DE102018131649A1

DE102018131649A1 - Kupplungsassistenzsystem und -verfahren mit festgelegtem winkel zwischen einer fahrzeugfahrtrichtung und einer anhängerfahrtrichtung an einer endposition

Info

Publication number: DE102018131649A1
Application number: DE102018131649.6A
Authority: DE
Inventors: Chen Zhang; Luke Niewiadomski
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2019-06-13
Also published as: US10144417B1; CN109910530A

Abstract

Hier wird ein Kupplungsassistenzsystem und -verfahren bereitgestellt. Ein Detektionssystem bestimmt eine Fahrzeugfahrtrichtung und eine Anhängerfahrtrichtung. Eine Steuerung ist mit dem Detektionssystem gekoppelt, um einen Weg zu erzeugen, entlang dessen das Fahrzeug autonom zum Anhänger hin manövriert wird. Der Weg endet an einer Endposition, in der die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers in einem festgelegten Winkel dazwischen zueinander in Beziehung stehen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Kupplungsassistenzsystem und insbesondere ein Kupplungsassistenzsystem, das eine bessere Benutzersteuerung bezüglich einer relativen Ausrichtung zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger an einer Endposition bereitstellt, in der eine Anhängerkupplung eines Fahrzeugs mit einem Kupplungskoppler eines Anhängers ausgerichtet ist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Kupplungsassistenzsysteme dienen im Allgemeinen dazu, ein Fahrzeug so autonom entlang eines Weges zu einem Anhänger hin zu manövrieren, dass die Anhängerkupplung des Fahrzeugs am Ende des Weges mit dem Kupplungskoppler des Anhängers ausgerichtet ist. In vielen Systemen überlässt ein Benutzer, üblicherweise der Fahrer, das Steuern des Fahrzeugs dem System, das die Aufgabe des Manövrierens des Fahrzeugs zum Anhänger hin entlang des Weges durchführt. In derartigen Systemen ist der Weg des Fahrzeugs zum Anhänger hin ebenso wie die Endausrichtung zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger am Ende des Weges weitgehend durch das System vorgegeben. Infolgedessen hat ein Benutzer, der einen bestimmten Weg oder eine bestimmte Endausrichtung erzielen möchte, keine Möglichkeit, diese/n umzusetzen, oder ist gezwungen, zusätzliche und oftmals unnötige Fahrzeugmanöver durchzuführen, bevor er das Steuern des Fahrzeugs dem System überlässt. Dementsprechend besteht ein Bedarf nach einem System, das größere Freiheit beim Auswählen eines bestimmten Weges und/oder einer bestimmten Endausrichtung in einfacher und bequemer Weise bietet. Die vorliegende Offenbarung beabsichtigt, diesen Bedarf zu erfüllen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kupplungsassistenzsystem bereitgestellt. Ein Detektionssystem bestimmt eine Fahrzeugfahrtrichtung und eine Anhängerfahrtrichtung. Eine Steuerung ist mit dem Detektionssystem gekoppelt, um einen Weg zu erzeugen, entlang dessen das Fahrzeug autonom zum Anhänger hin manövriert wird.
Der Weg endet an einer Endposition, in der die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers in einem festgelegten Winkel dazwischen zueinander in Beziehung stehen.
Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• das Detektionssystem beinhaltet mindestens eines von einem Bildgeber, einer globalen Positionsbestimmungsvorrichtung, einem Trägheitssystem und einem oder mehreren Näherungssensoren;
• eine Anhängerkupplung des Fahrzeugs ist an der Endposition mit einem Kupplungskoppler des Anhängers ausgerichtet;
• der festgelegte Winkel wird über eine Benutzereingabevorrichtung in die Steuerung eingegeben;
• der festgelegte Winkel wird durch die Steuerung auf Grundlage einer von dem Detektionssystem empfangenen Eingabe bestimmt.
• der Weg ist im Wesentlichen gerade und der festgelegte Winkel ist ungleich Null;
• die Fahrzeugfahrtrichtung an der Endposition entspricht einer anfänglichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs, bevor das Fahrzeug entlang des Weges manövriert wird;
• der Weg ist gekrümmt und die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers sind an der Endposition gerade miteinander ausgerichtet;
• die Fahrzeugfahrtrichtung an der Endposition weicht von einer anfänglichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs, bevor das Fahrzeug entlang des Weges manövriert wird, ab;
• der festgelegte Winkel beinhaltet einen zulässigen Abweichungsbereich; und
• der zulässige Abweichungsbereich wird durch die Steuerung festgesetzt oder über eine Benutzereingabevorrichtung in diese eingegeben.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kupplungsassistenzsystem bereitgestellt. Eine Benutzereingabevorrichtung ist dazu konfiguriert, eine Benutzereingabe zu empfangen, die einen Winkel zwischen einer Fahrzeugfahrtrichtung und einer Anhängerfahrtrichtung festlegt. Eine Steuerung ist dazu konfiguriert, einen Weg zu erzeugen, entlang dessen das Fahrzeug autonom zum Anhänger hin manövriert wird und der an einer Endposition endet, in der das Fahrzeug an den Anhänger gekuppelt werden kann und die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers in dem festgelegten Winkel zueinander positioniert sind.
Ausführungsformen des zweiten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• ein Detektionssystem ist so konfiguriert, dass es die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers bestimmt und mindestens eines von einem Bildgeber, einer globalen Positionsbestimmungsvorrichtung, einem Trägheitssystem und einem oder mehreren Näherungssensoren aufweist;
• der Weg ist im Wesentlichen gerade und der festgelegte Winkel ist ungleich Null;
• die Fahrzeugfahrtrichtung an der Endposition entspricht einer anfänglichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs, bevor das Fahrzeug entlang des Weges manövriert wird;
• der Weg ist gekrümmt und die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers sind an der Endposition gerade miteinander ausgerichtet;
• die Fahrzeugfahrtrichtung an der Endposition weicht von einer anfänglichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs, bevor das Fahrzeug entlang des Weges manövriert wird, ab;
• der festgelegte Winkel beinhaltet einen zulässigen Abweichungsbereich; und
• der zulässige Abweichungsbereich wird durch die Steuerung festgesetzt oder über die Benutzereingabevorrichtung in diese eingegeben.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kupplungsassistenzverfahren bereitgestellt und beinhaltet die Schritte des Bereitstellens einer Benutzereingabevorrichtung zum Eingeben eines festgelegten Winkels zwischen einer Fahrzeugfahrtrichtung und einer Anhängerfahrtrichtung in eine Steuerung, des Festsetzens eines zulässigen Abweichungsbereichs für den festgelegten Winkel über die Benutzereingabevorrichtung und des Verwendens der Steuerung zum Erzeugen eines Weges und von Befehlen zum autonomen Manövrieren des Fahrzeugs entlang des Weges, wobei der Weg an einer Endposition endet, in der die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers in dem festgelegten Winkel oder einem anderen Winkel, der innerhalb des zulässigen Abweichungsbereichs liegt, zueinander in Beziehung stehen.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, Ansprüche und beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt:

1 veranschaulicht ein Fahrzeug und einen Anhänger, wobei das Fahrzeug mit einem Kupplungsassistenzsystem gemäß einer Ausführungsform ausgestattet ist;
2 ist ein Blockdiagramm, das Komponenten des Kupplungsassistenzsystems veranschaulicht;
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Detektionssystem des Kupplungsassistenzsystems veranschaulicht;
4 veranschaulicht einen Weg, der durch eine Steuerung des Kupplungsassistenzsystems auf Grundlage eines festgelegten Winkels erzeugt wird, in dem eine Fahrzeugfahrtrichtung und eine Anhängerfahrtrichtung an einer Endposition zueinander in Beziehung stehen;
5 veranschaulicht einen anderen Weg, der durch die Steuerung auf Grundlage eines anderen festgelegten Winkels erzeugt wird, in dem die Fahrzeugfahrtrichtung und die Anhängerfahrtrichtung an einer Endposition zueinander in Beziehung stehen; und
6 ist ein Ablaufdiagramm eines Kupplungsassistenzverfahrens, das durch das Kupplungsassistenzsystem umgesetzt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Je nach Bedarf werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann. Die Figuren entsprechen nicht zwingend einer detaillierten Ausgestaltung und einige schematische Darstellungen können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um eine Funktionsübersicht zu zeigen. Demnach sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
Im hier verwendeten Sinne bedeutet der Ausdruck „und/oder“, wenn er in einer Aufzählung von zwei oder mehr Gegenständen verwendet wird, dass jeder der aufgezählten Gegenstände einzeln verwendet werden kann oder dass eine beliebige Kombination aus zwei oder mehr der aufgezählten Gegenstände verwendet werden kann. Wenn beispielsweise eine Zusammensetzung so beschrieben wird, dass sie die Komponenten A, B und/oder C enthält, kann die Zusammensetzung nur A; nur B; nur C; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B und C in Kombination enthalten.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 im Allgemeinen ein Kupplungsassistenzsystem zum autonomen Manövrieren eines Fahrzeugs 12 zu einem Anhänger 14 hin. Das Fahrzeug 12 ist beispielhaft als ein Pickup umgesetzt, der eine Ladefläche 16 aufweist, die über eine herunterklappbare Heckklappe 18 zugänglich ist. Das Fahrzeug 12 beinhaltet zudem eine Anhängerkupplung in der Form einer Kupplungskugel 22, die sich von einer Zugstange 24 aus erstreckt, die an die Rückseite des Fahrzeugs 12 gekoppelt ist. Die Kupplungskugel 22 ist dazu konfiguriert, durch einen Kupplungskoppler in der Form einer Kopplerkugelschale 26 aufgenommen zu werden, die an einem Anschlussende einer Anhängerzunge 28 bereitgestellt ist. Der Anhänger 14 ist beispielhaft als ein einachsiger Anhänger umgesetzt, der einen Kastenrahmen 30 mit einem geschlossenen Ladebereich 32 aufweist, von dem aus sich die Zunge 28 in Längsrichtung erstreckt.
Das System 10 beinhaltet eine Steuerung 38 in Kommunikation mit einem Bildgeber 40, der an der Rückseite des Fahrzeugs 12 angeordnet ist. Der Bildgeber 40 kann mittig in einer oberen Region der Heckklappe 18 angeordnet sein, sodass der Bildgeber 40 relativ zu der Zugstange 24 und der Kupplungskugel 22 erhöht ist. Der Bildgeber 40 weist ein Sichtfeld 42 auf, das angeordnet und ausgerichtet ist, um ein oder mehrere Bilder einer Fahrzeugrückszene aufzunehmen, die im Allgemeinen unter anderem die Kupplungskugel 22 beinhaltet. Bilder, die durch den Bildgeber 40 aufgenommen wurden, können durch die Steuerung 38 verarbeitet werden, um einen Kupplungskoppler, wie etwa die Kopplerkugelschale 26, zu identifizieren.
Zusätzlich zum Kommunizieren mit dem Bildgeber 40 kann die Steuerung 38 mit einer Reihe von Näherungssensoren 44 kommunizieren, die beispielhaft als Ultraschallsensoren gezeigt sind, die in Abständen über eine untere Region der Fahrzeugheckklappe 18 hinweg angeordnet sind und dazu konfiguriert sind, die Nähe oder Ferne von Objekten zu detektieren, die hinter dem Fahrzeug 12 angeordnet sind. Zusätzliche fahrzeugbezogene Informationen können der Steuerung 38 durch eine Positionsbestimmungsvorrichtung 46, wie etwa ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS), bereitgestellt werden, die an dem Fahrzeug 12 und/oder an dem Anhänger 14 angeordnet ist. Zusätzlich kann die Steuerung 38 mit einem Trägheitssystem 47 kommunizieren, das ein oder mehrere Gyroskope 48 und Beschleunigungsmesser 49 zum Messen der Position, Ausrichtung, Richtung und/oder Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 beinhaltet.
Um eine autonome oder halbautonome Steuerung des Fahrzeugs 12 zu ermöglichen, kann die Steuerung 38 des Systems 10 außerdem dazu konfiguriert sein, mit einer Vielfalt von Fahrzeugausstattungsteilen zu kommunizieren. Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuerung 38 des Systems 10 ein Servolenksystem 52 des Fahrzeugs 12 steuern, um die gelenkten Räder 53 des Fahrzeugs 12 zu betreiben, während das Fahrzeug 12 entlang eines durch die Steuerung 38 erzeugten Weges rückwärts zum Anhänger 14 hingefahren wird. Das Servolenksystem 52 kann ein elektrisches Servolenk-(electric power-assisted steering - EPAS-)System sein, das einen elektrischen Lenkmotor 54 zum Drehen der gelenkten Räder 53 bis zu einem Lenkwinkel auf Grundlage eines durch die Steuerung 38 erzeugten Lenkbefehls beinhaltet, wobei der Lenkwinkel durch einen Lenkwinkelsensor 56 des Servolenksystems 52 erfasst und der Steuerung 38 bereitgestellt werden kann. Wie hier beschrieben, kann der Lenkbefehl zum autonomen Lenken des Fahrzeugs 12 während eines Rückfahrmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehposition (z. B. einen Lenkradwinkel) eines Lenkrads 58 oder einer Lenkeingabevorrichtung 60 bereitgestellt werden, die bereitgestellt sein kann, um es einem Fahrer zu ermöglichen, die gewünschte Krümmung des Rückfahrweges des Fahrzeugs 12 zu steuern oder anderweitig zu modifizieren. Die Lenkeingabevorrichtung 60 kann in drahtgebundener oder drahtloser Weise kommunikativ mit der Steuerung 38 gekoppelt sein und stellt der Steuerung 38 Informationen bereit, welche die gewünschte Krümmung des Rückfahrweges des Fahrzeugs 12 definieren. Als Reaktion darauf verarbeitet die Steuerung 38 die Informationen und erzeugt entsprechende Lenkbefehle, die dem Servolenksystem 52 des Fahrzeugs 12 zugeführt werden. In einer Ausführungsform beinhaltet die Lenkeingabevorrichtung 60 einen Drehknopf 62, der zwischen einer Reihe gedrehter Positionen betätigt werden kann, die jeweils eine schrittweise Änderung der gewünschten Krümmung des Rückfahrweges des Fahrzeugs 12 bereitstellen.
In einigen Ausführungsformen kann das Lenkrad 58 des Fahrzeugs 12 mechanisch mit den gelenkten Rädern 53 des Fahrzeugs 12 gekoppelt sein, sodass sich das Lenkrad 58 über ein internes Drehmoment in Übereinstimmung mit den gelenkten Rädern 53 bewegt, wodurch eine manuelle Intervention mit dem Lenkrad 58 während eines autonomen Lenkens des Fahrzeugs 12 verhindert wird. In derartigen Fällen kann das Servolenksystem 52 einen Drehmomentsensor 64 beinhalten, der Drehmoment (z. B. Greifen und/oder Drehen) am Lenkrad 58 erfasst, das nicht von der autonomen Steuerung des Lenkrads 58 erwartet wird und daher eine manuelle Intervention durch den Fahrer angibt. In einigen Ausführungsformen kann externes Drehmoment, das auf das Lenkrad 58 ausgeübt wird, als Signal an die Steuerung 38 dienen, dass der Fahrer manuell die Steuerung übernommen hat, und als Signal an das System 10, die autonome Lenkfunktion einzustellen.
Die Steuerung 38 des Systems 10 kann zudem mit einem Fahrzeugbremssteuerungssystem 66 des Fahrzeugs 12 kommunizieren, um Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen, wie etwa einzelne Raddrehzahlen des Fahrzeugs 12, zu empfangen. Zusätzlich oder alternativ können der Steuerung 38 Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen durch ein Antriebsstrangsteuersystem 68 und/oder einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 70 neben anderen denkbaren Mitteln bereitgestellt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 38 dem Fahrzeugbremssteuerungssystem 66 Bremsbefehle bereitstellen, wodurch es dem System 10 ermöglicht wird, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während eines Rückfahrmanövers des Fahrzeugs 12 zu regulieren. Es versteht sich, dass die Steuerung 38 zusätzlich oder alternativ die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 über Interaktion mit dem Antriebsstrangsteuerungssystem 68 regulieren kann.
Durch Interaktion mit dem Servolenksystem 52, dem Fahrzeugbremssteuerungssystem 66 und/oder dem Antriebsstrangsteuerungssystem 68 des Fahrzeugs 12 kann das Potential für nicht annehmbare Rückfahrbedingungen reduziert werden, wenn das Fahrzeug 12 rückwärts zum Anhänger 14 hinfährt. Beispiele für nicht annehmbare Rückfahrbedingungen beinhalten unter anderem eine Fahrzeugübergeschwindigkeitsbedingung, Sensorausfall und dergleichen. Unter derartigen Umständen kann sich der Fahrer des Ausfalls nicht bewusst sein, bis die nicht annehmbare Rückfahrbedingung unmittelbar bevorsteht oder bereits auftritt. Deshalb wird hier offenbart, dass die Steuerung 38 des Systems 10 ein Warnsignal erzeugen kann, das einer Benachrichtigung über eine tatsächliche, unmittelbar bevorstehende und/oder vorhergesehene nicht annehmbare Rückfahrbedingung entspricht, und vor einer Intervention des Fahrers eine Gegenmaßnahme erzeugen kann, um eine derartige nicht annehmbare Rückfahrbedingung zu verhindern.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuerung 38 mit einer oder mehreren Vorrichtungen kommunizieren, einschließlich eines Fahrzeugwarnsystems 72, das sichtbare, hörbare und fühlbare Warnungen auslösen kann. Beispielsweise können die Fahrzeugbremsleuchten 74 und die Warnblinkleuchten des Fahrzeugs eine sichtbare Warnmeldung bereitstellen und eine Hupe 76 und/oder ein Lautsprecher 78 des Fahrzeugs können eine hörbare Warnmeldung bereitstellen. Zusätzlich können die Steuerung 38 und/oder das Fahrzeugwarnsystem 72 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (human machine interface - HMI) 80 des Fahrzeugs 12 kommunizieren. Die HMI 80 kann eine Touchscreenanzeige 84 beinhalten, wie etwa eine an der Mittelkonsole montierte Navigations- oder Unterhaltungsanzeige, die dazu in der Lage ist, Bilder anzuzeigen, welche die Warnmeldung angeben. Eine derartige Ausführungsform kann wünschenswert sein, um den Fahrer des Fahrzeugs 12 darüber zu benachrichtigen, dass eine nicht annehmbare Rückfahrbedingung vorliegt.
Die Steuerung 38 ist mit einem Mikroprozessor 85 und/oder einer anderen analogen und/oder digitalen Schaltung zum Verarbeiten einer oder mehrerer in einem Speicher 86 gespeicherter Logikroutinen konfiguriert. Die Logikroutinen können eine oder mehrere Betriebsroutinen 88 beinhalten. Informationen von dem Bildgeber 40 oder anderen Komponenten des Systems 10 können der Steuerung 38 über ein Kommunikationsnetz des Fahrzeugs 12 zugeführt werden, das ein Controller Area Network (CAN), ein Local Interconnect Network (LIN) oder andere herkömmliche Protokolle, die in der Automobilindustrie verwendet werden, beinhalten kann. Es versteht sich, dass die Steuerung 38 eine eigenständige dedizierte Steuerung sein kann oder eine geteilte Steuerung sein kann, die in den Bildgeber 40 oder eine andere Komponente des Systems 10 zusätzlich zu beliebigen anderen denkbaren internen oder externen Fahrzeugsteuersystemen integriert ist.
Unter Bezugnahme auf 3 beinhaltet das System 10 ein Detektionssystem 90, das mit der Steuerung 38 gekoppelt ist. Das Detektionssystem 90 ist dazu konfiguriert, eine Fahrzeugfahrtrichtung und eine Anhängerfahrtrichtung zu bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann das Detektionssystem 90 zudem dazu dienen, andere Objekte nahe dem Fahrzeug 12 und/oder dem Anhänger 14 zu detektieren. Wie hier definiert, entspricht die Fahrzeugfahrtrichtung der Richtung, in welche die Vorderseite des Fahrzeugs 12 zeigt, und die Anhängerfahrtrichtung entspricht der Richtung, in welche die Vorderseite des Anhängers 14 zeigt. Zu diesem Zweck kann das Detektionssystem 90 den Bildgeber 40, die Positionsbestimmungsvorrichtung 46, die Näherungssensoren 44, das Trägheitssystem 47, eine Kombination davon und/oder andere geeignete Vorrichtungen beinhalten. Beispielsweise kann die Fahrzeugfahrtrichtung unter Verwendung der Positionsbestimmungsvorrichtung 46 (z. B. GPS) und/oder des Trägheitssystems 47 bestimmt werden. Die Anhängerfahrtrichtung kann unter Verwendung aufgenommener Bilder vom Bildgeber 40 und von Informationen von den Näherungssensoren 44 bestimmt werden. Wie hier beschrieben, können die Näherungssensoren 44 Ultraschallsensoren beinhalten. Es ist jedoch denkbar, dass auch andere Sensoren, beispielsweise in der Form von Radar und/oder LIDAR, eingesetzt werden können. In einigen Ausführungsformen kann die Anhängerfahrtrichtung anhand von Eingaben ermittelt werden, die der Steuerung 38 durch eine Positionsbestimmungsvorrichtung (z. B. GPS) und/oder ein Trägheitssystem, die/das am Anhänger 14 angeordnet ist, bereitgestellt werden.
Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 erzeugt die Steuerung 38 einen Weg 94, 96, entlang dessen das Fahrzeug 12 autonom zum Anhänger 14 hin manövriert wird. Wie gezeigt, enden die Wege 94, 96 an einer Endposition 98, 100, in der die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers, als Pfeile 102 bzw. 104 gezeigt, in einem festgelegten Winkel Θ₁ , Θ₂ dazwischen zueinander in Beziehung stehen. An der Endposition 98, 100 ist die Anhängerkupplung (z. B. Kupplungskugel 22, 1) des Fahrzeugs 12 im Allgemeinen mit dem Kupplungskoppler (z. B. Kopplerkugelschale 26, 1) des Anhängers 14 ausgerichtet. Dementsprechend versteht es sich, dass das Fahrzeug 12 an der Endposition 98, 100 an den Anhänger 14 gekuppelt werden kann. Im Allgemeinen beruht der Weg 94, 96, den das Fahrzeug 12 zum Anhänger 14 hin einschlägt, auf dem festgelegten Winkel Θ₁ , Θ₂ , der Detektion und Identifikation des Kupplungskopplers des Anhängers 14 und einer Startposition 106, 108 des Fahrzeugs 12 relativ zum Anhänger 14.
In Bezug auf die hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Kupplungskoppler des Anhängers 14 durch die Steuerung 38 identifiziert werden, indem diese Bilder verarbeitet, die durch den Bildgeber 40 aufgenommen wurden. Der festgelegte Winkel Θ₁ , Θ₂ wird über eine Benutzereingabevorrichtung, wie etwa die HMI80, in die Steuerung 38 eingegeben. Benutzereingaben können der HMI 80 über einen Touchscreen, Knöpfe, Tasten und dergleichen bereitgestellt werden. Das System 10 kann den Benutzer auffordern, den festgelegten Winkel Θ₁ , Θ₂ einzugeben, bevor es den entsprechenden Weg 94, 96 erzeugt. Zu Verständniszwecken sind die Ausführungsformen aus den 4 und 5 als Beispiele für zwei unterschiedliche Szenarien bereitgestellt, wobei der Benutzer unterschiedliche festgelegte Winkel Θ₁ , Θ₂ zum Erzeugen unterschiedlicher Wege 94, 96 zum Anhänger 14 hin eingeben kann. Es versteht sich jedoch auf Grundlage der hier bereitgestellten Offenbarung, dass zusätzliche festgelegte Winkel auf Grundlage der Bedürfnisse oder Vorlieben des Benutzers möglich sind.
Speziell unter Bezugnahme auf die in 4 gezeigte Ausführungsform ist das Fahrzeug 12 beispielhaft in einer anfänglichen Fahrtrichtung 110 positioniert und ist an der Startposition 106 vor dem und rechts von dem Anhänger 14 angeordnet. Ein Benutzer, der eine gerade Ausrichtung zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 14 erzielen möchte, kann unter Verwendung der HMI 80 oder einer anderen Benutzereingabevorrichtung Null Grad als den festgelegten Winkel Θ₁ eingeben oder anderweitig ein gerades Ausrichtungsmerkmal auswählen. Als Reaktion darauf erzeugt die Steuerung 38 den Weg 94, der benötigt wird, damit sich das Fahrzeug 12 und der Anhänger 14 an der Endposition 98 in einer geraden Ausrichtung befinden. In der abgebildeten Ausführungsform ist der durch die Steuerung 38 erzeugte Weg 94 gekrümmt, um eine gerade Ausrichtung zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 14 an der Endposition 98 zu gewährleisten. Darüber hinaus weicht die Fahrzeugfahrtrichtung 102 an der Endposition 98 von der anfänglichen Fahrtrichtung 110 des Fahrzeugs 12 an der Startposition 106 ab. Dieses gerade Ausrichtungsmerkmal kann in Fällen von Nutzen sein, bei denen der Anhänger 14 in einer definierten Parklücke geparkt ist, wie durch die Grenzlienien 112 und 114 beispielhaft gezeigt.
Speziell unter Bezugnahme auf die in 5 gezeigte Ausführungsform ist die Startposition 108 des Fahrzeugs 12 ähnlich der des in 4 gezeigten Fahrzeugs 12. In der abgebildeten Ausführungsform ist ein Objekt 116 vor dem Anhänger 14 angeordnet. Zu Verständniszwecken wird davon ausgegangen, dass das Objekt 116 so positioniert ist, dass ein Weg, der zu einer geraden Ausrichtung zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 14 führt, in einer Kollision zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Objekt 116 resultieren kann. Dementsprechend kann ein Benutzer, der das Fahrzeug 12 an den Anhänger 14 kuppeln möchte, stattdessen einen Winkel ungleich Null als den festgelegten Winkel Θ₂ eingeben. Als ein konkretes Beispiel kann der Benutzer beispielsweise 45 Grad als den festgelegten Winkel Θ₂ eingeben und die Steuerung 38 erzeugt als Reaktion darauf auf Grundlage des festgelegten Winkels Θ₂ den Weg 96 zum Anhänger 14 hin. Es ist vorgesehen, dass die Steuerung 38 den Benutzer anweisen kann, einen anderen festgelegten Winkel einzugeben, oder den Weg 96 modifizieren kann, wenn dieser nicht ausreicht, um eine Kollision mit dem Objekt 116 zu vermeiden.
In der abgebildeten Ausführungsform aus 5 ermöglicht es der Weg 96 dem Fahrzeug 12, eine Kollision mit dem Objekt 116 zu vermeiden, und ist im Allgemeinen als ein gerader Weg gezeigt. Der Einfachheit halber kann ein Benutzer, der das Fahrzeug 12 entlang eines im Wesentlichen geraden Weges rückwärtsfahren möchte, unter Verwendung der HMI 80 ein gerades Rückfahrmerkmal auswählen, anstatt einen festgelegten Winkel als den festgelegten Winkel Θ₂ einzugeben. Es ist vorgesehen, dass die Steuerung 38 auf Grundlage einer vom Detektionssystem 90 empfangenen Eingabe bestimmen kann, ob das gerade Rückfahrmerkmal verfügbar ist. Es ist anzumerken, dass, wenn das Fahrzeug 12 entlang eines geraden Weges rückwärts zum Anhänger 14 hingefahren wird, die Fahrzeugfahrtrichtung 102 an der Endposition 100 der anfänglichen Fahrtrichtung 110 des Fahrzeugs 12 an der Startposition 108, bevor das Fahrzeug 12 entlang des Weges 96 manövriert wird, entsprechen kann.
In alternativen Ausführungsformen kann ein Benutzer das Auswählen des festgelegten Winkels dem System 10 überlassen. In derartigen Fällen kann die Steuerung 38 den festgelegten Winkel auf Grundlage einer vom Detektionssystem 90 empfangenen Eingabe bestimmen. Wie hier beschrieben, kann die Eingabe Positionsinformationen bezüglich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 12 und des Anhängers 14 und/oder der Detektion anderer Objekte in deren Nähe beinhalten. Alternativ kann die Steuerung 38 einen standardmäßigen festgelegten Winkel zum Erzeugen eines Weges zum Anhänger 14 hin verwenden und den Weg, wenn nötig, modifizieren, um etwaige detektierte Objekte zu vermeiden. Unter Bezugnahme auf eine beliebige der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der festgelegte Winkel einen zulässigen Abweichungsbereich beinhalten, der durch einen Benutzer (z. B. über die HMI 80) oder durch die Steuerung 38 festgesetzt wird. Beispielsweise kann ein Benutzer einen festgelegten Winkel von 0 Grad eingeben und anschließend einen zulässigen Abweichungsbereich von ±10 Grad festsetzen. Als Reaktion darauf steht es der Steuerung 38 frei, einen Weg zu erzeugen, der darin resultiert, dass die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers an der Endposition in einem Winkel zwischen -10 und 10 Grad zueinander in Beziehung stehen. Auf diese Weise wird der Steuerung 38 eine größere Flexibilität bei der Wegerzeugung bereitgestellt.
Unter Bezugnahme auf 6 ist ein Kupplungsassistenzverfahren 118 gezeigt und kann als eine der Betriebsroutinen 88 des Systems 10 umgesetzt sein. Bei Schritt A wird über eine Benutzereingabevorrichtung, wie etwa die HMI 80, ein festgelegter Winkel in die Steuerung 38 eingegeben. Optional wird bei Schritt B durch einen Benutzer oder die Steuerung 38 ein zulässiger Abweichungsbereich für den festgelegten Winkel festgesetzt. Bei Schritt C erzeugt die Steuerung 38 auf Grundlage des festgelegten Winkels oder eines anderen Winkels, der innerhalb des zulässigen Abweichungsbereichs liegt, einen Weg vom Fahrzeug 12 zum Anhänger 14 hin. Bei Schritt D gibt die Steuerung 38 Befehle zum autonomen Manövrieren des Fahrzeugs 12 entlang des Weges zum Anhänger 14 hin aus. Wie hier beschrieben, endet der Weg an der Endposition, in der die Anhängerkupplung des Fahrzeugs 12 im Allgemeinen mit dem Kupplungskoppler des Anhängers 14 ausgerichtet ist und die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers in dem festgelegten Winkel oder einem anderen Winkel, der innerhalb des zulässigen Abweichungsbereichs liegt, zueinander in Beziehung stehen.
Dementsprechend wurde hier ein Kupplungsassistenzsystem bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen ermöglicht es das System einem Benutzer, einen festgelegten Winkel einzugeben, in dem eine Fahrzeugfahrtrichtung und eine Anhängerfahrtrichtung an einer Endposition, in der das Fahrzeug an einen Anhänger gekuppelt werden kann, zueinander in Beziehung stehen. Auf Grundlage des festgelegten Winkels erzeugt eine Steuerung einen Weg zum autonomen Manövrieren des Fahrzeugs zum Anhänger hin, wobei der Weg an der Endposition endet. In anderen Ausführungsformen kann der festgelegte Winkel durch die Steuerung auf Grundlage einer Eingabe festgesetzt werden, die von einem Detektionssystem empfangen wird, das dazu konfiguriert ist, Fahrzeugs- und Anhängerfahrtrichtungen und Objekte nahe dem Fahrzeug und/oder dem Anhänger zu detektieren. In einigen Ausführungsformen beinhaltet der festgelegte Winkel einen zulässigen Abweichungsbereich, der durch den Benutzer oder die Steuerung festgesetzt wird. Vorteilhafterweise stellt das hier offenbarte Kupplungsassistenzsystem dem Benutzer mehr Freiheit beim Vorgeben der Positionsbeziehung zwischen den Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers an der Endposition bereit. In Ausführungsformen, welche den zulässigen Abweichungsbereich einbeziehen, wird der Steuerung eine größere Flexiblität bezüglich der Wegerzeugung eingeräumt.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an der vorstehenden Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich außerdem, dass derartige Konzepte durch die folgenden Patentansprüche abgedeckt sein sollen, sofern diese Patentansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes festlegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kupplungsassistenzsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Detektionssystem zum Bestimmen einer Fahrzeugfahrtrichtung und einer Anhängerfahrtrichtung; und eine Steuerung, die mit dem Detektionssystem gekoppelt ist, um einen Weg zu erzeugen, entlang dessen das Fahrzeug autonom zu einem Anhänger hin manövriert wird, wobei der Weg an einer Endposition endet, in der die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers in einem festgelegten Winkel dazwischen zueinander in Beziehung stehen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Detektionssystem mindestens eines von einem Bildgeber, einer globalen Positionsbestimmungsvorrichtung, einem Trägheitssystem und einem oder mehreren Näherungssensoren.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Anhängerkupplung des Fahrzeugs an der Endposition mit einem Kupplungskoppler des Anhängers ausgerichtet.
Gemäß einer Ausführungsform wird der festgelegte Winkel über eine Benutzereingabevorrichtung in die Steuerung eingegeben.
Gemäß einer Ausführungsform wird der festgelegte Winkel durch die Steuerung auf Grundlage einer von dem Detektionssystem empfangenen Eingabe bestimmt.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Weg im Wesentlichen gerade und der festgelegte Winkel ist ungleich Null.
Gemäß einer Ausführungsform entspricht die Fahrzeugfahrtrichtung an der Endposition einer anfänglichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs, bevor das Fahrzeug entlang des Weges manövriert wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Weg gekrümmt und die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers sind an der Endposition gerade miteinander ausgerichtet.
Gemäß einer Ausführungsform weicht die Fahrzeugfahrtrichtung an der Endposition von einer anfänglichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs, bevor das Fahrzeug entlang des Weges manövriert wird, ab.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der festgelegte Winkel einen zulässigen Abweichungsbereich.
Gemäß einer Ausführungsform wird der zulässige Abweichungsbereich durch die Steuerung festgesetzt oder über eine Benutzereingabevorrichtung in diese eingegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kupplungsassistenzsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Benutzereingabevorrichtung, die dazu konfiguriert ist, Benutzereingaben zu empfangen, die einen Winkel zwischen einer Fahrzeugfahrtrichtung und einer Anhängerfahrtrichtung festlegen; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, einen Weg zu erzeugen, entlang dessen das Fahrzeug autonom zum Anhänger hin manövriert wird und der an einer Endposition endet, in der das Fahrzeug an den Anhänger gekuppelt werden kann und die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers in dem festgelegten Winkel zueinander positioniert sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung außerdem durch ein Detektionssystem gekennzeichnet, das dazu konfiguriert ist, die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers zu bestimmen, und mindestens eines von einem Bildgeber, einer globalen Positionsbestimmungsvorrichtung, einem Trägheitssystem und einem oder mehreren Näherungssensoren umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Weg im Wesentlichen gerade und der festgelegte Winkel ist ungleich Null.
Gemäß einer Ausführungsform entspricht die Fahrzeugfahrtrichtung an der Endposition einer anfänglichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs, bevor das Fahrzeug entlang des Weges manövriert wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Weg gekrümmt und die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers sind an der Endposition gerade miteinander ausgerichtet.
Gemäß einer Ausführungsform weicht die Fahrzeugfahrtrichtung an der Endposition von einer anfänglichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs, bevor das Fahrzeug entlang des Weges manövriert wird, ab.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der festgelegte Winkel einen zulässigen Abweichungsbereich.
Gemäß einer Ausführungsform wird der zulässige Abweichungsbereich durch die Steuerung festgesetzt oder über die Benutzereingabevorrichtung in diese eingegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Kupplungsassistenzverfahren die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Benutzereingabevorrichtung zum Eingeben eines festgelegten Winkels zwischen einer Fahrzeugfahrtrichtung und einer Anhängerfahrtrichtung in eine Steuerung; Festsetzen eines zulässigen Abweichungsbereichs für den festgelegten Winkel über die Benutzereingabevorrichtung, und Verwenden der Steuerung zum Erzeugen eines Weges und von Befehlen zum autonomen Manövrieren des Fahrzeugs entlang des Weges, wobei der Weg an einer Endposition endet, in der die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers in dem festgelegten Winkel oder einem anderen Winkel, der innerhalb des zulässigen Abweichungsbereichs liegt, zueinander in Beziehung stehen.

Claims

Kupplungsassistenzsystem, umfassend: ein Detektionssystem zum Bestimmen einer Fahrzeugfahrtrichtung und einer Anhängerfahrtrichtung; und eine Steuerung, die mit dem Detektionssystem gekoppelt ist, um einen Weg zu erzeugen, entlang dessen das Fahrzeug autonom zu einem Anhänger hin manövriert wird, wobei der Weg an einer Endposition endet, in der die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers in einem festgelegten Winkel dazwischen zueinander in Beziehung stehen.
System nach Anspruch 1, wobei das Detektionssystem mindestens eines von einem Bildgeber, einer globalen Positionsbestimmungsvorrichtung, einem Trägheitssystem und einem oder mehreren Näherungssensoren umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei eine Anhängerkupplung des Fahrzeugs an der Endposition mit einem Kupplungskoppler des Anhängers ausgerichtet ist.
System nach Anspruch 1, wobei der festgelegte Winkel über eine Benutzereingabevorrichtung in die Steuerung eingegeben wird.
System nach Anspruch 1, wobei der festgelegte Winkel durch die Steuerung auf Grundlage einer von dem Detektionssystem empfangenen Eingabe bestimmt wird.
System nach Anspruch 1, wobei der Weg im Wesentlichen gerade ist und der festgelegte Winkel ungleich Null ist.
System nach Anspruch 6, wobei die Fahrzeugfahrtrichtung an der Endposition einer anfänglichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs, bevor das Fahrzeug entlang des Weges manövriert wird, entspricht.
System nach Anspruch 1, wobei der Weg gekrümmt ist und die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers an der Endposition gerade miteinander ausgerichtet sind.
System nach Anspruch 8, wobei die Fahrzeugfahrtrichtung an der Endposition von einer anfänglichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs, bevor das Fahrzeug entlang des Weges manövriert wird, abweicht.
System nach Anspruch 1, wobei der festgelegte Winkel einen zulässigen Abweichungsbereich beinhaltet.
System nach Anspruch 10, wobei der zulässige Abweichungsbereich durch die Steuerung festgesetzt oder über eine Benutzereingabevorrichtung in diese eingegeben wird.
Kupplungsassistenzverfahren, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer Benutzereingabevorrichtung zum Eingeben eines festgelegten Winkels zwischen einer Fahrzeugfahrtrichtung und einer Anhängerfahrtrichtung in eine Steuerung; Festsetzen eines zulässigen Abweichungsbereichs für den festgelegten Winkel über die Benutzereingabevorrichtung, und Verwenden der Steuerung zum Erzeugen eines Weges und von Befehlen zum autonomen Manövrieren des Fahrzeugs entlang des Weges, wobei der Weg an einer Endposition endet, in der die Fahrtrichtungen des Fahrzeugs und des Anhängers in dem festgelegten Winkel oder einem anderen Winkel, der innerhalb des zulässigen Abweichungsbereichs liegt, zueinander in Beziehung stehen.