DE10248401A1

DE10248401A1 - Verfahren zur vorausschauenden Fahrzeugsteuerung

Info

Publication number: DE10248401A1
Application number: DE2002148401
Authority: DE
Inventors: Armin Dipl.-Ing. Gierling; Thomas Dipl.-Ing. Voss; Harald Dipl.-Ing. Deiss; Friedemann Dr. Jauch; Johannes Dr. Kaltenbach; Michael Dipl.-Ing. Kiefer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2004-04-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur vorausschauenden Fahrzeugsteuerung durch Verarbeitung von Informationen, die von einer Vielzahl von Sensoren und/oder Aggregaten zur Erfassung des Fahrzustandes, der Fahrzeugumgebung und der Fahrzeugposition stammen. Dazu werden alle von den Sensoren und/oder Aggregaten stammenden Informationen vorab einer Verarbeitungsstufe zugeführt, in der die für ein ausgewähltes Steuergerät bestimmten Informationen selektiert und miteinander verknüpft werden, um so einen höheren Informationsgrad durch eine gewichtete Kombination zu erhalten, wonach die miteinander verknüpften Informationen zur Fahrzeugsteuerung verwendet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur vorausschauenden Fahrzeugsteuerung durch Verarbeitung von Informationen, die von einer Vielzahl von Sensoren und/oder Aggregaten zur Erfassung des Fahrzustandes, der Fahrzeugumgebung und der Fahrzeugposition stammen.

Für die Fahrzeugsteuerung moderner Kraftfahrzeuge, zu der unter anderem die Getriebesteuerung, die Getriebeübersetzungssteuerung, die Fahrwerkssteuerung und die Lenkungssteuerung gehören, werden üblicherweise Informationen bzw. Sensordaten aus einer Vielzahl von separaten Datenerzeuger-Quellen verwendet. Als Beispiele seien die Drehzahlen genannt, die von Drehzahlsensoren erfasst werden oder auch Informationen bezüglich des geometrischen Straßenverlaufs vor dem Fahrzeug, die üblicherweise von einem mitgeführten Navigationssystem stammen, dem eine digitale Straßenkarte hinterliegt.

Aus der DE-A 3700552 ist ein Verfahren zur Ausgabe von Wegeinformationen für den Fahrer eines Landfahrzeuges bekannt, bei dem zusätzlich zu gespeicherten geografischen Daten einer elektronischen Straßenkarte sicherheitsrelevante Informationen bestimmter Wegeabschnitte gespeichert und bei Erreichen der Wegeabschnitte ausgegeben werden. Mit diesem Verfahren erhält der Fahrer sichere von Umwelt- und Verkehrseinflüssen unabhängige Wegeinformationen zur Verbesserung der Fahrsicherheit. Ferner ist in dieser Veröffentlichung vorgeschlagen worden, auch Fahr- und Umweltdaten auszuwerten, wobei Sensoren und/oder ein Eingabeterminal vorgesehen ist, über die die aktuellen Fahr- und Um weltdaten einem Vergleicher zugeführt werden; aus den gespeicherten sicherheitsrelevanten Informationen können mittels einer Wandlerschaltung empfohlene Fahrdaten gewonnen und ebenfalls dem Vergleicher zugeführt werden. Durch Vergleich beider Informationen lassen sich bei Überschreiten vorgegebener Grenzen Hinweise an den Fahrer ausgeben, z. B. um die Fahrgeschwindigkeit zu reduzieren. Es können auch Stellbefehle an Fahrzeugaggregate weitergegeben werden, z. B. um bei einer Gefällstrecke das automatische Getriebe in einen niedriger Wahlbereich umzuschalten.

Allerdings sind hierfür Straßennetzdaten erforderlich, die vorab durch Versuchsfahrzeuge empirisch zu ermitteln sind, um in Form einer elektronischen digitalisierten Straßenkarte gespeichert werden zu können.

Aus der DE 195 28 625 ist ein System zur Bestimmung der Übersetzungsänderungen bei einem Automatikgetriebe eines Fahrzeuges bekannt, wobei diese Bestimmung der Übersetzungsänderungen abhängig von wenigstens einer ersten Eingangsgröße erfolgt, die die erfasste Stellung des von Fahrer des Fahrzeugs betätigten Fahrpedals oder damit zusammenhängende Größen repräsentiert. Weiterhin erfolgt die Bestimmung der Übersetzungsänderungen abhängig von einer zweiten Eingangsgröße, die die erfasste Fahrzeugslängsgeschwindigkeit und/oder die Getriebeausgangsdrehzahl und/oder die Motordrehzahl oder hiermit zusammenhängende Größen repräsentiert. Darüber hinaus ist die Bestimmung einer Adaptionsgröße vorgesehen, die die Übersetzungsänderungen wenigstens an die vorliegende Fahrsituation anpasst.

Um dies in der Praxis umzusetzen, wird ein bekanntes landkartengestütztes Navigationsmittel zur Erfassung von Weginformationen vorgesehen, wobei die Weginformationen dahingehend verwendet werden, die oben genannte Adaptionsgröße zu bestimmen. Durch die Verwendung der durch das Navigationsmittel erfassten Weginformation ist es möglich, sowohl die momentane als auch die zukünftige Fahr- bzw. Umweltsituation, denen das Fahrzeug momentan bzw. absehbar künftig unterworfen ist, genauer zu erfassen. An diese Erfassung ist die Schaltstrategie anzupassen.

Bei einer Ausgestaltung gemäß dieser Veröffentlichung ist vorgesehen, die Bildung der Adaptionsgröße abhängig von den Signalen des landkartengestützten Navigationssystems und in Abhängigkeit von direkt oder indirekt erfassten, am Fahrzeug wirkenden Querbeschleunigungen und/oder abhängig von den Fahrpedalbewegungen und Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vorzumehmen. Die von den Querbeschleunigungen, den Fahrpedalbewegungen und der Fahrzeugslängsgeschwindigkeit stammenden Informationen dienen zu einer Verifizierung der aufgrund des landkartengestützten Navigationssystems ermittelten vorausschauenden Situation.

Bei diesen bekannten Verfahren bzw. Systemen stammen die zur Weiterverarbeitung ermittelten Daten von separaten Sensoren und haben daher nur den ihnen innewohnenden Informationsgehalt, wobei sie nicht ausreichend gegeneinander geprüft werden können. Jeder Informationsnutzer im Fahrzeug muss die für ihn relevante Selektion und Prüfung selbst durchführen, wobei zusätzlich beim Einsatz von Navigationssystemen auf externe Informationen zurückgegriffen werden muss, die nur ein begrenztes Maß an Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit aufweisen. Im Zusammenhang mit der eingangs erwähnten DE 3700552 sei noch angemerkt, dass nur eine bewusste Datenreduktion durch Selektion sicherheitskritischer Navigationsdaten vorgesehen ist, mit einem separaten Speicher, einem Display zur Anzeige von erwarteten sicherheitskritischen Fahrzuständen sowie einer Eingriffsmöglichkeit für den Tempomat und/oder das Getriebe und/oder die Bremse und/oder das Fahrlicht. Im Zusammenhang mit der danach erwähnten DE 19528625 sei noch angemerkt, dass eine Getriebesteuerung über eine adaptive Korrekturgröße dann erfolgt, wenn die aus den Navigationsdaten berechnete Korrekturgröße identisch ist mit der aus den Fahrzeugsensordaten berechneten Korrekturgröße.

Aus der DE-A 196 00 734 ist ein Verfahren zur Steuerung von Aggregaten und/oder Systemen eines Kraftfahrzeuges unter Verarbeitung von Informationen bekannt, die auf der Fahrumgebung, dem Fahrzustand oder der Positionsbestimmung beruhen, wobei einzelne Aggregate oder Systeme eines Fahrzeugs im Sinne einer Fahrerassistenz oder Teilautomatisierung beeinflusst werden, um die Sicherheit, den Komfort, die Wirtschaftlichkeit und die Effizienz eines aus Fahrer und Fahrzeug bestehenden Systems zu steigern. Dabei wird zwischen aktuellen Daten, statischen Daten und Daten, die von einem Fahrer-Fahrzeug-System abgeleitet werden, unterschieden. Die Daten können dazu verwendet werden, die Schaltprogramme eines Automatikgetriebes den geografischen bzw. den länderspezifischen Gegebenheiten anzupassen, wozu auch vorgegebene Maßnahmen gehören, wie z. B. Abgasvorschriften und Geschwindigkeitsvorschriften. Ferner ist es auch möglich, die Steuerung eines Motors zu beeinflussen aufgrund von Informationen, die neben Daten zur Positionsbestimmung auch Daten zur aktuellen Wetterlage, Daten zur Fahrumgebung, wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Reibschlussbeiwert usw. enthalten sowie Daten, die Aufschluss über die herrschende Verkehrsdichte geben. Eine Steuerung der Fahrwegdynamik bzw. der Lenkung des Kraftfahrzeugs kann erfolgen im Sinne einer Assistenz für den Fahrer hinsichtlich ihrer Ansprechempfindlichkeit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur vorausschauenden Fahrzeugsteuerung durch Verarbeitung einer Vielzahl von Informationen zu schaffen, um einen höheren Informationsgrad zu erhalten, bei gleichzeitiger Erhöhung der Zuverlässigkeit des Gesamtsystems bei Ausfall diskreter Teilsysteme.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass alle oder zumindest mehrere von den Sensoren und/oder Aggregaten stammende Informationen vorab einer Verarbeitungsstufe zugeführt werden, in der die für ein ausgewähltes Steuergerät bestimmten Informationen selektiert und miteinander verknüpft werden, um so einen höheren Informationsgrad durch eine gewichtete Kombination zu erhalten, wobei diese miteinander verknüpften Informationen zur Fahrzeugsteuerung verwendet werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen worden, dass zur Ableitung von vorausschauenden fahrzustandsrelevanten Daten der Getriebesteuerung Informationen zugeführt werden, die von der Lichtsteuerung stammen. Vorausschauende Informationen lassen die Berechnung zukünftiger Fahrzustände zu. In vorteilhafter Weise verarbeitet dabei eine aktive Lichtsteuerung bereits viele Einzelsensorsignale, deren Informationsgehalt auch für die Getriebesteuerung wichtig ist, insbesondere die Informationen eines Navigationssystems und/oder einer Abstandsregelung und/oder eines Fahrdynamiksystems.

Wie der schematischen Zeichnung zu entnehmen ist, werden hier Informationen, die von einer Vielzahl von Sensoren oder Aggregaten stammen, insbesondere für ABS/ASR/ESP, der Motorsteuerung, dem GPS-Navigationssystem mit digital hinterlegter Karte, einem Abstandsradar oder einer Videobildmustererkennung in einer vorgeschalteten Verarbeitungsstufe selektiert und miteinander verknüpft, um so durch gewichtete Kombination den Informationsgrad zu erhöhen. In dieser Fall ist die vorgeschaltete Verarbeitungsstufe für die Sensorfusion in der Lichtsteuerung verwirklicht, von der aus der Nutzer, d.h. die elektronische Getriebesteuerung (EGS) des Automatikgetriebes angesteuert wird.

In seiner einfachsten Anwendung wird als Eingangsgröße für die elektronische Getriebesteuerung EGS der horizontale Lichtkegelwinkel bzw. der horizontale Scheinwerferverstellwinkel als Äquivalent für eine vorausliegende Kurvenkrümmung betrachtet, über welche die Schaltungssteuerung bzw. die Übersetzungssteuerung beeinflusst werden kann.

In einer höher entwickelten Anwendung wird als Eingangsgröße für die Steuerung des EGS der horizontale und der vertikale Lichtkegelwinkel bzw. der horizontale und der vertikale Scheinwerferverstellwinkel als bewertete Steuergröße für eine Beeinflussung von Kurzzeitfunktionen der Schaltstrategie bei Stufenautomatikgetrieben und automatisierten Schaltgetrieben bzw. der Fahrstrategie bei stufenlosen Automatikgetrieben verwendet, wenn in diesem Signal bereits eine oder mehrere Informationen summiert sind:

– über zu erwartende horizontale und vertikale Straßenverläufe, d.h. einer Kurve, eines Gefälles, einer Steigung, über die zu erwartende Straßenknoten, d.h. einer Kreuzung, einer Einmündung, eines Tunnels, einer Autobahnauffahrt, einer Autobahnabfahrt, eines Stadtgebietes etc.;
– über die Näherungsgeschwindigkeit an ein topografisches Ereignis, wie eine Kurve, ein Gefälle, eine Steigung, ein Tunnel, ein bestimmter Straßenknoten etc;
– über die Näherungsgeschwindigkeit an ein temporäres Ereignis, wie ein vorausfahrendes Fahrzeug, ein Wildwechsel, ein Hindernis, eine Baustelle etc.;
– über die Witterung, z. B. durch Einschalten des Nebellichtes etc;
– über fahrdynamische Randbedingungen, z. B. Bremsinformationen aus dem Bremsnickausgleich der Leuchtweitenregulierung, Querdynamikinformationen aus dem dynamischen Sollwert bzw. aus der aktuellen Filterung der Horizontalverstellung, Informationen über ein geplantes Abbiegen oder ein geplantes Überholen aus dem Auftreten eines Blinkersignals in Verbindung mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder einer Drosselklappeninformation;
– über den Beladungszustand des Fahrzeugs, z. B. aus der automatischen Leuchtweitenregulierung.

Neben dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei dem die Lichtsteuerung für die Ansteuerung der elektronischen Getriebesteuerung eingesetzt wird, kann die vorgeschaltete Verarbeitungsstufe auch einem anderen Steuergerät zugeordnet sein, das an der Aufarbeitung der vielfältigen Sensorsignale beteiligt ist, beispielsweise im Fahrdynamik-Steuergerät, welches zusätzlich auch, ähnlich wie die Motorsteuerung, Signale der Getriebesteuerung verarbeitet.

Es ist klar, dass die zuvor am Beispiel der Getriebesteuerung beschriebene Sensorfusion in einer vorgeschalteten Verarbeitungsstufe auch für eine aktive Lenkungssteuerung und für eine aktive Fahrwerkssteuerung als Nutzer verwendet werden kann, wobei die Getriebesteuerung dann als zu den in der schematischen Zeichnung dargestellten Komponenten zusätzliches Subsystem Eingangssignale für die Sensorfusion einbringt.

Claims

Verfahren zur vorausschauenden Fahrzeugsteuerung durch Verarbeitung von Informationen, die von einer Vielzahl von Sensoren und/oder Aggregaten zur Erfassung des Fahrzustandes der Fahrzeugumgebung und der Fahrzeugposition stammen, dadurch gekennzeichnet , dass alle oder zumindest mehrere von den Sensoren und/oder Aggregaten stammenden Informationen vorab einer Verarbeitungsstufe zugeführt werden, in der die für ein ausgewähltes Steuergerät bestimmten Informationen selektiert und miteinander verknüpft werden, derart, dass ein höherer Informationsgrad durch eine gewichtete Kombination erzielt wird, und dass diese miteinander verknüpften Informationen zur Fahrzeugsteuerung verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Daten der aktiven Lichtsteuerung, die unter Berücksichtigung von Informationen betreffend ein Navigationssystem und/oder eine Abstandsregelung und/oder ein Fahrdynamiksystem erstellt wurden, zur Getriebesteuerung verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontale Lichtkegelwinkel bzw. der horizontale Scheinwerferverstellwinkel als Informationen für eine vorausliegende Kurvenkrümmung dienen und zur Schaltungssteuerung bzw. Übersetzungssteuerung des Getriebes verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontale und der vertikale Lichtkegelwinkel bzw. der horizontale und der vertikale Scheinwerferverstellwinkel als bewertete Steuergröße für eine Beeinflussung von Kurzzeitfunktionen der Schaltstrategie bei Stufenautomatikgetrieben und automatisierten Schaltgetrieben bzw. der Fahrstrategie bei stufenlosen Automatikgetrieben verwendet werden, wenn in diesem Signal bereits Informationen summiert sind bezüglich: – des zu erwartenden horizontalen und vertikalen Straßenverlaufs und der zu erwartenden Straßenknoten; – der Näherungsgeschwindigkeit an ein topografisches Ereignis; – der Näherungsgeschwindigkeit an ein temporäres Ereignis; – der Witterung; – der fahrdynamischen Randbedingungen; – des Beladungszustandes des Fahrzeugs.