DE102009000397A1

DE102009000397A1 - Verfahren zum Auslösen eines automatischen Bremseingriffs vor Kurven

Info

Publication number: DE102009000397A1
Application number: DE102009000397A
Authority: DE
Inventors: Marc Zimmermann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2010-07-29
Also published as: WO2010083910A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslösen eines Bremseingriffs vor Kurven durch ein Fahrer-Assistenzsystem. Die Gefahr, dass ein Fahrzeug (1) mit zu hoher Geschwindigkeit in eine Kurve einfährt, kann durch verringert werden, dass - das Fahrer-Assistenzsystem Navigationsdaten auswertet und Stützpunkte (S1-S21) ermittelt, die den Straßenverlauf abbilden, - wenigstens ein dem Fahrzeug (1) vorausliegender Stützpunkt (S1-S21) und eine zugehörige Kurvengrenzgeschwindigkeit (V1-V21) ermittelt win automatischer Bremseingriff ausgelöst wird, wenn dies notwendig ist, um am Stützpunkt (S1-S21) die Kurvengrenzgeschwindigkeit (V1-V21) einzuhalten.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslösen eines Bremseingriffs vor Kurven durch ein Fahrerassistenzsystem, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Fahrerassistenzsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrerassistenzsysteme bekannt, die in kritischen Fahrsituationen einen automatischen Bremseingriff ausführen, um den Fahrer vor einem Unfall zu schützen. Ein Beispiel ist ein in Fachkreisen als Electronic Stability Control (ESC) bezeichnetes System, das die Signale von Fahrzeugsensoren, beispielsweise Lenkwinkel-, Querbeschleunigungs-, Drehzahl- und anderer Beschleunigungssensoren, verarbeitet und gezielt Bremseingriffe an einzelnen Rädern auslöst. Ein Bremseingriff findet jedoch erst statt, wenn das Fahrzeug sich bereits in einem kritischen Fahrzustand befindet, beispielsweise wenn es mit zu hoher Geschwindigkeit in eine Kurve einfährt.
Aus dem Stand der Technik sind ferner Navigationssysteme bekannt, welche GPS-basierte Navigationsdaten auswerten und dem Nutzer positionsabhängig Routen- und Fahrempfehlungen geben. In den Karten beschreiben Straßensegmente, die sich aus mindestens zwei Stützpunkten zusammensetzen, den Verlauf der Strasse. Der Fahrer kann anhand der Informationen des Navigationssystems abschätzen, wie steil die vor ihm liegende Kurve ist und seine Fahrweise entsprechend anpassen. Tut er dies nicht, und fährt die Kurve mit überhöhter Geschwindigkeit an, kann das Fahrzeug außer Kontrolle geraten. In diesem Fall würde wiederum das vorstehend genannte Fahrerassistenzsystem eingreifen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fahrsicherheit bei Kurvenfahrten weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patenanspruch 1 bzw. 12 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß werden in dem Fahrerassistenzsystem Navigationsdaten ausgewertet und Stützpunkte ermittelt, die den Straßenverlauf beschreiben. Zu den Stützpunkten werden dann zugehörige Kurvengrenzgeschwindigkeiten ermittelt. Schließlich wird ein automatischer Bremseingriff ausgelöst, wenn dies notwendig ist, um die Kurvengrenzgeschwindigkeit an den Stützpunkten jeweils einzuhalten. Das Fahrerassistenzsystem greift somit automatisch in die Bremsanlage ein, wenn der Fahrer das Bremsen unterlässt oder zu schwach bremst, um die Kurvengrenzgeschwindigkeit an einem Stützpunkt einzuhalten. Sofern der Fahrer selbst reagiert und zu erwarten ist, dass die Kurvengrenzgeschwindigkeit eingehalten wird, erfolgt keine automatische Bremsung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein automatischer Bremseingriff ausgelöst, wenn die Verzögerung des Fahrzeugs für eine Strecke vom aktuellen Ort des Fahrzeugs bis zu einem Stützpunkt, die notwendig wäre, um am Stützpunkt die Kurvengrenzgeschwindigkeit einzuhalten (Zielverzögerung), eine vorgegebene maximale Verzögerung überschreitet. D. h. das Fahrzeug soll bis zu einem Stützpunkt nicht stärker verzögern als eine vorgegebene maximale Verzögerung.
Diese Bedingung kann technisch in unterschiedlicher Weise umgesetzt werden: a) Die Zielverzögerung des Fahrzeugs kann berechnet und mit einem Schwellenwert verglichen werden. Wenn die Zielverzögerung den Schwellenwert überschreitet, wird ein automatischer Bremseingriff ausgelöst. b) Ein zwischen dem Fahrzeug und einem Stützpunkt liegender Ort kann ermittelt werden, an dem das Fahrzeug mit einer vorgegebenen maximalen Verzögerung bremsen müsste, um am Stützpunkt die zugehörige Kurvengrenzgeschwindigkeit einzuhalten. Die Position des Fahrzeugs wird stetig mit dem ermittelten Ort verglichen und ein automatischer Bremseingriff ausgelöst, wenn der ermittelte Ort erreicht ist. c) Ein zwischen dem Fahrzeug und einem Stützpunkt liegender Ort kann ermittelt werden, an dem das Fahrzeug mit einer vorgegebenen maximalen Verzögerung bremsen müsste, um am Stützpunkt die zugehörige Kurvengrenzgeschwindigkeit einzuhalten. Eine Zeit wird ermittelt, wann das Fahrzeug den ermittelten Ort erreicht hat, und ein automatischer Bremseingriff ausgelöst, wenn die ermittelte Zeit erreicht ist. Weitere technische Umsetzungen der genannten Bedingung sind gleichfalls denkbar.
Die Zielverzögerung des Fahrzeugs kann unter Verwendung eines mathematischen Modells ermittelt werden. Das Modell kann einen bestimmten Verzögerungsverlauf beschreiben, z. B. ein Ansteigen der Verzögerung mit der Zeit. Die Zielverzögerung muss nicht notwendigerweise als konstant angenommen werden.
Die Zielverzögerung kann außerdem in Abhängigkeit von vorgegebenen Informationen bzgl. des Fahrerverhaltens und/oder der Witterung ermittelt werden. Bei einem sportlich orientierten Fahrer wird beispielsweise eher eine starke Verzögerung, und bei einem defensiv orientierten Fahrer eine eher niedrigere Verzögerung angesetzt. Bei schlechter Witterung wird die Zielverzögerung eher niedriger angesetzt als bei guter Witterung.
Gemäß der Erfindung sind in den elektronischen Karten den einzelnen Stützpunkten vorzugsweise Attribute zugeordnet. Diese können neben der Position insbesondere den Kurvenradius, die Kurvenart, oder die Steigung umfassen. Andere Attribute wie beispielsweise Geschwindigkeitsbegrenzung, Länge eines Segments oder die Anzahl der Fahrspuren können dem jeweiligen Segment ebenfalls zugeordnet sein.
Die Kurvengrenzgeschwindigkeit wird vorzugsweise in Abhängigkeit vom Krümmungsradius der Straße am jeweiligen Stützpunkt ermittelt. Je starker die Straße an einem Stützpunkt gekrümmt ist, desto niedriger ist prinzipiell die Kurvengrenzgeschwindigkeit an diesem Stützpunkt. Die Kurvengrenzgeschwindigkeit kann auch in Abhängigkeit von vorgegebenen Informationen bzgl. des Fahrerverhaltens und/oder über die Witterung ermittelt werden. Wenn ein Fahrer aktiv am Fahrgeschehen teilnimmt, hohe Beschleunigungen toleriert und eher sportlich fährt, kann die Kurvengrenzgeschwindigkeit auf höhere Werte, bis an die Grenze der physikalischen Machbarkeit, gesetzt werden. Weiterhin reduziert schlechte Witterung, beispielsweise Regen oder Schnee, die Kurvengrenzgeschwindigkeit.
Die Anzahl der vor dem Fahrzeug liegenden Stützpunkte, die vom Fahrerassistenzsystem berücksichtigt werden (Vorausschauweite), ist vorzugsweise variabel. Um die Menge der zu verarbeitenden Daten zu verringern, kann die Vorrausschauweite z. B. geschwindigkeitsabhängig gewählt werden. Bei niedriger Geschwindigkeit genügt eine kleinere Vorausschauweite als bei hoher Geschwindigkeit. Somit wird nur der benötigte Bereich, der in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug liegt, nach Kurven abgetastet.
Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem ist vorzugsweise an weitere Warn- oder Fahrzeugsysteme gekoppelt. So kann bei Überschreiten der Auslöseschwelle oder bereits bei einer geringeren Auslöseschwelle beispielsweise ein Gurtstraffer aktiviert oder das Bremssystem vorbefüllt werden, um den Fahrer und das Fahrzeug auf eine möglicherweise bevorstehende kritische Situation vorzubereiten.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist die maximale Verzögerung frei wählbar gestaltet. Wenn ein Fahrer eher sportlich fährt, kann die maximale Verzögerung z. B. höher eingestellt werden. Entsprechend setzt die automatische Bremsung dann zu einem späteren Zeitpunkt und auch mit stärkerer Verzögerung ein. Bei schlechter Witterung wird die maximale Verzögerung dagegen eher abgesenkt.
In einer weiter vorteilhaften Variante kann die maximale Verzögerung vom Fahrer selbst gewählt und eingestellt werden, beispielsweise an einem Einstellknopf oder im Bedienmenü des Fahrerassistenzsystems.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 den Krümmungsverlauf K einer Strasse und den zugehörigen Verlauf der Kurvengrenzgeschwindigkeit v in Abhängigkeit des Weges s, und
2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll nun zunächst anhand von 1 erläutert werden. Dort ist die Abtastung der dem Fahrzeug voraus liegenden Fahrstrecke nach Kurven und die Ermittlung einer Zielbeschleunigung veranschaulicht.
1 zeigt ein Geschwindigkeits-/Weg-Diagramm V(s) und ein Krümmungs-/Weg-Diagramm W(s) entlang einer exemplarisch angenommenen Wegstrecke s, die von einem Fahrzeug 1 zurückgelegt wird. Das Krümmungsdiagramm W(s) stellt dabei den Krümmungsverlauf der Wegstrecke s, und das Geschwindigkeitsdiagramm V(s) die zugehörigen Kurvengrenzgeschwindigkeiten V dar. Die jeweilige Kurvengrenzgeschwindigkeit V1–V21 ist dabei diejenige Geschwindigkeit, die das Fahrzeug 1 maximal haben kann, um kontrolliert durch die Kurve zu fahren.
Der Weg s ist durch Stützpunkte S1–S21 abgebildet, denen jeweils eine Krümmung zugeordnet ist. Die Stützpunkte können z. B. aus elektronischen Kartendaten entnommen oder mittels einer Sensorik gemessen werden. Die zugehörigen Krümmungen werden vorzugsweise berechnet.
Die Vorausschauweite umfasst im vorliegenden Beispiel die Stützpunkte S1-S17. Sie ist abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, wobei die Anzahl der Stützpunkte mit zunehmender Geschwindigkeit prinzipiell größer ist, um auch weiter entfernt liegende Kurven zu berücksichtigen.
Wie aus dem Krümmungsverlauf W(s) zu erkennen ist, verläuft die Straße zwischen den Stützpunkten S1 und S4 zunächst gerade. Die Krümmung ist im Wesentlichen gleich Null. Im Bereich zwischen den Stützpunkten S4 und S7 nimmt die Krümmung stark zu, bleibt zwischen den S7 und S17 etwa konstant und nimmt dann wieder ab. Jedem Stützpunkt S1–S21 des Weges s ist abhängig von dessen Krümmung eine Kurvengrenzgeschwindigkeit V1–V21 zugeordnet. Sie ist neben der Krümmung auch abhängig von den Witterungsverhältnissen und vom Fahrverhalten des Fahrers, wobei auch Komfortaspekte eine Rolle spielen können.
Das Fahrzeug fährt hier mit einer Geschwindigkeit V₀. Vor dem Fahrzeug 1 sind mehrere Linien eingezeichnet, die die Distanz des Fahrzeugs zu den einzelnen Stützpunkten S1–S17 innerhalb der Vorausschauweite angeben. Die Steigung der Linien entspricht dabei der Verzögerung (Zielverzögerung), die notwendig ist, um am jeweiligen Stützpunkt die Kurvengrenzgeschwindigkeit V1–V17 zu erreichen.
Das Fahrerassistenzsystem ist hier so eingerichtet, dass ein automatischer Bremseingriff ausgelöst wird, wenn die Zielverzögerung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Ein praktikabler Wert für die Auslöseschwelle ist etwa 10 m/s².
Im vorliegenden Beispiel wird angenommen, dass die Zielverzögerungen zu den Stützpunkten S6 bis S9 größer sind als die Auslöseschwelle. Es erfolgt somit in der aktuellen Situation ein Bremseingriff, der so bemessen ist, dass das Fahrzeug 1 am Stützpunkt S7 mit der größten Zielverzögerung eine Geschwindigkeit v aufweist, die kleiner ist als die zugehörige Kurvengrenzgeschwindigkeit V7.
2 zeigt nochmals das zugehörige Flussdiagramm, das vom Fahrerassistenten abgearbeitet wird. In einem ersten Schritt 10 werden die dem Fahrzeug voraus liegenden Kartenstützpunkte S1–S17, auch shape points genannt, eingelesen. Eingangsparameter für diesen Schritt sind die aktuelle Vorausschauweite, die aktuelle Position des Fahrzeugs und zugehörige Radiusinformationen W(s) aus einer digitalen Karte.
Zu jedem Stützpunkt S1–S17 wird nun die zugehörige Kurvengrenzgeschwindigkeit V1–V17 bestimmt. Dies kann anhand eines physikalischen Modells, mittels einer Tabelle oder eines anderen, vorgegebenen Algorithmus erfolgen. Bei der Bestimmung der Kurvengrenzgeschwindigkeit werden vorzugsweise Witterungsinformationen und/oder Daten über das Fahrverhalten des Fahrers und/oder Daten über die Art der Kurve (z. B. Neigung) berücksichtigt. Die Fahrerinformationen können z. B. aus Messdaten über das bisherige Fahrverhalten ermittelt oder vom Fahrer selbst über ein Menü eingegeben werden.
Im nächsten Schritt 12 wird nun zu jedem Kartenstützpunkt S1–S17 die Zielbeschleunigung ermittelt. Auch hier können zusätzliche Parameter (Beschleunigungskriterien), wie z. B. Daten betreffend das Fahrverhalten des Fahrers, Berücksichtigung finden. Zusätzliche Kriterien über den gewünschten zeitlichen Verlauf der Verzögerung können auch berücksichtigt werden.
Im nächsten Schritt 14 wird schließlich verglichen, ob in jedem der Stützpunkte S1–S17 innerhalb der Vorrausschauweite die ermittelte Zielbeschleunigung größer oder kleiner als die Auslöseschwelle ist. Ist sie auch nur in einem Stützpunkt größer, wird ein Bremsauslösesignal erzeugt und eine automatische Bremsung ausgelöst.
Die Auslöseschwelle ist vorzugsweise keine feste Größe, sondern kann wiederum von der Witterung, dem Fahrerverhalten und anderen Einflussgrößen abhängig sein.
Der Bremseingriff ist nun so bemessen, dass das Fahrzeug 1 an jedem der Stützpunkte S1–S17 die jeweilige Kurvengrenzgeschwindigkeit V1–V17 einhält.

Claims

Verfahren zum Auslösen eines Bremseingriffs vor Kurven durch ein Fahrerassistenzsystem, dadurch gekennzeichnet, dass – das Fahrerassistenzsystem Navigationsdaten auswertet und Stützpunkte (S1–S21) ermittelt, die den Straßenverlauf abbilden, – wenigstens ein dem Fahrzeug (1) voraus liegender Stützpunkt (S1–S21) und eine zugehörige Kurvengrenzgeschwindigkeit (V1–V21) ermittelt werden, und – vor dem Erreichen eines Stützpunktes ein automatischer Bremseingriff ausgelöst wird, wenn dies notwendig ist, um am Stützpunkt (S1–S21) die Kurvengrenzgeschwindigkeit (V1–V21) einzuhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein automatischer Bremseingriff ausgelöst wird, wenn die Verzögerung des Fahrzeugs (1) bis zu einem Stützpunkt (S1–S21), die notwendig wäre, um am Stützpunkt (S1–S21) die Kurvengrenzgeschwindigkeit (V1–V21) einzuhalten (Zielverzögerung), eine vorgegebene maximale Verzögerung überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielverzögerung des Fahrzeugs berechnet und mit einem Schwellenwert verglichen wird, und ein automatischer Bremseingriff ausgelöst wird, wenn die Zielverzögerung den Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – ein zwischen dem Fahrzeug und einem Stützpunkt (S1–S21) liegender Ort ermittelt wird, an dem das Fahrzeug mit einer vorgegebenen maximalen Verzögerung bremsen müsste, um am Stützpunkt (S1–S21) die zugehörige Kurvengrenzgeschwindigkeit (V1–V21) einzuhalten, – die Position des Fahrzeugs (1) stetig mit dem ermittelten Ort verglichen, und – ein automatischer Bremseingriff ausgelöst wird, wenn der ermittelte Ort erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – ein zwischen dem Fahrzeug und einem Stützpunkt (S1–S21) liegender Ort ermittelt wird, an dem das Fahrzeug mit einer vorgegebenen maximalen Verzögerung bremsen müsste, um am Stützpunkt (S1–S21) die zugehörige Kurvengrenzgeschwindigkeit (V1–V21) einzuhalten, – eine Zeit ermittelt wird, wann das Fahrzeug den ermittelten Ort erreicht hat, und – ein automatischer Bremseingriff ausgelöst wird, wenn die ermittelte Zeiterreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Stützpunkten (S1–S21) eine Information über den Krümmungsradius am jeweiligen Stützpunkt (S1–S21) zugeordnet ist, und die Kurvengrenzgeschwindigkeit (V1–V21) abhängig vom Krümmungsradius ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvengrenzgeschwindigkeit (V1–V21) in Abhängigkeit von vorgegebenen Informationen über die Witterung und/oder das Fahrerverhalten bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielverzögerung in Abhängigkeit von vorgegebenen Informationen betreffend das Fahrerverhalten bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Verzögerung in Abhängigkeit von vorgegebenen Informationen zum Fahrerverhalten und/oder über die Witterung bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Verzögerung vom Fahrer festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Fahrzeug voraus liegende Strecke in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt wird.
Fahrerassistenzsystem, umfassend ein Steuergerät mit einem Algorithmus zur Verarbeitung von Navigationsdaten und Ermitteln einer Kurvengrenzgeschwindigkeit, sowie Mittel zur Durchführung eines der vorstehend genannten Verfahren.