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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung
eines Fahrers beim Rangieren eines Fahrzeugs. Ein gattungsgemäßes Verfahren
ist beispielsweise aus der Druckschrift
DE 43 39 066 A1 bekannt.
Mittels einer Einparkhilfe wird ein Fahrzeug bei Heranfahren an
ein Hindernis automatisch gebremst. Dabei wird die Bremskraft umso größer,
je geringer der Abstand wird. Bei einem bestimmten Grenzwert wird
die Bremskraft so groß, dass das Fahrzeug nicht weiter
bewegt werden kann. Der Bremseingriff ist mittels eines Schalters
aufhebbar, so dass das Fahrzeug nach der Betätigung des Schalters
ungehindert bewegt werden kann.
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Ein
weiteres gattungsgemäßes Verfahren ist aus der
Druckschrift
DE
10 2004 017 365 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird mittels
einer Abstandserfassung ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem
Hindernis erfasst und einer Auswerteeinrichtung übermittelt.
Eine Bremseinrichtung des Fahrzeugs steuert bei Erreichen eines
vorgegebenen Mindestabstandes zum Hindernis die Bremseinrichtung
derart an, dass das Fahrzeug vollständig abgebremst wird,
wenn die Fahrpedalauslenkung kleiner ist als ein vorgegebener Auslenkungsschwellwert.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
bereitzustellen, mit denen der Komfort für den Fahrer beim
Rangieren des Fahrzeugs erhöht werden kann.
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Gelöst
wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch
1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 13. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Beschreibung
von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den Figuren.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Unterstützung
eines Fahrers beim Rangieren eines Fahrzeugs, werden Abstände
zu einem oder mehreren Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs erfasst,
weiterhin weist das Fahrzeug eine automatische Lenkung auf, mit
der das Fahrzeug in Abhängigkeit von den aktuell erfassten
Abständen gelenkt wird, zudem erfolgt ein automatisches
Bremsen des Fahrzeugs in den Stillstand, wenn sich das Fahrzeug bis
auf einen vorgegebenen ersten Abstandsgrenzwert a1 einem oder mehreren
erfassten Objekt genähert hat, dabei unterbleibt die Durchführung
des automatischen Bremsens dann, wenn der Fahrer ein Fahrpedal des
Fahrzeugs gemäß einem vorgegebenen Betätigungsmuster
betätigt.
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Das
Rangieren, Einparken, oder Heranfahren an Objekte ist eine schwierige
Aufgabe, die vor allem ungeübte Fahrer teilweise überfordert.
Die vorliegende Erfindung unterstützt und entlastet den
Fahrer bei der Ausführung diese Aufgabe erheblich. Der Begriff ”Rangieren” wird
vorliegend weit gefasst verstanden. Er umfasst beispielsweise das
Einparken in eine Parkbucht genauso, wie das Rangieren des Fahrzeughecks
an eine Anhängerdeichsel eines Anhängers (bspw.
eines Wohnwagens, eines Motorboottrailers, etc.) oder das Hindurchfahren
zwischen Objekten. Auch der Begriff ”Objekte” wird
vorliegend breit gefasst verstanden. So fallen darunter gegenständliche
Objekte, wie bspw. andere Fahrzeuge, Mauern, Bordsteine, Fahrbahnbegrenzungen,
etc. aber auch visuell erfassbare Zeichen, wie bspw. auf der Fahrbahn
aufgebrachte Markierungen, die eine erlaubte Parkbucht kennzeichnen
oder eine Fahrbahnbegrenzung repräsentieren. Im letzteren
Fall werden von den Sensoren bei der Abtastung der Fahrzeugumgebung
keine gegenständlichen sondern bildhafte Objekte erfasst
und im Hinblick auf Abstände des Fahrzeugs zu den Markierungen
ausgewertet. Die Erfassung der Abstände zu den Objekten in
der Umgebung des Fahrzeugs erfolgt bevorzugt mittels Abstandssensoren
(bspw. Ultraschall-, Radar- und/oder Lidarsensoren) und/oder Bildsensoren (bspw.
Videokamera) mit nachgeschalteter Bilddatenauswertung zur Ermittlung
von Abständen zu dem oder den Objekt(en). Unter ”Abstand” wird
bevorzugt der senkrecht auf der Fahrzeugaußenkontur stehende
Abstand zu einem Objekt verstanden. Die Außenkonturen können
beispielsweise Außenspiegel oder Anhängerkupplungen
umfassen. Vorzugsweise umfasst das Auto mehrere Anstandssensoren,
die eine 360°-Umgebung des Fahrzeugs vollständig
erfassen, d. h. die Detektion von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs
erfolgt durch 360°-Abtastung um das Fahrzeug. In einer
bevorzugten Ausführungsform weist das Fahrzeug am Heck,
and der Front, wie auch an den beiden Seiten des Fahrzeugs mehrere
Ultraschallsensoren und/oder Radarsensoren und/oder Bildsensoren
auf, mit denen die Umgebung des Fahrzeugs erfasst wird.
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Das
Fahrzeug ist weiterhin mit einem System ausgestattet, das ein automatisches
Lenken des Fahrzeugs auf Basis der ermittelten Abstände
zu den Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs ermöglicht.
Dieses automatische Lenken basiert bevorzugt darauf, dass die von
den Abstandssensoren aktuell erfassten Abstände zu Objekten,
insbesondere zu den seitlich des Fahrzeugs erfassten Objekten, zur Steuerung
der automatischen Lenkung herangezogen werden. Die automatischen
Lenkeingriffe basieren dabei bevorzugt darauf, dass Abstandsdifferenzen
einander zugeordneter Abstandssensoren auf der rechten und linken
Fahrzeugseite ausgeglichen bzw. minimiert werden.
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Weiterhin
umfasst das Fahrzeug ein System, mit dem das Fahrzeug automatisch
in den Stillstand gebremst wird, wenn sich das Fahrzeug bis auf
einen vorgegebenen ersten Abstandsgrenzwert a1 einem oder mehreren
der erfassten Objekt genähert hat. Wird somit während
die automatische Lenkung aktiv ist, der Abstand zu einem der erfassten
Objekte geringer und erreicht den ersten Abstandswert a1, so wird
das Fahrzeug automatisch und unabhängig von der vom Fahrer
aktuell gewählten Fahrpedalstellung (Gaspedalstellung)
abgebremst, so dass das Fahrzeug dann zum Stillstand kommt, wenn
das Fahrzeug relativ zu einem der erfassten Objekte den ersten Abstandswert
a1 erreicht hat. Das automatische Abbremsen in den Stillstand unterbleibt
erfindungsgemäß dann, wenn der Fahrer ein Fahrpedal
des Fahrzeugs gemäß einem vorgegebenen Betätigungsmuster
betätigt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens besteht das Betätigungsmuster aus Loslassen
und einem anschließendem Niederdrücken des Fahrpedals.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens unterbleibt
das automatische Bremsen durch das vorgegebene Betätigungsmuster
erst, wenn das Betätigungsmuster nach dem Stillstand des
Fahrzeugs ausgeführt wird.
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In
einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird nach einer Durchführung
des Betätigungsmusters bei weiterer Annäherung
an ein oder mehrere Objekte, dann eine Warnung generiert, wenn ein zweiter
vorgegebener Abstandsgrenzwert a2, mit a2 < a1, erreicht wird. Diese Warnung kann
akustischer und/oder optischer Natur sein. Der erste und/oder der zweite
Abstandsgrenzwert können im Fahrzeug auf einer Speichereinheit gespeichert
sein oder werden. Weiterhin bevorzugt kann der Fahrer neue Abstandgrenzwerte
eingeben und/oder gespeicherte Abstandsgrenzwerte abändern.
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Der
erste und/oder zweite Abstandsgrenzwert können weiterhin
objektabhängig gespeichert und vom Fahrer objektabhängig
selektiert werden. So ist es bspw. möglich, einen ersten
und einen zweiten Abstandsgrenzwert für das Koppeln einer
am Fahrzeugheck befestigten Anhängerkupplung mit einem
speziellen Fahrzeuganhänger (bspw. einem Wohnwagen) vorzugeben.
Dabei ist der erste Abstandsgrenzwert a1 bspw. der Abstand des Fahrzeugs
zum Anhänger, bei dem die Kopplungselemente des Fahrzeugs
sowie des Anhängers ein Zusammenkoppeln beider ohne weiteres
Rangieren ermöglichen. Für unterschiedliche Anhängertypen
können so jeweils spezifische erste Abstandsgrenzwerte a1
vorgegeben werden.
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Der
Kopplungsvorgang mit dem Anhänger wird bevorzugt durch
die automatische Lenkung derart unterstützt, dass das Heck
des Fahrzeugs mit seiner Anhängerkupplung automatisch zentrisch
auf das Gegenstück an der Anhängerdeichsel des
Anhängers gelenkt bzw. gesteuert wird. Hierbei wird von den
Abstandssensoren die Deichsel mit der daran angebrachten Kopplungseinheit
erkannt.
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Bevorzugt
kann der erste und/oder der zweite Abstandsgrenzwert mittels eines
Trimmrades oder Schiebereglers vom Fahrer im Fahrzeug selektiert werden.
Weiterhin ist im Fahrzeug bevorzugt eine Eingabeeinheit, bspw. ein
Wahlschalter oder ein Eingabemenü in einem Eingabemittel
vorhanden, mit der der erste und/oder der zweite Anstandsgrenzwert objektabhängig,
d. h. insbesondere für die Annäherung an ein spezielles
Objekt, angewählt bzw. selektiert werden können.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden
die von der automatischen Lenkung bis zum Erreichen des ersten Abstandsgrenzwertes
ausgeführten Lenkbewegungen, bzw. die diese repräsentierenden
Steuersignale der automatischen Lenkung, gespeichert. Auf Basis
dieser gespeicherten Steuersignale ist es in einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform des Verfahrens möglich, dass das
Fahrzeug in einem wählbaren Modus, nach Erreichen des ersten
Abstandsgrenzwertes a1, d. h. bei einem Stillstand des Fahrzeugs,
die vor Erreichen des Abstandsgrenzwertes ausgeführten
Lenkbewegungen in umgekehrter Reihenfolge ausführt. Dieser
Modus erlaubt damit bspw. ein selbsttätiges Hinausmanövrieren
aus einer Parklücke oder einer engen Passage, entgegengesetzt
zur ursprünglichen Fahrtrichtung.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Unterstützung eines Fahrers beim Rangieren eines Fahrzeugs.
Die Vorrichtung umfasst ein erstes Mittel, mit dem Abstände
zu einem oder mehreren Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs erfassbar
sind, eine automatische Lenkung, mit der das Fahrzeug in Abhängigkeit
von den aktuell erfassten Abständen lenkbar ist, und ein
zweites Mittel, mit dem das Fahrzeug automatisch in den Stillstand
bremsbar ist, wenn sich das Fahrzeug bis auf einen vorgegebenen
ersten Abstandsgrenzwert a1 einem oder mehreren erfassten Objekt
genähert hat, wobei das zweite Mittel derart ausgeführt
und eingerichtet ist, dass die Durchführung des automatischen
Bremsens dann unterbleibt, wenn der Fahrer ein Fahrpedal des Fahrzeugs
gemäß einem vorgegebenen Betätigungsmuster
betätigt.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ergeben sich durch analoge Anwendung der im Zusammenhang
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen
Merkmale auf die Vorrichtung.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der
Figuren. Dabei zeigen:
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1–3 erstes
Ausführungsbeispiel: automatisches Einparken des Fahrzeugs
in eine Parklücke zwischen zwei anderen Fahrzeugen;
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4–6 zweites
Ausführungsbeispiel: automatisches Lenken und Fahren zwischen
Hindernissen;
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7–9 drittes
Ausführungsbeispiel: automatisches Lenken zur Koppelung
des Fahrzeugs mit einem Anhänger.
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Die 1–3 zeigen
ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Das eigene Fahrzeug 101 wird automatisch in
eine Parklücke zwischen zwei benachbarten Fahrzeugen 102, 103 gelenkt.
Das Fahrzeug 101 verfügt hierzu über
ein Abstandsmesssystem, mit dem Abstände zu Objekten in
der 360°-Umgebung des Fahrzeugs 101 erfasst werden
können. Hierzu werden vorliegend bekannte Ultraschallsensoren
verwendet, die die Umgebung des Fahrzeugs 101 mittels Ultraschall 104 abtasten.
Zur Erläuterung sind in den 1 bis 3 sechs
Ultraschallmessfelder 104 dargestellt. In der Realität
sind vorzugsweise so viele Abstandssensoren am Fahrzeug 101 vorhanden,
so dass eine 360°-Umgebung des Fahrzeugs 101 vollständig
von den Sensoren erfasst wird. Das Fahrzeug 101 verfügt weiterhin über
eine automatische Lenkung, die in Abhängigkeit der Abstände
zu den erfassten Objekten (Fahrzeugen 102, 103)
gesteuert wird. Dabei erfolgt die Steuerung derart, dass erfasste
Abstandsdifferenzen zweier einander seitlich gegenüberliegender Abstandssensoren
minimiert werden. Das Fahrzeug wird somit entsprechend der in den 1 bis 3 dargestellten
Bewegungspfeile automatisch in die Parkbucht gelenkt. Der Fahrer
muss hierbei lediglich Gas geben, d. h. das Fahrpedal zu betätigen.
In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird das Gasgeben,
d. h. die Steuerung des Motors von einer Automatik übernommen,
so dass das Fahrerzeug 101 vollautomatisch in die Parklücke
rangiert wird. Schließlich verfügt das Fahrzeug 101 über
ein Mittel zum automatischen Bremsen des Fahrzeugs 101 in den
Stillstand, wenn sich das Fahrzeug 101 bis auf einen vorgegebenen
ersten Abstandsgrenzwert a1 105 einem oder mehreren erfassten
Objekt (vorliegend Fahrzeuge 102, 103) genähert
hat, wobei eine Durchführung des automatischen Bremsens
dann unterbleibt, wenn der Fahrer das Fahrpedal des Fahrzeugs 101 gemäß einem
vorgegebenen Betätigungsmuster betätigt.
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Vorliegend
erfolgt das Einparken in die Lücke zwischen den Fahrzeugen 102 und 103 durch
die automatische Lenkung, ohne dass der Abstand zu den Fahrzeugen 102, 103 den
Abstandsgrenzwert a1 unterschreitet. Allerdings wird in 3 von
den Heckabstandssensoren des Fahrzeugs 101 eine Betonwand
(durchgezogene schwarze Linie) erkannt, so dass das Fahrzeug 101 im
Hinblick auf seine Einparkbewegung automatisch in den Stillstand
gebremst wird, wenn der Abstand des Hecks von Fahrzeug 101 zur
Wand den ersten Abstandsgrenzwert a1 105 erreicht hat.
Der Fahrer kann das automatische Bremsen vorliegend durch Ausführen
des Betätigungsmusters: Fahrpedal Loslassen und Niedertreten,
zumindest bis zu einem vorgegebenen Fahrpedalwinkel, aufheben. Dies
ist vor allem dann sinnvoll, wenn eine ”Fehlmessung” aufgrund
von hohem Gras oder in den Fahrweg ragenden Zweigen vorliegt und der
Rest-Rangierweg zur vollständigen Ausführung des
Fahrmanövers erforderlich ist.
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Die 4–6 zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem das Fahrzeug 101 automatisch
zwischen Hindernissen 104 hindurchgelenkt wird. Das Fahrzeug 101 erfasst
die Hindernisse 106 mittels der Ultraschallmessfelder 104.
Die automatische Lenkung des Fahrzeugs 101 manövriert
das Fahrzeug 101 entsprechend der dargestellten Bewegungspfeile
durch die Hindernisse 106 hindurch. Vorliegend sind die
Hindernisse 106 soweit voneinander entfernt, dass das Fahrzeug 101 automatisch
zwischen die Hindernisse 106 gelenkt werden kann, ohne
dass ein Abstand zu einem der erfassten Hindernisse 106 kleiner
als der erste Abstandsgrenzwert a1 ist. Die Fahrgeschwindigkeit
wird durch das automatische Bremssystem umso mehr reduziert, bzw. begrenzt,
je mehr sich ein Abstand zwischen dem Fahrzeug 101 und
einem der Hindernisse 106 dem ersten Abstandsgrenzwert
a1 nähert. Würde die in Fahrtrichtung abgebildete
zweite Hindernisreihe ein Durchfahren mit einem jeweiligen Mindestabstand von
a1 nicht ermöglichen, so würde das Fahrzeug 101 so
abgebremst werden, dass das Fahrzeug 101 bei Erreichen
des ersten Abstandsgrenzwertes a1 zum Stillstand kommt.
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Vorliegend
sei der erste Abstandsgrenzwert a1 auf 30 cm eingestellt. Der Fahrer
kann nun durch Ausführen des vorgegebenen Betätigungsmuster des
Fahrpedals das automatische Bremsen aufheben und in eigener Entscheidung
weiterfahren. Wird dabei der Abstand zu einem der Hindernissen 106 weiterhin
kleiner, so wird bei Erreichen eines vorgegebenen zweiten Abstandsgrenzwertes
a2, bspw. von 10 cm, eine optische und akustische Warnung generiert.
Diese dient dem Fahrer als Hinweis, dass nunmehr eine Fahrsituation
erreicht ist, bei der bei einer weiteren Annäherung Beschädigungen
des Fahrzeugs sehr wahrscheinlich sind.
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Die 7–9 zeigen
ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem Fahrzeug 101 automatisch rückwärts
an einen Anhänger 107 zum Koppeln des Anhängers 107 an
das Fahrzeug 101 rangiert wird. Wiederum wird die Umgebung
des Fahrzeugs 101 mittels mehrerer Ultraschallmessfelder 104 abgetastet.
Für dieses Manöver umfasst das Fahrzeug eine Funktions-Sondertaste
(bspw. Anhängerkopplungs-Funktion) zum Aktivieren dieses
Manövers. Dabei wird mittels der Ultraschallsensoren eine
Anhänger-Deichsel 109 im Heckbereich des Fahrzeugs 101 detektiert
und das Fahrzeug 101 automatisch zentrisch auf diese Deichsel
zu gesteuert. Der erste Abstandsgrenzwert a1 110 ist bei
diesem Manöver vorzugsweise derart vorgegeben, dass er
einem optimalen Abstand zum Ankoppeln des Anhängers 107 an
das Fahrzeug 101 mit seiner Anhängerkupplung 108 entspricht.
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Vorzugsweise
umfasst das Fahrzeug 101 eine Speichereinheit, mit der
immer wiederkehrende Fahr- bzw. Lenkmanöver gespeichert
werden können. So kann bei einem Abruf der gespeicherten
Manöver das Fahrzeug 101 derartige Manöver
immer gleichartig ausführen.
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Weiterhin
umfasst das Fahrzeug 101 bevorzugt eine ”Return”-Funktion,
mit der bspw. im Falle einer für ein Einparken zu kleinen
Lücke oder im Falle, dass es in einem späteren
Abschnitt einer begonnen Fahrpassage zu eng werden sollte, d. h.
dass der erste Abstandsgrenzwert a1 erreicht wird, ein selbsttätiges
bzw. automatisches Herausmanövrieren möglich ist.
Dabei werden die gespeicherten Steuerbefehle der Lenkung bzw. des
Motors vor Erreichen des ersten Abstandsgrenzwertes in umgekehrter
Abfolge zum Herausmanövrieren genutzt.
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Das
Verfahren kann im Fahrzeug vom Fahrer durch manuelle Anwahl oder
Abwahl aktiviert bzw. deaktiviert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4339066
A1 [0001]
- - DE 102004017365 A1 [0002]