-
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein System und ein Verfahren zur Verkürzung des effektiven Bremsweges, auf dem ein sich bewegendes Kraftfahrzeug, das sich einem innerhalb des gegenwärtigen Weges des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekt nähert, verlangsamt werden soll, vorzugsweise bis zu einem Stillstand. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System zum Hervorrufen einer Querlenkeingabe, um den vom Kraftfahrzeug während des Bremsereignisses zurückgelegten linearen Weg im Vergleich zu einem vorbestimmten Weg in der Spur wirksam zu verkürzen, und ein Verfahren zum Bewerkstelligen dieses Vorgangs.
-
Im Laufe des Betriebs eines Kraftfahrzeugs können gewisse unerkannte und unerwartete Ereignisse, wie etwa das plötzliche Erscheinen eines Tieres oder eines Fußgängers oder das plötzliche Abbremsen eines vorausfahrenden Kraftfahrzeugs, das sich vor dem primären Kraftfahrzeug befindet, zu Situationen führen, in denen eine sofortige Reaktion wünschenswert ist, um einen Zusammenstoß zu vermeiden. In letzter Zeit werden zunehmend fahrzeugeigene Sensoren eingesetzt, um ein Signal für eine Fahrzeugsteuereinheit bereitzustellen, welches das Vorhandensein von Objekten anzeigt, die sich voraus im Fahrweg des Kraftfahrzeugs befinden, und dadurch den Fahrer zu alarmieren.
-
Unter Verwendung der Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs und der gemessenen Entfernung zum voraus befindlichen Objekt kann mithilfe der Fahrzeugsteuereinheit eine Zeit bis zur Kollision (Time To Contact, TTC) mit dem erkannten Objekt berechnet werden. In manchen Fällen kann die berechnete TTC unzureichend dafür sein, dass das Bremssystem des Kraftfahrzeugs das Kraftfahrzeug in der gegenwärtigen Spur zum Halten bringt. In solchen Fahrsituationen bestand eine Lösung für den Fahrer oder das von der Fahrzeugsteuereinheit betätigte Lenksystem, falls dieses vorhanden ist, darin, eine abrupte Lenkeingabe zu erzeugen und dadurch zu versuchen, um das voraus im Fahrweg des Kraftfahrzeugs befindliche Objekt herum zu lenken. Da derartige abrupte Lenkmanöver tendenziell dazu führen, dass das Kraftfahrzeug aus seiner gegenwärtigen Spur ausschert, sind solche Manöver nicht wünschenswert. Daher wäre eine Lösung, die diesem Problem Rechnung trägt, von Vorteil.
-
Die hier offenbarte Lösung besteht in einem System und einem Verfahren zur Erhöhung der effektiven TTC mit einem erkannten Objekt. In Kombination mit der Anwendung einer Lenkassistenz-Fähigkeit werden hier ein System und ein Verfahren offenbart, bei denen eine Querlenkeingabe mit oder ohne Fahrereingabe in die Lenkung des Kraftfahrzeugs hervorgerufen wird. Die Querlenkeingabe kann eine Lenkeingabe für eine Pendelbewegung von einer Seite zur anderen sein, ausgedrückt als eine Maximierung von Querlenkung wie zum Beispiel eine innerhalb eines definierten Bereichs von Frequenzen und Amplituden modulierte Sinuswelle, wodurch die vom Kraftfahrzeug zurückgelegte lineare Entfernung in der Spur gegenüber einem vorbestimmten Weg in der Spur verkürzt wird.
-
Somit ist die durch das vorliegende System und das vorliegende Verfahren bereitgestellte Lösung, welche die effektive TTC für eine Kraftfahrzeugkarosserie erhöht, eine relativ kostengünstige Lösung, welche die Fähigkeit verbessert, ein Kraftfahrzeug auf einem kürzeren effektiven Weg zum Stillstand zu bringen.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem zum Halten eines Kraftfahrzeugs in einer Spur während eines Bremsereignisses einen Objektsensor zum Erkennen des Vorhandenseins eines Objekts auf einem gegenwärtigen Weg des Kraftfahrzeugs, von dem aus die Entfernung vom Objekt zum Kraftfahrzeug bestimmt werden kann, wobei der Objektsensor in Reaktion auf das Vorhandensein des Objekts vor dem Kraftfahrzeug ein Signal sendet und Daten bereitstellt, aus denen die Entfernung vom Objekt zum Kraftfahrzeug bestimmt wird. Ein Geschwindigkeitssensor sendet ein Signal und stellt Daten bereit, aus denen die Vorwärtsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Eine Steuereinheit, die mit dem Objektsensor und dem Geschwindigkeitssensor kommuniziert, berechnet eine TTC mit dem erkannten Objekt. Ein Lenksystem reagiert wenigstens teilweise auf eine Betätigung durch die Steuereinheit. Falls die berechnete TTC kleiner als eine vorbestimmte TTC ist, stellt die Steuereinheit während des Bremsereignisses eine Querlenkeingabe bereit, um die vom Kraftfahrzeug zurückgelegte lineare Entfernung gegenüber einem vorbestimmten Weg in der Spur zu verkürzen.
-
Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, bei dem die Querlenkeingabe eine Lenkeingabe für eine Pendelbewegung von einer Seite zur anderen ist, ausgedrückt als eine oszillierende Welle, die innerhalb eines definierten Bereichs von Frequenzen und Amplituden moduliert ist.
-
Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, wobei die Lenkeingabe für eine Pendelbewegung von einer Seite zur anderen als eine Sinuswelle ausgedrückt ist, die innerhalb eines Bereichs von Frequenzen und Amplituden moduliert ist.
-
Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, wobei die Lenkeingabe für eine Pendelbewegung von einer Seite zur anderen als eine Mehrzahl von überlagerten Kurven ausgedrückt ist.
-
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, wobei das Lenksystem elektronisch betätigt wird.
-
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, wobei das Lenksystem hydraulisch betätigt wird.
-
Ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, wobei der Objektsensor eine nach vorn gerichtete Kamera zur Bestimmung der Entfernung und einer Änderungsrate der Entfernung zum Objekt ist.
-
Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, wobei der Objektsensor ein nach vorn gerichteter, auf Radarbasis arbeitender Sender und Empfänger zur Bestimmung der Entfernung und einer Änderungsrate der Entfernung zum Objekt ist.
-
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, welches ferner ein manuell betätigtes Bremssystem umfasst, wobei, falls die berechnete TTC kleiner als eine vorbestimmte TTC ist, die Steuereinheit die Querlenkeingabe bereitstellt und das Bremssystem manuell in Eingriff gebracht wird.
-
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, welches ferner ein Bremssystem umfasst, das wenigstens teilweise auf eine Betätigung durch die Steuereinheit reagiert, wobei, falls die berechnete TTC kleiner als eine vorbestimmte TTC ist, die Steuereinheit eine Bremseingabe in das Bremssystem zusätzlich zu der Querlenkeingabe bereitstellt.
-
Noch ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, wobei die Lenkeingabe für eine Pendelbewegung von einer Seite zur anderen, die als eine Sinuswelle ausgedrückt ist, die innerhalb eines definierten Bereichs von Frequenzen und Amplituden moduliert ist, eine Funktion der Gruppe ist, die aus einem oder mehreren von dem Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche, der Umgebungstemperatur, der Straßenkrümmung, der momentanen Spurerkennungsfähigkeit des Fahrzeugs, der Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, der Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs, der Gierrate des Fahrzeugs, der Rollrate des Fahrzeugs, der Nickrate des Fahrzeugs und der momentanen TTC besteht.
-
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, wobei die Lenkeingabe für eine Pendelbewegung von einer Seite zur anderen, die als eine Sinuswelle ausgedrückt ist, die innerhalb eines definierten Bereichs von Frequenzen und Amplituden moduliert ist, außerdem eine Funktion der Gruppe ist, die aus Erwägungen der Humanphysiologie besteht, darunter Querbeschleunigung und -verzögerung.
-
Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, wobei die Lenkeingabe für eine Pendelbewegung von einer Seite zur anderen, die als eine Sinuswelle ausgedrückt ist, die innerhalb eines definierten Bereichs von Frequenzen und Amplituden moduliert ist, einem Fahrer ermöglicht, die Gesamtkontrolle über die Lenkung zu behalten.
-
Noch ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, wobei die Lenkeingabe für eine Pendelbewegung von einer Seite zur anderen, die als eine Sinuswelle ausgedrückt ist, die innerhalb eines definierten Bereichs von Frequenzen und Amplituden moduliert ist, durch ein Drive-by-Wire-System erhalten wird, welches die Lenkeingabe für eine Pendelbewegung von einer Seite zur anderen von einem Lenkrad des Fahrers entkoppelt.
-
Ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, wobei das Lenksystem eine Vorderradlenkanordnung umfasst und die Querlenkeingabe an die Vorderradlenkanordnung gerichtet ist.
-
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, wobei das Lenksystem eine Hinterradlenkanordnung umfasst und die Querlenkeingabe an die Hinterradlenkanordnung gerichtet ist.
-
Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein spurhaltendes Notlenkassistenzsystem, wobei das Lenksystem eine Vorderradlenkanordnung und eine Hinterradlenkanordnung umfasst und die Querlenkeingabe an die Vorderradlenkanordnung und/oder die Hinterradlenkanordnung gerichtet ist.
-
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Lenkassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug, welches einen Sensor zum Erkennen des Vorhandenseins eines Objekts und von dessen Entfernung vom Kraftfahrzeug, einen Geschwindigkeitssensor, eine Steuereinheit, die mit dem Sensor und dem Geschwindigkeitssensor kommuniziert, und ein Lenksystem, das auf die Steuereinheit reagiert, umfasst, wobei die Steuereinheit selektiv eine Querlenkeingabe bereitstellt, um die vom Kraftfahrzeug zurückgelegte lineare Entfernung zu verkürzen.
-
Noch ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Notlenkassistenz mit Spurhaltung zum Halten eines Kraftfahrzeugs innerhalb einer Spur während eines Bremsereignisses, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erkennen des Vorhandenseins eines Objekts auf einem gegenwärtigen Weg des Kraftfahrzeugs und Bereitstellen von Daten, aus denen die Entfernung vom Objekt zum Kraftfahrzeug bestimmt werden kann; Senden eines Signals in Reaktion auf das Vorhandensein des Objekts vor dem Kraftfahrzeug und Übermitteln von Daten an eine Steuereinheit, aus denen die Entfernung vom Objekt zum Kraftfahrzeug bestimmt wird; Senden eines Signals und Übermitteln von Daten an die Steuereinheit, aus denen die Vorwärtsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt wird; Berechnen einer TTC mit dem erkannten Objekt; und selektives Betätigen eines Lenksystems wenigstens teilweise in Reaktion auf eine Betätigung durch die Steuereinheit, wobei, falls die berechnete TTC kleiner als eine vorbestimmte TTC ist, die Steuereinheit eine Querlenkeingabe bereitstellt, ausgedrückt als eine oszillierende Kurve, die innerhalb eines definierten Bereichs von Frequenzen und Amplituden während des Bremsereignisses moduliert ist, um die vom Kraftfahrzeug zurückgelegte lineare Entfernung gegenüber einem vorbestimmten Weg in der Spur zu verkürzen.
-
Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren, welches ferner den Schritt des selektiven Betätigens eines Bremssystems wenigstens teilweise in Reaktion auf eine Betätigung durch die Steuereinheit umfasst, wobei, falls die berechnete TTC kleiner als eine vorbestimmte TTC ist, die Steuereinheit eine Bremseingabe an das Bremssystem übermittelt und die Steuereinheit eine Lenkeingabe für eine Pendelbewegung von einer Seite zur anderen bereitstellt, um die vom Kraftfahrzeug zurückgelegte lineare Entfernung gegenüber einem vorbestimmten Weg in der Spur zu verkürzen.
-
Diese und andere Aspekte, Objekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden für einen Fachmann beim Studium der folgenden Beschreibung, der Ansprüche und beigefügten Zeichnungen verständlich und erkennbar.
-
In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs, in welches das spurhaltende Notlenkassistenzsystem zum Halten eines Kraftfahrzeugs in einer Spur während eines Bremsereignisses gemäß der vorliegenden Offenbarung eingebaut ist;
-
2 eine Draufsicht eines Kraftfahrzeugs, in welches das spurhaltende Notlenkassistenzsystem zum Halten eines Kraftfahrzeugs in einer Spur während eines Bremsereignisses gemäß der vorliegenden Offenbarung eingebaut ist;
-
3 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs, in welchem das spurhaltende Notlenkassistenzsystem zum Halten eines Kraftfahrzeugs in einer Spur während eines Bremsereignisses gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet wird;
-
4 eine grafische Darstellung des Lenkwinkels der Vorderradanordnung in Abhängigkeit von der Zeit während eines simulierten Nothalts eines Kraftfahrzeugs nach dem Stand der Technik;
-
5 eine grafische Darstellung des zurückgelegten Weges in Abhängigkeit von der Zeit während eines simulierten Nothalts eines Kraftfahrzeugs nach dem Stand der Technik;
-
6 eine grafische Darstellung der Querbeschleunigung in Abhängigkeit von der Zeit während eines simulierten Nothalts eines Kraftfahrzeugs nach dem Stand der Technik;
-
7 eine grafische Darstellung des seitlichen Versatzes bezüglich der Längsfahrtrichtung während eines simulierten Nothalts eines Kraftfahrzeugs nach dem Stand der Technik;
-
8 eine grafische Darstellung des Lenkwinkels der Vorderradanordnung in Abhängigkeit von der Zeit während eines simulierten Nothalts eines Kraftfahrzeugs, in welchem das spurhaltende Notlenkassistenzsystem und das Verfahren zum Halten eines Kraftfahrzeugs innerhalb einer Spur während eines Bremsereignisses gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden;
-
9 eine grafische Darstellung des zurückgelegten Weges in Abhängigkeit von der Zeit während eines simulierten Nothalts eines Kraftfahrzeugs, in welchem das spurhaltende Notlenkassistenzsystem und das Verfahren zum Halten eines Kraftfahrzeugs innerhalb einer Spur während eines Bremsereignisses gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden;
-
10 eine grafische Darstellung der Querbeschleunigung in Abhängigkeit von der Zeit während eines simulierten Nothalts eines Kraftfahrzeugs, in welchem das spurhaltende Notlenkassistenzsystem und das Verfahren zum Halten eines Kraftfahrzeugs innerhalb einer Spur während eines Bremsereignisses gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden; und
-
11 eine grafische Darstellung des seitlichen Versatzes bezüglich der Längsfahrtrichtung während einer simulierten Notbremsung eines Kraftfahrzeugs, in welchem das spurhaltende Notlenkassistenzsystem und das Verfahren zum Halten eines Kraftfahrzeugs innerhalb einer Spur während eines Bremsereignisses gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
-
Für die Zwecke der Beschreibung hierin beziehen sich die Begriffe „obere(r/s)“, „untere(r/s)“, „rechte(r/s)“, „linke(r/s)“, „hintere(r/s)“, „vordere(r/s)“, „vertikale(r/s)“, „horizontale(r/s)“ und ihre Ableitungen auf die Ausrichtung der Erfindung wie in 1. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen und Schrittfolgen aufweisen kann, außer wenn ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Es versteht sich auch, dass die speziellen Vorrichtungen und Verfahren, die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Beschreibung beschrieben sind, einfach beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen, in den beigefügten Ansprüchen definierten Konzepte sind. Daher sind bestimmte Abmessungen und andere physikalische Eigenschaften, welche die hier offenbarten Ausführungsformen betreffen, nicht als einschränkend zu verstehen, sofern nicht in den Ansprüchen ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
-
Das Kraftfahrzeug 10, welches für eine Verwendung in Verbindung mit dem System und Verfahren der vorliegenden Offenbarung geeignet ist, ist in den 1 und 2 dargestellt und umfasst verschiedene relevante Merkmale. Diese Merkmale beinhalten ein Kraftfahrzeuglenksystem 12, ein Kraftfahrzeugbremssystem 14, ein Kraftfahrzeugantriebssystem 16 und eine Fahrzeugsteuereinheit 18. Gemäß der vorliegenden Offenbarung reagiert wenigstens das Kraftfahrzeuglenksystem 12 und vorzugsweise auch das Kraftfahrzeugbremssystem 14 wenigstens teilweise auf eine Betätigung durch die Fahrzeugsteuereinheit 18, wie nachfolgend beschrieben.
-
Wie dargestellt, umfasst das Kraftfahrzeuglenksystem 12 vorzugsweise ein Drive-by-Wire-Lenksystem, das eine elektrische oder elektronische Steuerungsschnittstelle zum Übermitteln von Lenkeingaben von einem Lenkrad 20 an die Fahrzeugsteuereinheit 18 aufweist. Jedoch können auch andere Lenksysteme, wie etwa ein elektrohydraulisches Lenksystem oder ein elektromechanisches Lenksystem, in Verbindung mit der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Das Kraftfahrzeuglenksystem 12 umfasst vorzugsweise eine Vorderradlenkanordnung 22 und eine elektrisch angetriebene Lenkgetriebeanordnung 24, die mit der Vorderradlenkanordnung 22 mechanisch gekoppelt ist. Das Lenkrad 20 ist im Fahrgastraum 26 des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet und wird vom Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 betätigt. Das Lenkrad 20 weist vorzugsweise auch eine elektrische oder elektronische Steuerungsschnittstelle zum Kommunizieren mit der Fahrzeugsteuereinheit 18 auf, wobei Lenkeingabesignale vom Fahrer über das Lenkrad 20 an die Fahrzeugsteuereinheit 18 übermittelt, verarbeitet und damit verwendet werden, um Ausgangssignale an die elektrisch angetriebene Lenkgetriebeanordnung 24 zu erzeugen, um die Vorderradlenkanordnung 22 zu betätigen. Hierbei ist es ferner denkbar, dass eine Hinterradlenkanordnung 28 mit der Vorderradlenkanordnung 22 gemäß der vorliegenden Offenbarung kombiniert wird oder unabhängig von dieser verwendet wird.
-
Das Kraftfahrzeugbremssystem 14 umfasst in ähnlicher Weise vorzugsweise ein elektronisches Bremssystem (Brake-by-Wire), das eine elektrische oder elektronische Steuerungsschnittstelle zum Kommunizieren mit der Fahrzeugsteuereinheit 18 aufweist. Es können jedoch auch andere Bremssysteme, wie etwa ein elektrohydraulisches Bremssystem oder ein elektromechanisches Bremssystem, in Verbindung mit der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Bei einer solchen bevorzugten Ausführungsform weist das Kraftfahrzeugbremssystem 14 eine elektrische Bremse 34 auf, die an einer angetriebenen Vorderradanordnung 36 beiderseits des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet ist. Eine Betätigung eines Bremspedals 30 im Fahrgastraum 26 des Kraftfahrzeugs 10 durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigt einen Sensor 32, der wiederum ein Bremseingabesignal erzeugt, das an die Fahrzeugsteuereinheit 18 übermittelt, verarbeitet und damit verwendet wird, um Ausgangssignale an die elektrische Bremse 34 zu erzeugen, welche wiederum eine Reibfläche betätigt, die gegen eine entsprechende rotierende Fläche an der angetriebenen Vorderradanordnung 36 gepresst wird. Obwohl sich das Kraftfahrzeuglenksystem 12 und das Kraftfahrzeugbremssystem 14, wie oben erläutert, vorzugsweise auf die Verwendung digitaler Signale stützen, um das Lenken und Bremsen wie dargestellt zu steuern, können das Lenksystem 12 und das Kraftfahrzeugbremssystem 14 auch analoge Signale verwenden.
-
Das Kraftfahrzeugantriebssystem 16 umfasst vorzugsweise eine Brennkraftmaschine 38, die von der Fahrzeugsteuereinheit 18 gesteuert wird. Alternativ dazu kann eine separate Motorsteuereinheit verwendet werden. Die Brennkraftmaschine 38 wird vorzugsweise auf herkömmliche Weise durch die Verwendung eines Gaspedals 40 in Kombination mit einem Luft- und Kraftstoffzumesssystem, wie etwa einem Kraftstoffeinspritzsystem, einem Vergaser oder einem anderen Kraftstoffzuführsystem für Brennkraftmaschinen, gesteuert. Das Kraftfahrzeugantriebssystem 16 kann alternativ dazu einen Elektromotor (nicht dargestellt), entweder allein oder in Kombination mit der Brennkraftmaschine 38, umfassen. Das Kraftfahrzeugantriebssystem 16 weist vorzugsweise ein Getriebe 44 zum Übertragen von Motordrehmoment auf die angetriebene Vorderradanordnung 36 auf. Innerhalb des Schutzbereichs dieser Offenbarung ist es jedoch denkbar, ein System in Betracht zu ziehen, welches an jeder angetriebenen Vorderradanordnung 36 einen dort angeordneten Elektromotor (nicht dargestellt) verwendet, entweder als ein batteriebetriebenes System oder in Kombination mit einer Brennkraftmaschine. Bei einem solchen Kraftfahrzeug 10 ist es ferner denkbar, dass die Funktionsweise des Elektromotors an jeder angetriebenen Vorderradanordnung 36 umgekehrt werden kann, um die oben erläuterte Bremskraft zu erzeugen oder zu erhöhen und Energie zum Wiederaufladen der Kraftfahrzeugbatterie, falls eine solche vorhanden ist, zurückzugewinnen.
-
Die Fahrzeugsteuereinheit 18 weist vorzugsweise einen Datenprozessor 46 und eine Datenspeichervorrichtung 48 zum Verarbeiten von Daten auf, welche die Vorwärtsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 (durch einen Geschwindigkeitssensor 50), die Umgebungstemperatur (durch einen Temperatursensor 52), die momentane Spurerkennungsfähigkeit (durch jeden von einem Paar von Spurüberwachungssensoren 54), die Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs (durch einen Quergeschwindigkeitssensor 56), die Gierrate des Fahrzeugs (durch einen Gierbeschleunigungsmesser 58), die Rollrate des Fahrzeugs (durch einen Rollbeschleunigungsmesser 60) und die Nickrate des Fahrzeugs (durch einen Nickbeschleunigungsmesser 62) betreffen. Die Spurüberwachungssensoren 54 werden verwendet, um den seitlichen Abstand zu erkennen, der für das Kraftfahrzeug 10 zulässig ist, um in einer Spur L zu fahren. Andere Fahrfaktoren, wie etwa der Reibungskoeffizient der Straßenoberfläche, können aus den obigen Daten berechnet werden.
-
Es ist ein nach vorn gerichteter Sensor 64 vorgesehen, um das Vorhandensein eines Objekts O auf dem gegenwärtigen Vorwärtsfahrweg P des Kraftfahrzeugs 10 zu erkennen und, in Kombination mit der Fahrzeugsteuereinheit 18, die Entfernung vom Objekt O zum Kraftfahrzeug 10 und die Änderungsrate dieser Entfernung zu bestimmen. Der nach vorn gerichtete Sensor 64 kann eine nach vorn gerichtete Kamera zur Bestimmung der Entfernung und der Änderungsrate der Entfernung zum Objekt sein. Alternativ dazu kann der nach vorn gerichtete Sensor 64 ein nach vorn gerichteter, auf Radarbasis arbeitender Sender und Empfänger zur Bestimmung der Entfernung und der Änderungsrate der Entfernung zum Objekt sein. Weitere potentielle nach vorn gerichtete Sensoren können Lasertechnologie oder Ultraschalltechnologie verwenden. Insbesondere kann in dem Fall, dass eine Kamera als der nach vorn gerichtete Sensor 64 verwendet wird, der nach vorn gerichtete Sensor 64 vorzugsweise auch Informationen an die Fahrzeugsteuereinheit 18 liefern, welche die Straßenkrümmung vor dem Kraftfahrzeug 10 bestimmen.
-
Bei Erkennen eines Objekts O auf dem gegenwärtigen Vorwärtsfahrweg des Kraftfahrzeugs 10 sendet der nach vorn gerichtete Sensor 64 ein Signal an die Fahrzeugsteuereinheit 18, welche in Abhängigkeit vom Typ des nach vorn gerichteten Sensors 64 das Signal verarbeitet, um die Entfernung vom Kraftfahrzeug 10 zum Objekt O, die Verkleinerungsrate der Entfernung zwischen dem Kraftfahrzeug 10 und dem Objekt O und den berechneten verfügbaren Bremsweg, innerhalb dessen das Kraftfahrzeug 10 zu einem vollständigen Stillstand innerhalb der gegenwärtigen Spur L des Kraftfahrzeugs 10 gebracht werden kann, zu bestimmen. Das heißt, die Fahrzeugsteuereinheit 18 berechnet eine TTC mit dem Objekt O. Die Fahrzeugsteuereinheit 18 vergleicht dann die berechnete TTC mit dem Objekt O mit dem verfügbaren Bremsweg, innerhalb dessen das Kraftfahrzeug 10 zu einem vollständigen Stillstand innerhalb der gegenwärtigen Spur L des Kraftfahrzeugs 10 gebracht werden kann, oder dem sicheren Anhalteweg (Safe Stop Distance) SSD.
-
Anhand der Vorwärtsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10, des Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche und der anderen Faktoren, welche bei der Berechnung des verfügbaren Bremsweges berücksichtigt werden, der dem sicheren Anhalteweg SSD entspricht, erzeugt, falls die Entfernung vom Kraftfahrzeug 10 zum Objekt O größer als der sichere Anhalteweg SSD ist, die Fahrzeugsteuereinheit 18 ein Warnsignal für den Fahrer, so dass der Fahrer das Bremspedal 30 niedertreten kann, um das Bremssystem 14 zu aktivieren und das Kraftfahrzeug 10 vor einer Kollision mit dem Objekt O zu einem vollständigen Stillstand innerhalb der gegenwärtigen Spur L des Kraftfahrzeugs zu bringen. Alternativ dazu kann, falls das Fahrzeug mit einer solchen Funktion ausgestattet ist und diese aktiviert ist, die Fahrzeugsteuereinheit 18 direkt ein Signal erzeugen, um das Bremssystem 14 zu aktivieren und das Kraftfahrzeug 10 vor einer Kollision mit dem Objekt O zu einem vollständigen Stillstand innerhalb der gegenwärtigen Spur L des Kraftfahrzeugs 10 zu bringen.
-
Falls jedoch die TTC mit dem Objekt O unter dem vorbestimmten Wert für einen sicheren Anhalteweg SSD liegt, was bedeutet, dass die Entfernung vom Kraftfahrzeug 10 zum Objekt O kleiner als der berechnete verfügbare Bremsweg ist, innerhalb dessen das Kraftfahrzeug 10 vor einer Kollision mit dem Objekt O zu einem vollständigen Stillstand innerhalb der gegenwärtigen Spur L des Kraftfahrzeugs 10 gebracht werden kann, implementiert die Fahrzeugsteuereinheit 18 das System und das Verfahren der vorliegenden Offenbarung. Wie zuvor erzeugt die Fahrzeugsteuereinheit 18 vorzugsweise ein Warnsignal für den Fahrer, so dass der Fahrer das Bremspedal 30 niedertreten kann, um das Bremssystem 14 des Kraftfahrzeugs zu aktivieren und zu beginnen, die Vorwärtsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 vor einer Kollision mit dem Objekt O zu verringern, um die Schwere eines eventuellen Aufpralls zu minimieren. Alternativ dazu kann auch in diesem Fall, falls das Fahrzeug mit einer solchen Funktion ausgestattet ist und diese aktiviert ist, die Fahrzeugsteuereinheit 18 direkt ein Signal erzeugen, um das Bremssystem 14 zu aktivieren und zu beginnen, die Vorwärtsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu verringern.
-
Zusätzlich erzeugt, falls die TTC mit dem Objekt O unter einem vorbestimmten Wert für den sicheren Anhalteweg SSD liegt, die Fahrzeugsteuereinheit 18 eine Kurvenfunktion und sendet ein Signal an das Kraftfahrzeuglenksystem 12, um eine Querlenkeingabe während des Bremsereignisses hervorzurufen, welche sich faktisch über den Gesamtweg LD erstreckt, der tatsächlich vom Kraftfahrzeug 10 zurückgelegt wird. Da der Gesamtweg LD eine wesentliche Querkomponente aufweist, wird der vom Kraftfahrzeug 10 zurückgelegte lineare Weg im Vergleich zu einem vorbestimmten Weg P in der Spur verkürzt. Der vorbestimmte Weg P ist typischerweise vorzugsweise der in der Mitte verlaufende Weg innerhalb der Spurbreite W der Spur, jedoch können Krümmungen der Spur L vor dem Fahrzeug ein Abweichen von diesem mittleren Weg erforderlich machen. Wie unten erläutert, kann die Querlenkeingabe eine Lenkeingabe für eine Pendelbewegung von einer Seite zur anderen sein und kann auch eine Sinuswelle sein, die innerhalb eines definierten Bereichs von Frequenzen und Amplituden moduliert ist, in Abhängigkeit von der TTC und dem verfügbaren berechneten sicheren Anhalteweg SSD. Das heißt, falls aufgrund einer erheblichen Differenz zwischen der TTC und dem berechneten sicheren Anhalteweg SSD eine aggressivere Anwendung des vorliegenden Systems und Verfahrens erforderlich ist, können die Frequenz und die Amplitude der Kurvenfunktion innerhalb der Sicherheitsgrenzen bekannter Fähigkeiten und eines bekannten Verhaltens des Kraftfahrzeugs 10 maximiert werden. Falls gegenteilige Bedingungen vorliegen, können eine moderatere Frequenz und eine moderatere Amplitude gewählt werden.
-
Zum Beispiel zeigen 4–11 vergleichende simulierte Anwendungen des hier offenbarten Konzepts während eines simulierten Notbremsereignisses. Bei beiden Ereignissen werden die Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs 10 innerhalb von etwa 4 Sekunden von 60 km/h auf 0 km/h verringert, mit einem Eingabedruck des Kraftfahrzeugbremssystems 14, der einem Bremsdruck von 3 MPa entspricht, was zu einer vollen Bremskraft äquivalent ist. Die erste Simulation ist in 4–7 dargestellt. Wie in 4 dargestellt, ist keine Lenkeingabe für eine Pendelbewegung von einer Seite zur anderen vorhanden, und wie in 6 dargestellt, ist keine Querbeschleunigung während des Bremsereignisses vorhanden. Wie in 5 und 7 ferner dargestellt, beträgt der effektive Gesamtanhalteweg 33,3 lineare Meter in Längsrichtung.
-
Im Gegensatz dazu ist in 8–11 die zweite Simulation dargestellt, bei der das System und das Verfahren der vorliegenden Offenbarung angewendet werden. Wie in 8 dargestellt, wird der Vorderradlenkanordnung 22 eine Lenkeingabe für eine sinusförmige Pendelbewegung von einer Seite zur anderen mit einer Frequenz von etwa 20 Hz zugeführt, die eine beträchtliche Querbeschleunigung während des Bremsereignisses hervorruft, wie in 10 dargestellt. Infolgedessen wurde der effektive Gesamtanhalteweg mit etwa 29 Metern in Längsrichtung berechnet, wie in 9 und 11 dargestellt. Die Differenz von 4,3 Metern stellt eine Verkürzung des linearen Anhalteweges des Kraftfahrzeugs 10 um 12 % dar.
-
Das System und das Verfahren der vorliegenden Offenbarung sollen jedoch nicht auf irgendeine bestimmte Kurvenfunktion eingeschränkt werden, wie etwa eine Sinuswelle oder irgendeine spezielle Schwingungsfrequenz oder -amplitude. Obwohl die Verwendung einer Sinuswellenfunktion als eine Lösung betrachtet wurde, um die Querlenkeingabe zu modulieren, können auch andere Kurvenfunktionen beim Modulieren der Querlenkeingabe von Nutzen sein. Zum Beispiel kann ein vordefiniertes Kennfeld verwendet werden, um eine Querlenkeingabe auf der Basis eines oder mehrerer der folgenden Faktoren zu definieren, nämlich des Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche, der Umgebungstemperatur, der Straßenkrümmung, der momentanen Spurerkennungsfähigkeit des Fahrzeugs, der Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, der Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs, der Gierrate des Fahrzeugs, der Rollrate des Fahrzeugs und der Nickrate des Fahrzeugs sowie der momentan berechneten TTC.
-
Ein Ergebnis dieser Faktoren kann eine Querlenkeingabe sein, welche dazu führt, dass das Kraftfahrzeug 10 einfach in einem großen Bogen innerhalb der Spur L gefahren wird, während ein anderes Ergebnis in einer Querlenkeingabe resultieren kann, welche als ein großer Bogen in einer ersten Richtung beginnt und mit einem kleinen Bogen in der entgegengesetzten Richtung endet. Noch ein anderes Ergebnis kann mit einem großen Bogen beginnen (um eine unnötige Pendelbewegung zu vermeiden, falls die TTC nicht mehr von Bedeutung ist oder ihre Bedeutung sich verringert) und sich mit sinusförmigen Bewegungen mit allmählich zunehmender Frequenz fortsetzen, wenn sich das Kraftfahrzeug 10 dem Objekt O nähert. Auch kann, obwohl die Verwendung von 20 Hz als eine Lösung betrachtet wurde, um die Querlenkeingabe im Modell zu modulieren, die Frequenz auch auf der Basis der oben dargelegten Faktoren angepasst werden, sowie von Faktoren aus der Gruppe, die aus Erwägungen der Humanphysiologie besteht, darunter der menschlichen Fähigkeit, Querbeschleunigungen und -verzögerungen zu tolerieren.
-
Zusätzlich kann die Frequenz von dem Wunsch abhängig sein, die Pendelbewegungen für den Fahrer des Kraftfahrzeugs so wenig wie möglich wahrnehmbar zu machen, was den Vorteil hat, dass dem Fahrer ermöglicht wird, die Gesamtkontrolle über die Lenkung zu behalten. Zum Beispiel braucht im Fall eines vollelektrischen Kraftfahrzeuglenksystems 12 (Steer-by-Wire) der Fahrer die von der Fahrzeugsteuereinheit 18 erzeugte, eine Pendelbewegung bewirkende Querlenkeingabe in keiner Weise über das Lenken des Fahrerlenkrads 20 zu spüren. Somit besteht ein Vorteil des Drive-by-Wire darin, dass die Querlenkeingabe vom Fahrerlenkrad 20 und vom Fahrer entkoppelt ist. Außerdem ist es denkbar, dass durch Verwendung einer Hinterradlenkanordnung 28 in Kombination mit der Vorderradlenkanordnung 22, wobei die Lenkeingaben des Fahrers an die Vorderradlenkanordnung 22 gerichtet sind und wobei die Querlenkeingabe nur an die Hinterradlenkanordnung 28 gerichtet ist, ein Verfahren bereitgestellt werden kann, das dem Fahrer ermöglicht, während des Betriebs des hier offenbarten Systems und der Ausführung des hier offenbarten Verfahrens die Kontrolle über das Lenkrad 20 zu behalten.
-
Die Amplitude kann gleichfalls in Abhängigkeit von denselben Faktoren modifiziert werden, welche die Wahl der Kurvenfunktion und der Frequenz bestimmen. Außerdem kann die Amplitude auch eine Funktion der Krümmung der Spur L oder der Gesamtbreite OW der Spur sein, so dass eine teilweise sinusförmige Pendelbewegung erzeugt werden kann, wobei das Kraftfahrzeug 10 bis zur äußersten Krümmung der Spur L oder teilweisen Überquerung einer Spur L (d. h. mit einem Reifen über die äußere Krümmung der Spur L) gesteuert wird, um eine maximale Verringerung der Geschwindigkeit vor TTC zu erzielen. Die seitliche Amplitude kann auch mit der größten Amplitude beginnen (ebenfalls um die Pendelbewegung zu minimieren, falls die TTC nicht mehr von Bedeutung ist oder ihre Bedeutung sich verringert) und abnehmen, wenn sich das mit dem System ausgestattete Fahrzeug dem Objekt O nähert.
-
Somit können sich die Form der Kurvenfunktion und ihre Frequenz und Amplitude in Abhängigkeit von der TTC und den hier dargelegten Faktoren ändern. Das heißt, die Form des Weges des Kraftfahrzeugs 10 relativ zur Mitte der Spur L zum Rand der Spur L sowie die Frequenz und Amplitude der Bewegung des Kraftfahrzeugs 10 nach links und rechts können innerhalb eines Bereichs mit definierten Grenzen variieren, die durch das vordefinierte Kennfeld bestimmt sind. In ähnlicher Weise können mehrere überlagerte Kurvenfunktionen, die innerhalb eines Bereichs von Frequenzen und Amplituden moduliert sind, angewendet werden, um den verfügbaren Anhalteweg des Kraftfahrzeugs 10 wirksam zu verlängern.
-
Im Betrieb beginnt das Verfahren zum Bereitstellen von Notlenkassistenz mit Spurhaltung zum Halten eines Kraftfahrzeugs 10 innerhalb einer Spur L während eines Bremsereignisses mit dem Schritt des Erkennens des Vorhandenseins eines Objekts O auf einem gegenwärtigen Weg des Kraftfahrzeugs 10 und der Entfernung vom Objekt O zum Kraftfahrzeug 10 unter Verwendung des nach vorn gerichteten Sensors 64. Der nach vorn gerichtete Sensor 64 sendet dann in Reaktion auf das Vorhandensein des Objekts O vor dem Kraftfahrzeug 10 ein Signal und übermittelt Daten an die Fahrzeugsteuereinheit 18, aus denen die Entfernung vom Objekt O zum Kraftfahrzeug 10 bestimmt wird. Ein Sensor 50 zum Überwachen der Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs sendet ebenfalls ein Signal an die Fahrzeugsteuereinheit 18, wobei er an die Fahrzeugsteuereinheit 18 Daten übermittelt, aus denen die Vorwärtsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 bestimmt wird. Die Fahrzeugsteuereinheit 18 berechnet dann eine TTC mit dem erkannten Objekt O. Falls die berechnete TTC kleiner als eine vorbestimmte TTC ist, betätigt die Fahrzeugsteuereinheit 18 selektiv das Vorderradlenksystem 22 oder das Hinterradlenksystem 28 wenigstens teilweise in Reaktion auf eine Betätigung durch die Fahrzeugsteuereinheit 18, um eine Querlenkeingabe bereitzustellen, ausgedrückt als eine oszillierende Kurve, die innerhalb eines definierten Bereichs von Frequenzen und Amplituden während des Bremsereignisses moduliert ist, um die vom Kraftfahrzeug 10 zurückgelegte lineare Entfernung gegenüber einem vorbestimmten Weg P in der Spur L zu verkürzen.
-
Das System und das Verfahren, die hier offenbart sind, stellen somit eine Querlenkeingabe mit oder ohne Fahrereingabe in das Kraftfahrzeuglenksystem 12 bereit. Die Querlenkeingabe wird vorzugsweise als eine Maximierung von Querlenkung ausgedrückt, wie zum Beispiel als eine Sinuswelle, die innerhalb eines definierten Bereichs von Frequenzen und Amplituden moduliert ist. Somit kann die vom Kraftfahrzeug 10 zurückgelegte lineare Entfernung innerhalb der Spur L gegenüber einem vorbestimmten Weg P in der Spur L verkürzt werden.
-
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an dem System und dem Verfahren, die oben beschrieben wurden, vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass diese Konzepte von den folgenden Ansprüchen abgedeckt sein sollen, sofern diese Ansprüche nicht ausdrücklich etwas anderes besagen.
