-
Es wird eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Längsführung eines
Kraftfahrzeugs während
eines Einparkvorgangs vorgeschlagen, bei dem Umfelderfassungssensoren
vorgesehen sind, die den Abstand und die relative Position von parkraumbegrenzenden
Objekten erfassen, bei dem an den Fahrzeugrädern mindestens zwei Drehzahlfühler vorgesehen
sind, die den zurückgelegten
Weg der Räder
erfassen, und ein Bedienelement vorgesehen ist, mit dem der Fahrer
den Einparkvorgang mindestens einleitet und das mindestens ein leistungsbestimmendes
Stellelement eines Antriebsaggregates sowie die Verzögerungseinrichtungen
des Fahrzeugs in Abhängigkeit
des Abstandes und der relativen Position des erkannten, parkraumbegrenzenden
Objektes sowie der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit ansteuert.
-
Aus dem Buch „Autoelektrik Autoelektronik", erschienen
im Verlag Vieweg und Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig,
1998, 3. Auflage, ist auf den Seiten 283 bis 285 der Aufau und die
Funktionsweise von Einparksystemen beschrieben. So werden die Einparksysteme
in reine Rückraumüberwachungssysteme
oder Rundumüberwachungssysteme
unterteilt, je nach Anzahl der verwendeten Sensoren. Die Sensoren
senden Ultraschallsignale bei ca. 30 kHz aus und empfangen an Hindernissen
reflektierte Schallwellen, woraus der Abstand und die örtliche
Lage des Hindernisses bestimmt wird. Der Abstand zum Hindernis wird
optisch mit Lampen, LCD-Anzeigen mit digitaler Anzeige oder LED-Anzeigen
dargestellt oder akustisch signalisiert.
-
Kern der vorliegenden Erfindung ist
es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Längsführung eines Kraftfahrzeugs
während
eines Einparkvorgangs anzugeben. Erfindungsgemäß wird dieses durch die Merkmale
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
-
Vorteilhafterweise wird der zurückgelegte Einparkweg
mittels mindestens zweier Raddrehzahlsensoren ermittelt. Da bei
niedrigen Geschwindigkeiten, wie sie bei Einparkvorgängen vorkommen, die
Raddrehzahlsensoren nur schlechte Geschwindigkeitssignale liefern,
werden die Ausgangssignale der Raddrehzahlsensoren zur Erkennung
des zurückgelegten
Weges verwendet. Durch das Vorsehen zweier Raddrehzahlsensoren,
die an zwei Rädern der
gleichen Achse angeordnet sind, sodass die unterschiedlichen zurückgelegten
Wege, die bei Lenkeinschlag entstehen, in Bezug auf den Abstand
des Objektes ausgewertet werden können.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass
bei Unterschreitung eines vorgegebenen Objektabstandes die Fahrzeuggeschwindigkeit
verringert wird. Hierdurch wird erreicht, dass wenn sich das Fahrzeug
dem Objekt auf den vorgegebenen Abstand genähert hat, die Fahrzeuggeschwindigkeit
sukzessive verringert wird, sodass das Fahrzeug bei Erreichen eines
Mindestabstandes komfortabel und für den Fahrer angenehm angehalten
wird.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass
die verringerte Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit des Abstandes und/oder
der relativen Position des parkraumbegrenzenden Objektes bestimmt
wird. Durch die Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit
des Abstandes zum parkraumbegrenzenden Objekt erreicht man ein komfortables
Verlangsamen des Fahrzeugs, sodass der Fahrer zu keinem Zeitpunkt
das Gefühl
hat, mit einer zu hohen Geschwindigkeit in die Parklücke zu fahren.
Durch die Berücksichtigung
der relativen Position des parkraumbegrenzenden Objektes kann man
insbesondere unter Hinzuziehen der zurückgelegten Weglängen der
einzelnen Räder
eine geeignete Einparkgeschwindigkeit bestimmen und einstellen.
-
Vorteilhafterweise hält das Fahrzeug
selbsttätig
bei Erreichen eines Mindestabstands an, indem die Verzögerungseinrichtungen
des Fahrzeugs automatisch und in geeigneter Dosierung betätigt werden.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass
die Umfelderfassungssensoren Radar-, Lidar- oder Ultraschallsensoren
sind, die am Fahrzeug so angeordnet sind, dass Objekte vor und/oder
hinter dem Fahrzeug erkannt werden. Weiterhin ist es vorteilhaft,
dass an mindestens zwei Rädern
des Fahrzeugs Drehzahlfühler
angebracht sind, die den zurückgelegten
Weg des jeweiligen Rades erfassen. Vorteilhafterweise liefern die
Drehzahlfühler
pro Radumdrehung 36 Impulse. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass
die Drehzahlfühler
pro Radumdrehung 48 Impulse liefern.
-
Besonders vorteilhaft ist es, dass
das Impulsrad des Drehzahlfühlers
eine große
Anzahl an Impulszähnen
besitzt, da hierdurch für
eine bestimmte Wegstrecke eine genauere Wegstreckenangabe möglich ist.
-
Vorteilhafterweise ist ein Bedienelement
vorgesehen, das die automatische Längsführung zum Einparken des Fahrzeugs
startet. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Fahrer mittels des
Bedienelements die Einparkrichtung vorgeben kann. Insbesondere in
dem Fall, dass sowohl an der Fahrzeugvorderseite als auch an der
Fahrzeugrückseite
Umfelderfassungssensoren angebracht sind, ist es möglich, sowohl
für das
vorwärtsfahrende
Einparken als auch für
das rückwärtsfahrende
Einparken getrennte Bedienelemente vorzusehen, die die entsprechende automatische
Längsführung des
Fahrzeugs einleiten.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass
das Bedienelement dem Fahrer optisch signalisiert, welche Funktion
momentan aktiviert ist. Beispielsweise kann dies derart geschehen,
dass sowohl für
die vorwärtige
Einparkrichtung als auch für
die rückwärtige Einparkrichtung
jeweils ein separater Schalter vorhanden ist, der solange beleuchtet
wird, wie der automatische Einparkvorgang andauert. Diese Kontrollleuchte
erlischt, sobald der Fahrer beispielsweise durch einen Bremspedaldruck
den Einparkvorgang abbricht oder der Einparkvorgang von selbst beendet wird,
da der Mindestabstand erreicht ist.
-
Von besonderer Bedeutung ist die
Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
in der Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät eines Einparksystems
eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement
ein Programm gespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere
auf einem Mikroprozessor oder Signalprozessor ablauffähig und
zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet ist. In diesem Fall wird die Erfindung durch ein auf dem
Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, sodass dieses
mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung
darstellt, wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet
ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium
zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory.
-
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind.
Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder
in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung
sowie unabhängig
von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw.
in den Zeichnungen.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
-
1 ein
schematisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
-
2 ein
Geschwindigkeits-Abstands-Diagramm, wie es zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
vorgesehen ist und
-
3 ein
Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
-
In 1 ist
ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt. Die Vorrichtung zur Fahrzeugführung 1 verfügt über eine
Eingangsschaltung 2, der Eingangssignale zugeführt werden.
Die Eingangssignale, die der Vorrichtung zur Fahrzeugführung 1 zugeführt werden,
stammen von einem oder mehreren Umfeldsensoren 3, 4,
von mindestens zwei Raddrehzahlsensoren 5, 6 sowie
einem Bedienelement 7, das durch den Fahrer betätigbar ist.
Die Eingangssignale, die die Umfeldsensoren 3, 4 der Eingangsschaltung 2 zuführen repräsentieren
Größen, die
den Abstand der parkraumbegrenzenden Objekte zum eigenen Fahrzeug
darstellen sowie die relative Position dieser parkraumbegrenzenden
Objekte zum eigenen Fahrzeug darstellen. Die Anzahl der Umfeldsensoren
kann hierbei variieren, je nachdem, ob das Einparksystem als reines
Rückraumüberwachungssystem
oder auch als Rundumüberwachungssystem,
eventuell auch mit Umfelderfassungssensoren an der Fahrzeugvorder-
und -hinterseite, ausgelegt ist. Weitere Eingangssignale, die der Eingangsschaltung 2 zugeführt werden,
stammen von mindestens zwei Raddrehzahlsensoren 5, 6. Diese
Raddrehzahlsensoren liefern eine feste Anzahl an Impulsen pro Radumdrehung,
wodurch der zurückgelegte
Weg während
des Einparkvorgangs feststellbar ist. Hierbei ist es von besonderer
Wichtigkeit, dass die Raddrehzahlsensoren jeweils an der linken und
der rechten Spur angeordnet sind, sodass auch Differenzen zwischen
den zurückgelegten
Wegen in Folge eines starken Lenkradeinschlages erkannt werden können. Da
der Einparkvorgang üblicherweise
mit langsamen Geschwindigkeiten durchgeführt wird, so z.B. mit 6 km/h,
ist es problematisch, mittels der Raddrehzahlsensoren ein geeignetes
Geschwindigkeitssignal zu erhalten. Da ein Geschwindigkeitssignal
aus den Raddrehzahlimpulsen berechnet wird, indem der Radumfang
durch die Anzahl der Impulse pro Umdrehung geteilt wird und zu der
Zeitdauer in Relation gesetzt wird, die zwischen zwei Impulsen verstreicht,
erhält
man bei kleinen Geschwindigkeiten ein sehr verrauschtes Geschwindigkeitssignal. Eine
Auswertung der Raddrehzahlsignale zur Ermittlung des zurückgelegten
Weges ist jedoch auch bei kleinen Geschwindigkeiten von guter Qualität, da die Division
mit der Zeitdauer, die zwischen zwei Impulsen vergeht, entfällt. Durch
eine Mittelung der zurückgelegten
Weglängen
der einzelnen Spuren und einen Abgleich mit dem gemessenen Abstand
der Umfeldsensoren 3, 4 ist es möglich, den
verbleibenden Abstand zu dem parkraumbegrenzenden Objekt sowie dessen
relative Position sehr präzise
zu bestimmen. Weiterhin werden der Vorrichtung zur Fahrzeugführung 1 mittels
der Eingangsschaltung 2 Signale von einem Bedienelement 7 zugeführt. Dieses Bedienelement 7 umfasst
mindestens ein Betätigungselement,
mittels dessen der automatische Einparkvorgang eingeleitet wird.
Weiterhin ist es möglich,
das Bedienelement 7 so auszugestalten, dass der automatische
Einparkvorgang jederzeit mittels des Bedienelements 7 abgebrochen
werden kann. Weiterhin ist es auch denkbar, das Bedienelement 7 so
zu gestalten, dass der Fahrer mittels des Bedienelements 7 zwischen
einem Rückwärtseinparkvorgang
oder einem Vorwärtseinparkvorgang
wählen kann.
Weiterhin kann das Bedienelement 7 derart gestaltet sein,
dass dem Fahrer beispielsweise mittels einer Kontrollleuchte angezeigt
wird, ob ein derartiger automatischer Einparkvorgang momentan aktiviert
ist oder ob die Einparkhilfe momentan deaktiviert ist. Es ist weiterhin
auch denkbar, dass der Fahrer durch eine Bremspedalbetätigung den
Einparkvorgang jederzeit abbrechen kann. Die Eingangssignale, die
der Vorrichtung zur Fahrzeugführung 1 mittels
der Eingangsschaltung 2 zugeführt werden, gelangen über ein
Datenaustauschsystem 8, das beispielsweise ein Bussystem
ist, in einen Mikrorechner 9, in dem die Eingangsdaten
verarbeitet werden. In dem Mikrorechner 9 läuft hierzu
ein Programm ab, das gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens
Ausgangsgrößen erzeugt,
die wiederum mittels des Datenaustauschsystems 8 an eine
Ausgangsschaltung 10 weitergeleitet werden. Die Ausgangsschaltung 10 gibt
die vom Mikrorechner 9 bestimmten Stellgrößen an die
Verzögerungsmittel 11 des
Fahrzeugs sowie ein leistungsbestimmendes Stellelement einer Brennkraftmaschine 12 aus.
Die Verzögerungseinrichtungen 11 des
Fahrzeugs bestehen vorteilhafterweise aus einer Ansteuereinrichtung
für die
Kraftfahrzeugbremsen sowie den Bremseinrichtungen selbst. Hierbei
setzt die Ansteuereinrichtung der Verzögerungseinrichtung das Ausgangssignal,
das die Ausgangsschaltung 10 ausgibt, in einen Bremsdruck oder
eine Bremskraft um, wodurch mittels der Radbremsen eine Fahrzeugverzögerung entsteht,
die dem Stellsignal, das ein Mikrorechner 9 ermittelt hat, entspricht.
Ein weiteres Ausgangssignal, das vom Mikrorechner 9 ermittelt
wird und mittels der Ausgangsschaltung 10 von der Vorrichtung
zur Fahrzeugführung 1 ausgegeben
wird, steuert ein leistungsbestimmendes Stellelement einer Brennkraftmaschine 12.
Dieses leistungsbestimmende Stellelement einer Brennkraftmaschine 12 ist
beispielsweise ein elektrischer Drosselklappensteller, der die Luftzufuhr
für die
Brennkraftmaschine reguliert oder aber eine Steuereinrichtung, die
die Menge des eingespritzten Kraftstoffs reguliert.
-
In 2 ist
ein Geschwindigkeits-Abstands-Diagramm dargestellt, gemäß dem der
Mikrorechner 9 unter Einbeziehung der Eingangssignale der
Vorrichtungen 3 bis 7 Ausgangssignale erzeugt, mit
denen die Fahrzeugverzögerung
bzw. die Fahrzeugausgangsleistung gemäß der Vorrichtungen 11 und 12 bestimmt
werden. Auf der Ordinate 13 des Diagramms in 2 ist die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit
v aufgetragen sowie auf der Abszisse 14 der Abstand x zwischen
dem parkraumbegrenzenden Objekt und dem einparkenden Fahrzeug. Die
Linien 15 und 16, die in das v-x-Diagramm eingezeichnet sind,
beschreiben die einzuregelnde Fahrzeuggeschwindigkeit v in Abhängigkeit
des verbleibenden Abstandes x. Zu Beginn des Einparkvorgangs, solange
der Abstand x zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem parkraumbegrenzenden
Objekt noch sehr groß ist,
wird gemäß dem geraden
Abschnitt 15 eine maximale Einparkgeschwindigkeit vmax
eingeregelt. Diese liegt beispielsweise im Bereich um 6 km/h, mit der
sich das Fahrzeug dem parkraumbegrenzenden Objekt nähert. Während dieser
Annäherung
nimmt der Abstand x kontinuierlich ab, bis ein Abstand dSW, der
einen Schwellwertabstand darstellt, erreicht ist. Ist der Abstand
x zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem parkraumbegrenzenden Objekt
kleiner als der Schwellabstand dSW, so wird bei einer weiteren Verringerung
des Abstands x die Fahrzeuggeschwindigkeit kontinuierlich verringert.
Dies kann zum einen durch eine Bremsdruckerhöhung oder Bremskrafterhöhung der
Verzögerungsmittel
erreicht werden oder aber durch eine Verringerung der Ausgangsleistung der
Brennkraftmaschine des Fahrzeugs oder aber durch beide Maßnahmen
zugleich. Die Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit v in Abhängigkeit
des Abstandes x kann dabei gemäß Linie 16 linear
erfolgen, bis ein Mindestabstand dmin erreicht wird. Ist der Abstand
x zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem parkraumbegrenzenden Objekt
so weit zusammengeschrumpft, dass er dem Mindestabstand dmin entspricht
oder sogar kleiner ist, so wird das Fahrzeug in den Stillstand abgebremst
und eine weitere Annäherung
an das parkraumbegrenzende Objekt verhindert. Hierzu werden die
Verzögerungseinrichtungen 11 des
Fahrzeugs angesteuert sowie eventuell die Brennkraftmaschine des
Fahrzeugs auf Leerlaufdrehzahl abgesenkt. Die abstandsabhängige Sollgeschwindigkeit,
die zwischen den Abstandswerten dSW und dmin eingeregelt wird, muss
nicht zwangsweise proportional zum Abstand x vorgesehen sein, wie
es durch die Linie 16 dargestellt wird, sondern kann auch
eine abweichende Form annehmen, wie es beispielsweise durch die
Linien 16a, 16b oder 16c dargestellt
ist. Die abstandsabhängige Fahrzeuggeschwindigkeit
v, die zwischen den Abstandswerten dSW und dmin eingeregelt wird,
ist jedoch so zu gestalten, dass das Fahrzeug in einer für den Fahrer
komfortablen Art und Weise angehalten wird und er jederzeit die
Möglichkeit
hat, selbst korrigierend in den automatischen Einparkvorgang einzugreifen.
-
In 3 ist
ein Ablaufdiagramm dargestellt, nach dem der automatische Einparkvorgang
abläuft. Zu
Beginn des automatischen Einparkvorgangs muss der automatische Vorgang
gemäß Block 17 durch
die Betätigung
des Bedienelements 7 durch den Fahrer gestartet werden.
Im Folgenden wird durch die Umfeldsensoren 3, 4 der
Abstand sowie die Position des parkraumbegrenzenden Objektes bestimmt
und festgestellt, ob dieser Abstand größer ist als der Schwellwertabstand
dSW. Solange der Abstand x größer ist
als der, Schwellwertabstand dSW, verzweigt das Ablaufdiagramm in
Block 18 nach Ja und es wird eine maximale Einparkgeschwindigkeit vmax
von beispielsweise 6 km/h gemäß Block 19 eingeregelt.
Während
dieser automatischen Fahrzeugslängsführung hat
der Fahrer die Möglichkeit,
sich voll auf die Lenkbewegung zum Einparken des Fahrzeugs zu konzentrieren.
Gleichzeitig werden neben den Abstandswerten der Umfeldsensoren 3, 4 auch die
zurückgelegten
Weglängen
der Raddrehzahlsensoren 5, 6 erfasst und gegeneinander
auf Plausibilität überprüft. Nähert sich
das Fahrzeug dem parkraumbegrenzenden Objekt so weit, dass der Abstand
dem Schwellwertabstand dSW entspricht, so verzweigt das Ablaufdiagramm
gemäß Block 18 in 3 nach Nein und es wird
weiterhin ermittelt, ob der Abstand nun zwischen dem Mindestabstand
und dem Schwellwertabstand dSW liegt. Solange der Abstand x zwischen
dem Mindestabstand dmin und dem Schwellwertabstand dSW liegt, verzweigt
das Ablaufdiagramm gemäß 3 in Block 20 nach
Ja, worauf gemäß Block 21 eine
abstandsabhängige
Fahrzeuggeschwindigkeit v(x) gemäß 2 eingeregelt wird. Diese
abstandsabhängige
Fahrzeuggeschwindigkeit v(x) wird um so kleiner, je näher sich
das eigene Fahrzeug dem parkraumbegrenzenden Objekt nähert. Erreicht
der Abstand x den Mindestabstand dmin, so verzweigt das Ablaufdiagramm
gemäß Block 20 nach
Nein, woraufhin in Block 22 das Fahrzeug angehalten wird.
Durch das Anhalten des Fahrzeugs gemäß Block 22, sobald
der Abstand x den Mindestabstand dmin erreicht, wird gewährleistet, dass
das Fahrzeug nicht mit dem parkraumbegrenzenden Objekt zusammenstößt. Vorteilhafterweise wird
der Mindestabstand in einem Bereich von 15 bis 20 cm gewählt. Sobald
das Fahrzeug nach Block 22 zum Stillstand gekommen ist,
wird der automatische Einparkvorgang in Block 23 beendet.