekannt, welche ein Betätigungselement,
nämlich
einen Blinkerhebel umfasst, mittels welchem einem Fahrer auf haptischem
Wege Informationen zu Fahrzeugen in der Umgebung mitgeteilt werden.
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Schließlich ist
aus der
DE 100 26
048 A1 eine Vorrichtung zur haptischen Signalgebung mittels eines
Gaspedals bekannt, wobei zur Abgabe der haptischen Signale das Gaspedal
mit einer Vibrationen erzeugenden Vibrationseinrichtung verbunden ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrerassistenzsystem
zur Verfügung
zu stellen, welches unter Einbeziehung des Fahrers zu einer verbesserten
Fahrsicherheit beiträgt.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches
1.
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Gemäß der Erfindung
ist ein Fahrerassistenzsystem mit einem, mindestens ein Assistenzprogramm
ausführenden
Steuergerät,
einem Befehlseingabegerät
zur Eingabe von Eingangssignalen an das Steuergerät und mindestens
einem Aktuator, mit welchem in Reaktion auf ein Ausgangssignal des
Steuergeräts
der Fahrzeugzustand beeinflusst wird, vorgesehen, wobei das Befehlseingabegerät mindestens
eine Betätigungsfläche und
einen Haptikvariator aufweist, mit welchem die von der Betätigungsfläche an den
Benutzer vermittelbaren haptischen Eindrücke variierbar sind, wobei
die Variation der vermittelbaren haptischen Eindrücke in Abhängigkeit
von mindestens einer zu erfassenden Umweltgröße erfolgt, und wobei das Assistenzprogramm in
Abhängigkeit
von der erfassten Umweltgröße die Geschwindigkeit
des Fahrzeuges dauerhaft oder vorübergehend herabsetzt. Unter
Umweltgrößen werden
dabei insbesondere Größen verstanden,
die für den
Betrieb von Fahrzeugsystemen relevant sind, beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit,
der Abstand zu anderen Fahrzeugen oder Objekten etc. Mit einem erfindungsgemäßen Befehlseingabegerät kann ein
Fahrzeugbenutzer ohne weitere Kontrollen direkt feststellen, ob
ein von ihm gegebener Befehl zulässig
ist und ausgeführt
wird, oder nicht. Fehleinschätzungen
hinsichtlich des Betriebszustandes eines so betätigten Gerätes werden dadurch sicher vermieden.
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Der
Fahrzeugbenutzer wird umfangreich entlastet und kann die Rückmeldung
taktil in zusammengefaßter
Form erhalten.
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Vorzugsweise
werden dabei die haptischen Eigenschaften der Betätigungsfläche zur
Einwirkung auf den Signalgeber von dem Haptikvariator in Abhängigkeit
von mindestens zwei Eingangsgrößen variiert.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der Haptikvariator den Widerstand, den die Betätigungsfläche einer
Betätigung
entgegensetzt, zwischen mindestens zwei Charakteristiken variiert,
beispielsweise zwischen betätigbar
und nicht betätigbar.
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Alternative
bevorzugte Ausführungsformen zeichnen
sich dadurch aus, daß die
Betätigungsfläche als
Druckfläche
eines Druckschalters oder -tasters ausgebildet ist, oder, daß die Betätigungsfläche als
Reibfläche
eines Drehschalters oder -tasters ausgebildet ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform erfasst
das Fahrerassistenzsystem als Eingangsgrößen neben einer Fahrzeugfahrzustandsgröße Kriterien
betreffend die Umwelt, die als Umweltgrößen erfaßt werden, nämlich neben
den Eigenschaften anderer Fahrzeuge auch das Vorhandensein von Hindernissen,
den Radius vorausliegender, zu durchfahrender Kurven, die aktuelle
Steigung der Straße,
die Art der Straße,
den Zustand der Straßenoberfläche oder
das Vorhandensein von gesetzlichen Vorschriften, beispielsweise
Geschwindigkeitsbeschränkungen.
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Wenn
das Fahrerassistenzsystem ein Assistenzprogramm aufweist, welches
die Funktion eines Stauassistenten übernimmt, welcher den Abstand
zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges
mittels mindestens einem Aktuator steuert und/oder regelt, wird
dadurch die Verkehrssicherheit erhöht. Dabei kann der Haptikvariator
insbesondere so gestaltet sein, daß sich ein als Druckschalter
ausgebildeter Aktivierungsknopf für das Assistenzprogramm nur
dann wie gewohnt drücken
läßt, wenn
ein vorausfahrendes Fahrzeug durch das Fahrerassistenzprogramm durch
Abfrage von Umweltgrößen erkannt
wurde. Eine den Fahrer informierende, abweichende Druckcharakteristik
eines Druckschalters kann sowohl in einem erhöhten als auch in einem verringerten
Widerstand bestehen, also beispielsweise in einer Charakteristik
fest (nicht eindrückbar)
und einer Charakteristik "Leerdrücken" (ohne Widerstand).
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Ist
kein im Sinne eines Staus vorausfahrendes Fahrzeug erkannt, obwohl
dies der Fahrzeugbenutzer aus der visuellen Beobachtung vermutet,
so läßt sich
der Aktivierungsknopf aufgrund einer elektromagnetischen Sperre,
die eine bevorzugte Ausführungsform
eines Haptikvariators darstellt, nicht eindrücken, wodurch dem Fahrer eine
Rückmeldung gegeben
wird, daß das
System nicht aktivierbar ist. Bei dem Durchlaufen der für das Assistenzprogramm Stauassistent
zu berücksichtigenden
Routinen wird auch überprüft, ob vorausfahrende
Fahrzeuge überhaupt
relevant sind, was nicht der Fall ist, wenn sie eine andere Fahrspur
benutzen.
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In
jedem Fall ist es bei einem Fahrerassistenzsystem, das als Stauassistent
arbeitet, vorteilhaft, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges mittels
mindestens einem Aktuator bis zum Stillstand des Fahrzeuges reduzierbar
ist, weil dadurch Auffahrunfälle
vermieden werden können.
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Mit
einem erfindungsgemäß ausgebildeten Fahrerassistenzsystem
wird die Verkehrssicherheit also insbesondere dann erhöht, wenn
ein als Stauassistent ausgebildetes Assistenzprogramm vorhanden ist
und dessen Aktivierungszustand haptisch mitgeteilt wird. Dies gilt
insbesondere dann, wenn Umweltbedingungen zu beurteilen sind, deren
Wahrnehmung den menschlichen Sinnesorganen nur schwer zugänglich sind,
insbesondere Differenzgeschwindigkeiten oder Straßenzustände.
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Alternativ
zu einer Ausbildung als elektromagnetische Sperre kann der Haptikvariator
so ausgebildet sein, daß die
Kraft-Weg-Kennlinie des Aktivierungsknopfes verändert wird, z.B. um einen Knackfrosch-Effekt
zu erreichen.
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Die
vorgenannten Ausbildungen des Haptikvariators, der gemäß der Erfindung
mit einem Ein-/Aus-Schalter, oder auch Lenkstockschalter zusammenwirken
kann, sind auch dann vorteilhaft, wenn das Assistenzprogramm als
Fahrgeschwindigkeitsregelprogramm nach Art eines Tempomaten ausgebildet
ist. Dabei ist es im Sinne der Fahrsicherheit vorteilhaft, wenn
das Assistenzprogramm in Abhängigkeit
von Umweltgrößen, zum
Beispiel der Kurvigkeit der Straße oder des aktuellen Reibwertes
zwischen den Rädern
und der Straße,
z.B. bei einsetzendem Regen oder winterlichen Fahrbahnverhältnissen,
die Geschwindigkeit vorübergehend
oder dauerhaft absenkt.
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Zur
Förderung
der Wahrnehmbarkeit von haptisch vermittelten Informationen, weist
ein Fahrerassistenzsystem darüber
hinaus gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
akustische und/oder optische Signalgeber auf.
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In
jedem der vorgenannten Fälle
wird durch die haptische Vermittlung von Informationen die Transparenz
bei der Bedienung des Fahrerassistenzsystems und damit die Fahrzeugsicherheit
erhöht.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus
den Unteransprüchen
sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung.
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Es
zeigen:
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1 ein
Befehlseingabegerät
für ein
erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem
mit einem Steuergerät
für ein
Stauassistenzprogramm gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform,
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2 ein
Befehlseingabegerät
für ein
erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem
mit einer ACC gemäß einer
ersten Ausführungsform
mit einem zugehörigen
Steuerprogramm in einer Prinzipdarstellung,
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3 ein
Befehlseingabegerät
für ein
erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem
mit einer ACC gemäß einer
zweiten Ausführungsform,
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4 ein
Befehlseingabegerät
für ein
erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem
mit einer ACC gemäß einer
dritten Ausführungsform,
und
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5 ein
Befehlseingabegerät
für ein
erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem
mit einer ACC gemäß einer
vierten Ausführungsform.
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Das
in der 1 gezeigte Befehlseingabegerät 10 für ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem
mit einem Steuergerät
für ein
Stauassistenzprogramm ist als Schalterträger 12 mit Druck-
und Schiebetastern ausgebildet.
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Durch
einen Druck auf die SET-Taste 18, kann eine aktuell gefahrene
Geschwindigkeit als Sollwert eingegeben und damit das ACC aktiviert werden.
Zur Eingabe einer gewünschten
Geschwindigkeit sind zwei Bedienrichtungen 14, 16 vorgesehen.
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Ein
gewünschter
Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug ist mit einem Abstandsschiebetaster 22 einstellbar,
der in "+"- bzw. "–'-Richtung betätigbar ist.
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Ein
Druckschalter 24 zur Aktivierung des Stau-Assistenzprogramms
sowie eine Wiederaufnahme-Bedieneinrichtung (resume) 26 und
eine Aus-Bedieneinrichtung 27 vervollständigen das
Befehlseingabegerät 10.
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Die
veränderliche
Haptik des Schalters 24 wird durch eingebaute elektromechanische
Sperren (nicht gezeigt) bewirkt, deren Funktionsweise den Beispielen
in den 2 bis 5 entspricht. Dabei sind Vorrichtungen
zur Variation der Kraft-Weg-Kennlinie mittels elektromechanischen,
pneumatischen und/oder hydraulischen Elementen verwendbar.
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Die
Erfassung der Kriterien zur Bewertung der Umwelt, also der Umweltgrößen, erfolgt
mit Sensoren (nicht gezeigt), wie Abstandssensoren, Verkehrszeichenscannern,
Reibwertsensoren, GPS-Empfängern
und Daten aus Navigationssystemen.
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Das
in 2 gezeigte Befehlseingabegerät 110 für ein ACC
gemäß einer
ersten Ausführungsform
weist einen Haptikvariator 130 auf, welcher auf die Rückstellkraft
einer die Betätigungsfläche 132 des
Befehlseingabegerätes 110 vorspannenden Rückstellfeder 134 einwirkt.
Wenn eine Betätigungskraft
F die Rückstellkraft
der Rückstellfeder 134 überwindet,
wird an dem Befehlseingabegerät 110 ein Kontakt 136 geschlossen,
wodurch an einem Signalausgang 137 ein Signal anliegt.
Das ACC wird so aktiviert.
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Der
Haptikvariator 130 wird durch ein Steuermodul 138 in
zwei alternativen Kraft-Weg-Kennlinien aktiviert, wobei in dem Steuermodul 138 ein
Steuerprogramm abgearbeitet wird, welches zunächst in einer ersten Abfrage 141 abfragt,
welches Fahrprogramm gewählt
ist. Ist ein Fahrprogramm Fahren (D) nicht gewählt, also ein Fahrprogramm
Parken (P), Rückwärtsfahrt
(R) oder Neutral (N) gewählt,
wird die Kraft-Weg-Kennlinie "Leerdrücken bis
zum Anschlag" eingestellt.
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Ist
jedoch das Fahrprogramm Fahren (D) eingestellt, erfolgt in einer
zweiten Abfrage 142 eine Überprüfung, ob eine Bremsenbetätigung vorliegt. Liegt
eine Bremsenbetätigung
vor und soll somit das ACC nicht einschaltbar sein, erfolgt wiederum
die Auswahl der Kraft-Weg-Charakteristik "Leerdrücken bis zum Anschlag", und das ACC bleibt
inaktiv.
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Liegt
eine Bremsenbetätigung
nicht vor, erfolgt in einer dritten Abfrage 143 eine Überprüfung, ob
die Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeuges kleiner ist als eine Höchstgeschwindigkeit,
bei der eine Aktivierung des ACC zulässig ist. Ist die Geschwindigkeit
zu hoch, läßt sich
das ACC nicht aktivieren und die Kraft-Weg-Charakteristik ist wiederum "Leerdrücken bis
zum Anschlag".
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Ist
jedoch die Geschwindigkeit des Fahrzeuges nicht zu hoch, erfolgt
in einer vierten Abfrage 144 eine Überprüfung, ob in der eigenen Fahrspur
sich ein bewegtes Fahrzeug befindet. Ist dies nicht der Fall, läßt sich
das ACC nicht aktivieren. Ist dies jedoch der Fall, hat das Bedienelement 110 eine Kraft-Weg-Charakteristik
mit in etwa linearer Kennlinie, und das ACC läßt sich durch Drücken auf
die Betätigungsfläche 132 aktivieren.
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Die 3 bis 5 zeigen,
durch welche Maßnahmen
eine Variation der Haptik erfolgen kann. Soweit gleiche Elemente
wie in 2 verwendet sind, sind Bezugszeichen verwendet
worden, die um 100, 200, 300 bzw. 400 erhöht wurden. Auf die entsprechende
Beschreibung wird hiermit verwiesen. Dabei ist in 3 als
Haptikvariator 230 ein elektromagnetisch oder elektromotorisch
betätigter
Riegel 250 vorgesehen, welcher einen Anschlag 252 hintergreift
und dadurch verhindert, daß durch
ein Drücken auf
die Betätigungsfläche 232 ein
Einschalten des ACC erfolgt, wenn die Einschaltbedingungen, die
wie in 2 dargestellt überprüft werden,
nicht erfüllt sind.
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4 zeigt
einen Haptikvariator 330, welcher mit einer Rastnase 360 zusammenwirkt,
welche an einem Betätigungsstift 362 des
Befehlseingabegerätes 310 angeordnet
ist. der Haptikvariator 330 weist eine Raste 364 auf,
welche im ausgefahrenen Zustand, also bei nicht erfüllten Einschaltbedingungen
für das
ACC beim Drücken
auf die Betätigungsfläche 332 ein
Knackfroschgeräusch
und eine dementsprechende Haptik erzeugt.
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Der
in 5 gezeigte Haptikvariator 430 weist eine
Rückstellfeder 434 auf,
deren Anlenkpunkt elektromagnetisch oder elektromotorisch verstellbar ist,
so daß die
Federvorspannung in Abhängigkeit von
den erfüllten
oder nicht erfüllten
Einschaltbedingungen für
das ACC variiert wird. Sind die Einschaltbedingungen erfüllt, läßt sich
durch Drücken
der Betätigungsfläche 432 der
Schalter leicht betätigen,
wohingegen bei nicht erfüllten
Einschaltbedingungen sich der Schalter nur schwer drücken läßt.