WO2020001826A1

WO2020001826A1 - Fahrzeugverbund, verfahren zum betreiben des fahrzeugverbundes, computerprogramm und computerlesbares speichermedium

Info

Publication number: WO2020001826A1
Application number: PCT/EP2019/060818
Authority: WO
Inventors: Günter Anton Fendt
Original assignee: Continental Automotive Gmbh
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2020-01-02
Also published as: DE102018210371A1; US20210269029A1; DE102018210371B4

Abstract

Fahrzeugverbund, Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugverbundes, Computerprogramm und computerlesbares Speichermedium Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugverbund mit mindestens einem Folgefahrzeug (2) und einem Leitfahrzeug (1), wobei das mindestens eine Folgefahrzeug (2) ein Fahrerassistenzsystem (3) aufweist, wobei das Fahrerassistenzsystem (3) das mindestens eine Folgefahrzeug (2) autonom im Verbund auf der Trajektorie eines Leitfahrzeuges (1) nachführt, mit einem Soll-Lenkwinkel, welcher dem Fahrerassistenzsystem (3) vom Leitfahrzeug (1) zur Nachführung des mindestens einen Folgefahrzeugs (2) entlang der Trajektorie des Leitfahrzeugs (1) übermittelt ist, und mit einem Ist-Lenkwinkel, welcher sich durch das Ausführen des Soll-Lenkwinkels bei dem mindestens einen Folgefahrzeug (2) einstellt, wobei eine Erfassungseinrichtung (4) zur Erfassung einer Lenkwinkel-Abweichung zwischen einem vorausfahrenden Verbundfahrzeug und dem mindestens einen Folgefahrzeug (2) vorgesehen ist, und eine Verarbeitungseinheit vorgesehen ist, welche bei Vorliegen einer Lenkwinkel-Abweichung ein Korrekturstellsignal zur Korrektur des Ist-Lenkwinkels erzeugt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugverbundes, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Speichermedium

Description

Beschreibung

Fahrzeugverbund, Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugverbundes, Computerprogramm und computerlesbares Speichermedium

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugverbund mit mindestens einem Folgefahrzeug und einem Leitfahrzeug, wobei das mindestens eine Folgefahrzeug ein Fahrerassistenzsystem aufweist, wobei das Fahrerassistenzsystem das mindestens eine Folgefahrzeug autonom im Verbund auf der Trajektorie eines Leitfahrzeuges nachführt, mit einem Soll-Lenkwinkel, welcher dem Fahrerassistenzsystem vom Leitfahrzeug zur Nachführung des mindestens einen Folgefahrzeugs entlang der Trajektorie des Leitfahrzeugs übermittelt ist, und mit einem Ist-Lenkwinkel, welcher sich durch das Ausführen des Soll-Lenkwinkels bei dem mindestens einem Folgefahrzeug ein stellt . Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugverbundes, ein Computerprogramm und ein compu terlesbares Speichermedium.

Bei einem Fahrzeugverbund, bei welchen autonom fahrende Fahrzeuge sowohl mit einer Infrastruktur als auch mit anderen Fahrzeugen kommunizieren, ist es notwendig das Fahrverhalten der einzelnen Fahrzeuge aufeinander abzustimmen und die Fahrzeuge miteinander zu koordinieren. Die durch Fahr- zeug-zu-X-Kommunikation oder Fahr- zeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation von den Fahrzeugen versendeten Informationen umfassen üblicherweise zumindest eine Absolut position, eine Absolutgeschwindigkeit und eine Information über die Fahrtrichtung, beispielsweise den Lenkwinkel.

Die US 5781119 offenbart ein Fahrzeugführungssystem, das es einer Vielzahl von Fahrzeugen ermöglicht, in einem Zug zu fahren. Das Fahrzeugführungssystem umfasst ein Frontlauffahrzeug mit einer Sensoreinheiten zum Erfassen einer relativen Abweichung des Frontlauffahrzeugs von einer Basislinie einer Straße; mit einer Berechnungseinheit zum Berechnen von Steuervariablen auf der Grundlage der erfassten relativen Abweichung, um es dem Frontlauffahrzeug zu ermöglichen, entlang der Basislinie zu fahren; mit einen Sender zum Übertragen der Steuervariablen daten, die von den Berechnungsmitteln berechnet wurden, an ein Fahrzeug, das dem Frontfahrzeug folgt; mit einem Empfänger zum Empfangen der Steuervariablendaten von dem Sender; mit einer Speichereinheit zum Speichern der über den Empfänger empfangenen Steuervariablendaten; und mit einer Steuerung zum Bestimmen eines Korrekturbetrags auf der Basis der empfangenen Steuer variablendaten, wenn das nachfolgende Fahrzeug eine Position erreicht, in der das Frontfahrzeug die Steuervariablendaten gesendet hat, wobei das Folgefahrzeug auf der Basis des Kor rekturbetrags gesteuert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde das Fahrverhalten der einzelnen Fahrzeuge im Verbund zueinander zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch einen Fahrzeugverbund mit einem Folgefahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 als auch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 15 sowie ein computerlesbares Speichermedium mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Angabe eines Fahrzeugverbundes mit mindestens einem Folgefahrzeug und einem Leitfahrzeug, wobei das mindestens eine Folgefahrzeug ein Fahrerassistenzsystem aufweist, wobei das Fahrerassistenzsystem das Folgefahrzeug autonom im Verbund auf der Trajektorie eines Leitfahrzeuges nachführt,

mit einem Soll-Lenkwinkel, welcher dem Fahrerassistenzsystem vom Leitfahrzeug zur Nachführung des mindestens einen Folgefahrzeugs entlang der Trajektorie des Leitfahrzeugs übermittelt ist, und mit einem Ist-Lenkwinkel, welcher sich durch das Ausführen des Soll-Winkels bei dem mindestens einem Folgefahrzeug einstellt.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine Erfas sungseinrichtung zur Erfassung einer Lenkwinkel-Abweichung zwischen einem vorausfahrenden Verbundfahrzeug und dem min destens einem Folgefahrzeug vorgesehen ist, und eine Verar beitungseinheit vorgesehen ist, welche bei Vorliegen einer Lenkwinkel-Abweichung ein Korrekturstellsignal zur Korrektur des Ist-Lenkwinkels erzeugt.

Dabei beschreibt die Lenkwinkel-Abweichung einen Seitenversatz (seitlichen Versatz) des Folgefahrzeugs zum vorausfahrenden Verbundfahrzeug bzw. den Seitenversatz des Folgefahrzeugs gegen die Längsachse des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs.

Der Lenkwinkel eines Fahrzeugs dient zur Querführung des Kraftfahrzeugs. Eine Querführung ist hier eine ausgeführte Lenkaktivität, welche das Fahrzeug so führt, dass es der Trajektorie des Leitfahrzeuges mit erlaubter Fehlertoleranz folgt. Der Lenkwinkel kann durch die Lenkradstellung bzw. einem Lenkaktuator eingestellt werden. Der Lenkwinkel kann durch Lenkradwinkelsensoren, welche eine Lenkradpositionen als auch den resultierenden Radeinschlag erfassen, gemessen werden.

Dabei versteht man unter nachgeführtem Folgefahrzeug ein Fahrzeug, das auf der Spur eines Leitfahrzeugs autonom bzw. selbsttätig nachgeführt wird, wobei das Leitfahrzeug hingegen beispielsweise von einem Fahrer gesteuert wird und/oder im autonomen oder teilautonomen Fahrmodus (keinem vorausfahrenden Leitfahrzeug autonom folgend) betrieben wird. Anders ausge drückt, wird ein Folgefahrzeug vom Fahrerassistenzsystem autonom als Folgefahrzeug im Verbund gesteuert, wobei die Ausdrucksweise „auf der Spur eines Leitfahrzeugs" nicht wortwörtlich zu verstehen ist, sondern sinngemäß in der Art zu verstehen ist, dass ein Folgefahrzeug einem Leitfahrzeug bzw. innerhalb einer Kolonne / eines Konvois einem vorausfahrenden Fahrzeug folgt.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass zur Erlangung eines ef fizient zusammenhängenden Fahrzeugverbundes, bei bestimmten Fahrszenarien, beispielsweise einem gemeinsamen Fahrspurwechsel auf einer Autobahnfahrt, die einzelnen Verbundfahrzeuge in gleichzeitig agierender Weise geführt werden müssen. In diesem Fall müssen die Längs- und Querführungsbefehle nicht sequen ziell, sondern zeitsynchron bei allen beteiligten Verbund fahrzeugen ausgeführt werden, um eine kompakte Verbundfahrweise der Verbundfahrzeuge führen zu können. Die Verbundfahrzeuge müssen die notwendige Lenkbewegung durch das Einbringen des Lenkwinkels zeitsynchron, hier gleichzeitig ausführen. Die zeitsynchrone Einbringung des gleichen Lenkwinkels ist für eine Übereinstimmung der danach geführten Folgefahrzeuge auf der Spur des Leitfahrzeuges notwendig. Die Einstellung eines Lenkwinkels bei einem Fahrzeug unterliegt jedoch gewissen Toleranzen. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch die systembedingten vorhandenen Toleranzen und das Ausführen des vorgegebenen Soll-Lenkwinkels durch die Folgefahrzeuge, die Folgefahrzeuge nach einem gemeinsamen Fahrspurwechsel nicht mehr zwingend auf der von dem Leitfahrzeug vorgegebenen Trajektorie bzw. Spur fahren, sondern seitenversetzt zueinander. Dabei ist das Maß des sich einstellenden Seitenversatzes durch die Toleranz der voneinander abweichenden Lenkwinkel bestimmt. Durch die Erfassungseinrichtung kann die Lenkwinkel-Abweichung zwischen dem vorausfahrenden Verbundfahrzeug und dem Folge fahrzeug erfasst werden. Dabei erfolgt diese Erfassung bevorzugt in periodisch wiederkehrenden Abständen oder dauerhaft oder über einen bestimmten Streckenabschnitt. Auch eine einmalige Er fassung ist möglich. Bei Vorliegen einer Lenkwinkel-Abweichung können anhand des Korrekturstellsignals verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Dies kann zum Beispiel eine automatische Korrektur des Ist-Lenkwinkels mithilfe des Korrekturstell signals sein, und auch andere Notfallmaßnahmen, beispielsweise eine Warnung oder Aufforderung an den Fahrer zur manuellen Korrektur. Vor der Durchführung einer automatischen Korrektur bzw. Durchführung einer Notfallmaßnahme im Folgefahrzeug kann diese Korrektur bevorzugt vorab mittels einer Plausibili- tätsüberprüfung verifiziert werden, indem mittels der Erfas sungseinrichtung im Folgefahrzeug die Spurtreue, das heißt die Einhaltung der Fahrspur des Leitfahrzeuges bzw. des voraus fahrenden Fahrzeuges überprüft wird und bei Feststellung einer „fragwürdigen" Spurtraj ektorie des Leitfahrzeuges bzw. des vorausfahrenden Fahrzeuges, eine automatische Korrektur un terbunden wird und stattdessen nur eine Notfallmaßnahme oder eine manuelle Korrektur im Folgefahrzeug durchgeführt wird.

Das bei Vorliegen einer Lenkwinkel-Abweichung erzeugte Kor rekturstellsignal kann durch die Korrektur der Lenkradstellung eingebracht werden, wobei die Einbringung beispielsweise mittels einer Überlagerungslenkung erfolgt. Anhand des Korrekturs tellsignals ist eine Kompensation des seitlichen Versatzes durch Lenkwinkeltoleranzen möglich. Durch das Korrekturstellsignal kann der Seitenversatz der Folgefahrzeuge zueinander aufgehoben werden, wodurch die Folgefahrzeuge nach einem gemeinsamen Fahrspurwechsel wieder auf der von dem Leitfahrzeug vorgegebenen Trajektorie bzw. Spur fahren. Liegt der seitliche Versatz der aufeinanderfolgenden Fahrzeuge unterhalb eines vorgegebenen Korrekturschwellenwertes , das heißt, liegt die Lenkwin- kel-Abweichung unterhalb eines vorgegebenen Korrekturschwel lenwertes, so kann auf eine Korrektur verzichtet werden. Dabei kann der Korrekturschwellenwert beispielsweise einer Datenbank, welche vorab definiert worden ist, entnommen werden oder vorab festgesetzt worden sein.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Erfassungseinrichtung als eine Kamera, insbesondere eine Frontkamera, ausgestaltet. Die Frontkamera kann als eine elektronische Kamera, welche den signifikanten, das heißt bildmäßig leicht auszuwertenden Heckbereich des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs erfasst, ausgestaltet sein, wobei der signifikante Heckbereich zumindest eine Spurweite zwischen den Hinterreifen umfasst. Weiterhin bevorzugt erzeugt die Kamera Bildsignale für den signifikanten Heckbereich des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs. Die Erfassung des Heckbereiches des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs erfolgt hierbei insbesondere, um die relative Lage, das heißt eine Position, des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs in Bezug zum Fahrstreifen oder der Fahrbahn (Fahrtraj ektorie) zu ermitteln, wobei die Spurweite beispielsweise als Bewertungskriterium der relativen Lage des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs in Bezug zum Fahrstreifen oder der Fahrbahn (Fahrtraj ektorie) mit einbezogen wird. Aus den erzeugten Bildsignalen ist der Seitenversatz, das heißt, die Lenkwinkel-Abweichung, des vorausfahrenden Ver bundfahrzeugs berechenbar.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine Bestimmung der Lenkwinkel-Abweichung unter Berücksichtigung einer Zeit verzögerung als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Abstandes zum vorausfahrenden Verbundfahrzeug vorgesehen. Dabei entspricht die Zeitverzögerung derjenigen Zeit, welche notwendig ist, damit das nachgeführte Folgefahrzeug den Traj ektoriebe- zugspunkt bzw. Spurbezugspunkt des vorausfahrenden Verbund- fahrzeugs erreicht hat, an welchem das nachgeführte Folge fahrzeug den Soll-Lenkwinkel erfasst hat. Dies bedeutet, dass der Soll-Lenkwinkel und der Ist-Lenkwinkel zum gleichen Trajek- toriebezugspunkt bzw. Spurbezugspunkt miteinander verglichen werden. Dadurch ist eine genauere Bestimmung des seitlichen Versatzes der aufeinanderfolgenden Verbundfahrzeuge möglich.

Insbesondere ist die Zeitverzögerung der Quotient aus der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs und dem Abstand zwischen dem vorausfahrenden Verbundfahrzeug und dem Folgefahrzeug. Dabei ist, aufgrund der Betriebsweise im Verbund, die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs be vorzugt identisch mit der Geschwindigkeit des Folgefahrzeugs.

Weiterhin bevorzugt sind Lenkwinkelsensoren vorgesehen. Dabei werden unter dem Begriff Lenkwinkelsensoren sowohl Sensoren zur Erfassung der Lenkradposition, wie auch Sensoren zur Erfassung des resultierenden Radeinschlags verstanden. Die Lenkwin kelsensoren können als rotatorische Drehwinkelsensoren aus gestaltet sein, welche zumeist an der Lenksäule, am Lenkritzel direkt oder an einer verbundenen Eingangswelle angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich können die Lenkwinkelsensoren sowohl als sogenannte Multi-Turn-Sensoren ausgeführt sein, die den absoluten Lenkwinkel über mehr als eine Umdrehung von Anschlag zu Anschlag messen oder als Single-Turn-Sensoren oder auch als inkrementale Winkelsensoren.

Vorzugsweise ist mittels der Lenkwinkelsensoren eine Überprüfung vorgesehen, ob der mittels eines Lenkrads oder eines Aktuators eingebrachte Lenkwinkel mit dem daraus resultierenden Lenk drehwinkel eines Fahrwerks übereinstimmt. Vorzugsweise wird eine solche Überprüfung bei allen Verbundfahrzeugen vorgenommen. In bevorzugter Ausgestaltung ist hierfür zumindest ein erster Lenkwinkelsensor zur Erfassung der Lenkradstellung und zumindest ein zweiter Lenkwinkelsensor zur Erfassung eines Radeinschlags vorgesehen. Weisen die Lenkwinkelsensoren oder einer der Lenkwinkelsensoren eine Störung auf, so ist mit diesem Fahrzeug keine Betriebsweise im Verbund möglich.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine Bestimmung des Ist-Lenkwinkels mittels Lenkwinkelsensoren vorgesehen. Bevorzugt ist der Lenkwinkel durch eine Lenkradstellung oder ein Lenkaktuator einstellbar.

Bevorzugt ist bei einer Störung bei zumindest einem der Lenkwinkelsensoren ein Abbruch des Fahrens im Verbund vorgesehen oder eine Aufnahme des Fahrens im Verbund verweigert. Dabei versteht man unter Störungen, worunter hier auch Unregelmä ßigkeiten zu verstehen sind, dass die Lenkwinkeltoleranzab- weichung, das heißt, die eingebrachten Lenkwinkel mit den daraus resultierenden Lenkdrehwinkeln des Fahrwerks oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegen.

Bevorzugt weisen die Lenkwinkelsensoren Lenkwinkeltoleranzen auf, wobei die Lenkwinkeltoleranzen bei einem Fahren im Verbund einen niedrigeren Schwellenwert aufweisen als in einer Be triebsweise als autonomes Einzelfahrzeug oder in einer manuellen Betriebsweise. Das Fahrzeug wird autonom oder teilautonom als Einzelfahrzeug betrieben, wenn es von keinem vorausfahrenden Leitfahrzeug autonom folgend gesteuert wird.

Dadurch wird die Freigabe einer Fahrt im Verbund erst dann erteilt, wenn die standardmäßigen Schwellenwerte herabgesetzt worden sind und keine Störung vorliegt. Dadurch wird die Be triebsweise „Fahren im Verbund" verbessert und die Gefahr von Unfällen gesenkt. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugverbundes mit mindestens einem Fol gefahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem und einem Leit fahrzeug, wobei das Fahrerassistenzsystem das Folgefahrzeug autonom im Verbund auf der Trajektorie eines Leitfahrzeuges nachführt, mit den folgenden Schritten:

- Bereitstellen eines Soll-Lenkwinkels, welcher dem Fah rerassistenzsystem vom Leitfahrzeug, zur Nachführung des mindestens einen Folgefahrzeugs entlang der Trajektorie des Leitfahrzeugs , übermittelt wird,

- Einstellen eines Ist-Lenkwinkels, durch das Ausführen des Soll-Lenkwinkels bei dem mindestens einem Folgefahrzeug,

- Erfassen einer Lenkwinkel-Abweichung zwischen einem vo rausfahrenden Verbundfahrzeug und dem mindestens einem Folgefahrzeug durch eine Erfassungseinrichtung, und

- Erzeugen eines Korrekturstellsignals durch eine Verar beitungseinheit zur Korrektur des Ist-Lenkwinkels bei Vorliegen einer Lenkwinkel-Abweichung.

Weiterhin bevorzugt werden durch eine Kamera Bildsignale für einen signifikanten Heckbereich des vorausfahrenden Verbund fahrzeugs erzeugt, wobei der signifikante Heckbereich zumindest eine Spurweite zwischen den Hinterreifen umfasst. Weiterhin bevorzugt wird die Lenkwinkel-Abweichung unter Berücksichtigung einer Zeitverzögerung als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Abstandes zum vorausfahrenden Verbundfahrzeug bestimmt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird mittels der Lenkwin kelsensoren eine Überprüfung vorgenommen, ob der mittels eines Lenkrads oder eines Aktuators eingebrachte Lenkwinkel mit dem daraus resultierenden Lenkdrehwinkel eines Fahrwerks über einstimmt. Bevorzugt wird bei einer Störung zumindest einer der Lenkwinkelsensoren ein Abbruch des Fahrens im Verbund durch geführt oder eine Aufnahme des Fahrens im Verbund verweigert.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung bilden die Lenkwin kelsensoren Lenkwinkeltoleranzen aus, wobei die Lenkwinkel toleranzen bei einem Fahren im Verbund mit einem niedrigeren Schwellenwert eingestellt werden als in einer Betriebsweise als autonomes Einzelfahrzeug oder in einer manuellen Betriebsweise. Die Vorteile des Verfahrens entsprechen im Wesentlichen den obigen Vorteilen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Computer programm umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch den Computer diesen veranlassen, das wie oben beschriebene Verfahren auszuführen. Das Computerprogramm erweitert bevorzugt ein Fahrzeug mit einem, wie oben beschriebenen Verfahren nachträglich. Diese nachträgliche Erweiterung kann bei spielsweise extern durch den Fahrzeughersteller erfolgen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein computer lesbares Speichermedium umfassend Befehle, die bei der Aus führung durch den Computer diesen veranlassen, das wie oben beschriebene Verfahren auszuführen.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen sche matisch :

FIG 1: ein erfindungsgemäßes Folgefahrzeug, und

FIG 2: schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren, und FIG 3: einen erfindungsgemäßen Fahrzeugverbund mit dem Fol gefahrzeug und einem Leitfahrzeug in Draufsicht, und

FIG 4: einen erfindungsgemäßen Fahrzeugverbund im Betrieb, und

FIG 5: ein Verfahren zur Überprüfung der Lenkwinkelsensoren in einer ersten Ausgestaltung, und

FIG 6: ein Verfahren zur Überprüfung der Lenkwinkelsensoren in einer zweiten Ausgestaltung.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, zu verlassen.

FIG 1 zeigt ein Folgefahrzeug 2 mit einem Fahrerassistenzsystem 3 mit einer nicht gezeigten Verarbeitungseinheit gemäß der Erfindung. Ferner umfasst das Folgefahrzeug 2 eine Erfas sungsvorrichtung 4, hier beispielsweise eine Frontkamera, zur Erfassung des signifikanten Heckbereichs des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs 1 (FIG 3) , wobei der signifikante Heckbereich zumindest die Spurweite zwischen den Hinterreifen umfasst. Die Erfassungsvorrichtung 4 erzeugt daraus Bildsignale, um die relative Lage / Position des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs 1 (FIG 3) in Bezug zum Fahrstreifen / der Fahrbahn (Fahrtraj ektorie) zu ermitteln. Die Erfassung der relativen Lage / Position des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs 1 (FIG 3) in Bezug zum Fahrstreifen / der Fahrbahn erfolgt hierbei über eine gewisse Zeitdauer für einen bestimmten Streckenbereich einer Fahrtraj ektorie . Bevorzugt wird hierbei ein Streckenbereich einer Fahrtraj ektorie herangezogen, welcher eine Krümmung / Kurve enthält. Damit das vorausfahrende Verbundfahrzeug 1 (FIG 3) den Streckenbereich dieser Fahrtraj ektorie spurgetreu be fahren kann, müssen im vorausfahrenden Verbundfahrzeug (FIG 3) hierfür eine zeitliche Abfolge von „Lenkbewegungen" ausgeführt werden, wobei sich diese Lenkbewegungen als zeitliche Funktion mit entsprechenden Lenkwinkel-Parametern beschreiben lassen. Diese Lenkwinkel-Parameter als Funktion werden vom voraus fahrenden Verbundfahrzeug 1 (FIG 3) via car-to-car-Kommunikation dem Folgefahrzeug 2 zur Verfügung gestellt, damit das Folge fahrzeug 2 diese Lenkwinkel-Parameter als Funktion (autonom) ausführen kann, wenn das Folgefahrzeug 2 zeitlich nachfolgend den entsprechenden Streckenbereich der Fahrtraj ektorie befährt. Sofern das Folgefahrzeug 2 vor dem Passieren der Krümmung / Kurve ohne seitlichem Versatz zum vorausfahrenden Verbundfahrzeug 1 (FIG 3) diesem gefolgt ist und keine Abweichungen bei den Lenkwinkelsensoren / Lenkwinkeltoleranzen vorliegen, muss das Folgefahrzeug 2 nach dem Passieren der Krümmung / Kurve wieder exakt (ohne seitlichem Versatz) zum vorausfahrenden Verbund fahrzeug 2 ausgerichtet sein. Wird mittels der Erfassungs einrichtung 4 nach dem Passieren der Krümmung / Kurve jedoch ein seitlicher Versatz zum vorausfahrenden Verbundfahrzeug 1 (FIG 3) , welcher vor dem Passieren der Krümmung / Kurve nicht vorhanden war, festgestellt, so wird daraus eine Lenkwinkel-Abweichung abgeleitet, dessen Größe sich anhand der zurückgelegten Strecke bestimmen lässt.

Somit ist aus den erzeugten sequentiellen Bildsignalen eines, insbesondere kurvigen, Streckenbereichs einer Fahrtraj ektorie und eines vorausfahrenden Verbundfahrzeugs 1 (FIG 3) eine relative Abweichung zwischen / gegenüber dem vorausfahrendem Verbundfahrzeug 1 (FIG 3) und dem Folgefahrzeug 2 bestimmbar, bzw. ein potentieller Seitenversatz ermittelbar, das heißt die Lenkwinkel-Abweichung, gegenüber dem vorausfahrenden Ver bundfahrzeug 2 berechenbar. Anhand der Lenkwinkel-Abweichung, bzw. des resultierenden seitlichen Versatzes gegenüber dem vorausfahrenden Verbund fahrzeug 1 (FIG 3) zur Längsachse des Folgefahrzeugs 2 wird das Korrekturstellsignal erzeugt, welches zur Korrektur der Lenkradradstellung verwendet wird. Dadurch ist eine Kompensation des seitlichen Versatzes, welche durch Lenkwinkeltoleranzen hervorgerufen werden, möglich. Die Korrektur kann bereits auch schon während dem Passieren der Krümmung / Kurve erfolgen, damit sich bei einer, insbesondere größeren Lenkwinkel-Toleranz, während der Kurvenfahrt bzw. während dem Passieren der Krümmung / Kurve, über die Zeit kein zu großer, sicherheitskritischer, seitlicher Versatz, beispielsweise ein Abdriften von der Fahrspur des Folgefahrzeugs 2, ausbildet.

Zudem kann eine Auswerteeinheit 5 vorgesehen sein, zur Spei cherung der Lenkwinkel-Abweichung sowie des Korrekturstell signals. Die Auswerteeinheit 5 ist in diesem Beispiel außerhalb des Folgefahrzeugs 2 angeordnet. Die Auswerteeinheit 5 kann über einen nichtflüchtigen Speicher 6 zur Speicherung der erfassten Daten verfügen. Diese kann zur Erstellung eines Expertensystems oder einer Datenbank verwendet werden. Mittels dieses Exper tensystems oder Datenbank kann die Methode zur Berechnung der Lenkwinkel-Abweichung aus den Bildsignalen durch maschinelles Lernen oder durch eine andere KI-Methode leichter berechnet werden. Die Auswerteeinheit 5 empfängt und versendet Daten bevorzugt drahtlos.

FIG 2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren in einer ersten Ausgestaltung. Hierbei wird in einem ersten Schritt S1 das Folgefahrzeug 2 (FIG 1) durch den Fahrer in Betrieb gesetzt. In einem zweiten Schritt S2 wird überprüft, ob der mittels eines Lenkrads oder eines Aktuators eingebrachte Lenkwinkel mit dem daraus resultierenden Lenkdrehwinkel eines Fahrwerks über- einstimmt, oder ob die Lenkwinkelsensoren Störungen aufweisen. Dazu werden die fahrzeuginternen Schnittstellen der Lenkwin kelsensoren und die Lenkwinkelsensoren selber überprüft.

Dabei sind als Lenkwinkelsensoren zumindest ein erster Lenk winkelsensor zur Erfassung der Lenkradstellung und zumindest ein zweiter Lenkwinkelsensor zur Erfassung eines Radeinschlags vorgesehen. Liegt eine Störung wenigstens einer der Lenkwin kelsensoren oder der Schnittstelle vor, so ist eine Fahrweise im Verbund nicht möglich. In einem Schritt S3 wird eine Warnung ausgeben und/oder ggf. weitere Notfallmaßnahmen eingeleitet.

Liegt keine Störung vor, so ist eine Fahrweise im Verbund möglich. Dazu wird eine von einem Leitfahrzeug 1 (FIG 3) via Fahr- zeug-zu-X-Kommunikation oder Fahr- zeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation ausgesendete Leitbotschaft, welche die Bereitschaft zum autonomen Nachführen von Folge fahrzeugen signalisiert, in einen Schritt S4 angenommen, und ein Verbund gebildet. Mittels Fahrzeug-zu-X-Kommunikation oder Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation werden in einem Schritt S5 Soll-Lenkwinkel an das zumindest eine Folgefahrzeug 2 (FIG 1) übertragen. Anhand dieser Soll-Lenkwinkel wird vom Folgefahrzeug 2 (FIG 1) ein Ist-Lenkwinkel, bzw. wird eine zeitliche Abfolge von Ist-Lenkwinkeln eingestellt.

Mittels der Erfassungseinrichtung 4 (FIG 1) wird in einem Schritt S6 der Heckbereich des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs, beispielsweise hier des Leitfahrzeugs 1 (FIG 3) erfasst. Die Kamera erzeugt Bildsignale vom Heckbereich des Leitfahrzeugs 1 (FIG 3) . Durch eine elektronische Bildauswertung der Bildsignale wird in einem Schritt S7 die Lenkwickel-Abweichung, hier der Seitenversatz des Leitfahrzeuges 1 (FIG 3) zur Längsachse des Folgefahrzeugs 2 (FIG 1) berechnet. Die Bestimmung der Lenkwinkel-Abweichung erfolgt unter Be rücksichtigung einer Zeitverzögerung At (FIG 3) als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v (FIG 3) und des Abstandes a (FIG 3) zum Leitfahrzeug 1 (FIG 3) . Dabei entspricht die Zeitverzögerung At derjenigen Zeit, welche notwendig ist, damit das nachgeführte Folgefahrzeug 2 (FIG 1) den Traj ektoriebezugspunkt 12 (FIG 3) bzw. Spurbezugspunkt des Leitfahrzeuges 1 (FIG 1) erreicht hat, an welchem das nachgeführte Folgefahrzeug 2 (FIG 1) den Soll-Lenkwinkel erfasst hat. Dies bedeutet, dass der Soll-Lenkwinkel und der Ist-Lenkwinkel zum gleichen Trajek- toriebezugspunkt 12 (FIG 3) bzw. Spurbezugspunkt miteinander verglichen werden. Dadurch ist eine genauere Bestimmung des seitlichen Versatzes der aufeinanderfolgenden Verbundfahrzeuge möglich .

Ist keine Lenkwinkel-Abweichung vorhanden oder liegt die Lenkwinkel-Abweichung unterhalb eines vorgegebenen Korrek turschwellenwertes, so wird in einem Schritt S8 die Fahrt im Verbund anhand des vom Leitfahrzeug 1 (FIG 3) übermittelten Soll-Lenkwinkels weiter fortgesetzt. Das Verfahren kann für einen kurzen Streckenabschnitt oder in periodischen Abständen, beginnend mit Schritt S6, wiederholt werden.

Wird eine Lenkwinkel-Abweichung festgestellt, so wird anhand der Bildsignale der Erfassungseinrichtung 4 (FIG 1) ein Korrek turstellsignal in einem Schritt S9 erzeugt, welches zur Korrektur des Ist-Lenkwinkels herangezogen wird. Das Korrekturstellsignal kann beispielsweise über eine korrigierte Lenkradstellung eingebracht werden.

Dadurch wird der seitliche Versatz, welcher durch die Lenk winkeltoleranz hervorgerufen werden, kompensiert. In der weiterfolgenden Verbundfahrt wird demnach zunächst der vom Leitfahrzeug 1 (FIG 3) übermittelte Soll-Lenkwinkel eingestellt und anschließend das Korrekturstellsignal auf den Ist-Lenkwinkel angewendet, wobei sich der Ist-Lenkwinkel durch Anwenden des Soll-Lenkwinkels im Folgefahrzeug 2 (FIG 1) einstellt. Zudem können je nach Abweichungsgrad weitere Notfallmaßnahmen in einem Schritt S10 eingeleitet werden.

Das Verfahren kann bei Schritt S6 in periodischen Abständen, bis zu einem Ende der Verbundfahrt, wiederholt werden.

FIG 3 zeigt einen Fahrzeugverbund mit dem Folgefahrzeug 2 und einem Leitfahrzeug 1 in einer Draufsicht. Die Erfassungsein richtung 4 erfasst während der Verbundfahrt den Heckbereich des Leitfahrzeugs 1. Die Erfassungseinrichtung 4 ist hier als Kamera ausgestaltet und weist einen Aufnahmewinkel 11 auf.

Die Bestimmung der Lenkwinkel-Abweichung erfolgt unter Be rücksichtigung einer Zeitverzögerung At als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v m/s und des Abstandes a zum Leit fahrzeug 1. Insbesondere ist die Zeitverzögerung At der Quotient aus der Geschwindigkeit v in m/s des Leitfahrzeuges 1 und dem Abstand a zwischen dem Leitfahrzeug 1 und dem Folgefahrzeug 2. Dabei ist die Geschwindigkeit v des Leitfahrzeuges 1 im We sentlichen identisch mit der Geschwindigkeit v des Folge fahrzeugs 2. Dies heißt, dass der Ist-Lenkwinkel mit dem Soll-Lenkwinkel des Leitfahrzeugs 1 zum gleichen Trajekto- riebezugspunkt 12 verglichen wird.

FIG 4 zeigt einen Fahrzeugverbund aus einem Leitfahrzeug 1 und zwei aufeinanderfolgenden Folgefahrzeugen 2 bei einem Über holmanöver, beispielsweise bei einem Fahrspurwechsel. Hier ist es notwendig, dass die Längs- und Querführungsbefehle nicht sequentiell, sondern zeitsynchron bei allen Verbundfahrzeugen ausgeführt werden, damit der Verbund geschlossen weitergeführt werden kann. Durch die Erfindung können nach einem solchen Manöver auftretenden Lenkwinkel-Abweichungen behoben werden.

FIG 5 zeigt ein Verfahren zur Überprüfung der Lenkwinkelsensoren in einer ersten Ausgestaltung. Dabei werden unter Lenkwin kelsensoren sowohl Sensoren zur Erfassung der Lenkradposition, als auch Sensoren zur Erfassung des resultierenden Radeinschlags verstanden. Hierbei wird in einem ersten Schritt AS 1 ein Fahrzeug durch den Fahrer in Betrieb gesetzt. In einem zweiten Schritt AS 2 wird ermittelt, ob das Fahrzeug in einem autonomen Ver bundbetrieb betrieben werden soll oder als ein Einzelfahrzeug in einer autonomen/teilautonomen Betriebsweise oder in einer manuellen Betriebsweise.

Wird das Fahrzeug als ein Einzelfahrzeug in einer autono men/teilautonomen Betriebsweise oder in einer manuellen Be triebsweise betrieben, so findet keine Überprüfung der fahr zeugeigenen Lenkwinkelsensoren statt und das Fahrzeug kann seine Fahrt in einem Schritt AS 3 als teilautonomes oder autonomes Einzelfahrzeug oder manuell betriebenes Einzelfahrzeug be ginnen .

Wird das Fahrzeug als Folgefahrzeug 2 (FIG 1) in einem Verbund in einem Schritt AS 4 betrieben, so werden zunächst die Schwellenwerte für die Lenkwinkeltoleranzen neu festgesetzt. Dabei sind diese Schwellenwerte niedriger als die Schwellenwerte für eine teil-/autonome oder manuelle Betriebsweise. In einem Schritt AS 5 wird überprüft, ob die Lenkwinkelsensoren eine Unregelmäßigkeit oder eine Störung aufweisen. Dabei versteht man unter Störung bzw. Unregelmäßigkeit, dass der mittels des Lenkrades ins Lenksystem eingebrachte Lenkwinkel mit dem daraus resultierenden Lenkdrehwinkel des Fahrwerks oberhalb (bei spielsweise zu empfindlich / zu stark ansprechend) oder unterhalb (beispielsweise zu unempfindlich / zu gering ansprechend) eines Schwellenwertes liegen. Ebenfalls überprüft werden die Schnittstellen der Lenkwinkelsensoren, welche ebenfalls Un regelmäßigkeiten oder Störungen aufweisen können, beispiels weise fehlerhafte Protokolle zurückliefern können.

Liegen keine Störungen oder Unregelmäßigkeiten der Lenkwin kelsensoren vor, so wird in einem Schritt AS 6 der Fährbetrieb als Verbundfahrzeug freigegeben.

Wird eine Unregelmäßigkeit oder eine Störung in einem der Lenkwinkelsensoren festgestellt, so wird ein Fährbetrieb als Verbundfahrzeug in einem Schritt AS 7 nicht freigegeben und das Fahrzeug in den Schritt AS 3 überführt, das heißt, das Fahrzeug wird manuell oder in einer teil-/autonomen Betriebsweise weitergesteuert .

FIG 6 zeigt ein weiteres Verfahren zur Überprüfung der Lenk winkelsensoren in einer zweiten Ausgestaltung. Hierbei wird das Folgefahrzeug 2 in einem ersten Schritt OS 1 in einer Be triebsweise im Verbund betrieben. Das Folgefahrzeug 2 (FIG 1) wird daher mit neu festsetzen Schwellenwerten für die Lenk winkeltoleranz betrieben. Dabei sind diese Schwellenwerte niedriger als die Schwellenwerte für eine teil-/autonome oder manuelle Betriebsweise. In einem Schritt OS 2 wird überprüft, ob die Lenkwinkelsensoren oder einer der Lenkwinkelsensoren eine Unregelmäßigkeit oder eine Störung aufweisen. Ebenfalls überprüft werden in dem Schritt OS 2 die Schnittstellen zu den Lenkwinkelsensoren, welche ebenfalls Unregelmäßigkeiten oder Störungen aufweisen können, beispielsweise fehlerhafte Pro tokolle zurückliefern können.

Liegen keine Störungen oder Unregelmäßigkeiten der Lenkwin kelsensoren vor, so wird in einem Schritt OS 3 der Fährbetrieb als Verbundfahrzeug weitergeführt und das Verfahren beginnt mit OS 2 erneut. Dabei kann das Verfahren periodisch immer wieder neu gestartet werden. Das Verfahren endet, wenn die Fahrt als Folgefahrzeug 2 (FIG 1) endet. Wird eine Unregelmäßigkeit oder eine Störung in einem der Lenkwinkelsensoren festgestellt, so wird ein weiterer Fähr betrieb als Verbundfahrzeug nicht freigegeben und das Fahrzeug wird manuell oder in einer teil-/autonomen Betriebsweise in dem Schritt OS 4 weitergesteuert.

Bezugszeichenliste

1 Leitfahrzeug

2 Folgefahrzeug

3 Fahrerassistenzsystem

4 Erfassungs_Vorrichtung

5 Auswerteeinheit

6 nicht flüchtigen Speicher

11 Aufnähmewinkel

12 Traj ektoriebezugspunkt a Abstand

v Fahrzeuggeschwindigkeit

At Zeitverzögerung

S, AS, OS Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche

1. Fahrzeugverbund mit mindestens einem Folgefahrzeug (2) und einem Leitfahrzeug (1), wobei das mindestens eine Folgefahrzeug (2) ein Fahrerassistenzsystem (3) aufweist, wobei das Fah rerassistenzsystem (3) das mindestens eine Folgefahrzeug (2) autonom im Verbund auf der Trajektorie eines Leitfahrzeuges (1) nach-führt ,

mit einem Soll-Lenkwinkel, welcher dem Fahrerassistenzsystem (3) vom Leitfahrzeug (1) zur Nachführung des mindestens einen Folgefahrzeugs (2) entlang der Traj ektorie des Leitfahrzeugs (1) übermittelt ist, und

mit einem Ist-Lenkwinkel, welcher sich durch das Ausführen des Soll-Lenkwinkels bei dem mindestens einen Folgefahrzeug (2) einstellt,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Erfassungseinrichtung (4) zur Erfassung einer Lenkwin kel-Abweichung zwischen einem vorausfahrenden Verbundfahrzeug und dem mindestens einen Folgefahrzeug (2) vorgesehen ist, und eine Verarbeitungseinheit vorgesehen ist, welche bei Vorliegen einer Lenkwinkel-Abweichung ein Korrekturstellsignal zur Korrektur des Ist-Lenkwinkels erzeugt.

2. Fahrzeugverbund nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (4) als eine Kamera, insbesondere eine Frontkamera, ausgestaltet ist.

3. Fahrzeugverbund nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera Bildsignale für einen signifikanten Heckbereich des vorausfahrenden Verbundfahrzeugs erzeugt, wobei der signifi kante Heckbereich zumindest eine Spurweite zwischen den Hin terreifen umfasst.

4. Fahrzeugverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bestimmung der Lenkwin kel-Abweichung unter Berücksichtigung einer Zeitverzögerung (At) als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und des Abstandes (a) zum vorausfahrenden Verbundfahrzeug vorgesehen ist .

5. Fahrzeugverbund nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitverzögerung (At) diejenige Zeit ist, welche notwendig ist, damit das mindestens eine nachgeführte Folgefahrzeug (2) den Traj ektoriebezugspunkt (12) des vorausfahrenden Ver- bund-fahrzeugs erreicht hat, an welchem das mindestens eine nachgeführte Folgefahrzeug (2) den Soll-Lenkwinkel erfasst hat.

6. Fahrzeugverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lenkwinkelsensoren vorgesehen sind .

7. Fahrzeugverbund nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Lenkwinkelsensoren eine Überprüfung vorgesehen ist, ob der mittels eines Lenkrads oder eines Aktuators eingebrachte Lenkwinkel mit dem daraus resultierenden Lenkdrehwinkel eines Fahrwerks übereinstimmt.

8. Fahrzeugverbund nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, dass zumindest ein erster Lenkwinkelsensor zur Er fassung der Lenkradstellung und zumindest ein zweiter Lenk winkelsensor zur Erfassung eines Radeinschlags vorgesehen ist.

9. Fahrzeugverbund nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Störung zumindest einer der Lenkwinkelsensoren ein Abbruch des Fahrens im Verbund vorgesehen ist oder eine Aufnahme des Fahrens im Verbund verweigert ist.

10. Fahrzeugverbund nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwinkelsensoren Lenkwinkeltole- ranzen aufweisen, wobei die Lenkwinkeltoleranzen bei einem Fahren im Verbund einen niedrigeren Schwellenwert aufweisen als in einer Betriebsweise als autonomes Einzelfahrzeug oder in einer manuellen Betriebsweise.

11. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugverbundes mit min destens einem Folgefahrzeug (2) mit einem Fahrerassistenzsystem (3) und einem Leitfahrzeug (1), wobei das Fahrerassistenzsystem das Folgefahrzeug (2) autonom im Verbund auf der Trajektorie eines Leitfahrzeuges (1) nachführt, gekennzeichnet durch:

- Bereitstellen eines Soll-Lenkwinkels, welcher dem Fah rerassistenzsystem vom Leitfahrzeug (1) zur Nachführung des mindestens einen Folgefahrzeugs (2) entlang der Traj ektorie des Leitfahr-zeugs (1) übermittelt wird,

- Einstellen eines Ist-Lenkwinkels durch das Ausführen des Soll-Lenkwinkels bei dem mindestens einem Folgefahrzeug (2) ,

- Erfassen einer Lenkwinkel-Abweichung zwischen einem vo rausfahrenden Verbundfahrzeug und dem mindestens einem Folgefahrzeug (2) durch eine Erfassungseinrichtung, und

- Erzeugen eines Korrekturstellsignals durch eine Verar- beitungs-einheit zur Korrektur des Ist-Lenkwinkels bei Vorliegen einer Lenkwinkel-Abweichung.

12. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugverbundes nach An spruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Kamera Bildsignale für einen signifikanten Heckbereich des voraus fahrenden Verbundfahrzeugs erzeugt werden, wobei der signi fikante Heckbereich zumindest eine Spurweite zwischen den Hinterreifen um-fasst.

13. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugverbundes nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwinkel-Abweichung unter Berücksichtigung einer Zeitverzögerung (At) als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und des Abstandes (a) zum vorausfahrenden Verbundfahrzeug bestimmt wird.

14. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugverbundes nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch Lenkwinkelsensoren Lenkwinkeltoleranzen ausgebildet werden, wobei die Lenkwinkeltoleranzen bei einem Fahren im Verbund mit einem niedrigeren Schwellenwert eingestellt werden als in einer Betriebsweise als autonomes Einzelfahrzeug oder in einer ma nuellen Betriebsweise.

15. Computerprogramm, welches dazu ausgebildet ist, ein Ver fahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14 auszuführen.

16. Computerlesbares Speichermedium umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14 auszuführen.