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Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet eines autonomen oder teilautonomen Fahrmanövers für ein Fahrzeug.
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Im Stand der Technik sind Fahrerassistenzsysteme bekannt, die den Fahrer bei seinen Fahraufgaben unterstützen und entlasten sollen. Serienmäßig verfügbar sind Systeme zur Längsregelung eines Fahrzeugs wie ACC (Adaptiv Cruise Control) oder ein Notbremsassistent, der zur Vermeidung einer Kollision mit einem Objekt eine Bremsung einleitet. Auch Systeme zur Querregung des Fahrzeugs wie Spurhaltesystem mit Lenkeingriff oder eine Notausweichassistent, der zur Vermeidung einer Kollision mit einem Objekt ein Ausweichmanöver einleitet, sind bekannt. Einparkassistent unterstützen den Fahrer beim Einparken in eine Parklücke, durch eine Verkehrszeichenerkennung kann die Geschwindigkeit auf einen für die diesen Abschnitt zugelassenen Wert geregelt werden, ein Überholassistent erkennt eine freie Lücke auf der Nachbarspur, erkennt den Gegenverkehr und führt ein geeignetes Überholmanöver durch einen Eingriff in die Längs- und Querregelung durch. Eine Weiterentwicklung dieser teilweise autonom geregelten Fahrzeuge zu einem vollautonom fahrenden Fahrzeug ist derzeit in der Entwicklung.
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Es ist die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung die Sicherheit für ein zumindest teilautonomes Fahrmanöver für ein Fahrzeug, das zumindest eine Längs- oder Querregellung oder beides umfasst, zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Es ist die Idee der hier vorliegenden Erfindung das zumindest teilautonome Fahrmanöver für ein Fahrzeug in Abhängigkeit von zumindest einem der im Anspruch 1 genannten Parameter des oder der Fahrzeugreifen durchzuführen. Der erste Parameter ist Typ bzw. die Klasse des Fahrzeugreifens. Fahrzeugreifen weisen je nach Hersteller und Preisklasse unterschiedliche Eigenschaften bezüglich der Haftung auf der Fahrbahn bzw. des Reibbeiwerts auf. Gerade bei Manövern zur Kollisionsvermeidung wie einem Notbrems- und Notausweichmanöver kann es für die Kollisionsvermeidung entscheidend sein, wieviel Kraft vom Fahrzeugreifen auf die Fahrbahn übertragbar ist. Diese Eigenschaft der Fahrzeugreifen hat eine entscheidende Auswirkung auf den Bremsweg bei einer Notbremsung. Bei einem Notausweichmanöver ist für die Auswahl einer Ausweichtrajektorie die Haftung des oder der Reifen auf der Fahrbahn bzw. des Reibbeiwerts ebenfalls von Bedeutung. Die einfachste Modellvorstellung für eine Kurvenfahrt ist der Kammsche Kreis. Dieser besagt, dass die Gesamtkraft aus Seitenkraft und Umfangskraft einen Maximalwert nicht übersteigen kann. Die Maximalkraft hängt u.a. vom maximalen Kraftschlussbeiwert zwischen Reifen und Straße ab. Ist ein Fahrzeug mit Reifen ausgestattet, die einen hohen Reibbeiwert haben, ist damit ein dynamischeres Ausweichmanöver möglich als mit einem Fahrzeug, dass mit Reifen ausgestattet ist, die einen niedrigen Reibbeiwert haben. Wenn keine Angaben zu den Reifen vorliegen muss aus Sicherheitsgründen eine untere Abschätzung eines Reibbeiwerts vorgenommen werden, um das Fahrmanöver für alle Reifen abzusichern. Die Folge davon ist, dass die Dynamik eines für das individuelle Fahrzeug nicht ausgeschöpft wird und im schlimmsten Falle die Kollision durch das zumindest teilautonome Fahrmanöver nicht verhindert wird, obwohl ein dynamischeres Manöver mit dem die Kollision vermeidbar gewesen wäre, für das individuelle Fahrzeug ausführbar gewesen wäre.
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Erfindungsgemäß wird das Fahrmanöver in Abhängigkeit von zumindest einer der folgenden Parameter eines Fahrzeugreifens ausgeführt wird.
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Ein erster Parameter ist Typ oder Klasse des Fahrzeugreifens. Ist der Reifentyp bekannt, so können ihm über eine hinterlegte Tabelle Eigenschaften zugeordnet werden. Z.B. ein typischer Reibbeiwert oder ein typischer Bremsweg oder ein anderer Wert der repräsentativ für die Kraftübertragung zwischen Reifen und Straße ist. Diese Werte können für den jeweiligen Reifentyp in Abhängigkeit von weiteren Paramatern wie z.B. Fahrbahnbeschaffenheit oder Witterungsverhältnissen, trockene oder nasse Fahrbahn Schnee und Eisglätte, z.B. in Form einer Tabelle vorliegen. Die Werte bzw. die Tabelle kann im Fahrzeug selbst oder außerhalb des Fahrzeugs hinterlegt sein. Bei letzterem kann durch eine Datenverbindung (z.B. Mobilfunk, car to X etc.) vom Fahrzeug auf die Werte zugegriffen werden. Die Fahrzeugreifen können zur Vereinfachung auch in Klassen eingeteilt sein, wobei Reifen innerhalb einer Klasse ähnliche Eigenschaften aufweisen. Vorzugsweise sind die Eigenschaften ein typischer Reibbeiwert oder ein typischer Bremsweg oder ein anderer Wert der repräsentativ für die Kraftübertragung zwischen Reifen und Straße ist. Verschiedene Reifen mit ähnlichen Eigenschaften bezüglich der Kraftübertragung zwischen Reifen und Straße können in Klassen zusammengefasst werden. Eine Möglichkeit der Klassifikation ist Premium und Standard. Weiterhin könnte ein Klasse Budget hinzugefügt werden. Für die jeweilige Klasse werden Mittelwerte für die Kraftübertragung zwischen Reifen und Straße zur Verfügung gestellt.
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Ein zweiter Parameter ist der Luftdruck des oder der Reifen. Auch der Luftdruck eines Reifens wirkt sich bei einer Abweichung vom optimalen Wert des Drucks auf die Kraftübertragung zwischen Reifen und Straße aus. Der Luftdruck kann als absoluter Wert oder als Differenz zum optimalen Luftdruck in das erfindungsgemäße Verfahren eingehen.
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Ein dritter Parameter ist die Profiltiefe oder das Alter des oder der Fahrzeugreifens. Mit abnehmenden Profil nimmt typischerweise die Kraftübertragung zwischen Reifen und Straße ab. Mit der Zeit wird die Gummimischung eines Reifens spröde.
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Es wird deshalb empfohlen, Reifen nicht länger als eine vorgegebene Anzahl von Jahren zu fahren, auch wenn die Reifen noch über genügend Profil verfügen. Mit abgefahrenen bzw. alten Reifen verlängert sich der Bremsweg und ein Ausweichmanöver kann weniger dynamisch ausgeführt werden.
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Ein vierter Parameter ist der Beladungszustand des Fahrzeugs zu dem der Fahrzeugreifen gehört. Auch dieser Parameter wirkt sich auch die Kraftübertragung zwischen Reifen und Fahrbahn aus.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird anhand zumindest eines Parameters des Fahrzeugreifens eine Maximalgeschwindigkeit V_Max für das zumindest teilautonomes Fahrmanöver ermittelt. Die Maximalgeschwindigkeit V_Max ist hier ein oberes Limit für die Geschwindigkeit mit der das Fahrmanöver ausgeführt wird. Die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrmanövers kann davon abweichen, da diese von weiteren Faktoren wie z.B. Objekten auf der Fahrspur, Fahrbahnbeschaffenheit, Witterungsverhältnisse, Geschwindigkeitsbeschränkungen usw. abhängen kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Parameter die Profiltiefe. Vorzugsweise wird der Wert der Maximalgeschwindigkeit V_Max mit abnehmender Profiltiefe kleiner oder bleibt gleich.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Wert der Maximalgeschwindigkeit V_Max nur bei vorgebbaren Witterungsverhältnissen in Abhängigkeit von der Profiltiefe angepasst. Vorgebbare Witterungsverhältnisse sind z.B. trockenes Wetter, Regen, Schnee oder Eis. Diese Witterungsverhältnisse können entweder mittels eines Umfelderfassungssensors, insbesondere einer Kamera oder einem Lidarsensor erkannt werden. Der Sensor kann im Fahrzeug oder in einer Infrastrukturkomponente oder einem anderen Fahrzeug angeordnet sein. Bei letzterem werden die Daten via Funk an das Fahrzeug übertragen. Auch der Wetterbericht o.ä. Informationen zur aktuellen Witterung können an das Fahrzeug übertragen werden. Insbesondere soll bei nasser Fahrbahn eine Maximalgeschwindigkeit V_Max in Abhängigkeit von den Fahrzeugreifen vorgegeben werden und nicht bei trockener Fahrbahn.
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Eine weitere bevorzugt Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass für das zumindest teilautonome Fahrmanöver zumindest zwei Ausführungsklassen vorgesehen sind. Beispielsweise wird für ein Fahrzeug mit Premiumreifen eine erste Geschwindigkeit V_Max vorgesehen, für ein Fahrzeug mit Standardreifen eine zweite Geschwindigkeit V_Max, wobei die zweite Geschwindigkeit V_Max kleiner als die erste Geschwindigkeit V_Max ist. Zusätzlich kann für ein Fahrzeug mit Budgetreifen eine dritte Geschwindigkeit V_Max vorgesehen sein,die kleiner als die erste und zweite Geschwindigkeit V_Max ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das zumindest teilautonome Fahrmanöver ein Ausweichmanöver zur Kollisionsvermeidung, wobei eine Dynamik des Ausweichmanövers von zumindest einem der Parameter eines Fahrzeugreifens abhängt. Dies wurde eingangs erläutert und es ist dem Fachmann aus Lehrbüchern bekannt. Bei einem Notausweichmanöver ist für die Auswahl einer Ausweichtrajektorie die Haftung des oder der Reifen auf der Fahrbahn bzw. des Reibbeiwerts von Bedeutung. Die einfachste Modellvorstellung für eine Kurvenfahrt ist der Kammsche Kreis. Dieser besagt, dass die Gesamtkraft aus Seitenkraft und Umfangskraft einen Maximalwert nicht übersteigen kann. Die Maximalkraft hängt u.a. vom maximalen Kraftschlussbeiwert zwischen Reifen und Straße ab. Dies ist entscheidend dafür mit welcher Geschwindigkeit ein Fahrzeug eine Kurve mit einer vorgegebenen Krümmung sicher bewältigen kann ohne auszubrechen. Je besser der Reifen, um so höher kann die Geschwindigkeit bzw. desto enger kann bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit der Kurvenradius gewählt werden, d.h. es ist ein dynamischeres Ausweichmanöver möglich.
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Ist ein Fahrzeug mit Reifen ausgestattet, die einen hohen Reibbeiwert haben, ist damit ein dynamischeres Ausweichmanöver möglich als mit einem Fahrzeug, dass mit Reifen ausgestattet ist, die einen niedrigen Reibbeiwert haben. Wenn keine Angaben zu den Reifen vorliegen muss aus Sicherheitsgründen eine untere Abschätzung eines Reibbeiwert vorgenommen werden, um das Fahrmanöver für alle Reifen abzusichern. Die Folge davon ist, dass die Dynamik eines für das individuelle Fahrzeug nicht ausgeschöpft wird und im schlimmsten Falle die Kollision durch das zumindest teilautonome Fahrmanöver nicht verhindert wird, obwohl ein dynamischeres Manöver mit dem die Kollision vermeidbar gewesen wäre, für das individuelle Fahrzeug ausführbar gewesen wäre.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Notmanöver eingeleitet oder die Fahrzeugführung an einen Fahrer zurückgegeben wird, wenn der Luftdruck in einem Reifen einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Dieses Szenario betrifft die Situation, dass ein oder mehrere Reifen des Fahrzeugs platt sind und das Fahrzeug möglichst schnell an einem sicheren Ort z.B. am Straßenrand, nächste Parkgelegenheit o. ä. abgestellt werde soll. Es kann die Bestimmung eines Distanzwertes in Abhängigkeit von dem Luftdruck in einem oder mehreren Reifen des Fahrzeugs vorgesehen sein. Der Distanzwert gibt an, wieweit das Fahrzeug noch bewegt werden kann. Ist der Reifen noch etwa halbvoll ist die Distanz größer als bei einem platten Reifen. Die Distanz wird in einem Ausführungsbeispiel dem Fahrer angezeigt bzw. für die Berechnung einer Nothalttrajektorie benutzt, die autonom vom Fahrzeug ausgeführt wird um das Fahrzeug an einer sicheren Stelle in den Stillstand zu bringen. Eine sichere Stelle kann vom Fahrzeug entweder anhand von Umfelderfassungsensoren oder einem Navigationssystem mit entsprechenden Kartendaten oder einer andern externen Datenquelle entnommen werden. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die so ermittelten „sicheren“ Orte einem Fahrer angezeigt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden dem Fahrer nur die „sicheren“ Orte angezeigt, die innerhalb des Distanzwertes liegen.
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Weiterhin wird einer Vorrichtung zur Ausführung des zuvor beschriebenen Verfahrens beansprucht. Die Vorrichtung umfasst einen nichtflüchtigen Speicher auf dem ein Verfahren wie zuvor beschrieben hinterlegt ist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Prozessor zur Ausführung des Verfahrens. Die Vorrichtung ist weiterhin zum Empfang von Daten oder Informationen zu den Parametern eines Fahrzeugreifens ausgebildet. Insbesondere handelt es sich dabei um die zuvor in der Beschreibung der Erfindung genannten Parameter. Ein Beispiel für einen solchen Sensor ist das Reifeninformationssystem Etis von Continental, der z.B. am 7.5.2014 in einer Presseerklärung vorgestellt wurde.
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Weiterhin ist die Vorrichtung mit Fahrzeugaktuatoren zur Längs- oder Querregelung und zur Längs- und Querregelung verbindbar. Die Fahrzeugaktuatoren dienen zur Ausführung des zumindest teilweise autonomen Fahrmanövers und sind z.B. als Bremse, Antrieb oder Lenkaktuator ausgestaltet. Vorzugsweise ist weist die Vorrichtung Empfangsmittel zum Empfang von Funksignalen aus fahrzeugexternen Quellen auf oder ist mit diesen verbindbar. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Vorrichtung mit Umgebungserfassungssensoren des Fahrzeugs oder den zugehörigen Auswerte- oder Kontrolleinheiten verbindbar ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Figur erläutert. In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Nach dem Start wird eine Abfrage gestartet, ob der Reifendruck korrekt ist. Falls ja wird abgefragt, ob das Fahrzeug mit einem Premiumreifen oder Standardreifen ausgestattet ist. Bei einem Premiumreifen wird ein Advanced Mode für das zumindest teilweise autonome Fahrmanöver ausgewählt. Im Falle eines Standardreifens wird ein Standard Mode für das zumindest teilweise autonome Fahrmanöver ausgewählt. Sollte der Reifendruck nicht korrekt sein und mehr als ein vorgegebener Wert von dem optimalen Wert abweichen, wird ein Nothaltmanöver eingeleitet. Letzteres umfasst dass entweder die Fahrzeugführung an den Fahrer übergeben wird oder das Fahrzeug autonom an einem sicheren Ort zum Stillstand gebracht wird. Weicht der Reifendruck weniger als ein vorgegebener Schwellwert vom optimalen Wert ab, wird der Standard Mode aktiviert.
