DE102009040295B4

DE102009040295B4 - Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer ersten und einer zweiten, unterschiedlichen Funktionen zugeordneten Sensorgruppe

Info

Publication number: DE102009040295B4
Application number: DE102009040295.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Mayser
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2029-09-05
Also published as: DE102009040295A1

Abstract

Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug (1) mit mindestens einer ersten und einer zweiten, unterschiedlichen Funktionen zugeordneten Sensorgruppe (G1, G2) zur Erfassung von Fahrzeugumfeld-Informationen und mit mindestens einem elektronischen Steuergerät (2) zur Steuerung eines Aktuators und/oder einer Anzeige (3) für den Fahrer in Abhängigkeit von den aus den Sensorsignalen gewonnenen Fahrzeugumfeld-Informationen, wobei das Steuergerät (2) ein Programmmodul (4) aufweist, durch das die Sensorgruppen (G1, G2) vom Steuergerät (2) automatisch abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) abwechselnd aktivierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der zweiten Sensorgruppe (G2) umso häufiger vorgenommen wird je, höher die Fahrzeuggeschwindigkeit (v) ist und dass die Häufigkeit (H) der Aktivierung der ersten Sensorgruppe (G1) hierzu entsprechend umgekehrt proportional vorgegeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer ersten und einer zweiten, unterschiedlichen Funktionen zugeordneten Sensorgruppe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist eine Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen bekannt, die insbesondere zur Kollisionsvermeidung eingesetzt werden. Beispielsweise werden Sensorgruppen im Heck- und/oder Frontbereich eines Kraftfahrzeuges für Einparkhilfen, wie PDC-Systeme mit akustischer und/oder optischer Warnung, in Zukunft auch eingreifende Einparkfunktion wie z.B. durch Bremseneingriffe kollisionsvermeidende PDC-Systeme oder automatische Parkassistenten, vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich sind zur Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeuges bei einer Parkplatzsuche automatische Parklückenvermessungssysteme bekannt, die zumindest teilweise die Länge und die Tiefe einer möglichen Parklücke bestimmen. Dem Fahrer wird angezeigt, ob sein Fahrzeug in die Parklücke passt. Hierzu wird beispielsweise auf die DE 10 2006 036 423 A1 verwiesen. Weiterhin sind Spurwechselassistenten mit Sensoren zur Seitenraum- und/oder Rückraumüberwachung bekannt.
Die DE 198 45 568 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Objekterfassung für Kraftfahrzeuge umfassend eine durch eine Vielzahl von Abstands-Sensoren gebildete Abstands-Sensorik. Dabei sind die Abstands-Sensoren wahlweise durch die Auswerteeinheit ansteuerbar und die Reichweite und/oder die Messwiederholfrequenz und/oder die Auflösung und/oder die Betriebsart der Abstands-Sensoren sind veränderbar. Zudem kann eine Fahrsituation des Kraftfahrzeuges durch Auswertung der Eigengeschwindigkeit und/oder der eingelegten Gangstufe erfasst werden.
Aus der DE 10 2007 051 190 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem bekannt, welches eine Fernbereichs-Radarvorrichtung für die Erkennung entfernter Objekte und mindestens eine Nahbereichs-Erkennungsvorrichtung zur Erkennung von Objekten in der engeren Umgebung des Fahrzeugs aufweist. Eine Betriebssteuerungsvorrichtung ist für die Deaktivierung der Fernbereichs-Radarvorrichtung eingerichtet, wenn sich das Land- oder Wasserfahrzeug im Stillstand befindet, oder sie schaltet die Fernbereichs-Radarvorrichtung in einen im Wesentlichen emissionsfreien Stand-by-Modus und lässt die Nahbereichs-Erkennungsvorrichtung aktiviert.
Ferner offenbart die DE 195 01 612 A1 ein Messverfahren für den Abstand zwischen einem Kraftfahrzeug und einem Objekt. Hier werden im Kraftfahrzeug bei einer kleinen Objektentfernung die Ausgangssignale einer ersten Messvorrichtung mit entsprechendem Messbereich und bei einer größeren Objektentfernung die Ausgangssignale einer zweiten Messvorrichtung mit entsprechend größerem Messbereich dominierend berücksichtigt. Die Dominanz der jeweils wirksamen Messvorrichtung kann aber auch selbsttätig in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Fahrerassistenzsysteme mit unterschiedlichen Funktionen kostengünstig, aber ohne Funktionseinbußen zu kombinieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
Der Erfindung liegen folgende Erkenntnisse zugrunde:

Eine Einparkhilfe in Form eines PDC-Systems (Park Distance Control) informiert den Fahrer beim Rangieren oder Fahren mit niedrigen Geschwindigkeiten über den Abstand zu anderen Objekten vor bzw. hinter dem Fahrzeug. Unterschreitet der Abstand bestimmte Grenzen kann eine optische und/oder akustische Warnung ausgegeben werden. Gegebenenfalls ist diese akustische Warnung daran gekoppelt, dass sich das Fahrzeug weiterhin auf das Hindernis zubewegt oder der Fahrer den Gang eingelegt hat, der dazu führt, dass sich das Fahrzeug beim Anfahren in die entsprechende Richtung bewegt.

Für die PDC-Funktion wird üblicherweise eine Sensorik verwendet, die auf Ultraschall basiert. Die Sensoren sind üblicherweise an der Front und dem Heck des Fahrzeuges angebracht, d.h. mit „Sichtwinkel“ nach vorne bzw. nach hinten, um den relevanten Bereich zu überwachen. Um den gesamten Bereich vor und/oder hinter dem Fahrzeug zu überwachen und andererseits die Anzahl der Sensoren begrenzt zu halten, werden üblicherweise Sensoren mit einem großen Öffnungswinkel verwendet.
Ein Parklückenvermessungssystem (PLV) vermisst eine vorhandene Lücke neben dem Fahrzeug während der Fahrer an dieser Lücke, ebenfalls mit relativ geringer Geschwindigkeit, vorbeifährt. Für die Funktion der Parklückenvermessung können ebenfalls Sensoren verwendet werden, die auf Ultraschall basieren. Diese Sensoren sind vorzugsweise seitlich am Fahrzeug angebracht, d.h. mit „Sichtwinkel“ zur Seite. Um möglichst frühzeitig über die Information „Länge“ und „Tiefe“ der Parklücke zu verfügen, sind die Sensoren vorzugsweise zudem möglichst weit vorne am Fahrzeug angebracht.
Daher wäre es besonders vorteilhaft für die PDC Funktion und für die Funktion der Parklückenvermessung aus Kostengründen baugleiche Sensoren zu verwenden.
Werden die Sensoren für die PDC Funktion und für die Funktion Parklückenvermessung in örtlicher Nähe zueinander am Fahrzeug angebracht und werden baugleiche Sensoren verwendet, kann es aufgrund der relativ großen Öffnungswinkel der Sensoren zu Übersprechverhalten kommen. Somit beeinflusst die für eine Funktion verwendete Sensorik die Messergebnisse der für die andere Funktion verwendeten Sensorik.
Eine einfache Maßnahme wäre, den gleichzeitigen Betrieb nur einer der beiden Funktionen zu erlauben. Diese Maßnahme ist aber nicht unbedingt zum Vorteil des Kunden, da dann der Kunde die entsprechende Funktion bewusst vorher auswählen muss.
Ein Lösungsvorschlag, um diesen Nachteil im Sinne des Kunden zu vermeiden, ist es, die Sensoren abwechselnd jeweils für eine relativ kurze Zeitspanne, z.B. 50 ms, zu betreiben. Dadurch wird die gegenseitige Beeinflussung vermieden, ohne dem Fahrer eine unnötige Bedienhandlung aufzuzwingen. Bei der Umsetzung ist zu beachten, dass zur Synchronisation der beiden Funktionen eine Kommunikation unter den zuständigen Systemen (Einparkhilfe, Parklückenvermessung oder auch andere Fahrerassistenzsysteme mit ähnlicher Problematik) erforderlich wird. Werden im Beispielfall die beiden Systeme (PDC und PLV) in einem Steuergerät untergebracht, ist eine interne Kommunikation erforderlich, werden die beiden Systeme in unterschiedlichen Steuergeräten verankert, so muss die Kommunikation über das Fahrzeug-Bus-System erfolgen.
Durch die Kommunikation allein, besonders aber durch die Kommunikation über das Fahrzeug-Bus-System hinweg entstehen Latenzzeiten, die sich negativ auf die Reaktionsschnelligkeit der Sensorik der beiden Funktionen auswirken.
Wesentlicher Punkt der Erfindung ist es, die Anteile der Betriebszeiten der Sensorik der einzelnen Funktionen geschwindigkeitsabhängig zu optimieren.
Beide Funktionen arbeiten bis zu einer definierten Grenzgeschwindigkeit, derzeit beispielsweise ungefähr 30 km/h.
Bei höheren Geschwindigkeiten (unterhalb der Grenzgeschwindigkeit) ist es notwendig, die anteilige Betriebszeit zugunsten der Funktion PLV zu optimieren. Das Fahrzeug bewegt sich schneller, d.h. bei einer feststehenden Länge der Parklücke stehen ohnehin relativ wenige Messsignale zur Auswertung zur Verfügung. Durch die Erhöhung der Betriebszeit wird die Anzahl der Messsignale für die gleiche Länge der Parklücke erhöht, das Messergebnis wird genauer.
Gleichzeitig gehen durch die Verschiebung der anteiligen Betriebszeit natürlich der Funktion PDC Messsignale verloren. Dieser Nachteil wirkt sich im Sinne des Kunden aber nicht negativ aus, da davon ausgegangen werden kann, dass sich der Kunde (auf Grund der relativ hohen Geschwindigkeit) nicht auf ein Hindernis zubewegt. Der Verlust im Sinne rechtzeitige Warnung und Exaktheit ist aus Sicht des Kunden somit zu vernachlässigen.
Bei niedrigeren Geschwindigkeiten deutlich unterhalb der Grenzgeschwindigkeit kann die Betriebszeit zu Gunsten der Funktion PDC optimiert werden. Gerade in dieser Situation ist die exakte und rechtzeitige Information / Warnung des Fahrers durch die Funktion PDC notwendig. Für die Funktion PLV gehen durch die Optimierung Messsignale verloren, was sich aber nicht negativ auswirkt, da bei der niedrigen Geschwindigkeit und einer festen Länge der Parklücke ohnehin relativ viele Messsignale (im Vergleich zu der oben beschriebenen Situation) zur Verfügung stehen.
Durch die geschwindigkeitsabhängige Verteilung der zur Verfügung stehenden Zeitscheiben werden die Messergebnisse der Sensorik der jeweiligen Funktion zwar eingeschränkt, allerdings wirkt sich diese Einschränkung für keine der beiden Funktionen negativ aus. Aus Sicht der Funktion PLV erfolgt die Einschränkung zu einem Zeitpunkt, in dem ohnehin ausreichend viele Messsignale vorliegen; aus Sicht der Funktion PDC erfolgt die Einschränkung in einer Situation, in der der Fahrer eine hohe Qualität der Funktion ohnehin nicht erwartet.
Durch die Optimierung der Verteilung der Zeitscheiben bzw. Aktivierungszeiten können ausreichend große Pausen zwischen benachbarte Zeitscheiben gelegt werden, so dass sich der Kommunikations-Aufwand für die Synchronisation nicht negativ auswirkt.
Im Folgenden wird anhand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit zwei Sensorgruppen, wobei eine erste Sensorgruppe die Sensoren einer Einparkhilfe und die zweite Sensorgruppe die Sensoren eines Parklückenvermessungssystems sind,
2 ein erstes Beispiel für die Häufigkeitsverteilung der Aktivierung der beiden Sensorgruppen in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und
3 ein zweites Beispiel für die Häufigkeitsverteilung der Aktivierung der beiden Sensorgruppen in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit.

In 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 1 mit vorzugsweise identischen Ultraschallsensoren S1 bis S12 zur Erfassung von Fahrzeugumfeld-Informationen, mit einem elektronischen Steuergerät 2 und mit einer optischen Anzeige 3 dargestellt.
Die Ultraschallsensoren S1 bis S8 bilden eine erste Sensorgruppe G1, deren Funktion die Erfassung von Fahrzeugumfeld-Informationen in Form des Abstandes zu möglichen Hindernissen im Front- und/oder Heckbereich des Kraftfahrzeuges 1 insbesondere beim Einparken in eine Längsparklücke ist. Die Ultraschallsensoren S9 bis S12 bilden ein zweite Sensorgruppe G2, deren Funktion die Erfassung von Fahrzeugumfeld-Informationen in Form der Vermessung von möglichen Parklücken ist. Die Sensorgruppen G1 und G2 sind mit dem elektronischen Steuergerät 2 verbunden. Das Steuergerät 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel sowohl einer Einparkhilfe (z. B. PDC-System) als auch einem Parklückenvermessungssystem zugeordnet. Das Steuergerät 2 erhält in bekannter Weise weitere Eingangssignale, wie beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit v. Weiterhin veranlasst das Steuergerät 2 in bekannter Weise die Ansteuerung von Aktuatoren und/oder Anzeigen. Im vorliegenden Fall steuert das Steuergerät 2 eine optische Anzeige 3, beispielweise in Form eines Displays oder eines zentralen Multifunktionsbildschirms, entsprechend den Auswerteergebnissen der aus den Sensorsignalen gewonnenen Fahrzeugumfeld-Informationen an.
Die Ultraschallsensoren S9, S10. S11 und S12 mit Messrichtung zur Fahrzeugquerachse vermessen bei der Vorbeifahrt an Parklücken deren Tiefe. Die Länge wird aus den Raddrehzahlinformationen berechnet. Bei Anwendung des Parklückenvermessungssystems im Zusammenhang mit einer Einparkhilfe in Form eines halbautomatischen Parkassistenten wird im Steuergerät eine Trajektorie berechnet, auf der das Kraftfahrzeug 1 auf Wunsch des Fahrers selbständig über eine elektronische Lenkhilfe gesteuert in die Lücke rückwärts rangiert. Die Längsführung bleibt beispielsweise weiterhin dem Fahrer überlassen. Es ist aber auch ein vollautomatisches System denkbar, welcher zusätzlich zur Aufgabe der Querführung über die Ansteuerung von Motor - und Bremsmomenten auch die Aufgabe der Längsregelung übernimmt. Im Rahmen eines derartigen Parkassistenten oder im Rahmen einer einfachen Einparkhilfe in Form bekannter PDC-Systeme werden auch die Ultraschallsensoren S1 bis S8 mit Messrichtung in Fahrzeuglängsachse benötigt und aktiviert.
Das Steuergerät 2 weist ein Programmmodul 4 auf, durch das die Sensorgruppen G1 und G2 automatisch abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit v abwechselnd aktivierbar sind und zwar beispielsweise in der im Folgenden näher beschriebenen Art und Weise:

In den 2 und 3 ist die Häufigkeit H der Aktivierung der Sensorgruppen G1 und G2 in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v dargestellt. Es könnten auch mehr als zwei Sensorgruppen vom Steuergerät 2 automatisch abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit v abwechselnd aktiviert werden.

Gemäß dem Beispiel in 2 wird die Aktivierung der zweiten Sensorgruppe G2 kontinuierlich (möglich wäre auch quasikontinuierlich oder in Stufen) umso häufiger vorgenommen je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit v ist. Die Häufigkeit H der Aktivierung der ersten Sensorgruppe G1 wird hierzu entsprechend umgekehrt proportional vorgegeben.
In 3 wird die erste Sensorgruppe G1 unterhalb einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit v, z. B. im Bereich v<1 0km/h, häufiger aktiviert als die zweite Sensorgruppe G2. Die zweite Sensorgruppe G2 wird oberhalb einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit v, hier im Bereich v>10 km/h häufiger aktiviert als die erste Sensorgruppe G1.
In beiden Beispielen gemäß den 2 und 3 werden die Sensorgruppen G1 und G2 nur innerhalb eines definierten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichs dv, hier z. B. zwischen 0 und etwa 15 km/h, abwechselnd aktiviert. Dieser Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich dv ergibt sich vorzugsweise durch die Kriterien, durch die sowohl die Einparkhilfe als auch das Parklückenvermessungssystem aktiviert sind. Die Aktivierung dieser beiden Systeme kann manuell durch den Fahrer oder automatisch in Abhängigkeit von beispielsweise auch fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Bedingungen vom Steuergerät 2 vorgenommen werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Einparkhilfe zwischen 0 und 15 km/h aktiviert und das Parklückenvermessungssystem zwischen 0 und etwa 40 km/h.
Hier nicht näher dargestellt können auch die erste Sensorgruppe die Sensoren zur Seitenraumüberwachung eines Spurwechselassistenzsystems und die zweite Sensorgruppe die Sensoren zur Rückraumüberwachung eines Spurwechselassistenzsystems sein. Für die Seitenraumüberwachung werden als erste Sensorgruppe üblicherweise Ultraschallsensoren verwendet (ähnlich den Sensoren S9 bis S12), die eher im vergleichsweise niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich verlässlich sind. Für die Rückraumüberwachung wird als zweite Sensorgruppe üblicherweise mindestens ein Radarsensor oder eine Kamera verwendet (örtlich ähnlich den Sensoren S5 bis S8), die eher im vergleichsweise hohen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich verlässlich ist. Hierbei sind die Sensoren der ersten und zweiten Sensorgruppe jedoch beispielsweise nicht identisch sondern vielmehr unterschiedlich. Die Anwendung der Erfindung ist auch bei weiteren Fahrerassistenzsystemen mit Sensorgruppen unterschiedlicher Funktion möglich.
Würden die Sensoren S9 bis S12 beispielsweise einmal zur Parklückenvermessung und einmal zur Seitenraumüberwachung im Rahmen eines Spurwechselassistenten verwendbar sein, könnten diese Sensoren beispielsweise im ersten Fall als zweite Sensorgruppe in einem vergleichsweise hohen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich und im zweiten Fall als erste Sensorgruppe in einem vergleichsweise niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich definiert werden.
Weiterhin kann die Erfindung auch durch mehr als ein Steuergerät realisiert werden, wenn in den beteiligten Steuergeräten entsprechend zusammenarbeitende Programmmodule enthalten sind und die Steuergeräte beispielsweise über ein Bussystem miteinander kommunizieren.

Claims

Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug (1) mit mindestens einer ersten und einer zweiten, unterschiedlichen Funktionen zugeordneten Sensorgruppe (G1, G2) zur Erfassung von Fahrzeugumfeld-Informationen und mit mindestens einem elektronischen Steuergerät (2) zur Steuerung eines Aktuators und/oder einer Anzeige (3) für den Fahrer in Abhängigkeit von den aus den Sensorsignalen gewonnenen Fahrzeugumfeld-Informationen, wobei das Steuergerät (2) ein Programmmodul (4) aufweist, durch das die Sensorgruppen (G1, G2) vom Steuergerät (2) automatisch abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) abwechselnd aktivierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der zweiten Sensorgruppe (G2) umso häufiger vorgenommen wird je, höher die Fahrzeuggeschwindigkeit (v) ist und dass die Häufigkeit (H) der Aktivierung der ersten Sensorgruppe (G1) hierzu entsprechend umgekehrt proportional vorgegeben wird.
Fahrerassistenzsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensorgruppe (G1) unterhalb einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit (v) häufiger aktivierbar ist als die zweite Sensorgruppe (G2) und dass die zweite Sensorgruppe (G2) oberhalb einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit (v) häufiger aktivierbar ist als die erste Sensorgruppe (G1).
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorgruppen (G1, G2) nur innerhalb eines definierten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichs (dv) abwechselnd aktivierbar sind.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensorgruppe (G1) die Sensoren (S1, S2,... S8) einer Einparkhilfe und die zweite Sensorgruppe (G2) die Sensoren (S9, S10,... S12) eines Parklückenvermessungssystems sind.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensorgruppe die Sensoren zur Seitenraumüberwachung eines Spurwechselassistenzsystems und die zweite Sensorgruppe die Sensoren zur Rückraumüberwachung des Spurwechselassistenzsystems sind.
Fahrerassistenzsystem nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren der erste Sensorgruppe (G1) und die Sensoren (G2) der zweiten Sensorgruppe identisch sind.