DE102005048014A1

DE102005048014A1 - Fahrerassistenzsystem

Info

Publication number: DE102005048014A1
Application number: DE102005048014A
Authority: DE
Inventors: Alexander Maass
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2007-04-12
Also published as: CN101282853A; US8370023B2; US20090216404A1; CN101282853B; EP1940644A1; EP1940644B1; WO2007042462A1; DE502006006733D1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem mit einer Spurhaltefunktion, umfassend eine Einrichtung für die Erkennung der Fahrspuren 2 auf der Fahrbahn, und eine Steuereinrichtung für den Eingriff in das Lenksystem des Fahrzeugs 3 im Sinne einer Spurhaltung. Bei dem Fahrerassistenzsystem sind Mittel vorgesehen, um die Position des Fahrzeugs 3 in Bezug auf die Fahrspurmarkierung 2.1, 2.2 der Fahrspur 2 zu erfassen. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, um eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs 3 zu erfassen. Die Steuerungseinrichtung übt ihre Steuerungsfunktion in Abhängigkeit von der Position des Fahrzeugs 3 auf der Fahrspur 2 und in Abhängigkeit von einer Kurvenfahrt aus.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus DE 101 14 470 ist ein Spurwechselassistent bekannt. Als Sensoreinrichtung ist ein Videosystem vorgesehen, mit dem die Fahrspurmarkierungen auf der Fahrbahn und damit die Querposition des eigenen Fahrzeugs relativ zu der aktuell befahrenen Fahrspur erkannt werden können. Wenn die Querposition des Fahrzeugs um mehr als eine bestimmte Toleranzgrenze zu der einen oder anderen Seite von der Spurmitte abweicht, erfolgt automatisch ein Regeleingriff in die Lenkung, um das Fahrzeug wieder annähernd auf die Spurmitte zurückzuführen. Hierdurch wird der Fahrkomfort für den Fahrer erheblich gesteigert und auch die Verkehrssicherheit erhöht, da der Fahrer sich ganz auf das Verkehrsgeschehen konzentrieren kann. Wenn der Fahrer jedoch absichtlich einen Spurwechsel vornehmen will, etwa um einen Überholvorgang einzuleiten, muss er bei aktiver Spurhaltefunktion größere Kräfte auf das Lenkrad ausüben, um die durch den Regeleingriff des Spurhalteassistenten verursachten Kräfte zu überwinden. Aus dem Grund ist bei dem bekannten System vorgesehen, dass die Spurhaltefunktion zumindest zeitweise deaktiviert wird, wenn eine Spurwechselabsicht des Fahrers erkannt wird, beispielsweise anhand der Betätigung des Fahrtrichtungsanzeigers.

Aus DE 102 005 024382.7 ist weiterhin ein Spurhalteassistent für Kraftfahrzeuge bekannt, mit einer Sensoreinrichtung zur Erkennung der Fahrspuren auf der Fahrbahn, mit einer Steuereinrichtung, die über ein Stellglied eine Kraft auf die Lenkung des Fahrzeugs ausübt, um das Fahrzeug in der Spur zu halten, und mit einer Einrichtung zur Erkennung der Spurwechselabsicht des Fahrers. Dabei ist die Steuereinrichtung derart ausgebildet, dass bei erkannter Spurwechselabsicht die auf die Lenkung ausgeübte Kraft asymmetrisch im Sinne eines leichteren Spurwechsels modifizierbar ist Weiterhin ist bei erkannter Spurwechselabsicht von der eigenen auf eine Zielspur der Betrag der auf die Lenkung des Fahrzeugs ausgeübten Kraft so von der Abweichung des Fahrzeugs von einer Solltrajektorie abhängig, dass die Kraft für Querpositionen zwischen der Solltrajektorie auf der eigenen Spur und der Solltrajektorie auf der Zielspur verringert oder gleich Null ist, jenseits der Solltrajektorie der Zielspur jedoch wieder zunimmt.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen bietet den Vorteil, dass der Komfort und die Sicherheit eines Fahrerassistenzsystems mit Spurhaltfunktion weiter verbessert werden. Bei den bisher bekannten Fahrerassistenzsystemen wird nämlich nicht berücksichtigt, dass bei kurviger Fahrbahn unterschiedliche Lenkkräfte auftreten, wenn das Fahrzeug sich entlang der Innenkurve oder näher an der Außenkurve einer Fahrspur fortbewegt. So muss der Fahrer bei schneller Fahrt nahe der kurveninneren Spurmarkierung eine erhöhte Kraft auf das Lenkrad aufbringen, da er die Rückstellkraft der Lenkung sowie zusätzlich die künstlich erzeugte Kraft des Spurhaltesystems überbrücken muss. Die Erfindung stellt sicher, dass eine sportliche Fahrweise entlang der kurveninneren Spurmarkierung durch das Fahrerassistenzsystem nicht erschwert wird. Weiterhin wird dafür gesorgt, dass der Fahrer bei Fahrt entlang der Außenkurve in sanft verlaufenden Kurven nahezu keine zusätzliche Kraft auf das Lenkrad ausüben muss.

Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Verkehrsraum mit einem Fahrzeug in Fahrt auf einer geraden Strecke,
2 einen Verkehrsraum mit einem Fahrzeug in Kurvenfahrt,
3 einen Verkehrsraum mit einem Fahrzeug in Kurvenfahrt,
4 einen Verkehrsraum mit einem Fahrzeugin Fahrt auf gerader Strecke,
5 einen Verkehrsraum mit einem Fahrzeug in Kurvenfahrt,
6 einen Verkehrsraum mit einem Fahrzeug in Kurvenfahrt,
7 ein Blockschaltbild mit wesentlichen Komponenten eines Fahrerassistenzsystems,
8 ein Blockschaltbild mit wesentlichen Komponenten eines Fahrerassistenzsystems.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Unterstützung durch ein Fahrerassistenzsystem mit Spurführungsfunktion wird bei Kurvenfahrt dadurch bewirkt, dass bei Annäherung an eine Spurmarkierung ein in Richtung Spureinhaltung wirkendes Drehmoment auf die Lenksäule aufgebracht wird. Üblicherweise wird dieses Drehmoment durch einen entsprechend gesteuerten Elektromotor aufgebracht. Dieser Lenkeingriff sorgt dafür, dass sich das Fahrzeug wieder von der die Fahrspur begrenzenden Spurmarkierung entfernt. Nun ist bei sehr schnell gefahrenen und/oder engen Kurven ein stärkerer Eingriff nötig, um das Fahrzeug von einem Abkommen in Richtung Außenseite der Kurve bzw. Fahrspur abzuhalten. Dagegen ist bei solcher Kurvenfahrt ein unerwünschtes Abkommen in Richtung der Innenseite bzw. der entsprechenden Fahrspurmarkierung nur sehr schwer möglich, da die Auslegung der Lenkung infolge ihrer immanenten Rückstellkraft das Fahrzeug bereits in Richtung eines gerade verlaufenden Kurses drückt. Folglich kann das Fahrerassistenzsystem bei einer Annäherung an eine Außenkurve umso stärker in die Lenkung eingreifen, je enger die Kurve ist oder je schneller die Kurve durchfahren wird. Andererseits kann das Fahrerassistenzsystem bei einer Annäherung an die kurveninnere Fahrspurmarkierung umso schwächer eingreifen, je schneller das Fahrzeug fährt oder je enger die durchfahrene Kurve ist. Als Entscheidungskriterium wird vorteilhaft die Querbeschleunigung des Fahrzeugs herangezogen. Diese kann, im üblichen Fahrbetrieb, beispielsweise zwischen etwa 0 m/sec² und etwa 4 m/sec² liegen. Vorteilhaft wird ein Schwellwert der Querbeschleunigung festgelegt. Unterhalb und oberhalb dieses Schwellwerts sind die Einwirkungen auf das Lenksystem mehr oder weniger stark. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden noch weiter unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In allen Figuren ist mit Bezugsziffer 1 ein nur teilweise dargestellter Verkehrsraum bezeichnet, in dem sich ein mit einem Fahrerassistenzsystem ausgestattetes Fahrzeug 3 fortbewegt. Die Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs 3 ist durch einen Pfeil 3.1 angedeutet. Die Länge des Pfeils deutet die Höhe der gefahrenen Geschwindigkeit an. In 1 befährt das Fahrzeug 3 eine durch Fahrspurmarkierungen 2.1, 2.2 begrenzte Fahrspur 2 auf einer im Wesentlichen kurvenfreien Strecke des Verkehrsraums 1. Die Position des Fahrzeugs 3 ist nahe an der „äußeren" Fahrspurmarkierung 2.1. Bei diesem geraden Verlauf der Fahrspur 2 ist ein nur schwacher Eingriff des Fahrerassistenzsystems erforderlich, um das Fahrzeug 3 sicher in der Spur zu halten. 2 zeigt das Fahrzeug 3 bei einer Kurvenfahrt auf einem kurvigen Teil der Fahrspur 2. Das Fahrzeug 3 bewegt sich dabei an dem Außenrand der Kurve entlang der äußeren Fahrspurmarkierung 2.1. Dabei ist das Fahrzeug etwa einer Querbeschleunigung von 1/msec² unterworfen. Richtung und Größe der Querbeschleunigung sind durch den Pfeil 3.2 angedeutet. Um das Fahrzeug 3 sicher in der Spur halten zu können, ist bei dieser Fahrsituation etwa ein mittelstarker Eingriff durch das Fahrerassistenzsystem in die Lenkung des Fahrzeugs 3 erforderlich. 3 zeigt eine Fahrsituation, bei der sich das Fahrzeug 3 in einer vergleichbaren Kurve wie in 2 dargestellt aber mit wesentlich höherer Geschwindigkeit fortbewegt. Dies führt zu einer noch höheren Querbeschleunigung mit einem Wert von etwa 2m/sec². Bei dieser Fahrsituation ist ein vergleichsweise starker Eingriff des Fahrerassistenzsystems in die Lenkung erforderlich, um das Fahrzeug 3 sicher in der Fahrspur 2 zu halten.
Bei den im Folgenden beschriebenen Fahrsituationen bewegt sich das Fahrzeug 3 jeweils am inneren Rand der Kurve, also entlang der Fahrspurmarkierung 2.2. In 4 befährt das Fahrzeug 3 eine im Wesentlichen gerade Strecke in dem rechten Randbereich der Fahrspur 2. Bei einer drohenden Abweichung von der Fahrspur 2 ist seitens des Fahrerassistenzsystems wiederum, wie bei der in 1 dargestellten Fahrsituation, nur ein geringer Lenkeingriff erforderlich, um das Fahrzeug 3 auf der Fahrspur 2 zu halten. Bei der in 5 verdeutlichten Fahrsituation befährt das Fahrzeug 3 ein kurviges Streckenstück nahe der rechten Fahrspurmarkierung 2.2 der Fahrspur 2, also am inneren Kurvenrand. Die Querbeschleunigung des Fahrzeugs 3 beträgt dabei etwa 1/msec². Bei dieser Fahrsituation reicht ein vergleichsweise schwacher Lenkeingriff des Fahrerassistenzsystems aus, um das Fahrzeug 3 sicher in der Spur zu halten. Bei der in 6 dargestellten Fahrsituation schließlich befährt das Fahrzeug 3 die Kurve mit einer höheren Geschwindigkeit, was sich auch in der größeren Querbeschleunigung von etwa 2m/sec² bemerkbar macht. Bei dieser Fahrsituation ist kein Eingriff in die Lenkung vorzusehen, da das Fahrzeug 3 aufgrund der fahrdynamischen Bedingungen auch ohne zusätzlichen Lenkeingriff in der Fahrspur 2 bleibt. Für die Erfindung ist es daher wichtig zu erkennen, ob das Fahrzeug 3 eine Kurve befährt und welche Position es in Bezug auf die Ränder der Fahrspur 2 (Fahrspurmarkierungen 2.1, 2.2) einnimmt. Die Position des Fahrzeugs 3 in Bezug auf die Ränder der Fahrspur 2 lässt sich mit dem Videosensor 23 des Fahrerassistenzsystems 20, 30 erfassen, der schon die Fahrspurmarkierungen 2.1, 2.2 der Fahrspur 2 und die Position des Fahrzeugs 3 in Bezug auf die Fahrspur 2 erfasst. Eine Kurvenfahrt wird auf einfache Weise mittels eines Sensors 31 erfasst, der für die Querbeschleunigung des Fahrzeugs 3 empfindlich ist. In einer alternativen Ausführungsvariante der Erfindung kann ein Kurvenverlauf auch anhand der Fahrspurmarkierungen 2.1, 2.2 erfasst werden. Falls das Fahrzeug 3 mit einem Navigationssystem 32 ausgestattet ist, kann ein Kurvenverlauf auch anhand der gespeicherten Geodaten über die Straßenführung erkannt werden.
7 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild mit wesentlichen Komponenten eines Fahrerassistenzsystems 20. Das Fahrerassistenzsystem 20 umfasst wenigstens einen Videosensor 23, beispielsweise eine CCD- oder eine CMOS-Kamera, die mit einem Steuergerät 22 verbunden ist. Das Steuergerät ist mit dem Lenksystem des Fahrzeugs 3 verbunden. Der Videosensor 23 erfasst die Fahrspurmarkierungen 2.1, 2.2 (siehe 1 bis 6), und, ggf. in Verbindung mit weiteren Sensoren, wie beispielsweise die Fahrbahn abtastenden Infrarotsensoren, die Position des Fahrzeugs 3 auf der Fahrspur, insbesondere die Position des Fahrzeugs 3 in Bezug auf die Fahrspurmarkierungen 2.1 und 2.2. Die Signale der Sensoren werden von der Steuerungseinrichtung 22 verarbeitet. Bei einem drohenden Abweichen des Fahrzeugs 3 von seiner Solltrajektorie auf der Fahrspur 2 greift die Steuerungseinrichtung 22 in das Lenksystem 21 des Fahrzeugs 3 ein, um das Fahrzeug auf der Solltrajektorie zu halten. 8 zeigt wiederum wesentliche Komponenten eines Fahrerassistenzsystems 30, bei dem zusätzlich ein Sensor 31 für die Erfassung der Querbeschleunigung des Fahrzeugs 3 vorgesehen ist. Der Sensor 31 dient zur Feststellung einer Kurvenfahrt. Eine Kurvenfahrt kann weiterhin mittels der in einem Navigationssystem 32 gespeicherten Geodaten erkannt werden.

Claims

Fahrerassistenzsystem (20, 30) mit einer Spurhaltefunktion, umfassend eine Einrichtung für die Erkennung der Fahrspuren (2) auf der Fahrbahn, eine Steuereinrichtung (22) für den Eingriff in das Lenksystem (21) des Fahrzeugs (3) im Sinne einer Spurhaltung, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um die Position des Fahrzeugs (3) in Bezug auf die Ränder der Fahrspur (2) zu erfassen, dass weiterhin Mittel vorgesehen sind, um eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs (3) zu erfassen, und dass die Steuerungseinrichtung (22) ihre Steuerungsfunktion in Abhängigkeit von der Position des Fahrzeugs (3) auf der Fahrspur (2) und in Abhängigkeit von einer Kurvenfahrt ausübt.
Fahrerassistenzsystem (20, 30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel für die Erfassung der Querbeschleunigung des Fahrzeugs (3) vorgesehen sind und dass die Steuerungseinrichtung (22) ihre Steuerungsfunktion in Abhängigkeit von der Position des Fahrzeugs (3) auf der Fahrspur (2) und in Abhängigkeit von der erfassten Querbeschleunigung des Fahrzeugs (3) ausübt.
Fahrerassistenzsystem (20, 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (22) ihre Steuerungsfunktion in Abhängigkeit von der Position des Fahrzeugs (3) auf der Fahrspur (2) und in Abhängigkeit von Daten eines Navigationssystems (32) ausübt.
Fahrerassistenzsystem (20, 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Befahren einer kurvigen Fahrspur (2) mit Position des Fahrzeugs (3) in dem kurvenäußeren Bereich der Fahrspur und unterhalb eines Schwellwerts der Querbeschleunigung bei einem Abweichen des Fahrzeugs von der Solltrajektorie ein mittelstarker Eingriff in das Lenksystem (21) des Fahrzeugs (3) mit dem Ziel der Spureinhaltung erfolgt.
Fahrerassistenzsystem (20, 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Befahren einer kurvigen Fahrspur mit Position des Fahrzeugs (3) in dem kurvenäußeren Bereich der Fahrspur (2) und oberhalb eines Schwellwerts der Querbeschleunigung bei einem Abweichen des Fahrzeugs (3) von der Solltrajektorie ein starker Eingriff in das Lenksystem (21) des Fahrzeugs (3) mit dem Ziel der Spureinhaltung erfolgt.
Fahrerassistenzsystem (20, 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Befahren einer kurvigen Fahrspur (2) mit Position des Fahrzeugs (3) in dem kurveninneren Bereich der Fahrspur (2) und unterhalb eines Schwellwerts der Querbeschleunigung bei einem Abweichen des Fahrzeugs (3) von der Solltrajektorie ein schwacher Eingriff in das Lenksystem (21) des Fahrzeugs (3) mit dem Ziel der Spureinhaltung erfolgt.
Fahrerassistenzsystem (20, 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Befahren einer kurvigen Fahrspur mit Position des Fahrzeugs (3) in dem kurveninneren Bereich der Fahrspur (2) und oberhalb eines Schwellwerts der Querbeschleunigung bei einem Abweichen des Fahrzeugs (3) von der Solltrajektorie kein Eingriff in das Lenksystem (21) des Fahrzeugs (3) mit dem Ziel der Spureinhaltung erfolgt.
Fahrerassistenzsystem (20, 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Befahren einer im Wesentlichen ohne Krümmung verlaufenden Fahrspur (2) bei einem Abweichen des Fahrzeugs (3) von der Solltrajektorie ein schwacher Eingriff in das Lenksystem (21) des Fahrzeugs (3) mit dem Ziel der Spureinhaltung erfolgt.