DE102016218424A1 - Fahrerassistenzsystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem (1) für ein Kraftfahrzeug (10), welches dazu eingerichtet ist, durch Abfrage wenigstens eines Sensors (5–7) eine mögliche Kollision des Kraftfahrzeugs (10) mit einem anderen Objekt zu erkennen und daraufhin ein Lenkrad (12) mit einem korrigierenden Lenkmoment (M) zu beaufschlagen. Um ein Fahrerassistenzsystem zur Verfügung zu stellen, das einerseits schnell anspricht und andererseits zuverlässig ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Fahrerassistenzsystem (1) dazu eingerichtet ist, beim Erkennen zwischen einer geringeren Verlässlichkeit und einer höheren Verlässlichkeit zu unterscheiden und das Lenkmoment (M) in Abhängigkeit von der Verlässlichkeit einzustellen. Dabei ist die höhere Verlässlichkeit bei Vorliegen einer Mehrzahl von Bedingungen gegeben und die geringere Verlässlichkeit bei Vorliegen eines Teils dieser Mehrzahl von Bedingungen. Ferner ist das Fahrerassistenzsystem (1) dazu eingerichtet, eine Mehrzahl von Sensoren (5–7) abzufragen, wobei jedem Sensor (5–7) eine der Bedingungen zugeordnet ist. Das Fahrerassistenzsystem (1) stellt dann bei Erkennen einer möglichen Kollision mit geringerer Verlässlichkeit ein erstes Lenkmoment (M1) ein und erhöht beim anschließenden Erkennen derselben möglichen Kollision mit einer höheren Verlässlichkeit dieses Lenkmoment auf einen zweiten Maximalwert (M2).

Description

• Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem.
• Im Bereich der Fahrerassistenzsysteme sind zahlreiche Konzepte entwickelt worden, wie der Fahrer eines Kraftfahrzeugs insbesondere in potentiellen Gefahrensituationen unterstützt werden kann. Derartige Systeme können entweder unmittelbar in bestimmte Funktionen des Fahrzeugs eingreifen oder dem Fahrer einen Hinweis geben, damit dieser das Fahrzeug entsprechend steuert. Bekannte Beispiele für solche Fahrerassistenzsysteme sind ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) und ABS (Antiblockiersystem). Diese Systeme überwachen mittels geeigneter Sensoren normalerweise nur den aktuellen Zustand des Fahrzeugs, bspw. Raddrehzahlen, Gierrate, Geschwindigkeit und Beschleunigung etc. Andere Systeme wie bspw. Parkassistent oder Bremsassistent überwachen zudem die Umgebung des Fahrzeugs mittels Kameras, Ultraschallsensoren, Radarsensoren, Lidar-Sensoren oder Ähnlichem.
• Einige Assistenzsysteme greifen in kritischen Situationen auf die Lenkung des Fahrzeugs zu. D. h., in einer solchen Situation erfolgt nicht nur die bei einer Servosteuerung normale Unterstützung des Fahrers durch ein der Lenkbewegung des Fahrers entsprechendes Lenkmoment, sondern es wird ein korrigierendes Lenkmoment überlagert, um entweder die vom Fahrer vorgegebene Lenkbewegung zu verstärken oder abzuschwächen oder aber lediglich um dem Fahrer durch eine im Lenkrad spürbare Kraft einen Hinweis auf eine empfohlene Anpassung des Lenkwinkels zu geben.
• Insbesondere bei derartigen Eingriffen in die Lenkung ist es wünschenswert, dass diese nur dann erfolgen, wenn eine potentielle Gefahrensituation mit ausreichender Zuverlässigkeit erkannt wurde. Andernfalls würden häufige Fehlerkennungen zu einem für den Fahrer unangenehmen bzw. inakzeptablen Fahrverhalten des Fahrzeugs führen. Dieses Problem könnte durch verbesserte Sensoren oder eine verbesserte Auswertung der Sensorsignale verringert werden, ggf. auch dadurch, dass Eingangssignale von zwei unabhängigen Sensoren ausgewertet werden, um die Gefahrensituation zu erkennen, so dass sich durch die Redundanz eine erhöhte Sicherheit ergibt. Darüber hinaus werden zum einen das korrigierende Lenkmoment, zum anderen dessen zeitliche Änderungsrate begrenzt, um zu verhindern, dass im Falle einer Fehlerkennung der Fahrer ein plötzliches, starkes Lenkmoment im Lenkrad spürt, das diesen ggf. irritiert oder sogar dazu führen könnte, dass dem Fahrer das Lenkrad entgleitet. Man arbeitet somit mit einer gewissermaßen "sanften" Steigerung des Lenkmoments, die für den Fahrer gut beherrschbar ist, so dass dieser die Steigerung des Lenkmomentes leicht übersteuern kann. Dies kann allerdings dazu führen, dass in einer tatsächlichen Gefahrensituation, in der Sekundenbruchteile entscheidend sein können, das volle Lenkmoment nicht rechtzeitig zur Verfügung steht, weil das System insgesamt zu träge reagiert.
• Die DE 103 54 662 A1 betrifft ein Verfahren zum Unterstützen des Fahrers in fahrdynamischen Grenzsituationen. Hierbei ist vorgesehen, dass in einer solchen Situation ein Moment auf das Lenkrad ausgeübt wird, das den Fahrer darauf hinweist, in welche Richtung er lenken muss, um das Fahrzeug wieder zu stabilisieren. Über Sensoren wird zum einen die Ist-Bewegung des Fahrzeugs ermittelt, während zum anderen eine Soll-Bewegung errechnet wird. Über die Abweichung wird bestimmt, wie der Fahrer lenken sollte und über einen Lenksteller wird ein entsprechend hinweisendes Drehmoment ausgeübt.
• Die DE 10 2014 211 452 A1 offenbart ein Verfahren zur Stabilisierung eines in einer als instabil erkannten Fahrsituation befindlichen Fahrzeugs. Hierbei werden einerseits Daten zur Fahrdynamik und andererseits Informationen zur Umgebung um das Fahrzeug und zu seiner Ausrichtung hierzu erfasst. Über letztere Informationen wird festgestellt ob sich ein relevantes Hindernis, z. B. ein Fußgänger, in der Umgebung des Fahrzeugs befindet. Es wird basierend auf den Daten und Informationen ein Bewegungspfad errechnet, der zum einen eine Stabilisierung des Fahrzeugs bewirkt, zum anderen eine unerwünschte Kollision vermeidet. Hierbei wird eine dem Bewegungspfad entsprechende Sequenz von Soll-Drehmomenten zur Verfügung gestellt, die mit jeweiligen Ist-Drehmomenten verglichen werden, um Korrektur-Drehmomente zu berechnen. Das jeweilige Korrektur-Drehmoment wird zur Ansteuerung einer Lenkunterstützung verwendet.
• Die WO 2005/054040 offenbart ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrzeugbedieners beim Einstellen eines Soll-Lenkwinkels an lenkbaren Rädern eines Fahrzeugs. Zur Stabilisierung des Fahrzeugs wird ein Lenkstrang des Fahrzeugs mit einem zusätzlichen Moment beaufschlagt, das in Abhängigkeit einer Abweichung zwischen dem Soll-Lenkwinkel und einem momentanen Lenkwinkel gebildet wird. Hierbei wird ein auf den Lenkstrang wirkendes Lastmoment, das bspw. durch Querkräfte an den Rädern verursacht wird, geschätzt und das Zusatzlenkmoment in Abhängigkeit hiervon ermittelt.
• Die DE 10 2006 004 772 A1 offenbart ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug, welches Fahrerassistenzfunktionen wie LDW (Lane Departure Warning) und LKS (Lane Keeping Support) aufweist. Dabei wird die Deaktivierung einer solchen Funktion von einem sogenannten Vertrauensmaß abhängig gemacht. Bei einem hohen Vertrauensmaß ist eine Fahrerassistenzfunktion wie LDW bzw. LKS voll wirksam, während Funktionsgrößen des Fahrerassistenzsystems bei abnehmendem Vertrauensmaß auf einen niedrigeren Wert zurückgeführt oder sogar vollständig deaktiviert werden. Das Vertrauensmaß wird durch Sensorsignale bestimmt, die eine zuverlässige Aussage über die jeweiligen Umgebungsbedingungen ermöglichen sollen.
• Die WO 2014/084772 A1 offenbart ebenfalls ein Fahrerassistenzsystem, bei dem ein Brems- und/oder Lenkeingriff in Abhängigkeit von der Verlässlichkeit (Konfidenz) der Signale eines Sensorsystems zur Erfassung des Fahrzeugumfelds erfolgt. Auch aus der EP 2 865 575 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem bekannt, welches ein Vorausschau-Untersystem aufweist, das auf der Basis von Umgebungsdaten eine Verlässlichkeit abschätzt. Dabei werden insbesondere auch Plausibilitätsüberprüfungen eingesetzt.
• Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Bereitstellung eines schnell ansprechenden Fahrerassistenzsystems mit hoher Zuverlässigkeit noch Raum für Verbesserungen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrerassistenzsystem zur Verfügung zu stellen, das einerseits schnell anspricht und andererseits zuverlässig ist.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Fahrerassistenzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.
• Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
• Durch die Erfindung wird ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt. Das Kraftfahrzeug kann hierbei insbesondere ein PKW oder Lkw sein. Das Fahrerassistenzsystem ist hierbei dazu eingerichtet, durch Abfrage wenigstens eines Sensors eine Ausnahmesituation zu erkennen und daraufhin ein Lenkrad mit einem korrigierenden Lenkmoment zu beaufschlagen. Der Begriff "Ausnahmesituation" bezeichnet hierbei jedwede Situation, die vom normalen Betrieb des Kraftfahrzeugs abweicht und ein bestimmtes Lenkmanöver erfordert. Dies kann insbesondere eine Situation sein, die mit einer Gefahr für das Fahrzeug oder Dritte verbunden ist. Erfindungsgemäß handelt es sich bei der Ausnahmesituation um eine mögliche Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem anderen Objekt. Bei dem anderen Objekt kann es sich typischerweise um ein anderes Kraftfahrzeug, einen Gegenstand oder eine Person handeln.
• Um eine solche mögliche Kollision zu erkennen, fragt das Fahrerassistenzsystem wenigstens einen Sensor ab, d. h. es empfängt Messdaten dieses Sensors bzw. Daten, die durch Aufbereitung aus unbearbeiteten Messdaten gewonnen wurden. Der wenigstens eine Sensor kann Teil des Fahrerassistenzsystems sein. Insbesondere kann es sich hierbei um einen Sensor handeln, der Daten bezüglich einer Umgebung des Fahrzeugs liefert, bspw. Bilddaten oder Daten betreffend die Entfernung und/oder Position von Objekten wie Fußgängern, Fahrzeugen, Begrenzungspfählen etc.. Natürlich können auch mehrere Sensoren abgefragt werden. Es versteht sich, dass das Fahrerassistenzsystem über wenigstens eine Auswertungseinheit verfügt, die in der Lage ist, die vom Sensor empfangenen Daten zu verarbeiten und hieraus nach vorbestimmten Regeln auf das Vorliegen bzw. Nichtvorliegen einer Ausnahmesituation zu schließen. Eine solche Auswertungseinheit kann selbstverständlich auch von anderen Systemen des Fahrzeugs mitbenutzt werden, d. h. sie muss nicht ausschließlich dem Fahrerassistenzsystem zugeordnet sein.
• Erkennt das Fahrerassistenzsystem eine Ausnahmesituation in Form einer möglichen Kollision, beaufschlagt es das Lenkrad des Fahrzeugs mit einem korrigierenden Lenkmoment. In aller Regel wird das Lenkmoment nicht unmittelbar auf das Lenkrad ausgeübt, sondern bspw. auf einen mit diesem verbundenen Lenkstrang (Lenkstange bzw. Lenksäule) oder ein Ritzel eines zugehörigen Lenkgetriebes. Es kann zur Erzeugung des Lenkmoments auch eine Kraft auf eine Zahnstange ausgeübt werden, mit der das Ritzel zusammenwirkt. Bei einer indirekten Beaufschlagung des Lenkrads können ggf. Übersetzungen sowie Steifigkeiten der zwischengeschalteten Komponenten zu berücksichtigen sein, so dass sich ein primär ausgeübtes Drehmoment von dem im Lenkrad erzeugten Lenkmoment unterscheiden kann. Das Lenkmoment ist insofern korrigierend, als es unabhängig von den Lenkbewegungen des Fahrers erzeugt wird. Ein solches Lenkmoment kann in Abhängigkeit von seiner Stärke sowie von der Kraft, mit der der Fahrer das Lenkrad hält, entweder zu einer tatsächlichen Veränderung des Lenkradwinkels führen oder zu einer Kraft im Lenkrad, die auch auf die Hände des Fahrers wirkt (selbst wenn er die Kraft ggf. nicht wahrnimmt). Insbesondere kann das Lenkmoment ab einer bestimmten Stärke vom Fahrer derart wahrgenommen werden, dass das Lenken in eine Richtung erleichtert ist, während das Lenken in Gegenrichtung erschwert ist. Selbstverständlich muss das Fahrzeug hierfür über irgendeine Form von Servolenkung verfügen, die es erlaubt, das Lenkrad auch unabhängig von den Lenkbewegungen des Fahrers mit einem Lenkmoment zu beaufschlagen.
• Erfindungsgemäß ist das Fahrerassistenzsystem dazu eingerichtet, beim Erkennen zwischen einer geringeren Verlässlichkeit und einer höheren Verlässlichkeit zu unterscheiden und das Lenkmoment in Abhängigkeit von der Verlässlichkeit einzustellen. D. h., das Fahrerassistenzsystem unterscheidet nicht einfach zwischen Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Ausnahmesituation, sondern es unterscheidet darüber hinaus, ob eine Ausnahmesituation mit geringerer Verlässlichkeit erkannt wird oder mit höherer Verlässlichkeit. Hierbei sind verschiedenste Kriterien für den Grad der Verlässlichkeit denkbar, von denen einige nachfolgend noch besprochen werden.
• Erkennt das Fahrerassistenzsystem eine mögliche Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem anderen Objekt, egal ob mit geringerer oder mit höherer Verlässlichkeit, beaufschlagt es das Lenkrad mit einem korrigierenden Lenkmoment. Hierbei stellt es das Lenkmoment allerdings in Abhängigkeit von der Verlässlichkeit ein, d. h. bei geringerer Verlässlichkeit erfolgt eine andere Einstellung als bei höherer Verlässlichkeit.
• Die Frage der Verlässlichkeit kann bspw. an bestimmte Schwellen eines Messwerts, der von dem wenigstens einen Sensor geliefert wird, gekoppelt sein. So wäre es denkbar, dass bei Überschreiten einer ersten, niedrigeren Schwelle eine geringere Verlässlichkeit angenommen wird, während bei Überschreiten einer zweiten, höheren Schwelle eine höhere Verlässlichkeit angenommen wird. Erfindungsgemäß ist allerdings die höhere Verlässlichkeit bei Vorliegen einer Mehrzahl von Bedingungen gegeben und die geringere Verlässlichkeit ist bei Vorliegen eines Teils der Mehrzahl von Bedingungen gegeben. Eine solche Mehrzahl von Bedingungen könnte bspw. sein, dass zwei Messwerte ihnen jeweils zugeordnete Schwellenwerte überschreiten oder, dass bspw. der aktuelle Messwert sowie seine zeitliche Ableitung bestimmte vorgegebene Schwellenwerte überschreiten. Es ist auch denkbar, dass z.B. Bilddaten einer Kamera mit mehreren Algorithmen ausgewertet werden, wobei jedem der Algorithmen eine Bedingung zugeordnet ist. D. h. jede der Bedingungen besteht darin, dass der jeweilige Algorithmus eine mögliche Kollision erkennt. Die Mehrzahl von Bedingungen bestünde hier also im Erkennen der möglichen Kollision durch mehrere Algorithmen. Wie der Begriff "Mehrzahl" deutlich macht, können auch mehr als zwei Bedingungen für das Vorliegen einer höheren Verlässlichkeit gegeben sein. In jedem Fall ist es bei der Erfindung so, dass für eine geringere Verlässlichkeit nicht die volle Anzahl an Bedingungen, sondern nur ein Teil derselben, also bspw. eine Bedingung statt zwei Bedingungen, erforderlich ist. Dies ist insofern sinnvoll, als das System grundsätzlich jede aus der Mehrzahl der Bedingungen überprüft und bei Vorliegen aller Bedingungen auf eine höhere Verlässlichkeit schließt, während bei Vorliegen eines Teils der Bedingungen auf eine niedrigere Verlässlichkeit geschlossen wird.
• Erfindungsgemäß ist das Fahrerassistenzsystem daher dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Sensoren abzufragen, wobei jedem Sensor eine der Bedingungen zugeordnet ist. Anders ausgedrückt, jeder Sensor ist für die Erfüllung wenigstens einer Bedingung, insbesondere genau einer Bedingung, zuständig. Somit müssen zur Erfüllung der Mehrzahl der Bedingungen die von jedem der Sensoren empfangenen Daten der jeweiligen Bedingung entsprechen. Zur Überprüfung der jeweiligen Bedingung kann ggf. eine vergleichsweise komplexe weitere Verarbeitung notwendig sein, wie im Falle einer Kamera, deren Bilddaten mit einer Erkennungssoftware ausgewertet werden müssen, um ein in Fahrtrichtung befindliches Objekt als solches zu erkennen. Die Bedingung wäre hierbei das (potenziell fehlerbehaftete) Erkennen eines Objekts durch die entsprechende Software. Dies könnte mit einer zweiten Bedingung kombiniert werden, z. B. dem Erkennen desselben Objekts durch einen anderen Sensor, der für sich genommen Objekte ebenfalls mit einer gewissen Fehlerquote erkennt. Erkennen beide Sensoren das gleiche Objekt und sind somit beide Bedingungen erfüllt, ist das Objekt bzw. die hiermit verbundene mögliche Kollision mit einer hohen Verlässlichkeit erkannt. Durch die Kombination der Daten verschiedener Sensoren können etwaige situationsbedingte Nachteile eines Sensors aufgrund bspw. seiner Position oder seines Funktionsprinzips wirkungsvoll ausgeglichen werden.
• Die Idee der Erfindung ist hierbei, die Erkennung mit geringerer Verlässlichkeit gewissermaßen als eine Vorstufe zur Erkennung mit höherer Verlässlichkeit zu behandeln. Diese Vorstufe kann zur Vorbereitung des eigentlichen Korrekturvorgangs verwendet werden, der bevorzugt erst dann erfolgt, wenn die höhere Verlässlichkeit gegeben ist. Dies schließt selbstverständlich die Möglichkeit ein, dass die höhere Verlässlichkeit überhaupt nicht erreicht wird. In einem solchen Fall kehrt das Fahrerassistenzsystem wieder zum Normalzustand zurück, in dem das korrigierende Lenkmoment abgeschaltet ist. Die Vorteile der Erfindung entfalten sich insbesondere dann, wenn zunächst die geringere Verlässlichkeit und anschließend die höhere Verlässlichkeit erreicht wird. In diesem Fall ist nämlich das Lenkrad bereits mit einem Lenkmoment beaufschlagt und es kann somit das bei höherer Verlässlichkeit vorgesehene Lenkmoment im Allgemeinen schneller erreicht werden, als wenn die höhere Verlässlichkeit abgewartet würde, bevor überhaupt ein Lenkmoment erzeugt wird.
• Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass das Fahrerassistenzsystem bei Erkennen einer möglichen Kollision mit geringerer Verlässlichkeit ein erstes Lenkmoment M₁ einstellt, und beim anschließenden Erkennen derselben möglichen Kollision mit einer höheren Verlässlichkeit dieses Lenkmoment auf einen zweiten Maximalwert M₂ erhöht.
• Somit führt die vorliegenden Erfindung einerseits dazu, dass Situationen, die nicht ausreichend zuverlässig als Ausnahmesituation eingestuft werden können, nicht unbeachtet bleiben, sondern gewissermaßen zur Vorbereitung genutzt werden, andererseits wird hierbei (noch) nicht die gewissermaßen "endgültige" Einstellung des Lenkmoments vorgenommen, die erst dann erfolgt, wenn die höhere (man könnte auch sagen: hinreichende) Verlässlichkeit gegeben ist. In jedem Fall verbessert sich das dynamische Verhalten des Assistenzsystems dadurch, dass bereits dann eine Vorbereitung erfolgen kann, wenn nur eine geringere Verlässlichkeit der Erkennung gegeben ist.
• Bevorzugt hat das bei geringerer Verlässlichkeit eingestellte erste Lenkmoment M₁ die gleiche Richtung wie das bei höherer Verlässlichkeit eingestellte zweite Lenkmoment M₂. Für die Bestimmung des Lenkmoments bei höherer Verlässlichkeit, welches auf eine als optimal angesehene Fahrlinie des Fahrzeugs hinwirken soll, können unterschiedliche Verfahren bzw. Algorithmen eingesetzt werden. Diesbezüglich bestehen im Rahmen der vorliegenden Erfindung keinerlei Einschränkungen.
• Insofern, als das korrigierende Lenkmoment von den tatsächlichen Erfordernissen im Vergleich zum Lenkverhalten des Fahrers abhängt (Man könnte auch sagen: vom Verhältnis eines Ist-Lenkradwinkels zu einem Soll-Lenkradwinkel), kann das korrigierende Lenkmoment unter Umständen in bestimmten Situationen trotz Vorliegen einer möglichen Kollision entfallen, weil keine Korrekturen vorzunehmen sind. Auch ist es denkbar, dass in bestimmten Situationen die erforderlichen Korrekturen zufällig gerade so groß sind, dass das Fahrerassistenzsystem bei der höheren Verlässlichkeit das Lenkmoment so einstellt, wie es bereits bei geringerer Verlässlichkeit war. Bei den geschilderten Situationen handelt es sich aber um zufällige Einzelfälle, während das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem im Allgemeinen bei geringerer Verlässlichkeit eine andere Einstellung vornimmt als bei höherer Verlässlichkeit.
• Im Sinne einer Vorbereitung des eigentlichen Korrekturvorgangs, der dann erfolgt, wenn die höhere Verlässlichkeit gegeben ist, ist es vorteilhaft, wenn bei geringerer Verlässlichkeit die Einstellung des ersten Lenkmoments M₁ gewissermaßen "gebremst" oder beschränkt ist. Bevorzugt unterliegt also die Einstellung des Lenkmoments bei geringerer Verlässlichkeit gegenüber der Einstellung bei höherer Verlässlichkeit wenigstens einer Beschränkung. Eine solche Beschränkung kann bezüglich des Lenkmoments selber oder bezüglich wenigstens einer seiner zeitlichen Ableitungen gelten.
• So ist bei geringerer Verlässlichkeit ein vorgegebener Maximalwert des Lenkmoments geringer als bei höherer Verlässlichkeit. Der Maximalwert bezeichnet hierbei den möglichen Maximalbetrag des Drehmoments, ist also unabhängig von dessen Richtung. D. h., unabhängig davon, wie groß das notwendige korrigierende Lenkmoment bei höherer Verlässlichkeit wäre, wird in diesem Fall das Lenkmoment bei geringerer Verlässlichkeit auf einen Maximalbetrag M₁ beschränkt wird, der nicht überschritten wird. Hierdurch kann dafür gesorgt werden, dass der Fahrer das wirkende Lenkmoment nicht oder nur unwesentlich wahrnimmt, solange die Verlässlichkeit gering ist und somit nicht feststeht, ob tatsächlich eine Kollision gegeben ist bzw. eintreten wird. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass der Maximalwert bei geringerer Verlässlichkeit höchstens 3 Nm, bevorzugt höchstens 2 Nm, weiter bevorzugt höchstens 1 Nm beträgt. Derartige Drehmomente werden vom Fahrer normalerweise nicht oder kaum wahrgenommen, dienen aber als effektive Vorbereitung auf ein entsprechend höheres Drehmoment, das dann eingestellt werden kann, wenn die höhere Verlässlichkeit gegeben ist. Auch bei höherer Verlässlichkeit ist normalerweise ein Maximalwert vorgegeben, um bspw. zu verhindern, dass dem Fahrer das Lenkrad entrissen wird. Es ist bei dieser Ausgestaltung allerdings auch denkbar, dass bei höherer Verlässlichkeit kein Maximalwert existiert bzw. dieser Maximalwert unendlich groß ist.
• Ergänzend hierzu kann bei geringerer Verlässlichkeit eine vorgege-bene maximale Änderungsrate des Lenkmoments geringer sein als bei höherer Verlässlichkeit. Dies bezeichnet den maximal möglichen Betrag der Änderungsrate (unabhängig von der Richtung der Änderung). D. h., im Falle einer geringeren Verlässlichkeit ändert sich das Lenkmoment vergleichsweise langsam oder "sanft". Beispielsweise könnte die Änderungsrate auf maximal 10 Nm/s, 8 Nm/s oder 6 Nm/s beschränkt sein. Bei höherer Verlässlichkeit hingegen kann die maximale Änderungsrate höher gewählt werden, da hier das Vorliegen einer Ausnahmesituation als sicher angenommen wird und somit Sicherheitsaspekte einen Vorrang vor dem Fahrgefühl des Fahrers haben. Somit kann hier durch eine höhere Änderungsrate, das heißt also eine schnellere Änderung des Lenkmoments, dem Fahrer ein deutlicher Hinweis auf eine vorzunehmende Lenkbewegung gegeben werden. Eine derartige schnelle Änderung kann vom Fahrer ggf. als eine Art Ruck im Lenkrad wahrgenommen werden. Ggf. kann bei höherer Verlässlichkeit auch keine maximale Änderungsrate vorgegeben sein bzw. die maximale Änderungsrate unendlich groß sein.
• Bevorzugt ist das Lenkmoment durch eine elektromechanisch angetriebene Servolenkung erzeugbar. D. h., das entsprechende Fahrzeug verfügt über eine elektromechanisch angetriebene Servolenkung (EPAS; Electro Power Assisted Steering), die durch das Fahrerassistenzsystem ansteuerbar ist. Alternativ könnte allerdings auch bspw. eine elektrohydraulisch angetriebene Servolenkung (EHPAS; Electro-Hydraulic Power Assisted Steering) eingesetzt werden, zumindest dann, wenn die Unterstützung mithilfe eines Microcontrollers z.B. über Magnetventile einstellbar ist. Die jeweilige Servolenkung kann als Teil des Fahrzeugassistenzsystems angesehen werden, wenngleich selbstverständlich auch andere Systeme auf diese zugreifen können.
• Unabhängig davon, ob ein oder mehrere Sensoren abgefragt werden, ist bevorzugt wenigstens ein Sensor als Kamera, Radar-Sensor oder Lidar-Sensor ausgebildet. Im Falle mehrerer Sensoren, denen jeweils eine Bedingung zugeordnet ist, können insbesondere zwei Sensoren mit unterschiedlichem Funktionsprinzip, bspw. eine Kamera und ein Radar-Sensor, miteinander kombiniert werden. Es ist aber ausdrücklich auch eine Kombination von ähnlich bzw. gleichartig funktionierenden Sensoren, bspw. von zwei Kameras, denkbar. Die o.g. Sensoren sind bei vielen modernen Fahrzeugen ohnehin vorhanden und es bedarf somit keiner Nachrüstung bzw. speziellen Ausstattung mit Sensoren, um diese Ausgestaltung zu realisieren. Natürlich können die Daten der genannten Sensoren mit weiteren Informationen kombiniert werden, die sich nicht auf die Umgebung des Fahrzeugs beziehen, bspw. Geschwindigkeit und Lenkwinkel, aus denen sich die voraussichtliche weitere Bewegung des Fahrzeugs ableiten lässt, welche wiederum für die Frage entscheidend ist, ob eine Kollision mit einem bekannten Objekt zu befürchten ist oder nicht.
• Es sind hier verschiedenste Ausgestaltungen denkbar. So könnte bspw. einen schwaches Reflexionssignal eines Lidar-Sensors als Erkennen mit geringer Verlässlichkeit bewertet werden, während die zusätzliche Erkennung eines Objekts durch eine Kamera in Kombination mit dem schwachen Reflexionssignal als Erkennen mit höherer Verlässlichkeit eingestuft wird. Daneben könnte aber auch ein starkes Reflexionssignal für sich genommen als Erkennen mit hoher Verlässlichkeit eingestuft werden.
• Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem kann somit in sinnvoller Weise zum Erkennen einer möglichen Kollision als Ausnahmesituation ausgelegt sein. Wie bereits erwähnt, kann dies eine Kollision mit einem beweglichen Objekt, bspw. einem anderen Fahrzeug, oder einem feststehenden Objekt wie einem Begrenzungspfahl, einer Leitplanke oder Ähnlichem sein. Im Falle von derartigen bevorstehenden Kollisionen ist der Zeitfaktor besonders entscheidend, weshalb sich die Vorteile des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems hier besonders niederschlagen. Die Vorbereitung in einem Zustand, in dem die Ausnahmesituation mit geringerer Verlässlichkeit erkannt wird, kann dem Fahrer entscheidende Sekundenbruchteile verschaffen, so dass er einem anderen Objekt noch ausweichen kann. Ergänzend kann das Fahrerassistenzsystem aber auch dazu eingerichtet sein, andere Ausnahmesituationen zu erkennen, bspw. ein mögliches ungewolltes Verlassen einer Fahrspur, ein Unter- bzw. Übersteuern des Fahrzeugs etc.
• Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
• 1 eine stark schematisierte Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem,
• 2 ein Flussdiagramm der Funktionsabläufe des Fahrerassistenzsystems aus 1, und
• 3 ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf eines durch das Fahrerassistenzsystem aus 1 erzeugten korrigierenden Lenkmoments illustriert.
• 1 ist eine stark schematisierte Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem 1. Das Fahrerassistenzsystem 1 verfügt über eine Kontrolleinheit 2, die über eine Steuerleitung 9 Steuersignale an einen Motor 3 einer elektromechanischen Servolenkung 4 sendet. Die elektromechanische Servolenkung 4 wirkt auf eine Lenkstange 11, die mit einem Lenkrad 12 verbunden ist. Als Sensoren sind eine erste Kamera 5, eine zweite Kamera 6 sowie ein Radar-Sensor 7 vorgesehen. Die Kontrolleinheit 2 empfängt über Datenleitungen 8 von jedem der Sensoren 5–7 Sensordaten, also von den Kameras 5, 6 Bilddaten und von dem Radar-Sensor 7 Daten, die den Empfang reflektierter Radarsignale betreffen. Die Datenleitungen 8 sowie die Steuerleitung 9 sind hierbei als getrennte Leitungen dargestellt, es könnte sich aber selbstverständlich auch um ein Bussystem handeln, an welches die die Kontrolleinheit 2, der Motor 3 und/oder die Sensoren 5–7 angeschlossen sind. Natürlich kann die Datenübertragung auch drahtlos bewirkt werden. Die gezeigten Positionen der genannten Teile sind hier rein schematisch zu verstehen und können von der tatsächlichen Einbauposition abweichen.
• Im Normalbetrieb des Fahrzeugs erzeugt die elektromagnetische Servolenkung 4 ein Lenkmoment, das der vom Fahrer vorgenommenen Lenkbewegung entspricht, d. h. die Lenkbewegung des Fahrers wird einfach unterstützt. Wird allerdings über die Sensoren 5–7 eine Ausnahmesituation, z. B. eine mögliche Kollision mit einem feststehenden Objekt (nicht dargestellt) registriert, sendet die Kontrolleinheit 2 derartige Steuersignale an den Motor 3, dass dieser ein korrigierendes Lenkmoment M erzeugt, welches über die Lenkstange 11 auf das Lenkrad 12 wirkt. Das Lenkmoment dient grundsätzlich dazu, den Fahrer auf eine vorzunehmende Korrektur des Lenkradwinkels hinzuweisen. Welcher Art die Korrektur ist, hängt von einer ermittelten Soll-Fahrlinie für das Fahrzeug ab. Diese kann ggf. von der Kontrolleinheit 2 ermittelt werden oder aber von einer externen Einheit, die entsprechende Daten an die Kontrolleinheit 2 liefert. Zur Ermittlung der optimalen Fahrlinie sowie der notwendigen Korrekturen des Lenkradwinkels sind normalerweise zusätzlich zu den Daten der Sensoren 5–7 noch weitere Informationen notwendig, bspw. der aktuelle Lenkradwinkel, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine eventuell gegebene Gierrate etc. Hierfür müssten noch weitere Sensoren abgefragt werden, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in 1 nicht dargestellt sind.
• Die Funktionsweise des Fahrerassistenzsystem 1 wird nun anhand des Flussdiagramms in 2 erläutert, das die wesentlichen Abläufe darstellt. Zunächst wird das korrigierende Lenkmoment M gleich Null gesetzt, was dem normalen Fahrbetrieb entspricht. Es sei darauf hingewiesen, dass das Diagramm in 2 nicht die Lenkmomente beschreibt, die durch die Servolenkung 4 im normalen Fahrbetrieb erzeugt werden, um die Lenkbewegungen des Fahrers zu unterstützen. Das Fahrerassistenzsystem 1 prüft zunächst, ob eine einfache Detektion eines Objekts vorliegt, d. h. eine Detektion durch einen der Sensoren 5–7. Liegt keine solche Detektion vor, bleibt es bei der Einstellung, dass kein Lenkmoment angelegt wird, und es wird erneut auf eine einfache Detektion geprüft.
• Liegt eine einfache Detektion vor, wird geprüft, ob eine doppelte Detektion gegeben ist. Letztere kann z. B. dadurch gegeben sein, dass dasselbe Objekt gleichzeitig von einer Kamera 5, 6 und dem Radar-Sensor 7 erfasst wird oder aber von beiden Kameras 5, 6. Liegt keine doppelte Detektion, sondern nur eine einfache Detektion vor, wird dies als ein Erkennen mit geringerer Verlässlichkeit gewertet. Aufgrund der ermittelten Position des Objekts wird eine Ausweichbewegung errechnet, die eine Korrektur der Lenkbewegung erfordert. Das Fahrerassistenzsystem 1 erhöht daraufhin das Lenkmoment M entsprechend der vom Fahrer vorzunehmenden Lenkbewegung, allerdings höchstens bis zu einem ersten Maximalwert M₁, der bspw. 0,75 Nm betragen kann. Ein derartiges Lenkmoment wird vom Fahrer normalerweise nicht bemerkt, es kann aber als Vorbereitung für eine spätere Erhöhung des Lenkmoments M dienen. Die Erhöhung des Lenkmoments M kann bspw. linear erfolgen, wobei ggf. auch die Änderungsrate beschränkt werden kann (z. B. auf maximal 8 Nm/s), um zu vermeiden, dass der Fahrer einen Ruck im Lenkrad 12 wahrnimmt.
• Liegt eine doppelte Detektion vor, wertet das Fahrerassistenzsystem 1 dies als Erkennen des Objekts mit höherer Verlässlichkeit. Daraufhin wird das Lenkmoment M erhöht, wobei nicht mehr die Beschränkung auf den ersten Maximalwert M₁ besteht, sondern nur noch auf einen deutlich höheren zweiten Maximalwert M₂. Der zweite Maximalwert M₂ ist so gewählt, dass dem Fahrer das Lenkrad 12 nicht gewissermaßen entrissen wird, sondern er immer noch die Kontrolle über die Lenkung des Kraftfahrzeugs 10 hat. Er kann z. B. 3,25 Nm betragen. Oftmals geht einer doppelten Detektion eine einfache Detektion voraus, bspw. weil einer der Sensoren 5–7 situationsbedingt langsamer anspricht als ein anderer. In einem solchen Fall wird das Lenkmoment zunächst nur bis zum ersten Maximalwert M₁ erhöht und anschließend, sobald eine doppelte Detektion gegeben ist, erfolgt eine weitere Erhöhung, die nur durch den zweiten Maximalwert M₂ beschränkt ist. Es versteht sich, dass die Differenz zum hierbei eingestellten Lenkmoment ausgehend vom bereits vorbereitend erhöhten Lenkmoment geringer ist als ausgehend von Null. Daher kann das volle Lenkmoment M schneller erreicht werden, selbst wenn die Änderungsrate aufgrund von Sicherheitsbestimmungen oder der Trägheit der Servolenkung 4 beschränkt ist.
• Diese Abläufe werden anhand des Diagramms in 3 nochmals erläutert, bei dem die zeitliche Entwicklung des Lenkmoments M gegenüber der Zeit t aufgetragen ist. Dargestellt ist eine Situation, bei der zum Zeitpunkt t₁ eine einfache Detektion, bspw. durch den Radar-Sensor 7, erfolgt. Das Lenkmoment M wird mehr oder weniger linear bis zum ersten Maximalwert M₁ erhöht, wobei die Änderungsrate, die der Steigung der Kurve der 3 entspricht, ebenfalls einer gewissen Beschränkung unterliegt. Zum Zeitpunkt t₂ wird dasselbe Objekt durch eine der Kameras 5, 6 detektiert, womit eine höhere Verlässlichkeit gegeben ist. Somit entfällt die Beschränkung auf den ersten Maximalwert M₁ und es ist nur noch eine Beschränkung auf M₂ gegeben. Das Fahrerassistenzsystem 1 erhöht das Lenkmoment M nun mit einer Änderungsrate, die höher ist als die bei einfacher Detektion vorgegebene Änderungsrate, z. B. mit maximal 12 Nm/s. Somit kann der angestrebte Wert für das korrigierende Lenkmoment, der hier knapp unter dem zweiten Maximalwert M₂ liegt, wesentlich schneller erreicht werden. Alternativ kann die Änderungsrate aber auch in gleicher Weise beschränkt sein wie bei einfacher Detektion.
• Bezugszeichenliste

1

Fahrerassistenzsystem

2

Kontrolleinheit

3

Motor

4

Servolenkung

5, 6

Kamera

7

Radar-Sensor

8

Datenleitung

9

Steuerleitung

10

Kraftfahrzeug

11

Lenkstange

12

Lenkrad

M

Lenkmoment

M₁, M₂

Maximalwert

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 10354662 A1 [0005]
• DE 102014211452 A1 [0006]
• WO 2005/054040 [0007]
• DE 102006004772 A1 [0008]
• WO 2014/084772 A1 [0009]
• EP 2865575 A1 [0009]

Claims (6)

1. Fahrerassistenzsystem (1) für ein Kraftfahrzeug (10), welches dazu eingerichtet ist, durch Abfrage wenigstens eines Sensors (5–7) eine mögliche Kollision des Kraftfahrzeugs (10) mit einem anderen Objekt zu erkennen und daraufhin ein Lenkrad (12) mit einem korrigierenden Lenkmoment (M) zu beaufschlagen, wobei das Fahrerassistenzsystem (1) dazu eingerichtet ist, beim Erkennen der Kollision zwischen einer geringeren Verlässlichkeit und einer höheren Verlässlichkeit zu unterscheiden und das Lenkmoment (M) in Abhängigkeit von der Verlässlichkeit einzustellen, wobei die höhere Verlässlichkeit bei Vorliegen einer Mehrzahl von Bedingungen gegeben ist und die geringere Verlässlichkeit bei Vorliegen eines Teils dieser Mehrzahl von Bedingungen gegeben ist, und das Fahrerassistenzsystem (1) dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Sensoren (5–7) abzufragen, wobei jedem Sensor (5–7) eine der Bedingungen zugeordnet ist, und das Fahrerassistenzsystem (1) bei Erkennen einer möglichen Kollision mit geringerer Verlässlichkeit ein erstes Lenkmoment (M₁) einstellt, und beim anschließenden Erkennen derselben möglichen Kollision mit einer höheren Verlässlichkeit dieses Lenkmoment auf einen zweiten Maximalwert (M₂) erhöht.
2. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Lenkmoments (M) bei geringerer Verlässlichkeit gegenüber der Einstellung bei höherer Verlässlichkeit wenigstens einer Beschränkung unterliegt.
3. Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Maximalwert (M₁) der bei geringerer Verlässlichkeit höchstens 3 Nm, bevorzugt höchstens 2 Nm, weiter bevorzugt höchstens 1 Nm beträgt.
4. Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei geringerer Verlässlichkeit eine vorgegebene maximale Änderungsrate des Lenkmoments (M) geringer ist als bei höherer Verlässlichkeit.
5. Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkmoment (M) durch eine elektromechanisch angetriebene Servolenkung (3, 4) erzeugbar ist.
6. Fahrerassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor als Kamera (5, 6), Radar-Sensor (7) oder Lidar-Sensor ausgebildet ist.

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