DE10256770A1

DE10256770A1 - Verfahren zum Lenken eines rückwärts in eine Parklücke einzuparkenden Fahrzeugs

Info

Publication number: DE10256770A1
Application number: DE10256770A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr. Pruckner; Karl-Heinz Bauernfeind; Helmut Dr. Spannheimer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-06-17
Also published as: EP1567404A1; WO2004050458A1; US7469765B2; JP4486891B2; JP2006508850A; DE50310625D1; EP1567404B1; US20050236201A1

Abstract

Verfahren zum Lenken eines rückwärts in eine Parklücke einzuparkenden Fahrzeugs, wobei, DOLLAR A ausgehend von einer Startstellung außerhalb der Parklücke bis zum Erreichen einer Parkstellung in der Parklücke, nacheinander fünf jeweils knickfrei ineinander übergehende Kurvenabschnitte rückwärts durchfahren werden, wobei es sich bei den, in Fahrtrichtung gesehen, letzten vier Kurvenabschnitten um folgende Kurventypen handelt: DOLLAR A - beim zweiten Kurvenabschnitt um einen Klothoidenabschnitt, DOLLAR A - beim dritten Kurvenabschnitt um einen Kreisbogenabschnitt, DOLLAR A - beim vierten Kurvenabschnitt um einen weiteren Klothoidenabschnitt, DOLLAR A - beim fünften Kurvenabschnitt um einen weiteren Kreisbogenabschnitt, DOLLAR A wobei, ausgehend von der Startstellung des Fahrzeugs, die gesamte rückwärts bis zum Erreichen der Parkstellung zu durchfahrende Bahn ermittelt und die Lenkung beim Rückwärtsfahren des Fahrzeugs von einer Steuerelektronik entsprechend dieser Bahn gesteuert wird, wobei DOLLAR A das Fahrzeug in der Startstellung schräg zur Längsrichtung der Parklücke steht und der zwischen der Startstellung und dem Beginn des zweiten Kurvenabschnitts liegende erste rückwärts durchfahrene Kurvenabschnitt durch eine andere geometrische Funktion beschrieben ist als der zweite Kurvenabschnitt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Aus der DE 199 40 007 ist ein Verfahren zum rückwärts Einparken eines Fahrzeuges in eine Parklücke bekannt. Ausgehend von einer Startstellung, in der das Fahrzeug schräg vorderhalb der Parklücke und parallel zur Längsrichtung der Parklücke steht, berechnet eine Elektronik eine Soll-Trajektorie, die aus mehreren Klothoiden- und Kreisbogenabschnitten besteht. Die Elektronik steuert die Lenkung so, dass ausgehend von der Startstellung nacheinander folgende Kurvenabschnitte durchfahren werden:

– ein erster Klothoidenabschnitt
– ein erster Kreisbogenabschnitt
– ein zweiter Klothoidenabschnitt und
– eine zweiter Kreisbogenabschnitt.

Während des Einparkvorganges wird die Ist-Trajektorie mit der Soll-Trajektorie verglichen. Abweichungen werden durch eine entsprechende Regelung des Lenkwinkels ausgeglichen. Explizit beschrieben ist in der DE 199 40 007 A1 lediglich ein Einparkvorgang, bei dem das zu parkende Fahrzeug in seiner Ausgangsstellung parallel zur Parklücke steht. Dies ist in der Praxis in den allermeisten Fällen nicht der Fall. Untersuchungen haben gezeigt, dass gerade die Position des Fahrzeugs zu Beginn des Einparkvorgangs sehr genau bekannt sein muss und bereits geringe „Schrägstellungen" des Fahrzeugs zu relativ großen Abweichungen von der gewünschten „Soll-Einparkstellung" führen können.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Lenken eines rückwärts einzuparkenden Fahrzeuges anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung geht von einem Lenkverfahren aus, bei dem ausgehend von einer Startstellung, in der das Fahrzeug schräg vorderhalb der Parklücke steht, bis zum Erreichen einer Parkstellung in der Parklücke nacheinander fünf jeweils knickfrei ineinander übergehende Kurvenabschnitte rückwärts durchfahren werden, wobei es sich bei den in Fahrtrichtung gesehen letzten vier Kurvenabschnitten um folgende Kurventypen handelt:

– Beim zweiten Kurvenabschnitt um einen Klothoidenabschnitt,
– Beim dritten Kurvenabschnitt um einen Kreisbogenabschnitt,
– Beim vierten Kurvenabschnitt um einen weiteren Klothoidenabschnitt und
– Beim fünften Kurvenabschnitt um einen weiteren Kreisbogenabschnitt.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das Fahrzeug in der Startstellung, das heißt zu Beginn des Einparkvorgangs in einem beliebigen Winkel schräg zur Längsrichtung der Parklücke stehen kann und dass der zwischen der Startstellung und dem Beginn des zweiten Kurvenabschnitts liegende erste rückwärts zu durchfahrende Kurvenabschnitt durch eine andere geometrische Funktion beschrieben ist, als der zweite Kurvenabschnitt. Mittels einer Messelektronik wird die Position und Ausrichtung des Fahrzeugs relativ zur Parklücke in der Ausgangsstellung erfasst. Mittels eines vorgegebenen mathematischen Fahrzeugmodells wird hierzu eine Soll-Trajektorie errechnet. Während des Einparkvorgangs wird dann die Lenkung des Fahrzeugs entsprechend der Soll-Trajektorie gesteuert. Wesentlich ist, dass es sich hierbei um eine echte Steuerung und nicht um eine Regelung der Lenkung handelt, was im Vergleich zu einer Steuerung mit erheblich mehr Aufwand verbunden wäre.
Der erste Kurvenabschnitt kann eine Gerade oder ebenfalls eine Klothoide sein. Wesentlich ist, dass der erste Kurvenabschnitt glatt, das heißt knickfrei in den zweiten Kurvenabschnitt übergeht. Grundsätzlich gilt, dass während des gesamten Einparkvorgangs zwischen der Startstellung und der Parkstellung die Lenkung so gesteuert wird, dass Lenkwinkeländerungen sprungfrei bzw, kontinuierlich erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass das Fahrzeug während des Einparkvorgangs an den Übergängen zwischen den einzelnen Kurvenabschnitten nicht angehalten werden muss, sondern ohne anzuhalten von der Startstellung in die Parkstellung gefahren werden kann.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die „Einparksteuerung" vom Fahrer nur dann aktiviert werden kann, wenn das Fahrzeugs still steht, wobei dann die momentane Fahrzeugposition und die Fahrzeugstellung relativ zur Parklücke von der elektronischen Einparksteuerung als Startstellung definiert wird. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug zum Einparken vom Fahrer in Bewegung gesetzt werden muss und die Fahrzeuggeschwindigkeit während des gesamten Einparkvorganges durch den Fahrer vorgegeben werden muss. Aus Sicherheitsgründen kann vorgesehen sein, dass die vom Fahrer vorgegebene Geschwindigkeit gegebenenfalls auf eine vorgegebene Maximalgeschwindigkeit begrenzt wird.
Gemäß der Erfindung wird der von der Steuerelektronik für den Einparkvorgang einzusteuernde Lenkwinkel bezogen auf den rückwärts vom Fahrzeug zu fahrenden Weg ermittelt. Ein „wegbezogener Lenkwinkel" hat den Vorteil, dass die Lenkung unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit während des Einparkvorgangs gesteuert werden kann.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug während und am Ende des Einparkvorganges durch den Fahrer gebremst wird. Aus Sicherheitsgründen kann vorgesehen sein, dass während des gesamten Rückfahrvorgangs beim Einparken der rückwärtige Fahrzeugbereich mittels Abstandssensoren überwacht und das Fahrzeug automatisch gebremst wird, wenn ein Hindernis im rückwärtigen Fahrzeugbereich auftaucht.
Vollständigkeitshalber sei darauf hingewiesen, dass das Verfahren auch zum quer bzw. schräg Einparken eingesetzt werden kann, sofern im fünften Kurvenabschnitts der Lenkwinkel Null eingesteuert wird, das heißt eine Gerade gefahren wird.
Das Verfahren ist sowohl für Einparkvorgänge auf der linken oder rechten Straßenseite geeignet. Die Kurvenabschnitte sind dann jeweils lediglich gespiegelt.
Die jeweiligen Längen der Kurvenabschnitte hängen von der Fahrzeuggeometrie und der Fahrzeugkinematik, der Parklückengeometrie und der Startstellung des Fahrzeugs zu Beginn des Einparkvorgangs ab und werden zu Beginn des Einparkvorgangs bestimmt.
Ist die Parklücke zu kurz, um in einem „Zug" parallel zur Fahrbahn zu stehen zu kommen, kann der fünfte Kurvenabschnitt entsprechend verkürzt zurück gefahren werden und das schräg stehende Fahrzeug durch Rangieren parallel zum Fahrbahnrand zum Stehen gebracht werden. Vorzugsweise wird das Lenkrad während des Einparkvorgangs automatisch durch die Einparksteuerung gedreht.
Mittels üblichen Abstandssensoren, wie zum Beispiel Ultraschall-, Radar-, Lasersensoren kann zumindest während des Durchfahrens des fünften Kurvenabschnitts die Annäherung an das hintere Parklückenende überwacht und gegebenenfalls die Länge des fünften Kurvenabschnitts während des Rückwärtsfahrens korrigiert werden. Dadurch wird verhindert, dass das Fahrzeug bei Messfehlern beim Ausmessen der Parklücke auf das hintere Fahrzeug auffährt. Ferner kann mit einer Abstandssensorik während des gesamten Einparkvorgangs der rückwärtige Fahrzeugbereich überwacht werden und das Fahrzeug automatisch gebremst werden, wenn ein Hindernis, zum Beispiel ein Fußgänger im rückwärtigen Fahrzeugbereich auftaucht. Der automatische Einparkvorgang wird dadurch jedoch nicht abgebrochen.
Vor der Durchführung des eigentlichen Einparkvorgangs wird zunächst mit dem Fahrzeug an der Parklücke seitlich vorbeigefahren und die Parklücke durch eine geeignete Sensorik ausgemessen. Gleichzeitig wird die momentane Fahrzeugposition und Fahrzeugstellung relativ zur Parklücke erfasst. Die „Abtastung" der Parklücke durch die Fahrzeugsensorik kann entweder explizit vom Fahrer aktiviert werden oder während der gesamten Fahrt aktiv sein. Im letztgenannten Fall kann der „Abtastmodus" auch in Abhängigkeit von vorgegebenen Geschwindigkeitsgrenzen, zum Beispiel nur bei Geschwindigkeit unterhalb einer vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit aktiviert werden. Nach Erkennen einer hinreichend großen Parklücke wird dies dem Fahrer optisch, zum Beispiel im Cockpit oder akustisch mitgeteilt. Der Fahrer muss anschließend, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand be findet, den Einparkvorgang aktiv starten. Hierzu kann beispielsweise ein Taster oder Schalter im Bereich des Schalthebels oder der Mittelkonsole vorgesehen sein. Alternativ dazu könnte der Einparkvorgang auch durch manuelles Einlegen des Rückwärtsganges durch den Fahrer gestartet werden. Nach dem Start des Einparkvorganges übernimmt die Einparkelektronik die Steuerung der Lenkung. Bei Fahrzeugen mit herkömmlicher Lenkung kann dies beispielsweise über einen Stellmotor, der an der Lenksäule angreift, erfolgen. Bei Einzelradlenkungen werden die zu lenkenden Räder individuell durch die Lenkelektronik angesteuert.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Fahrer das Fahrzeug aktiv in Bewegung setzen muss, um den Einparkvorgang zu starten. Bei Fahrzegen mit Automatikgetriebe kann dies durch Einlegen des Rückwärtsganges und durch Lösen der Bremse erfolgen. Das Fahrzeug „kriecht" dann automatisch in die Parklücke. Jedoch kann der Fahrer das Fahrzeug jederzeit durch Betätigen der Bremse anhalten. Durch erneutes Anfahren wird dann der Einparkvorgang fortgesetzt. Ein analoges Vorgehen ist auch bei Fahrzeugen mit Handschaltgetrieben oder automatisierten manuellen Schaltgetrieben möglich. Auch hier kann vorgesehen sein, dass der Fahrer selbst anfahren und die gewünschte Geschwindigkeit vorgeben muss.
Aus Sicherheitsgründen kann vorgesehen sein, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs während des Einparkvorgangs auf eine vorgegebene Maximalgeschwindigkeit begrenzt ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Maximalgeschwindigkeit während des Einparkvorgangs in Abhängigkeit von der momentan zu erwartenden Lenkwinkeländerungsgeschwindigkeit vorgegeben ist. Dies hat den Vorteil, dass die Anforderungen an die Lenkgeschwindigkeit reduziert werden und ein kostengünstiger Lenkwinkelaktuator zum Einsatz kommen kann, der wenig Bauraum beansprucht.
Sofern bei Erreichen der Parklücke ein weiteres Rangieren erforderlich ist, kann dem Fahrer die erforderliche Fahrtrichtung, zum Beispiel optisch oder akustisch angezeigt werden. Der Fahrer muss dann den entsprechenden Gang bzw. die entsprechende Wählhebelstellung einlegen und wird über die zu erwartenden Fahrzeugbewegung informiert. Das Anfahren erfolgt wieder aktiv durch den Fahrer. Das Abbremsen des Fahrzeugs bis zum Stillstand am Ende des Parkvorganges oder bei Erreichen eines Rangierumkehrpunktes kann entweder automatisch durch das System erfolgen oder in Verbindung mit einer optischen und/oder akustischen und/oder haptischen Information dem Fahrer mitgeteilt werden.
Alternativ dazu kann auch die Längssteuerung des Fahrzeugs vollständig durch das Parkassistenzsystem erfolgen. Der Einparkvorgang wird dann durch die Betätigung eines Tasters gestartet. Dieser muss während des gesamten Einparkvorgangs gedrückt gehalten werden. Das Fahrzeug fährt dann selbstständig an. Beim Loslassen des Tasters wird der Einparkvorgang unterbrochen und das Fahrzeug angehalten. Der Fahrer sollte dennoch die Bedienung des Getriebewählhebels zur Auswahl der Fahrtrichtung selbst übernehmen, damit dieser über die zu erwartende Bewegungsrichtung informiert ist.
Im folgenden wir die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt den in der Praxis nur selten auftretenden Spezialfall, dass das Fahrzeug in der Startstellung parallel zur Längsrichtung der Parklücke ist;
2, 3 zeigen Startstellungen, bei denen das Fahrzeug schräg zur Längsrichtung der Parklücke steht.
Bei dem in 1 dargestellten Einparkvorgang steht das Fahrzeug in der Startstellung parallel zur Längsrichtung der Parklücke. Im Kurvenabschnitt 1 wird das Fahrzeug gerade nach hinten gefahren. Die Lenkung hat hier einen Lenkwinkel Null. Bei Erreichen einer Fahrzeugstellung, in der eine rechnerisch ermittelte, fiktive Parkkurve geschnitten wird, beginnt der eigentliche Lenkvorgang. Der zweite Kurvenabschnitt ist ein Klothoidenabschnitt. Der Kurvenabschnitt 3 ein Kreisbogen. Der Kurvenabschnitt 4 wieder ein Klothoidenabschnitt und der Kurvenabschnitt 5 ein Kreisbogen.
Üblicherweise treten in der Praxis Startstellungen auf, bei denen das Fahrzeug schräg bzw. nicht ganz parallel zur Längsrichtung der Parklücke steht. Dies ist in den 2 und 3 dargestellt.
Beim Einparkvorgang der 2 wird ausgehend von der Startstellung das Fahrzeug während des Kurvenabschnitts 1 gerade zurückgefahren. Hieran schließt sich ein Klothoidenabschnitt 2 an. Der Kurvenabschnitt 3 ist ein Kreisbogen. Der Kurvenabschnitt 4 wieder ein Klothoidenabschnitt. Der Kurvenabschnitt 5 ein Kreisbogen.
Alternativ dazu kann ausgehend von einer schrägen Ausgangsstellung das Fahrzeug zunächst entlang eines ersten Kurvenabschnitts zurückgefahren werden, der durch eine erste Klothoide gebildet ist. Hieran schließt sich der zweite Kurvenabschnitt an, der ebenfalls eine Klothoide ist, die aber durch eine andere Klothoidenfunktion beschrieben wird. Der Kurvenabschnitt 3 wiederum ist ein Kreisbogenabschnitt, der Kurvenabschnitt 4 ein weiterer Klothoidenabschnitt und der Kurvenabschnitt ein Kreisbogenabschnitt.

Claims

Verfahren zum Lenken eines rückwärts in eine Parklücke einzuparkenden Fahrzeugs, wobei ausgehend von einer Startstellung außerhalb der Parklücke bis zum Erreichen einer Parkstellung in der Parklücke nacheinander fünf jeweils knickfrei ineinander übergehende Kurvenabschnitte rückwärts durchfahren werden, wobei es sich bei den in Fahrtrichtung gesehen letzten vier Kurvenabschnitten um folgende Kurventypen handelt: – beim zweiten Kurvenabschnitt um einen Klothoidenabschnitt, – beim dritten Kurvenabschnitt um einen Kreisbogenabschnitt, – beim vierten Kurvenabschnitt um einen weiteren Klothoidenabschnitt und – beim fünften Kurvenabschnitt um einen weiteren Kreisbogenabschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der Startstellung des Fahrzeugs die gesamte rückwärts bis zum Erreichen der Parkstellung zu durchfahrende Bahn ermittelt und die Lenkung beim Rückwartsfahren des Fahrzeugs von einer Steuerelektronik entsprechend dieser Bahn gesteuert wird, wobei das Fahrzeug in der Startstellung schräg zur Längsrichtung der Parklücke steht und der zwischen der Startstellung und dem Beginn des zweiten Kurvenabschnitts liegende erste rückwärts durchfahrene Kurvenabschnitt durch eine andere geometrische Funktion beschrieben ist als der zweite Kurvenabschnitt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei Lenkwinkeländerungen, die auf der Bahn zwischen der Startstellung und der Parkstellung eingesteuert werden, ausschließlich um sprungfreie, kontinuierliche Lenkwinkeländerungen handelt, so dass das Fahrzeug die gesamte Bahn zwischen der Startstellung und der Parkstellung ohne anzuhalten durchfahren kann.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einparksteuerung vom Fahrer nur dann aktivierbar ist, wenn das Fahrzeug stillsteht, wobei die momentane Fahrzeugposition und die momentane Fahrzeugstellung relativ zur Parklücke als Startstellung definiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Fahrzeug zum Einparken vom Fahrer in Bewegung gesetzt werden muss und die Fahrzeuggeschwindigkeit während des gesamten Einparkvorganges durch den Fahrer vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine vom Fahrer vorgegebene Geschwindigkeit auf eine vorgegebene Maximalgeschwindigkeit begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der von der Steuerelektronik ermittelte Lenkwinkel bezogen auf den rückwärts gefahrenen Weg und somit geschwindigkeitsunabhängig ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Fahrzeug während und am Ende des Einparkvorganges durch den Fahrer gebremst wird. 8 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Kurvenabschnitt eine Gerade ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Kurvenabschnitt eine Klothoide ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Fahrzeug zum Erreichen der Startstellung für das Rückwärtsfahren zunächst vorwärts seitlich an der Parklücke vorbeigefahren wird und beim Vorbeifahren die Parklückengeometrie mittels Abstandssensoren abgetastet und in der Steuerelektronik gespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei während Rückfahrvorganges beim Einparken der rückwärtige Fahrzeugbereich mittels Abstandssensoren überwacht und das Fahrzeug automatisch gebremst wird, wenn ein Hindernis im rückwärtigen Fahrzeugbereich auftaucht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Mittelpunkt der Hinterachse des Fahrzeugs die fünf Kurvenabschnitte beschreibt.