DE102014215274A1

DE102014215274A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102014215274A1
Application number: DE102014215274.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Erban
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2016-02-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, umfassend die folgende Schritte:
– Ermitteln eines Abstands zwischen dem Fahrzeug und einem dem Fahrzeug hinterherfahrenden weiteren Fahrzeug,
– Ermitteln einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug,
– Ermitteln einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs,
– Ermitteln eines mindestens benötigten Bremswegs für das weitere Fahrzeug basierend auf einem vorgegebenen Reibwert einer Straße, auf welcher die beiden Fahrzeuge fahren, dem Abstand, der Relativgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit, um eine Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug zu vermeiden,
– Vergleichen des ermittelten Bremswegs mit dem ermittelten Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug und
– Führen des Fahrzeugs basierend auf dem Vergleich derart, dass ein zur Verfügung stehender Bremsweg für das weitere Fahrzeug vergrößert wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung sowie ein Computerprogramm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm.
Stand der Technik
Die Offenlegungsschrift DE 10 328 755 A1 zeigt ein System zur Vermeidung von Auffahrunfällen.
Die Offenlegungsschrift DE 19 933 782 A1 zeigt ein Verfahren zur Vermeidung von Auffahrunfällen sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
Offenbarung der Erfindung
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitzustellen, das einen Auffahrunfall vermeidet oder zumindest eine Unfallschwere verringert.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann des Weiteren darin gesehen werden, eine entsprechende Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs anzugeben.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann auch darin gesehen werden, ein entsprechendes Computerprogramm anzugeben.
Diese Aufgaben werden mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
Nach einem Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitgestellt, umfassend die folgende Schritte:

– Ermitteln eines Abstands zwischen dem Fahrzeug (, das im Folgenden auch als das eigene Fahrzeug bezeichnet werden kann,) und einem dem Fahrzeug hinterherfahrenden weiteren Fahrzeug (, das im Folgenden auch als das hinterherfahrende Fahrzeug bezeichnet werden kann,),
– Ermitteln einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug,
– Ermitteln einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs,
– Ermitteln eines mindestens benötigten Bremswegs für das weitere Fahrzeug basierend auf einem vorgegebenen Reibwert einer Straße, auf welcher die beiden Fahrzeuge fahren, dem Abstand, der Relativgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit, um eine Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug zu vermeiden,
– Vergleichen des ermittelten Bremswegs mit dem ermittelten Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug und
– Führen des Fahrzeugs basierend auf dem Vergleich derart, dass ein zur Verfügung stehender Bremsweg für das weitere Fahrzeug vergrößert wird.

Gemäß einem anderen Aspekt wird eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitgestellt, die eingerichtet ist, das Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs durchzuführen.
Gemäß einem anderen Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Programmcode zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs umfasst, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.
Die Erfindung umfasst also insbesondere den Gedanken, den fehlenden Bremsweg des weiteren Fahrzeugs aus einer Relativbewegung der beiden Fahrzeuge zueinander zu ermitteln. Dazu wird der vorhandene Bremsweg, also der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug, in Relation zum prädizierten Bremsweg, also des mindestens benötigten Bremswegs, in Relation gesetzt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise erkannt werden, wie viel zusätzlicher Bremsweg das weitere Fahrzeug benötigt, um eine Kollision zu vermeiden. Entsprechend kann dann das Fahrzeug optimal geführt werden, um den zur Verfügung stehenden Bremsweg für das weitere Fahrzeug zu vergrößern. Somit kann in vorteilhafter Weise ein Auffahrunfall vermieden werden. Zumindest kann eine Unfallschwere verringert werden. Denn selbst im Fall einer Kollision weist das weitere Fahrzeug aufgrund des verlängerten Bremswegs eine geringere Aufprallgeschwindigkeit auf im Vergleich zu dem Fall, in welchem der zur Verfügung stehende Bremsweg nicht vergrößert wird.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zu Verfügung stehende Bremsweg nur so lange vergrößert wird, bis dieser dem mindestens benötigten Bremsweg entspricht. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass der zur Verfügung stehende Bremsweg nicht unnötigerweise zuviel, also mehr als benötigt, vergrößert wird. Denn in der Regel befinden sich noch weitere Fahrzeuge im Umfeld dieser beiden Fahrzeuge, sodass eine zu große Vergrößerung des zur Verfügung stehenden Bremswegs zu einer Kollision mit diesen weiteren Fahrzeugen oder zumindest zu einer gefährlichen Annäherung an diese weiteren Fahrzeuge führen kann. Dies kann in vorteilhafter Weise mittels dieser Ausführungsform vermieden werden. Das heißt, dass das eigene Fahrzeug wieder verzögert oder abgebremst wird, wenn der zur Verfügung stehende Bremsweg dem mindestens benötigten Bremsweg entspricht. Vorzugsweise wird das eigene Fahrzeug, nachdem es zum Vergrößern des zur Verfügung stehenden Bremswegs beschleunigt wurde, wieder abgebremst oder verzögert. Dies insbesondere auch dann, wenn der durch die Beschleunigung vergrößerte Bremsweg für das hinterherfahrende Fahrzeug noch nicht dem mindestens benötigten Bremsweg entspricht. Dies wird insbesondere dann durchgeführt, wenn ein weiteres Beschleunigen des eigenen Fahrzeugs zu einer Kollision mit einem Objekt, zum Beispiel mit einem vorausfahrenden Fahrzeug, oder zu einer anderen gefährlichen Situation führen würde. Doch selbst in diesem Fall wird durch den vergrößerten Bremsweg die Fahrzeuggeschwindigkeit des hinterherfahrenden Fahrzeugs noch weiter minimiert sein, so dass eine Unfallschwere oder eine Kollisionsschwere gemindert wird.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der vorgegebene Reibwert einem vom weiteren Fahrzeug ausgenutzten Reibwert entspricht, der basierend auf einer zeitlichen Ableitung einer Geschwindigkeit des weiteren Fahrzeugs ermittelt wird, die basierend auf der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt wird. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass ein genaueres Ermitteln oder eine genauere Prädiktion des mindestens benötigten Bremswegs ermöglicht ist. Denn es wird nicht ein theoretischer oder angenommener Reibwert für die Prädiktion oder das Ermitteln verwendet. Vielmehr wird der vom weiteren Fahrzeug tatsächlich ausgenutzte Reibwert verwendet. Denn unterschiedliche Fahrzeuge können in der Regel unterschiedlich stark oder gut verzögern. Des Weiteren bremsen unterschiedliche Fahrer unterschiedlich stark. Somit kann es passieren, dass das weitere Fahrzeug nicht den maximal möglichen Reibwert für die Straße ausnutzt, sondern vielmehr einen geringeren Reibwert. Dies wird mittels dieser Ausführungsform berücksichtigt, sodass eine genauere Prädiktion des mindestens benötigten Bremswegs ermöglicht ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei einem Vorhandensein eines dem Fahrzeug vorausfahrenden anderen Fahrzeugs (, das im Folgenden auch als das vorausfahrende Fahrzeug bezeichnet werden kann,) ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem anderen Fahrzeug ermittelt wird, wobei das Führen des Fahrzeugs basierend auf dem ermittelten Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem anderen Fahrzeug derart durchgeführt wird, um einen vorgegebenen Mindestabstand zwischen dem Fahrzeug und dem anderen Fahrzeug nicht zu unterschreiten. Dadurch wird in vorteilhafter Weise vermieden, dass es aufgrund des Führens des Fahrzeugs, um den zur Verfügung stehenden Bremsweg zu vergrößern, nicht zu einer Kollision mit einem Fahrzeug kommt, welches dem Fahrzeug vorausfährt. Das heißt, dass aufgrund eines Ausweichvorgangs des Fahrzeugs es nicht zu einem Folgeunfall mit einem vorausfahrenden Fahrzeug kommen kann. Das heißt, dass der Freiraum, den das Fahrzeug aufgrund des vorausfahrenden Fahrzeugs hat, berücksichtigt wird, insofern innerhalb dieses Freiraums der zur Verfügung stehende Bremsweg vergrößert wird. Zum Beispiel wird das eigene Fahrzeug, nachdem es beschleunigt wurde, um den zur Verfügung stehenden Bremsweg zu vergrößern, wieder verzögert oder abgebremst, um den Mindestabstand zum vorausfahrenden nicht zu unterschreiten.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass vom Fahrzeug an das andere Fahrzeug eine Abstandsvergrößerungsaufforderung, dass das andere Fahrzeug den Abstand zwischen dem anderen Fahrzeug und dem Fahrzeug vergrößern soll, gesendet wird. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass das andere Fahrzeug Kenntnis darüber erlangt, dass es den Abstand zwischen sich und dem Fahrzeug vergrößern soll. Denn wenn dieser Abstand vergrößert ist, so kann das Fahrzeug zum Beispiel ohne einen Spurwechsel weiter den zur Verfügung stehenden Bremsweg für das weitere Fahrzeug vergrößern, ohne dass es zu einer Kollision mit dem anderen Fahrzeug kommt. Beispielsweise kann die Abstandsvergrößerungsaufforderung einen Wert umfassen, der angibt, um wie viel das andere Fahrzeug den Abstand zwischen sich und dem Fahrzeug vergrößern soll.
Nach einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Führen ein Verzögern des Fahrzeugs und/oder ein Durchführen eines Fahrspurwechsels umfasst, um zu verhindern, dass der vorgegebene Mindestabstand unterschritten wird, wobei der Fahrspurwechsel nur dann durchgeführt wird, wenn der Fahrspurwechsel gefahrlos durchgeführt werden kann. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass der vorgegebene Mindestabstand nicht unterschritten wird. Ein Auffahrunfall des Fahrzeugs auf das andere Fahrzeug wird so in vorteilhafter Weise vermieden. Um zu erkennen, dass der Fahrspurwechsel gefahrlos durchgeführt werden kann, ist beispielsweise eine Umfelderfassungseinrichtung vorgesehen, die ein Umfeld des Fahrzeugs erfassen kann. Basierend auf dem erfassten Fahrzeugumfeld wird ermittelt, ob sich beispielsweise andere Fahrzeuge auf benachbarten Fahrspuren befinden, sodass in diesem Fall ein Fahrspurwechsel nicht ohne Weiteres gefahrlos durchgeführt werden kann.
Nach einer Ausführungsform ist eine Umfelderfassungseinrichtung zum Erfassen eines Fahrzeugumfelds vorgesehen. Die Umfelderfassungseinrichtung umfasst beispielsweise einen oder mehrere Umfeldsensoren, die insbesondere gleich oder vorzugsweise unterschiedlich ausgebildet sind. Ein Umfeldsensor ist beispielsweise ein Radarsensor, ein Ultraschallsensor, ein Lidar-Sensor oder ein Videosensor, beispielsweise ein Videosensor einer Videokamera.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Aufprallgeschwindigkeit, mit welcher das weitere Fahrzeug im Fall einer Kollision auf das Fahrzeug aufprallt, ermittelt wird, wobei basierend auf der ermittelten Aufprallgeschwindigkeit ein Rückhaltesystem des Fahrzeugs gesteuert wird, um eine Unfallschwere für Fahrzeuginsassen zu verringern. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass selbst im Fall einer Kollision eine Unfallschwere für Fahrzeuginsassen verringert werden kann. Beispielsweise ist vorgesehen, dass ein Gurtstraffer des Rückhaltesystems aktiviert, also gestrafft wird. Zudem sind in weiteren Ausführungsformen einzeln oder in Kombination im Fall einer Kollision folgendes vorgesehen: ein senkrecht Stellen der Sitzlehnen, ein Optimieren der Position der Kopfstützen, ein Schließen der Fenster und eine Betätigung der Bremsen bei stehendem Fahrzeug.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Führen zum Vergrößern des Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug ein Beschleunigen des Fahrzeugs umfasst und/oder ein Durchführen eines Fahrspurwechsels umfasst, wobei der Fahrspurwechsel nur dann durchgeführt wird, wenn der Fahrspurwechsel gefahrlos durchgeführt werden kann. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass der zur Verfügung stehende Bremsweg vergrößert wird. Analog zu den vorstehend gemachten Ausführungen ist auch hier vorzugsweise vorgesehen, dass mittels einer Umfelderfassungseinrichtung ein Fahrzeugumfeld erfasst wird, um basierend auf dem erfassten Fahrzeugumfeld zu erkennen, ob der Fahrspurwechsel gefahrlos durchgeführt werden kann oder nicht.
Nach einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Umfelderfassungseinrichtung, die beispielsweise wie die vorstehend genannte Umfelderfassungseinrichtung ausgebildet ist. Insbesondere umfasst die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung zum Steuern eines oder mehrerer Aktoren und/oder Steller des Fahrzeugs. Insbesondere umfasst die Vorrichtung eine Verarbeitungseinrichtung, die basierend auf den mittels der Umfelderfassungseinrichtung zur Verfügung gestellten Umfelddaten jeweilige Abstände zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug und/oder zwischen dem Fahrzeug und dem anderen Fahrzeug und/oder entsprechende Relativgeschwindigkeiten zwischen den einzelnen Fahrzeugen und/oder entsprechend mindestens benötigte Bremswege und/oder Reibwerte ermitteln kann. Insbesondere führt die Verarbeitungseinrichtung die Vergleichsschritte durch. Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, das Fahrzeug entsprechend den vorgenannten Schritten zu führen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen
1 ein Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs,
2 ein detailliertes Blockdiagramm des Verfahrens, zum Betreiben eines Fahrzeugs,
3 ein Simulationsmodell zur Simulation des Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs,
4 den Funktionsblock des Verfahrens gemäß 3,
5 zeitliche Verläufe von verschiedenen Größen oder Werten des Simulationsmodells, wenn eine Kollision nicht verhindert wird, und
6 zeitliche Verläufe von verschiedenen Größen oder Werten des Simulationsmodells, wenn die Kollision verhindert wird.
1 zeigt ein Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs.
Gemäß einem Schritt 101 wird ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem dem Fahrzeug hinterherfahrenden weiteren Fahrzeug ermittelt. In einem Schritt 103 wird eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug ermittelt. Das Ermitteln der Relativgeschwindigkeit und das Ermitteln des Abstands können zum Beispiel basierend auf einer Radarmessung durchgeführt werden. In einem Schritt 105 wird eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt.
Basierend auf der ermittelten Geschwindigkeit, dem ermittelten Abstand, der ermittelten Relativgeschwindigkeit und einem initial vorgegebenen Mindestreibwert einer Straße, auf welcher die beiden Fahrzeuge fahren, wird in einem Schritt 107 ein mindestens benötigter Bremsweg für das weitere Fahrzeug ermittelt, um eine Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug zu vermeiden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der vorgegebene Reibwert einem vom weiteren Fahrzeug ausgenutzten Reibwert entspricht, der basierend auf einer zeitlichen Ableitung einer Geschwindigkeit des weiteren Fahrzeugs ermittelt wird, die basierend auf der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt wird.
In einem Schritt 109 wird der ermittelte Bremsweg mit dem ermittelten Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug verglichen. Abhängig von dem Vergleich oder basierend auf dem Vergleich wird in einem Schritt 111 das Fahrzeug derart geführt, dass ein zur Verfügung stehender Bremsweg für das weitere Fahrzeug vergrößert wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Fahrzeug beschleunigt wird.
In dem Vergleich wird insbesondere ermittelt, ob der ermittelte Abstand kleiner oder größer als der mindestens benötigte Bremsweg ist. Wenn der ermittelte Abstand kleiner ist als der mindestens benötigte Bremsweg, so wird das Fahrzeug vorzugsweise beschleunigt und/oder es wird vorzugsweise ein Fahrspurwechsel durchgeführt. Wenn der mindestens benötigte Bremsweg kleiner ist als der ermittelte Abstand, so ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Fahrzeug nicht beschleunigt wird und/oder einen Fahrspurwechsel durchführt.
2 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren auf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt wird.
Das Blockdiagramm zeigt dem Fachmann an sich bekannte arithmetische und logische Operanden, denen entsprechende Eingangsgrößen zugeführt werden, so dass diese Operanden dann entsprechende Ausgangsgrößen ausgeben. Hierbei zeigt das Bezugszeichen 201 auf die Eingangsgröße „gemessene Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug“.
Das Bezugszeichen 203 zeigt auf die Eingangsgröße "Geschwindigkeit des Fahrzeugs". Das Bezugszeichen 205 zeigt auf die Eingangsgröße "gemessener Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug". Das Bezugszeichen 207 zeigt auf die Eingangsgröße "gemessene Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug". Das Bezugszeichen 209 zeigt auf einen initial vorgegebenen Mindestreibwert. Das Bezugszeichen 211 zeigt an, in welchem Zustand sich die Vorrichtung zum Betreiben des Fahrzeugs befindet, also ob sie aktiv ist oder nicht, also ob sie eine Kollision vermeiden kann oder nicht. Das Bezugszeichen 213 zeigt auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Das Bezugszeichen 215 zeigt auf die vom Fahrer vorgegebene Beschleunigung des Fahrzeugs, das Bezugszeichen 217 zeigt auf den Sollwert der Fahrzeugverzögerung, das Bezugszeichen 219 zeigt auf einen gemessenen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug. Das Bezugszeichen 221 zeigt auf den Sollwert der Fahrzeugverzögerung, das Bezugszeichen 223 zeigt auf den Sollwert der Fahrzeugbeschleunigung im Ausweichfall. Das Bezugszeichen 225 zeigt auf die Ausgangsgröße "mindestens benötigter Bremsweg". Das Bezugszeichen 227 zeigt auf den geschätzten, vom weiteren Fahrzeug ausgenutzten möglichen Reibwert. Das Bezugszeichen 229 zeigt auf den noch fehlenden Bremsweg, um eine Kollision zu vermeiden. Das Bezugszeichen 231 zeigt auf das Flag zur Freigabe des Ausweichreglers. Das Bezugszeichen 233 zeigt auf den vorhandenen Bremsweg, also auf den Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug. Das Bezugszeichen 235 zeigt auf das Flag zur Erkennung einer Heck Kollision. Das Bezugszeichen 237 zeigt auf die Aufprallgeschwindigkeit des weiteren Fahrzeugs im Fall einer Kollision. Das Bezugszeichen 239 zeigt auf den Sollwert der Beschleunigung des Fahrzeugs, um einen zur Verfügung stehenden zusätzlichen Bremsweg für das weitere Fahrzeug bereit zu stellen. Das Bezugszeichen 241 zeigt auf den Abstand zum nachfolgenden Fahrzeug. Das Bezugszeichen 243 zeigt auf die „Eingangsgröße gemessene Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug“. Das Bezugszeichen 245 zeigt auf die eigene Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Bezugszeichen 247 zeigt auf die Fahrzeuggeschwindigkeit des nachfolgenden Fahrzeugs zum Zeitpunkt (k – 1). Das Bezugszeichen 249 zeigt auf die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit des nachfolgenden Fahrzeugs zum Zeitpunkt (k).
Die vorstehend genannten Eingangsgrößen werden entsprechend den logischen Operanden oder arithmetischen Operanden verarbeitet, sodass entsprechend dem Blockdiagramm die Ausgangsgrößen, wie vorstehend genannt, ermittelt oder gebildet werden.
3 zeigt ein Simulationsmodell des Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs.
Das Bezugszeichen 301 zeigt auf einen Simulationsblock für das Fahrzeug. Das Bezugszeichen 303 zeigt auf einen Simulationsblock für das weitere Fahrzeug, welches dem Fahrzeug 301 hinterherfährt. Das Bezugszeichen 305 zeigt auf einen Simulationsblock für ein dem Fahrzeug 301 vorausfahrendes Fahrzeug. Das Bezugszeichen 307 zeigt auf einen Simulationsblock für ein Heckradar des Fahrzeugs 301. Das Bezugszeichen 309 zeigt auf einen Simulationsblock für das Frontradar des Fahrzeugs 301
Die Bezugszeichen 313 bis 317 dienen zur Steuerung der Simulation zur Vorgabe der Verzögerung des nachfolgenden Fahrzeugs. Das Bezugszeichen 319 zeigt somit auf die vorgegebene Verzögerung des nachfolgenden Fahrzeugs zum Zweck der Simulation.
Das Bezugszeichen 311 zeigt auf einen Block, der das Blockdiagramm gemäß 2 umfasst, wobei dieses der Übersicht halber nicht in 3 detailliert dargestellt ist. Dargestellt sind lediglich die einzelnen Eingangsgrößen und einige Ausgangsgrößen. Das Bezugszeichen 403 zeigt auf die Geschwindigkeit v1 des Fahrzeugs 301. Das Bezugszeichen 405 zeigt auf einen Abstand zwischen dem Fahrzeug 301 und dem Fahrzeug 305.
Einige Größen werden nur zur Simulation bereit gestellt, sie sind nicht notwendig für das eigentliche Verfahren. Hierzu gehört das Bezugszeichen 401 auf die Position x1 des eigenen Fahrzeugs 301. Das Bezugszeichen 304 zeigt die X-Position des nachfolgenden Fahrzeugs an. Das Bezugszeichen 407 zeigt auf die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug 301 und dem anderen Fahrzeug 305.
In 3 zeigt das Bezugszeichen 215 auf einen Eingang des Blocks 311. In 3 zeigt das Bezugszeichen 304 auf einen Ausgang des Blocks 303.
Im Lichte dieser Beschreibung werden folgende Abkürzungen verwendet: "x" steht für eine Position. "v" steht für eine Geschwindigkeit. Der Zusatz "ext" steht für ein externes Fahrzeug bezogen auf das Fahrzeug 301. Der Zusatz "own" steht für das eigene Fahrzeug 301. Der Zusatz "Diff" steht für eine Differenz zwischen den entsprechenden Positionen oder den entsprechenden Geschwindigkeiten, also einem Relativabstand respektive einer Relativgeschwindigkeit. "a" steht für eine Beschleunigung. Der Zusatz "veh" steht für "Fahrzeug", auf Englisch "vehicle". Der Begriff "crash" steht für Kollision. „BrakeDist“ steht für „Bremsweg“. „available“ steht für „zur Verfügung stehend“. „required“ steht für „benötigt“. „missing“ steht für „noch fehlend“. „Diff_Rear“ steht für eine Differenz zwischen einem jeweiligen Wert (Position oder Geschwindigkeit) des eigenen Fahrzeugs und des hinterherfahrenden Fahrzeugs. „xDiff_Rear“ steht also für die Distanz oder den Abstand zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem hinterherfahrenden oder nachfolgenden Fahrzeug. In den 5 und 6 stehen die entsprechenden Begriffe im Zusammenhang mit dem entsprechenden Bezugszeichen zwecks besserer und verständlicherer Darstellung der Zeichnungen.
Die einzelnen Simulationsblöcke simulieren die Fahrzeuge, wobei die einzelnen Simulationsblöcke entsprechende Ausgangsgrößen ausgeben respektive den Simulationsblöcken entsprechende Eingangsgrößen zuführen.
In 4 ist der Teil des Simulationsmodells der 3 näher dargestellt, welches mit dem Bezugszeichen 311 versehen wurde. Deutlich gezeigt sind die Eingangsgrößen und die Ausgangsgrößen des Blockdiagramms 311, das wiederum in 2. bereits detailliert beschrieben wurde.
5 zeigt zeitliche Verläufe von verschiedenen Eingangs- und Ausgangsgrößen, wie sie vorstehend bereits aufgeführt wurden oder nachstehend noch erläutert werden. Das Bezugszeichen 249 zeigt auf einen zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit des weiteren Fahrzeugs. Angenommen ist hier eine Geschwindigkeit von 100 km/h für das weitere Fahrzeug. Das Bezugszeichen 205 zeigt auf einen zeitlichen Verlauf des Abstandes zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug. Hier ist angenommen, dass zum Zeitpunkt t = 0 der Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen 92 m beträgt. Das Bezugszeichen 304 zeigt auf die X-Position des nachfolgenden Fahrzeugs. Das Bezugszeichen 245 zeigt auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, hier angenommene 0 km/h. Das heißt, dass das Fahrzeug hält. Der Pfeil mit dem Bezugszeichen 535 zeigt auf den Moment, in dem es zu einem Auffahrunfall zwischen den beiden Fahrzeugen kommt. Das Bezugszeichen 401 zeigt auf die X-Position des Fahrzeugs. Das Bezugszeichen 229 zeigt auf eine Kurve, die anzeigt, dass noch 3,8 m Bremsweg fehlen, um eine Kollision zwischen den Fahrzeugen zu vermeiden. Das Fahrzeug bewegt sich nicht, obwohl sich von hinten das weitere Fahrzeug nähert. Insofern kommt es hier zu einem Crash oder einer Kollision oder einem Auffahrunfall.
So zeigt die 5 zusammenfassend, dass sich das Fahrzeug 303 von hinten dem Fahrzeug 301 nähert und bei Beginn der Notbremsung eine Geschwindigkeit von ca. 100 km/h hat. Es fehlen ca. 3,8 m Bremsweg. Es kommt zu einem Heckaufprall mit ca. 30 km/h. Der geschätzte Reibwert wird, ausgehend von 0,8, auf 1,0 angepasst.
6 zeigt die entsprechenden Verläufe der Eingangs- und Ausgangsgrößen gemäß 5, wobei hier jedoch nun das Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs durchgeführt wird, indem das Fahrzeug beschleunigt wird. Denn es wurde erkannt, dass der zur Verfügung stehende Bremsweg nicht ausreicht. Das heißt, dass der mindestens benötigte Bremsweg größer ist als der ermittelte Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug. So zeigt hier der Pfeil mit dem Bezugszeichen 601 auf einen Punkt, an welchem beide Fahrzeuge mit einem Relativabstand von ca. 1.50 m angeordnet sind, es ist nicht zu einer Kollision gekommen. Das Fahrzeug wurde im Mittel auf ca. 6 km/h beschleunigt und anschließend wieder auf 0 km/h verzögert. Das Fahrzeug fuhr so ca. 5m nach vorne, bis der zur Verfügung stehende Bremsweg so weit vergrößert wurde, dass das weitere Fahrzeug ausreichend Platz für seine Bremsung hatte und so ein zusätzlicher Bremsweg von ca. 3.8m genutzt werden konnte.
6 zeigt zusammenfassend die Simulation ohne einen Crash. Hier nähert sich das Fahrzeug 303 von hinten dem Fahrzeug 301 und hat bei Beginn der Notbremsung eine Geschwindigkeit von ca. 100 km/h. Es fehlen ca. 3,8 m Bremsweg. Das Fahrzeug 301 erkennt dies und fährt automatisch ca. 5,0 m nach vorn und bremst wieder ab. Der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug 305 beträgt 0,5 m. Ein Unfall wird dadurch vermieden. Der geschätzte Reibwert wird, ausgehend von 0,8 auf 1,0 angepasst.
Die in 5 und 6 verwendeten Bezugszeichen werden teilweise auch in anderen Figuren verwendet und sind im Zusammenhang mit der entsprechenden Figurenbeschreibung dort bereits näher erläutert.
Die einzelnen Schritte, die in einem Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs ausgeführt werden können, werden nachfolgend noch einmal wie folgt beschrieben:
Mit Hilfe der im Fahrzeug 301 eingebauten Messeinrichtung (zum Beispiel eine Umfelderfassungseinrichtung) werden der Abstand und die relative Geschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug 305 bestimmt. Genauso werden der Abstand und die relative Geschwindigkeit zum nachfolgenden Fahrzeug 303 bestimmt.
Damit kann man, basierend auf der eigenen gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit (v₁), die aktuellen Geschwindigkeiten des vorausfahrenden (v₂) und des nachfolgenden Fahrzeugs (v₀) bestimmen: v₀ = v₁ + v_DiffRear (1) v₂ = v₁ + v_DiffFront (2) mit den gemessenen Größen:

v₁:: Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs
v_DiffRear:: relative Geschwindigkeit zum nachfolgenden Fahrzeug
v_DiffFront:: relative Geschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug

Aus den Geschwindigkeiten v₀ und v₁ lässt sich der mindestens benötigte Bremsweg berechnen, wenn man für den nutzbaren Reibwert den Startwert zum Beispiel 0,8 für eine trockene, griffige Fahrbahn bestimmt. Damit lässt sich eine Fahrzeugverzögerung a_max von 8 m/s² erreichen.
Der tatsächlich ausgenutzte Reibwert wird für das vom Radar erfasste nachfolgende Fahrzeug 303 durch Ableitung seiner Geschwindigkeit v₀ näherungsweise bestimmt und dient zur Stützung der geschätzten, maximal erreichbaren Fahrzeugverzögerung. Zudem kann zusätzlich durch bekannte Schätzverfahren dieser Wert entsprechend angepasst werden, wobei als Obergrenze zum Beispiel maximal der Wert 1,0 angesetzt wird.
Damit kann man näherungsweise den mindestens benötigten Bremsweg für das nachfolgende Fahrzeug berechnen: s₀₁ = (v₀ ² – v₁ ²)/(2·a_max) (3) mit den Größen:

v₀:: Geschwindigkeit des nachfolgenden Fahrzeugs
v₁:: Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs
a_max:: geschätzte, maximal mögliche Verzögerung des nachfolgenden Fahrzeugs
s₀₁:: mindestens benötigter Bremsweg des nachfolgenden Fahrzeugs

Der mindestens benötigte Bremsweg s₀₁ wird mit dem gemessenen Abstand zum nachfolgenden Fahrzeug verglichen. Dieser Abstand ist gleichzeitig der aktuell verfügbare Bremsweg. Aus der Differenz der beiden Größen wird der fehlende Bremsweg ermittelt. Sollte der fehlende Bremsweg größer als ein Schwellwert z.B. 0 sein und der Heck-Aufprallschutz aktiviert sein, so wird der Ausweichregler aktiviert (Flag make_way = true).
Gleichzeitig erfolgt nach einer anderen Ausführungsform beispielsweise eine Warnung des Fahrers im nachfolgenden Fahrzeug durch das Betätigen zum Beispiel der Warnblinkeinrichtung des eigenen Fahrzeugs 301 mit zum Beispiel erhöhter Blinkfrequenz.
Der Ausweichregler prüft zunächst den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug. Ist genügend Platz vorhanden und es wird ein potenzieller Heckaufprall prognostiziert (Flag make_way = true), wird der Fahrer im eigenen Fahrzeug auf die drohende Gefahr hingewiesen (optisch und/oder akustisch).
Das Fahrzeug wird automatisch moderat beschleunigt zum Beispiel mit 1 m/s² ((223) a_accel_plus), so lange, bis der zur Verfügung gestellte Bremsweg entsprechend so weit verlängert ist, dass die Gefahr damit abgewendet ist (make_way = false). Dabei kann die aktive Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit auf einen vorgegebenen Grenzwert hin limitiert werden.
Dann wird das Fahrzeug wieder automatisch abgebremst zum Beispiel mit –3 m/s² verzögert ((217) a_accel_minus) oder auf die vom Fahrer vorgegebene Geschwindigkeit/Beschleunigung eingeregelt.
Das Fahrzeug wird in jedem Fall automatisch mit zum Beispiel –3 m/s² verzögert ((217) a_accel_minus), wenn der gemessene Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug 305 einen kritischen Schwellwert unterschreitet. Dieser Schwellwert ist abhängig von der Differenzgeschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug 305.
Ein Aufprallen auf das vorausfahrende Fahrzeug wird damit in vorteilhafter Weise verhindert.
Im Idealfall wird der mögliche Bremsweg für das nachfolgende Fahrzeug so verlängert, dass ein Heckaufprall verhindert wird.
Sobald ein gefährliches Annähern des nachfolgenden Fahrzeugs erkannt wird (fehlender Bremsweg zum Beispiel größer als 1 m), erfolgt eine Prognose der Aufprallgeschwindigkeit ((237) v_crash).
In Abhängigkeit der prognostizierten Aufprallgeschwindigkeit und damit der Schwere des erwarteten Heckaufpralls, erfolgen weitere flankierende Maßnahmen.
Sollte der notwendige Freiraum zum Vordermann, also zum vorausfahrenden Fahrzeug, nicht ausreichen, kann gemäß einer anderen Ausführungsform ein Spurwechsel bei der überlagerten Fahrzeugführung des eigenen Fahrzeugs angefordert werden. Dazu wird geprüft, ob links oder rechts neben dem vorausfahrenden und dem eigenen Fahrzeug genug "Fluchtraum" zur Verfügung steht. Damit kann dann die Trajektorienplanung für einen aktiven Fahrspurwechsel verknüpft werden.
Es ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, das vorausfahrende Fahrzeug über die Gefahrenlage zu informieren. Die noch fehlende Distanz wird als Wert übertragen und eine entsprechende Positionsänderung des Fahrzeugs 305 angefordert.
Lässt sich ein Heckaufprall trotz aller Maßnahmen nicht verhindern, werden in einer weiteren Ausführungsform z.B. die Kopfstützen und die Sitzlehnen wie vorstehend ausgeführt positioniert und der Gurt gestrafft. Dazu wird beispielsweise die prognostizierte Aufprallgeschwindigkeit ausgewertet.
Sollte es trotz aller Aktionen zum Heckaufprall kommen, sind die negativen Auswirkungen für die Insassen der beteiligten Fahrzeuge zumindest verringert.
Die Erfindung umfasst also insbesondere den Gedanken, ein Verfahren, insbesondere ein Regelverfahren, zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitzustellen, wobei bei einem drohenden Heckaufprall auf das eigene Fahrzeug, der zur Verfügung stehende Freiraum zum vorausfahrenden Fahrzeug in begrenztem Umfang genutzt wird. Das eigene Fahrzeug verringert automatisch die Lücke zum vorausfahrenden Fahrzeug und verlängert somit für das sich von hinten gefährlich nähernde Fahrzeug die nutzbare Bremsstrecke oder den nutzbaren Bremsweg. Die Funktion kann beispielsweise, bei nicht vorhandenem Freiraum, mit der Trajektorienplanung für einen aktiven Fahrspurwechsel verknüpft werden.
Die Bewegung des nachfolgenden Fahrzeugs wird überwacht, und bei drohender Gefahr für einen Heckaufprall wird zur Vermeidung eines Unfalls die potenzielle Bremsstrecke für das nachfolgende Fahrzeug verlängert. Gleichzeitig erfolgt vorzugsweise eine optische Warnung (zum Beispiel durch Warnblinken), um den Fahrer des nachfolgenden Fahrzeugs auf die gefährliche Situation hinzuweisen. Im Idealfall wird so ein Aufprall auf das eigene Fahrzeug verhindert, zumindest werden die Folgen eines unvermeidlichen Aufpralls vermindert.
Schon eine Verlängerung des möglichen Bremswegs um ca. drei Meter vermindert die Aufprallgeschwindigkeit um 28 km/ eines Fahrzeugs, das sich ausgehend von 100 km/h Ausgangsgeschwindigkeit voll verzögert mit –10 m/s² auf das eigene, stehende Fahrzeug zubewegt.
Im einfachsten Fall wird das Verfahren insbesondere durchgeführt, wenn das eigene Fahrzeug nur langsam fährt, zum Beispiel am Ende eines Staus. Ist der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug noch groß genug, kann durch "Platz machen: make way" ein Aufprall verhindert werden. Das Verfahren wird vorzugsweise auch durchgeführt, wenn das eigene Fahrzeug in Bewegung ist.
Sollte der notwendige Freiraum zum Vordermann nicht ausreichen, kann ein Spurwechsel bei der überlagerten Fahrzeugführung des eigenen Fahrzeugs angefordert werden. Ebenso ist vorzugsweise vorgesehen, das vorausfahrende Fahrzeug über die Gefahrenlage zu informieren und eine Positionsveränderung anzufordern.
Das beschriebene (Regel) verfahren nutzt die vorhandene Sensorik zum Beispiel das Front- und Heckradar in Kombination mit der Abstandsregelung / Parkierregelung für ein intelligentes Ausweichmanöver. Eine zusätzliche Hardware ist nicht erforderlich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10328755 A1 [0002]
DE 19933782 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, umfassend die folgende Schritte: – Ermitteln (101) eines Abstands zwischen dem Fahrzeug und einem dem Fahrzeug hinterherfahrenden weiteren Fahrzeug, – Ermitteln (103) einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug, – Ermitteln (105) einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs, – Ermitteln (107) eines mindestens benötigten Bremswegs für das weitere Fahrzeug basierend auf einem vorgegebenen Reibwert einer Straße, auf welcher die beiden Fahrzeuge fahren, dem Abstand, der Relativgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit, um eine Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug zu vermeiden, – Vergleichen (109) des ermittelten Bremswegs mit dem ermittelten Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug und – Führen (111) des Fahrzeugs basierend auf dem Vergleich derart, dass ein zur Verfügung stehender Bremsweg für das weitere Fahrzeug vergrößert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zu Verfügung stehende Bremsweg nur so lange vergrößert wird, bis dieser dem mindestens benötigten Bremsweg entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der vorgegebene Reibwert einem vom weiteren Fahrzeug ausgenutzten Reibwert entspricht, der basierend auf einer zeitlichen Ableitung einer Geschwindigkeit des weiteren Fahrzeugs ermittelt wird, die basierend auf der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei bei einem Vorhandensein eines dem Fahrzeug vorausfahrenden anderen Fahrzeugs ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem anderen Fahrzeug ermittelt wird, wobei das Führen des Fahrzeugs basierend auf dem ermittelten Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem anderen Fahrzeug derart durchgeführt wird, um einen vorgegebenen Mindestabstand zwischen dem Fahrzeug und dem anderen Fahrzeug nicht zu unterschreiten.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei vom Fahrzeug an das andere Fahrzeug eine Abstandsvergrößerungsaufforderung, dass das andere Fahrzeug den Abstand zwischen dem anderen Fahrzeug und dem Fahrzeug vergrößern soll, gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Führen ein Verzögern des Fahrzeugs und/oder ein Durchführen eines Fahrspurwechsels umfasst, um zu verhindern, dass der vorgegebene Mindestabstand unterschritten wird, wobei der Fahrspurwechsel nur dann durchgeführt wird, wenn der Fahrspurwechsel gefahrlos durchgeführt werden kann.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Aufprallgeschwindigkeit, mit welcher das weitere Fahrzeug im Fall einer Kollision auf das Fahrzeug aufprallt, ermittelt wird, wobei basierend auf der ermittelten Aufprallgeschwindigkeit ein Rückhaltesystem des Fahrzeugs gesteuert wird, um eine Unfallschwere für Fahrzeuginsassen zu verringern.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Führen zum Vergrößern des Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren Fahrzeug ein Beschleunigen des Fahrzeugs umfasst und/oder ein Durchführen eines Fahrspurwechsels umfasst, wobei der Fahrspurwechsel nur dann durchgeführt wird, wenn der Fahrspurwechsel gefahrlos durchgeführt werden kann.
Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs, die eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, umfassend Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.