ROBERT BOSCH GMBH; 70442 Stuttgart

Beschreibung

System zur Kollisionsvermeidung von versetzt hintereinander fahrenden Fahrzeugen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verhindern einer Kollision von Fahrzeugen, die versetzt hintereinander in die gleiche Richtung fahren, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , sowie ein entsprechendes Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Warnsysteme bekannt, die den Fahrer eines Kfz vor Objekten warnen, die sich seitlich vom Fahrzeug, insbesondere im Bereich des toten Winkels befinden. Derartige Systeme werden auch als BSD-Systeme (Blind-Spot-Detection) bezeichnet und umfassen üblicherweise eine optische oder akustische Warneinrichtung, die den Fahrer entsprechend warnt. Im Falle einer optischen Warneinrichtung ist diese meist im Außenspiegel des Fahrzeugs untergebracht, um den Fahrer trotz Warnsystem dazu zu bringen, in den Außenrückspiegel zu schauen.

Bekannte BSD-Systeme sind zwar geeignet, den Fahrer auf eine potenziell gefährliche Situation hinzuweisen, können aber eine bevorstehende Kollision nicht selbsttätig verhindern.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rückraum- überwachungssystem bzw. ein entsprechendes Verfahren zu schaffen, mit dem eine potenziell bevorstehende Kollision automatisch verhindert werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 9 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, den Rückraum eines Fahrzeugs (vorzugsweise einschließlich der Fahrzeugseite) zu überwachen und

automatisch in die Lenkung des Fahrzeugs einzugreifen, wenn im Rückraum ein seitlich versetzt fahrendes Objekt erkannt wurde und der Fahrer beabsichtigt, ein Spurwechselmanöver durchzuführen, das zu einer Kollision mit dem überholenden Objekt führen könnte. Durch den automatischen Lenkeingriff wird der Fahrer zumindest gewarnt oder daran gehindert, die Spur zu wechseln. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass eine Kollision mit dem überholenden Objekt mit hoher Sicherheit verhindert werden kann.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Kollisionsvermei- dungssystem so ausgelegt, dass bei Kollisionsgefahr künstliche Lenkkräfte auf die Lenkung ausgeübt werden, die vom Fahrer haptisch erfasst werden können und den Fahrer darauf hinweisen sollen, dass er das Spurwechselmanöver abbrechen und das Lenkrad in die vorgegebene Richtung betätigen sollte, um eine Kollision zu vermeiden. Die künstlichen Lenkkräfte sind dabei vom Fahrer vorzugsweise übersteuerbar. Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die künstlichen Lenkkräfte so stark, dass der Fahrer daran gehindert wird, den Spurwechsel weiter durchzuführen. Die künstlichen Lenkkräfte sind in diesem Fall vorzugsweise nicht übersteuerbar.

Die erfindungsgemäße Lenkfunktion wird vorzugsweise nur ausgelöst, wenn auch die Gefahr einer Kollision vorliegt. Zur Bestimmung des Gefahrenpotentials kann z. B. die Annäherungsgeschwindigkeit und/oder der Ort (bzw. Abstand) des hinteren Fahrzeugs bestimmt und daraus ein Indikator für das Gefahrenpotential gebildet werden. Wenn der Indikator einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird der automatische Lenkeingriff ausgelöst.

Ein erfindungsgemäßes Kollisionsvermeidungssystem umfasst wenigstens eine Sensorik zur Rückraum-überwachung, eine Sensorik zum Erkennen eines beabsichtigten Spurwechselmanövers, einen Lenksteiler zum Ausüben künstlicher Lenkkräfte auf die Lenkung, sowie ein Steuergerät, das die automatische Lenkfunktion aktiviert, wenn ein überholendes Objekt und der Beginn eines Spurwechselmanövers erkannt wurden. Das Steuergerät umfasst hierzu einen entsprechenden Algorithmus, der die Sensorsignale auswertet und bei Vorliegen bestimmter Auslösebedingungen die Lenkfunktion auslöst.

Das Steuergerät bzw. der Algorithmus bestimmt vorzugsweise ein

Kompensationsmoment, das entgegen der vom Fahrer gewählten Lenkrichtung

auf die Lenkung des Fahrzeugs ausgeübt wird. Die Höhe des Kompensationsmoments ist vorzugsweise abhängig von dem vom Fahrer ausgeübten Lenkmoment, der Geschwindigkeit der Lenkwinkeländerung oder anderer Größen. Das Kompensationsmoment kann beispielsweise aus einer Kennlinie f oder analytisch ermittelt werden.

Zum Zwecke der Rückraumüberwachung wird vorzugsweise ein optisches System, wie z. B. ein Videosystem, oder ein Radarsystem eingesetzt. Derartige Systeme sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt.

Ein wesentliches Auslösekriterium für die erfindungsgemäße Lenkfunktion besteht darin, ein vom Fahrer des vorderen Fahrzeugs beabsichtigtes Spurwechselmanöver zu erkennen. Die Lenkfunktion darf schließlich nur aktiviert werden, wenn der Fahrer auf die andere Spur wechseln will und somit eine Kollision droht. Um diese Absicht des Fahrers möglichst genau und frühzeitig erkennen zu können, werden vorzugsweise mehrere Kenngrößen überwacht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden hierzu zumindest das vom Fahrer am Lenkrad ausgeübte Lenkradmoment und die Lenkrichtung mittels entsprechender Sensoren überwacht. Zusätzlich kann beispielsweise auch das Setzen des Blinkers überwacht werden.

Um zwischen einer geringen Lenkbewegung zum Zwecke des Spurhaltens und einem beabsichtigen Spurwechselmanöver unterscheiden zu können, wird die Lenkfunktion vorzugsweise nur aktiviert, wenn das vom Fahrer vorgegebene Lenkradmoment einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Die Schwelle ist vorzugsweise abhängig von bestimmten Fahrzustandgrößen, insbesondere der Fahrzeug-Bewegungsbahn, der Gierrate und /oder dem Lenkwinkel oder anderen Größen.

Bei einer Kurvenfahrt muss bereits zum Spurhalten ein bestimmtes

Lenkradmoment vom Fahrer ausgeübt werden. Der Schwellenwert muss daher entsprechend höher sein als bei Geradeausfahrt. Zur Bestimmung des Spurverlaufs kann z.B. ein Fahrspurerkennungssystem, wie z.B. ein Videosystem, verwendet werden.

Die Absicht eines Spurwechselmanövers kann alternativ auch mit Hilfe eines Fahrspurerkennungssystems erkannt werden. In diesem Fall wird die Querablage des Fahrzeugs bezüglich einer Referenzgröße (z.B. der Fahrspurmitte oder einer Fahrspurmarkierung) ausgewertet und die erfindungsgemäße Lenkfunktion aktiviert, wenn die laterale Position des Fahrzeugs von der Referenzgröße zu weit abweicht oder dieser zu nahe kommt. Die Auslöseschwelle kann grundsätzlich beliebig festgelegt werden. Dadurch kann z. B. ein Bereich um die Fahrspurmitte definiert werden, in dem kein Lenkeingriff stattfindet. Der Lenkeingriff wird in diesem Fall erst aktiviert, wenn das Fahrzeug den vorgegebenen Bereich verlässt. Die laterale Fahrzeug-Position kann als ausschließliches Kriterium oder in Verbindung mit einem oder mehreren der vorstehend genannten Kriterien für die Erkennung eines beabsichtigten Spurwechselmanövers ausgewertet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Fahrsituation mit einem vorderen Fahrzeug und einem seitlich versetzt fahrenden hinteren Fahrzeug;

Fig. 2 eine Blockdarstellung eines Systems zur Kollisionsvermeidung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Blockdarstellung eines Systems zur Kollisionsvermeidung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 4 die wesentlichen Verfahrensschritte eines Verfahrens zur

Kollisionsvermeidung gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Fahrsituation, wie z.B. bei einer Autobahnfahrt, in der zwei Fahrzeuge 1 ,2 versetzt hintereinander auf unterschiedlichen Spuren 3,4 in die gleiche Richtung (Pfeil 8) fahren. Die Fahrspurmarkierungen sind mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichnet. Wenn sich das hintere Fahrzeug 2 dem vorderen Fahrzeug 1 weiter nähert und der Fahrer des vorderen Fahrzeugs 1 aus Unachtsamkeit ein überholmanöver einleitet, kann es zur Kollision der beiden Fahrzeuge kommen. Um dies zu verhindern, umfasst das vordere Fahrzeug 1 ein Kollisionsvermeidungssystem, das den seitlichen Rückraum 5 des vorderen Fahrzeugs 1 überwacht und im Falle eines vom Fahrer eingeleiteten

Spurwechselmanövers in die Lenkung eingreift, um der Lenkbewegung des Fahrers entgegen zu wirken oder den Fahrer zumindest zu warnen. Der automatische Lenkeingriff wird ausgelöst, wenn ein Objekt erkannt wird und der Fahrer des ersten Fahrzeugs 1 ein Spurwechselmanöver einleitet. Dabei wird vorzugsweise auch berücksichtigt, ob das hintere Fahrzeug 2 bei einem Spurwechselmanöver eine Gefährdung darstellen würde oder nicht. Hierzu wird vorzugsweise die (relative) Geschwindigkeit und der Ort bzw. Abstand des hinteren Fahrzeugs 2 bestimmt und bewertet.

Der überwachte Rückraumbereich 5 kann grundsätzlich beliebig groß gewählt sein, sollte jedoch zumindest den Bereich des toten Winkels 6 umfassen.

Fig. 2 zeigt eine schematische Blockdarstellung einiger Komponenten des Kollisionsvermeidungssystems. Dieses umfasst im Wesentlichen eine Sensorik 11 zur überwachung des Rückraums des Fahrzeugs 1 , verschiedene Sensoren 10,12,13 zum Erkennen eines beabsichtigten Spurwechselmanövers, ein

Steuergerät 14, das die Signale der genannten Sensoren 10-13 auswertet und einen Lenksteiler zum Aufbringen eines vorgegebenen Lenkmoments (im Folgenden Kompensationsmoment) auf die Lenkung, das der Lenkbewegung des Fahrers entgegen wirkt.

Die Absicht des Fahrers zum Spurwechsel wird hier mittels eines Lenkrad- Momentensensors 10 und eines Lenkrichtungssensors 12 erkannt. Der Lenkrad- Momentensensor 10 misst das vom Fahrer am Lenkrad ausgeübte Lenkmoment M _L und der Lenkrichtungssensor 12 die Lenkrichtung. Die Güte der Erkennung kann weiter verbessert werden, wenn zusätzlich ein Sensor 13 vorgesehen ist, der das Setzen des Blinkers überwacht. Wahlweise oder zusätzlich könnte auch der Lenkwinkel oder die Geschwindigkeit der Lenkwinkeländerung gemessen werden.

Die Sensorsignale werden von einem im Steuergerät 14 hinterlegten Algorithmus 16 ausgewertet und weiter verarbeitet. Der automatische Lenkeingriff wird ausgelöst, wenn das Lenkmoment M _L einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet (und eine oder mehrere andere Bedingungen erfüllt sind). Dadurch kann insbesondere zwischen einer Lenkradbewegung zum Zwecke des Spurhaltens und einem Spurwechselmanöver unterschieden werden.

Der im Steuergerät 14 hinterlegte Algorithmus 16 umfasst vorzugsweise eine Einheit 15 zum Bestimmen des Kompensationsmoments Mκ _O mp- Das Kompensationsmoment M _Kθ mp ist vorzugsweise abhängig von der Höhe des Fahrer-Lenkmoments M _L und kann beispielsweise aus einer Kennlinie f ermittelt werden. Dabei gilt:

Mκomp = -f(M _L )

Dieser Zusammenhang zwischen Fahrer- und Kompensationsmoment M _L bzw. Mκomp ist im einfachsten Fall linear. Die Funktion kann derart gewählt werden, dass eine Lenkkraft auf die Lenkung des Fahrzeugs ausgeübt wird, die vom

Fahrer haptisch erfasst werden kann und die den Fahrer darauf hinweist, dass er kein Spurwechselmanöver durchführen sollte. Das Kompensationsmoment M _Kθ mp ist vom Fahrer vorzugsweise übersteuerbar. Die Funktion könnte aber auch derart ausgelegt sein, dass das Fahrzeug 1 automatisch in der Spur 3 gehalten wird. In diesem Fall ist die aufgeprägte Lenkkraft vorzugsweise nicht übersteuerbar.

Fig. 3 zeigt ein Kollisionsvermeidungssystem, das zusätzlich zu den vorgenannten Komponenten ein Fahrspurerkennungssystem 18 umfasst. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Videosystem oder ein anderes aus dem Stand der Technik bekanntes System handeln, das zumindest eine Information über den Fahrspurverlauf bereitstellt.

Diese Information kann beispielsweise dazu genutzt werden, die Auslöseschwelle für das Aktivieren eines automatischen Lenkeingriffs an eine Kurvenfahrt anzupassen. In diesem Fall wird insbesondere die Schwelle für das Fahrer- Lenkmoment M _L in Abhängigkeit vom Kurvenradius variiert, wobei der Schwellenwert prinzipiell mit kleinerem Krümmungsradius steigt. Dadurch kann insbesondere verhindert werden, dass das System bereits bei einem Lenkmoment M _L auslöst, das lediglich zum Halten des Fahrzeugs in einer Kurve benötigt wird.

Das Fahrspurerkennungssystem 18 kann aber dazu genutzt werden, die laterale Position des Fahrzeugs 1 in seiner Fahrspur 3 zu bestimmen und anhand der absoluten Fahrzeug-Position oder der änderung der Position ein beabsichtigtes Spurwechselmanöver zu erkennen.

Fig. 4 zeigt einige Verfahrensschritte des Kollisionsvermeidungs-Algorithmus 16. Der Algorithmus prüft zunächst in einem Schritt 20, ob sich ein Objekt im Rückraumbereich 5 des vorderen Fahrzeugs 1 befindet. Falls ja, wird in Schritt 21 überprüft, ob das vom Fahrer ausgeübte Lenkmoment M _L einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Im anderen Fall (N) endet das Verfahren.

Wenn das vom Fahrer ausgeübte Lenkmoment M _L den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet (Fall J), wird in Schritt 22 die Lenkrichtung überprüft. Wenn die Lenkrichtung in Richtung der Fahrspur des überholenden Objekts zeigt (J), wird in Schritt 23 noch die laterale Position des Fahrzeugs ausgewertet. Diese kann beispielsweise mit Hilfe des Fahrspurerkennungssystems 18 bestimmt werden. Wenn die laterale Position des Fahrzeugs von einer Soll-Bewegungsbahn (Fahrspurmitte) oder einem erlaubten Bewegungsbereich zu stark abweicht oder das Fahrzeug sich einer Referenzmarkierung, wie z.B. Fahrspurmarkierung 7 zu stark nähert (Fall J), wird der Lenkeingriff ausgelöst und mittels des Lenkstellers 17 ein Kompensationsmoment Mκ _O mp auf die Lenkung ausgeübt.

Mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung bzw. dem Verfahren kann eine bevorstehende Kollision wirksam verhindert werden.