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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines automatischen Fahrmanövers eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
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Aus der
DE 10 2013 000 310 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Setzgeschwindigkeit eines Längsregelsystems in Abhängigkeit einer Umweltgröße und einer Bedienerabfrage zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeuges bekannt. Das Verfahren sieht vor, dass eine Vorgabe-Setzgeschwindigkeit in Abhängigkeit einer Initial-Bedieneingabe des Fahrers ermittelt wird, dass eine Umweltgröße ermittelt wird, die eine Umgebung des Kraftfahrzeuges beschreibt, dass eine Sicherheits-Setzgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Umweltgröße ermittelt wird und dass die Sicherheits-Setzgeschwindigkeit dem Fahrer des Kraftfahrzeuges angezeigt wird. Um eine möglichst hohe Sicherheit kombiniert mit einem möglichst wenig bevormundenden Systemverhalten zu erreichen, erfolgt ein Abfragen einer Korrekturbedieneingabe, mittels der der Fahrer die Setzgeschwindigkeit in Abhängigkeit des Anzeigens ändern kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Durchführung eines automatischen Fahrmanövers eines Fahrzeugs sowie ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Fahrzeug anzugeben.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Hinsichtlich des Fahrzeugs wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 3 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einem Verfahren zur Durchführung eines automatischen Fahrmanövers, z. B. eines automatischen Einparkmanövers eines Fahrzeugs, wird ein Fahrdynamikprofil mittels einer Prädiktionseinheit ermittelt, wobei dabei in das Fahrdynamikprofil mindestens eine fahrdynamische Sollgröße, insbesondere eine Sollbeschleunigung für das Fahrzeug, hinterlegt wird. Das Fahrmanöver wird anschließend mit dem ermittelten Fahrdynamikprofil durchgeführt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mittels einer Vorrichtung eine weitere fahrdynamische Sollgröße anhand mindestens zwei in der Vorrichtung hinterlegten Kennlinien in Abhängigkeit eines noch verbleibenden Restweges ermittelt wird, die einen Geschwindigkeitsverlauf des Fahrzeugs über den Restweg darstellen, wobei eine erste Kennlinie einen komfortablen Verzögerungsvorgang des Fahrzeugs repräsentiert, wobei eine zweite Kennlinie einen noch sicher umsetzbaren Verzögerungsvorgang des Fahrzeugs repräsentiert und wobei die ermittelte weitere fahrdynamische Sollgröße der in dem mittels der Prädiktionseinheit ermittelten Fahrdynamikprofil enthaltenen fahrdynamischen Sollgröße überlagert wird.
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Das Verfahren ermöglicht eine Anpassung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Fahrzeugs während des Fahrmanövers in Abhängigkeit des noch verbleibenden Restweges, wobei das Verfahren bei jeder beliebigen Geschwindigkeit des Fahrzeugs gestartet werden kann. Das Fahrmanöver wird auch nach dieser Geschwindigkeitsanpassung vollautomatisch und damit in geregelter Weise durchgeführt, so dass ungeregelte und unkontrollierte positive und negative Beschleunigungen des Fahrzeugs sowie eine unerwünschte Fahrtrichtungsänderung vermieden werden können. Darüber hinaus kann bereits bei der Aktivierung des Verfahrens eine Rückmeldung über eine sichere Zielerreichung ausgegeben werden. Auch während des Fahrmanövers können bei Veränderungen eine Rückmeldung über eine weitere sichere Zielerreichung ausgegeben werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Durchführung eines automatischen Fahrmanövers des Fahrzeugs,
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2 ein Verfahrensablaufdiagramm eines Verfahrens zur Durchführung eines automatischen Fahrmanövers des Fahrzeugs,
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3 ein Geschwindigkeits-Restweg-Diagramm mit zwei Geschwindigkeitskennlinien und
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4 ein weiteres Verfahrensablaufdiagramm eines Verfahrensschrittes zur Durchführung eines automatischen Fahrmanövers des Fahrzeugs.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs 1, welches in Kommunikation mit einer äußeren Umgebung 2 steht, wobei die äußere Umgebung 2 mittels einer nicht näher dargestellten Umgebungssensorik überwacht wird.
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Das Fahrzeug 1 umfasst eine Prädiktionseinheit 1.1, die mit einer Vorrichtung 1.2 zur Durchführung eines automatischen Fahrmanövers des Fahrzeugs 1 verbunden ist und eine mit der Vorrichtung 1.2 verbundene Aktorik 1.3.
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Die gezeigten Komponenten des Fahrzeugs 1 ermöglichen die Durchführung eines automatischen Fahrmanövers, welches beispielsweise ein automatisches Einparkmanöver darstellt, bei dem eine Längsführung des Fahrzeugs 1 automatisch durchgeführt wird. Bezug nehmend auf dieses Beispiel wird beispielsweise eine Parklücke mittels der nicht gezeigten Umgebungssensorik, z. B. mittels Ultraschallsensoren, die zumindest mit der Prädiktionseinheit 1.1 gekoppelt ist, vermessen.
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Die Prädiktionseinheit 1.1 kann anhand der Daten der Sensorik sowie anhand eines Fahrzustands, insbesondere einer Ist-Geschwindigkeit und/oder einer Ist-Beschleunigung des Fahrzeugs 1, einen Anhalteweg für das Fahrzeug 1 bis zum vorgegebenen Anhaltepunkt ermitteln. Anhand des Anhalteweges kann anschließend eine wegabhängige Anhaltezeit ermittelt werden und diese zur Erstellung eines Fahrdynamikprofils, z. B. eines Geschwindigkeitsprofils des Fahrzeugs 1, verwendet werden. Beispielsweise ist bei einem Geschwindigkeitsprofil ein wegabhängiger Geschwindigkeitsverlauf hinterlegt.
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Während eines derartigen Fahrmanövers können plötzlich auftretende Hindernisse, z. B. ein Blockieren der Parklücke durch eine Person oder durch ein Objekt, zu einer erforderlichen Änderung des Fahrdynamikprofils führen. D. h., ein Abstand des Anhalteweges bis zum vorgegebenen Anhaltepunkt kann sich unerwartet ändern, wobei dieser Abstand auch als Restweg x (siehe 4) des Fahrmanövers bezeichnet wird.
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Mittels der Vorrichtung 1.2 kann das mittels der Prädiktionseinheit 1.1 ermittelte Fahrdynamikprofil des Fahrzeugs 1 in Abhängigkeit des Restweges x modifiziert werden. Dabei wird der Restweg x dynamisch betrachtet. D. h., der noch verbleibende Restweg x bis zum vorgegebenen Anhaltepunkt des Fahrzeugs 1 wird kontinuierlich oder zyklisch erfasst. Diese Erfassung kann mittels einer am Fahrzeug 1 angeordneten Sensorik (nicht dargestellt) erfolgen, die mit der Vorrichtung 1.2 gekoppelt ist. Die mit der Vorrichtung 1.2 gekoppelte Aktorik 1.3, z. B. eine Antriebseinheit und eine Bremsvorrichtung, setzt das Fahrdynamikprofil bzw. das modifizierte Fahrdynamikprofil anschließend zur Durchführung des Fahrmanövers um.
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Die Modifizierung des Fahrdynamikprofils wird im Folgenden näher beschrieben.
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2 zeigt ein Verfahrensablaufdiagramm eines möglichen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Durchführung eines automatischen Fahrmanövers des Fahrzeugs 1 mittels der Vorrichtung 1.2. Darüber hinaus zeigt 3 ein Verfahrensablaufdiagramm eines Teilschrittes des Verfahrens.
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Dabei werden in einem ersten Schritt S1 der ermittelte, verbleibende Restweg x und ein Fahrzustand des Fahrzeugs 1 bereitgestellt. Als Fahrzeugzustand wird beispielsweise eine Ist-Geschwindigkeit und/oder eine Ist-Beschleunigung des Fahrzeugs 1 bereitgestellt.
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Die bereitgestellten Werte dieser Parameter werden in einem zweiten Schritt S2 mittels der Vorrichtung 1.2 analysiert, welche zur Modifizierung des Fahrdynamikprofils in Abhängigkeit des verbleibenden Restweges x und des Fahrzustands eine bestimmte Anzahl von nicht näher dargestellten Reglermodulen umfasst. Diese Anzahl von Reglermodulen ermöglicht einen modularen Aufbau einer mittels der Vorrichtung 1.2 realisierten Regelung, so dass unterschiedliche Reglermodule für verschiedene Phasen der Regelaufgabe weitgehend unabhängig voneinander entworfen und eingesetzt werden können.
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Der zweite Schritt S2 ist in 3 näher dargestellt. Hierbei ist gezeigt, dass der Fahrzustand anhand von Kennlinien K1, K2 (siehe 4), z. B. Geschwindigkeitskennlinien, und der verbleibende Restweg x anhand eines Prädiktionsschrittes P, bei welchem der Restweg x prädiziert wird (siehe Beschreibung 4), bereitgestellt werden. In einem Auswahlschritt A können bestimmte Modi M1 bis M3 eingestellt werden. D. h. beispielsweise, es können bestimmte Geschwindigkeitsmodi während des Fahrmanövers eingestellt werden. Z. B. wird bei einem langen Restweg x ein auf Komfort ausgelegter Geschwindigkeits-Modus eingestellt und kurz vor Erreichen des vorgegebenen Anhaltepunktes wird ein gegenüber dem Geschwindigkeits-Modus präziserer Beschleunigungs-Modus eingestellt. In einem Umschaltschritt U wird zwischen den verschiedenen Modi M1 bis M3 umgeschaltet, wobei das Umschalten abrupt oder mittels Überblenden oder Gewichtung erfolgt.
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Eine Ausgangsgröße der von der Vorrichtung 1.2 umgesetzten Regelung ist dabei eine Sollbeschleunigung, die in einem dritten Schritt S3 einer Koordinationskomponente (nicht dargestellt) der Vorrichtung 1.2 übermittelt wird. Beispielsweise wird die Sollbeschleunigung in der Koordinationskomponente als eine maximale Beschleunigung gewertet. Optional oder zusätzlich können auch andere Fahranforderungen F1 bis Fn der Koordinationskomponente übermittelt werden. Mittels der Koordinationskomponente wird anschließend eine Regelung zur Durchführung des Fahrmanövers in Abhängigkeit des Restweges x und des Fahrzeugstands sowie gegebenenfalls anderen Fahranforderungen F1 bis Fn ermittelt und in einem vierten Schritt S4 dem mittels der Prädiktionseinheit 1.1 ermittelten Fahrdynamikprofil überlagert.
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Um das Fahrzeug 1 sicher und komfortabel zum Stillstand bringen zu können, darf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 einen vom verbleibenden Restweg x abhängigen Grenzwert nicht überschreiten. Die dazu entsprechenden Geschwindigkeitswerte können in Kennlinien K1, K2 hinterlegt werden, wie es beispielhaft 4 zeigt.
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4 zeigt dazu ein Geschwindigkeits-Restweg-Diagramm mit zwei Kennlinien K1, K2, die jeweils einen Geschwindigkeitsverlauf in Abhängigkeit des verbleibenden Restweges x zeigen. Das Diagramm weist eine Abszisse und eine Ordinate auf, wobei auf der Abszisse der Restweg x und auf der Ordinate eine Sollgeschwindigkeit y des Fahrzeugs 1 aufgetragen ist.
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Eine erste Kennlinie K1 repräsentiert einen komfortablen Verzögerungsvorgang, welcher durch gegenüber der zweiten Kennlinie K2 verringerte Geschwindigkeitswerte gekennzeichnet ist. Die zweite Kennlinie K2 repräsentiert einen noch sicher umsetzbaren Verzögerungsvorgang mit höheren Geschwindigkeitswerten.
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Verlaufen die Kennlinien K1, K2 streng monoton, können diese invertiert werden, wobei daraus ein minimaler Anhalteweg für eine momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 ermittelbar ist. Durch Prüfen des Fahrzustands und des verbleibenden Restweges x kann sichergestellt werden, dass die Durchführung des Fahrmanövers nur dann erfolgt, wenn dieses sicher durchführbar ist.
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Ist die Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 zu hoch für den verbleibenden Restweg x, kann kein sicheres Anhalten des Fahrzeugs 1 sichergestellt werden. Daher ist es Ziel des Verfahrens, dass die Sollgeschwindigkeit y eine vorgegebene, sichere Grenzkennlinie, hierbei die zweite Kennlinie K2, nicht überschreitet. D. h. beispielsweise: Ist die Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 zu hoch, um noch sicher innerhalb des Restweges x anzuhalten, wird das von der Prädiktionseinheit 1.1 vorgegebene Fahrdynamikprofil abgelehnt und es wird ein Not- oder Ausweichmanöver eingeleitet. Ist das Fahrmanöver sicher durchführbar, kann zunächst ermitteln werden, ab wann eine Verzögerung des Fahrzeugs 1 erforderlich ist. Beispielsweise kann der Restweg x derart lang sein, dass eine Verzögerung des Fahrzeugs 1 noch nicht erforderlich ist und diese erst zu einem späteren Zeitpunkt eingeleitet wird. Zur Ermittlung der erforderlichen Verzögerung wird die Sollbeschleunigung ermittelt, wie es bereits zuvor erwähnt wurde.
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Im Folgenden wird die Ermittlung der Ausgangsgröße, insbesondere der Sollbeschleunigung, mit zwei verschiedenen Beispielen erläutert.
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In einem ersten Beispiel wird als einstellbarer Modus ein Geschwindigkeitsmodus verwendet. Hierbei kann die Sollgeschwindigkeit y des Fahrzeugs 1 aus den Kennlinien K1, K2 gemäß 3 in Abhängigkeit des verbleibenden Restweges x bestimmt werden. Dabei kann in Abhängigkeit des Fahrzustands zu einem Aktivierungszeitpunkt des Verfahrens zwischen den verschiedenen Kennlinien K1, K interpoliert werden. Mittels eines Vergleichs zwischen der Sollgeschwindigkeit y und der Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 kann mit bekannten Regelungsverfahren die Sollbeschleunigung des Fahrzeugs 1 ermittelt werden.
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In einem zweiten Beispiel wird als einstellbarer Modus ein Beschleunigungsmodus verwendet. Eine zum Halten des Fahrzeugs
1 innerhalb des Restweges x erforderliche konstante Verzögerung wird hierbei in Abhängigkeit der Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs
1 wie folgt ermittelt:
mit:
- asoll
- = Sollbeschleunigung,
- vziel
- = Sollgeschwindigkeit y,
- v0
- = Ist-Geschwindigkeit und
- dziel
- = Restweg x.
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Im idealen Fall, bei welchem ein fehlerfreies Folgeverhalten des entsprechenden Reglermoduls erfolgt sowie keine externen Störungen auftreten, ist die Sollbeschleunigung konstant. Da in der Praxis jedoch Abweichungen auftreten, kann eine Durchführung des Verfahrens mittels erneuter Auswertung der obigen Formel (1) zu jedem Zeitpunkt erheblich verbessert werden. Des Weiteren weist die Formel (1) eine Singularität auf, wenn der Wert des Restweges x ”0” beträgt. Dies hat zur Folge, dass die Sollgeschwindigkeit y bei kurzen Restwegen x groß wird. Dadurch kann sich ein Rauschen in den Werten des Restweges x und/oder der Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 verstärken und auf die Sollbeschleunigung übertragen, wodurch diese signifikant verfälscht wird.
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Zur Lösung dieses Problems kann die Sollgeschwindigkeit y beispielsweise gefiltert oder betragsmäßig begrenzt werden. Die Wahl der Filterung oder Begrenzung kann dabei anhand einer unten beispielhaft aufgeführten Formel (2) erfolgen, wobei auf Basis des aktuellen Fahrzustands eine Prognose für den zukünftigen Fahrzustand und insbesondere für den zu erwartenden realen Restweg x, z. B. Sollgeschwindigkeit y = 0, ermittelt werden. Unter der Annahme einer konstanten Verzögerung ergibt sich ein prädizierter Restweg x beispielsweise zu:
mit:
- dprädiktion
- = prädizierter Restweg x,
- vziel
- = Sollgeschwindigkeit y,
- v0
- = momentane Geschwindigkeit und
- a
- = Verzögerung.
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Darüber hinaus sind beliebige andere Methoden für die Prädiktion und Anhalteregelung denkbar.
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Zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens ist eine direkte Umsetzung der Sollbeschleunigung keine zwingende Voraussetzung. Um die Koordination der Regelung mit anderen Fahranforderungen zu ermöglichen, kann die ermittelte Sollbeschleunigung stattdessen auch als oberer Grenzwert für die Beschleunigung des Fahrzeugs 1 betrachtet werden. In diesem Fall übernimmt die von der Vorrichtung 1.2 umgesetzte Regelung die Funktion eines Begrenzers. Andere Fahrregelungen können somit innerhalb eines durch den oberen Grenzwert für die Beschleunigung nach oben begrenzten Intervalls die Beschleunigung des Fahrzeugs 1 frei wählen, während die Regelung das Halten des Fahrzeugs 1 nach dem vorgegebenen Restweg x sicherstellt. Dies beinhaltet insbesondere die Möglichkeit, dass das Fahrzeug 1 bereits früher als vorgegeben zum Halten kommt.
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Die mit der beschriebenen Vorrichtung 1.2 bzw. des Verfahrens erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass verschiedene Regelmodule zur Verfügung stehen, die jeweils an die Regelaufgabe anpassbar sind. Aufgrund des modulartigen Aufbaus können die Reglermodule beliebig erweitert werden. Des Weiteren sind die Kennlinien K1, K2 einstellbar, so dass ein Komfort für einen Fahrzeugfahrer individuell anpassbar ist. Darüber hinaus kann mittels Koordination eine Vereinbarkeit mit anderen Fahrregelungen ermöglicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 1.1
- Prädiktionseinheit
- 1.2
- Vorrichtung
- 1.3
- Aktorik
- 2
- äußere Umgebung
- A
- Auswahlschritt
- F1 bis Fn
- Fahranforderung
- K1, K2
- Kennlinie
- M1 bis M3
- Modus
- P
- Prädiktionsschritt
- S1 bis S4
- Schritt
- U
- Umschaltschritt
- x
- Restweg
- y
- Sollgeschwindigkeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013000310 A1 [0002]