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Dokumentenidentifikation DE102005012840A1 05.10.2006
Titel System und Verfahren zum Halten eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE
Erfinder Marwitz, Hartmut, Prof., 73728 Esslingen, DE;
Paasche, Sascha, Dr.-Ing., 73732 Esslingen, DE;
Scherhaufer, Ingo, Dipl.-Ing. (FH), 73663 Berglen, DE;
Schwarzhaupt, Andreas, Dr.-Ing., 76829 Landau, DE;
Spiegelberg, Gernot, Prof. Dr.-Ing., 71296 Heimsheim, DE;
Sulzmann, Armin, Dr.-Ing., 68723 Oftersheim, DE
DE-Anmeldedatum 19.03.2005
DE-Aktenzeichen 102005012840
Offenlegungstag 05.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.10.2006
IPC-Hauptklasse B60T 7/12(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G05D 1/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung System zum Halten eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn mit einer ersten Erkennungseinheit (2) zum Erkennen von Fahrbahnmarkierungen (3), die auf einer Fahrbahn angebracht sind; einer zweiten Erkennungseinheit (8) zum Erkennen eines Kraftschlusses von Fahrzeugrädern des Kraftfahrzeugs mit der Fahrbahn; einer Steuereinheit (5), die in Abhängigkeit von den erkannten Fahrbahnmarkierungen und dem erkannten Kraftschluss der Fahrzeugräder mindestens ein Bremssteuersignal erzeugt; und mit einer Bremseinheit (15, 16, 17), die in Abhängigkeit von dem erzeugten Bremssteuersignal die Fahrzeugräder zum Halten des Kraftfahrzeugs auf der Fahrbahn verzögert.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Halten eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn, insbesondere ein System und Verfahren zum Halten eines Lastkraftwagens auf einer mit Fahrbahnmarkierungen versehenen Straße.

Die Menge der auf Straßen transportierten Transportgüter nimmt ständig zu. Ein Großteil der transportierten Güter wird dabei in Lastkraftwagen transportiert, deren Fahrer aufgrund von langen Strecken in vielen Fällen übermüdet sind. Insbesondere auf Autobahnen kommt es daher häufig vor, dass übermüdete Fahrer nicht bemerken, dass ihr Lastkraftwagen von der Fahrspur abweicht.

Es wurden daher bereits Systeme zum Halten von Kraftfahrzeugen auf einer Fahrbahn vorgeschlagen. Die EP 1 298 021 A1 beschreibt ein Steuersystem zum Halten eines Fahrzeugs auf einer Spur. Das Kraftfahrzeug enthält eine Kamera, welche die Position des Fahrzeugs relativ zur Fahrspur sensorisch erfasst, um festzustellen ob das Fahrzeug von der Fahrspur abweicht. Ein an die Kamera angeschlossenes Steuergerät erfasst Fahrbahnmarkierungen aus den gewonnenen Bilddaten und berechnet daraus einen Winkel der Fahrtrichtung relativ zu der Fahrspur. Ferner wird eine Abweichung des Fahrzeugs zu der Mitte der Fahrspur, eine Krümmung der Fahrbahn und eine Breite der Fahrbahn ermittelt. Eine in dem Fahrzeug vorgesehene Steuereinheit berechnet aus den gewonnenen Daten eine notwendige Bremskraft zum Halten des Fahrzeugs auf der Fahrbahn. Durch einen entsprechenden Bremseingriff wird das Fahrzeug derartig abgebremst, dass ein Verlassen der Fahrbahn verhindert wird.

Das in der EP 1 298 021 A1 beschriebene Steuersystem zum Halten eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn weist jedoch einige erhebliche Nachteile auf.

Um zu Verhindern dass das Kraftfahrzeug bei einem Bremseingriff außer Kontrolle gerät dürfen die auf die Räder einwirkenden Bremskräfte nicht zu hoch sein. Der Bremsvorgang wird daher bei dem herkömmlichen System relativ frühzeitig eingeleitet und ein relativ niedriger Bremsdruck wird für eine längere Zeit aufrechterhalten. Hierdurch wird zwar ein zu starker Bremseingriff vermieden, sodass das Fahrzeug während des Bremsens nicht außer Kontrolle gerät, jedoch sorgt der frühzeitige Bremseingriff zu einem starken Verschleiß der Bremsen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System und ein Verfahren zum sicheren Halten eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn zu schaffen, das einen minimalen Bremsenverschleiß hervorruft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst.

Demgemäß ist vorgesehen:

Ein System zum Halten eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn, insbesondere auf einer eigenen Fahrspur, mit

  • – einer ersten Erkennungseinheit zum Erkennen von Fahrbahnmarkierungen, die auf einer Fahrbahn angebracht sind;
  • – einer zweiten Erkennungseinheit zum Erkennen eines Kraftschlusses von Fahrzeugrädern des Kraftfahrzeugs mit der Fahrbahn,
  • – eine Steuereinheit, die in Abhängigkeit von den erkannten Fahrbahnmarkierungen und dem erkannten Kraftschluss der Fahrzeugsräder mindestens ein Bremssteuersignal erzeugt, und mit
  • – einer Bremseinheit, die in Abhängigkeit von dem erzeugten Bremssteuersignal die Fahrzeugräder derart verzögert, dass sie das Kraftfahrzeug auf der Fahrbahn halten. (Patentanspruch 1)

Ein Verfahren zum Halten eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn, insbesondere auf einer eigenen Fahrspur, mit den folgenden Schritten:

  • – Erkennen von Fahrbahnmarkierungen, die auf einer Fahrbahn angebracht sind,
  • – Erkennen eines Kraftschlusses von Fahrzeugsrädern des Kraftfahrzeugs mit der Fahrbahn,
  • – Erzeugen von mindestens einem Bremssteuersignal in Abhängigkeit von den erkanten Fahrbahnmarkierungen und dem erkannten Kraftschluss der Fahrzeugräder; und
  • – Verzögern der Fahrzeugräder in Abhängigkeit von dem erzeugten Bremssteuersignal zum Halten des Kraftfahrzeugs auf der Fahrbahn. (Patentanspruch 17)

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin den Fahrbahnzustand, d. h. einen Kraftschluss zwischen den Fahrzeugrädern und der Fahrbahn, bei der Steuerung des Bremsvorgangs zu berücksichtigen. Durch Messung des Reibwertes der Fahrbahn wird der auf die Bremsen einwirkende Bremsdruck optimal eingestellt, d. h. der Bremsdruck ist einerseits ausreichend, um das Fahrzeug zum Halten auf der Fahrbahn, insbesondere auf der eigenen Fahrspur, zu verzögern und andererseits nicht zu hoch, sodass ein Schleudern auf einer glatten Fahrbahn verhindert wird. Das System hält insbesondere bei trockenen Straßenverhältnissen den auf die Bremsen ausgeübten Bremsdruck relativ gering. Hierdurch wird der Verschleiß der Bremsen bei einem derartigen schwachen Bremseingriff minimiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems erzeugt die Steuerreinheit ein erstes Bremssteuersignal zum Verzögern von linken Fahrzeugrädern des Kraftfahrzeugs, wenn das Kraftfahrzeug eine rechte Fahrbahnmarkierung überfährt, und ein zweites Bremssteuersignal zum Verzögern von rechten Fahrzeugrädern des Kraftfahrzeugs, wenn das Kraftfahrzeug eine linke Fahrbahnmarkierung überfährt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems verzögert die durch die Steuereinheit angesteuerte Bremseinheit die Fahrzeugräder individuell.

Die erste Erkennungseinheit weist vorzugsweise eine Kamera zum Erkennen von optischen Fahrbahnmarkierungen auf.

Die erste Erkennungseinheit weist vorzugsweise ein Bildverarbeitungssteuergerät auf, welches die von der Kamera aufgenommenen Bilddaten auswertet.

Das Bildverarbeitungssteuergerät ermittelt aus den aufgenommenen Bilddaten vorzugsweise einen Überfahrwinkel mit dem das Kraftfahrzeug eine Fahrbahnmarkierung überfährt.

Das Bildverarbeitungssteuergerät ermittelt vorzugsweise ferner aus den aufgenommenen Bilddaten eine Abweichungsstrecke von einer durch das Kraftfahrzeug überfahrenen Fahrbahnmarkierung.

Das Bildverarbeitungssteuergerät ermittelt ferner vorzugsweise aus den aufgenommenen Bilddaten eine Kurvenkrümmung der Fahrbahn.

Die optischen Fahrbahnmarkierungen werden vorzugsweise durch Fahrbahnlinien gebildet, die an den Rändern der Fahrbahn angebracht sind.

Das durch die Steuereinheit erzeugte Bremssteuersignal wird vorzugsweise an ein Bremssteuergerät (ESP) der Bremseinheit über einen Bus abgegeben, wobei das Bremssteuergerät abhängig von dem empfangenen Bremsteuersignal einen entsprechend notwendigen Bremsdruck berechnet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der berechnete Bremsdruck über Achsmodulatoren einer Bremsanlage der Bremseinheit eingespeist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist für jede Achse des Kraftfahrzeugs jeweils ein Achsmodulator vorgesehen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems besteht das Bremssteuersignal aus einer Folge von Bremssteuerimpulsen, wobei die Amplitude und die Dauer eines Bremssteuerimpulses jeweils in Abhängigkeit von dem aktuellen Fahrwinkel (&agr;'), der ermittelten Abweichungsstrecke (&dgr;), der ermittelten Kurvenkrümmung (K) und von dem ermittelten Kraftschluss (U) der Fahrzeugräder eingestellt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird mit zunehmenden Fahrwinkel (&agr;') mit zunehmender Abweichungsstrecke (&Dgr;) und mit zunehmenden Kraftschluss (U) zwischen den Fahrzeugrädern und der Fahrzeugbahn die Amplitude (p) der Bremssteuerimpulse durch die Steuereinheit erhöht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird die Steuereinheit nur dann aktiviert, wenn ein vorgesehenes Fahrüberwachungssystem feststellt, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs übermüdet ist.

Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems zum Halten eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn und des erfindungsgemäßen Verfahren zum Halten eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren zur Erläuterung, erfindungswesentlicher Merkmale beschrieben.

Es zeigen:

1 Ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zum Halten eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn;

2 Eine Fahrbahn aus Sicht des zu haltenden Kraftfahrzeugs;

3 Ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems;

4a Ein aus Bremssteuerimpulsen bestehendes Bremssteuersignal zur Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems;

4b Zwei Bremssteuerimpulse mit unterschiedlichen Amplituden und Pulsdauern zur Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems;

5 Ein Blockschaltbild einer möglichen Verschaltung des erfindungsgemäßen Systems in einem Gesamtsystem.

In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente – sofern nichts anderes angegeben ist – mit gleichen Bezugszeichen versehen worden.

1 zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zum Halten eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn, insbesondere auf einer Fahrspur einer Straße. Wie man aus 1 erkennen kann, weist das erfindungsgemäße System 1 zum Halten eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn eine erste Erkennungseinheit 2 zum Erkennen von Fahrbahnmarkierungen auf, die auf einer Fahrbahn angebracht sind. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Fahrbahnmarkierungen um optische Fahrbahnmarkierungen, insbesondere um durchgezogene Linien auf der Fahrbahn. Bei dem in 1 dargestellte Beispiel weist die Fahrbahn einen linken durchgezogenen Markierungsstreifen 3a und einen rechten durchgezogenen Markierungsstreifen 3b auf. Ferner ist ein gestrichelter Mittelstreifen, d. h. eine nicht durchgezogene Fahrbahnlinie 3c auf der Fahrbahn angebracht. Die erste Erkennungseinheit 2 enthält eine Kamera 2a, welche die vor dem Kraftfahrzeug liegende Fahrbahn sensorisch erfasst und Bilddaten über eine Datenleitung 2b an eine in der Erkennungseinheit 2 integrierte Bildverarbeitungseinheit 2c abgibt. Die Kamera 2a ist vorzugsweise hinter einer Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs angebracht. In einer alternativen Ausführungsform weist die erste Erkennungseinheit 2 mehrere Kameras zur Beobachtung der Fahrbahn auf. Die Bildverarbeitungseinheit 2c wertet die von der Kamera 2a aufgenommenen Bilddaten aus. Die Bildverarbeitungseinheit 2c ermittelt aus den empfangenen Bilddaten einen Überfahrwinkel &agr;, wenn das Kraftfahrzeug eine der beiden Fahrbahnmarkierungen 3a, 3b überfährt. Der ermittelte Überfahrwinkel &agr; wird, wie in 1 dargestellt, über eine Leitung 4 an eine zentrale Steuereinheit 5 abgegeben. Die zentrale Steuereinheit 5 besteht beispielsweise aus einem Mikroprozessor.

Die Bildverarbeitungseinheit 2c ermittelt ferner aus dem durch die Kamera 2a generierten Bilddaten eine Abweichungsstrecke &Dgr;, die über eine Datenleitung 6 ebenfalls an die Steuereinheit 5 abgegeben wird. Die Abweichungsstrecke &Dgr;, ist diejenige Strecke, die das Kraftfahrzeugs nach Überfahren der Fahrbahnmarkierung 3b bereits zurückgelegt hat. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ermittelt die Bildverarbeitungseinheit 2c aus den aufgenommenen Bilddaten ferner eine Kurvenkrümmung k der Fahrbahn. Diese Kurvenkrümmung k wird über eine Datenleitung 7 an die Steuereinheit 5 abgegeben.

Die Bildverarbeitungseinheit 2c dient zur Auswertung der durch die Kamera 2a erzeugten Bilddaten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 1 ist die Bildverarbeitungseinheit 2c in der Lage zwischen unterschiedlichen Fahrbahnmarkierungen zu unterscheiden. Beispielsweise wertet die Bildverarbeitungseinheit 2c lediglich bei Überfahren einer durchgezogenen Fahrbahnmarkierung 3a, 3b die Bilddaten zu einem Überfahrwinkel &agr;, einer Abweichung &Dgr; und Fahrbahnkrümmung k aus, während beim Überfahren einer nicht durchgezogenen Fahrbahnmarkierung 3c diese ausgewerteten Daten nicht an die Steuereinheit 5 abgegeben werden. Ein Spurwechsel auf einer mehrspurigen Autobahn führt somit bei dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 1 nicht zu einem Bremsvorgang während ein Überfahren von durchgezogenen Seitenmarkierung 3a, 3b einen Bremsvorgang zum Halten des Kraftfahrzeugs auf der Fahrbahn auslöst.

Das erfindungsgemäße System 1 zum Halten des Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn weist ferner eine zweite Erkennungseinheit 8 zum Erkennen eines Kraftschlusses (u) der Fahrzeugräder mit der Fahrbahn auf. Die zweite Erkennungseinheit 8 gibt den ermittelten Reibweit &mgr; über eine Datenleitung 9 an die Steuereinheit 5 ab. Die zweite Erkennungseinheit 8 ermittelt den Fahrbahnzustand mittels Fahrbahnsensoren, welche beispielsweise die Lufttemperatur und die Fahrbahntemperatur erfassen. Darüber hinaus umfassen die Fahrbahnsensoren vorzugsweise auch Sensoren zur optischen oder akustischen Erkennung von Schnee, Eis, Wasser oder einer trockenen Fahrbahn. Die Erkennungseinheit 8 misst mittels Fahrdynamiksensoren den aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs und wertet die gewonnenen Daten mittels eines Fahrdynamik-Simulationsmodells zur Ermittlung des kinematischen Zustands der Fahrzeugsräder und des Kraftschlusses (u) der Fahrzeugräder aus. In einer bevorzugten Ausführungsform werden bei der Ermittlung des Kraftschlusses der Fahrzeugräder Reifenkennlinien berücksichtigt, die in einem Speicher abgelegt sind. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Reifenkennlinien ausgehend von Basisreifenkennlinien im Laufe der Betriebszeit des Kraftfahrzeugs an ein aktuelles Reifenverhalten angepasst. Die Steuereinheit 5 erhält auf diese Weise Kraftschlussdaten über die Datenleitung 9 der den die aktuellen Kraftschluss zwischen den Fahrzeugrädern und der Fahrbahn unter Berücksichtigung der meteorologischen Bedingungen und dem Verschleiß der Fahrzeugreifen angeben.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 1 erhält die Steuereinheit 5 darüber hinaus von einem Lenksystem 10 über Datenleitungen 11 einen Lenkwinkel &dgr;. Die Steuereinheit 5 subtrahiert von dem von der Bildverarbeitungseinheit 2c erhaltenen Überfahrwinkel &agr;, den Lenkwinkel &dgr;, wenn der Fahren selbst aktiv gegenlenkt, um das Kraftfahrzeug auf der Fahrbahn zu halten.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Steuereinheit 5 zum Erzeugen des Bremssteuersignals dann über eine Aktivierungsleitung 12 durch ein Fahrerüberwachungssystem 13 aktiviert, wenn das Fahrerüberwachungssystem feststellt, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs übermüdet ist. Ein derartiges Fahrerüberwachungssystem 13 erkennt die Übermüdung eines Fahrers beispielsweise durch Filtern der Lenkbewegungen am Lenkrad des Fahrzeugs. Falls die Lenkbewegungen des Fahrers träge werden, ist dies ein Hinweis darauf, dass der Fahrer übermüdet ist. Eine weitere Möglichkeit die Übermüdung eines Fahrers festzustellen besteht darin, die Kopfhaltung bzw. die Gesichtmimik bzw. dessen Augen durch eine Kamera zu überwachen und auszuwerten.

Die Steuereinheit 5 der bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist über einen Bus beispielsweise über einen CAN oder FlexRay Bus an ein Bremssteuergerät 15 angeschlossen. Das Bremssteuergerät 15 steuert seinerseits über eine Bus 16 verschiedene Achsmodulatoren 17a, 17b, 17c. In einer bevorzugten Ausführungsform ist an jeder Achse des Kraftfahrzeugs jeweils ein Achsmodulator 17 vorgesehen. Wenn an dem Kraftfahrzeug ein Anhänger angebracht ist, ist ferner an jeder Achse des Anhängers vorzugsweise ebenfalls ein Achsmodulator 17 vorgesehen.

Die Steuereinheit 5 erzeugt in Abhängigkeit von den erkannten Fahrbahnmarkierungen und dem erkennten Kraftschluss der Fahrzeugräder ein Bremssteuersignal, das über den Bus 14 an das Bremssteuergerät 15 abgegeben wird. Die Steuereinheit 5 wertet hierzu die von der Bildverarbeitung 2c zur Verfügung gestellten extrahierten Daten, insbesondere den Überfahrwinkel &agr;, die ermittelte Abweichungsstrecke &Dgr; und die Kurvenkrümmung K der Fahrbahn aus. Zudem erhält die Steuereinheit 5 dem erkannten Kraftschluss der Fahrzeugräder von der zweiten Erkennungseinheit 8. Wird über das Lenksystem 10 ferner erkannt, dass der Fahrer selbst eine Gegenlenkbewegung ausübt, wird von dem ermittelten Überfahrwinkel &agr; der Gegenlenkwinkel &dgr; zur Ermittlung eines aktuellen Fahrwinkels &agr;' subtrahiert.

2 zeigt schematisch das Überfahren der rechten Fahrbahnmarkierung 3b einer Fahrbahn mit einem Überfahrwinkel &agr;. Der Überfahrwinkel &agr; ist typischerweise relativ gering, beispielsweise etwa 5°. Falls der Fahrer während der Fahrt einschläft, bewegt sich das Fahrzeug normalerweise in einem relativ spitzen Winkel über die Fahrbahnmarkierung 3b. Die Steuereinheit 5 erzeugt ein Bremssteuersignal zum Verzögern der linken Fahrzeugräder des Kraftfahrzeugs, wenn das Kraftfahrzeug die rechte Fahrbahnmarkierung 3b überfährt. Wird umgekehrt festgestellt, dass das Kraftfahrzeug die linke Fahrbahnmarkierung 3a passiert, generiert die Steuereinheit 5 ein Bremssteuersignal zum Verzögern der rechten Fahrzeugräder des Kraftfahrzeugs. Bei einer alternativen Ausführungsform verzögert die Steuereinheit 5 die Fahrzeugräder individuell.

Die 4a zeigt ein von der Steuereinheit 5 erzeugtes Bremssteuersignal. Das Bremssteuersignal besteht dabei vorzugsweise aus einer Folge Bremssteuerimpulsen. Diese Bremssteuerimpulse weisen jeweils eine Amplitude und eine Zeitdauer &Dgr;t auf. Die Amplitude p und die Zeitdauer eines Bremssteuerimpuls wird dabei vorzugsweise jeweils in Abhängigkeit von dem aktuellen Fahrwinkel &agr;', der ermittelten Abweichungsstrecke &Dgr;, der ermittelten Kurvenkrümmung K und dem ermittelten Kraftschluss &mgr; der Fahrzeugräder eingestellt. Wie man aus 3 erkennen kann ist die Gefahrensituation umso größer je größer der Überfahrwinkel &agr; und je größer die bereits zurückgelegte Abweichungsstrecke &Dgr; ist. Daher wird die Amplitude p der Bremssteuerimpulse mit zunehmenden Überfahrwinkel bzw. Fahrwinkel &agr;' und mit zunehmender Abweichungsstrecke &dgr; durch die Steuereinheit 5 höher eingestellt. Je größer der Kraftschluss &mgr; zwischen den Fahrzeugrädern und der Fahrbahn ist, desto höher ist die zulässige Amplitude p der einstellbaren Bremssteuerimpulse. Bei einer relativ glatten Fahrbahn mit einem niedrigen Reibwert bzw. niedrigen Kraftschluss ist die zulässige maximale Amplitude der Bremssteuerimpulse relativ niedrig.

4b zeigt zwei Bremssteuerimpulse für unterschiedliche Fahrbahnzustände. Bei einer relativ trockenen Fahrbahn mit einem hohen Kraftschluss &mgr; ist die Amplitude p der Bremssteuerimpulse relativ hoch eingestellt und die notwendige Zeitdauer &Dgr;t eines derartigen Bremssteuerimpulses ist gering. Für den Fall einer glatten Straße wird die Amplitude p des Bremssteuerimpulses relativ niedrig eingestellt während die Zeitdauer &Dgr;t eines derartigen Bremssteuerimpulses durch die Steuereinheit 5 relativ groß eingestellt wird. Das Integral bzw. die Fläche der beiden Bremssteuerimpulse ist in etwa gleich groß.

Da der Reibwert bzw. der Kraftschluss &mgr; für die linke und rechte Fahrzeugseite des Kraftfahrzeugs durch die zweite Erkennungseinheit 8 ermittelt wird, kann durch die Steuereinheit 5 der Bremsdruck bzw. die Amplitude des Bremssteuersignals optimal eingestellt werden.

Die Steuereinheit 5 wird vorzugsweise durch die Fahrerüberwachung 13 erst aktiviert, wenn eine Übermüdung des Fahrers festgestellt wird. Dies hat den Vorteil, dass der Verschleiß der Bremsen weiter minimiert wird.

5 zeigt die Verschaltung des erfindungsgemäßen Erkennungssystems 1 in einem Gesamtsystem. Das in 5 dargestellte Gesamtsystem weit eine Kamera 2a auf, die Bilddaten für die parallel verschaltete Module liefert. Eine Spurerkennungsmodul mit einer Bildverarbeitungseinheit 2c liefert einen aktuellen Überfahrwinkel &agr;, die Abweichungsstrecke &Dgr; und die Kurvenkrümmung K der Fahrbahn an ein Ausgabemodul 18, welches ausgangsseitig an eine zentrale Steuereinheit 5 angeschlossen ist. Parallel zu dem Spurerkennungsmodul 2 sind bei dem in 5 dargestellten Gesamtsystem weitere Module vorgesehen. Ein Objekterkennungsmodul 19 erkennt beispielsweise basierend auf dem an die Kamera 2a gelieferten Bilddaten Objekte. Diese Objekte umfassen beispielsweise andere Kraftfahrzeuge, die sich im Blickwinkel der Kamera 2a befinden. Das Objekterkennungsmodul kann zwischen verschiedenen Objekttypen, beispielsweise PKW, LKW oder Motorrad unterscheiden. Die von der Kamera 2a gelieferten Bilddaten können beispielsweise durch eine zu dem Spurerkennungsmodul 2 parallel verschaltete Datenverarbeitungseinheit 20 vorverarbeitet sein, bevor sie weiteren nachgeschalteten Modulen 21, 22 zugeführt werden. Die direkt an die Kamera 2a angeschlossenen Module greifen auf die von der Kamera 2a erzeugten Bilddaten zu. Derartige Module laufen entweder parallel bzw. gleichzeitig oder sie werden bei Bedarf auf Anforderung durch die zentrale Steuereinheit 5 aktiviert. Die von den Modulen ausgegebenen Daten werden von dem Ausgabemodul 18 priorisiert und an die nachfolgende zentrale Steuereinheit 5 zur Weiterverarbeitung weitergegeben. Beispiele für weitere Module sind ein System zum Rückwärtsrangieren auf Grundlage der Bilddaten oder ein auf Bildverarbeitung beruhendes Notbremssystem. Signalisiert das Notbremssystem ein Hindernis auf der Fahrbahn, werden die Fahrbefehle des Rangiersystems von den Fahrbefehlen des Notbremssystems vorzugsweise überschrieben. Weitere Module sind beispielsweise ein aktives Spurführungssystem, ein System das bei Überschreiten der Fahrbahnmarkierung ein Warnsignal abgibt oder ein aktiver Spurassistent. Die in 5 dargestellte Module können als Hardwaremodule oder als Softwaremodule ausgebildet seien.

Bei erfindungsgemäßen System 1 zum Halten eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn ist die Kamera 2a zum Erzeugen der Bilddaten derart empfindlich, dass die Fahrbahnmarkierungen auch nachts und bei schlechtem Wetter sicher erkannt werden.

Bei alternativen Ausführungsformen werden die Fahrbahnmarkierungen nicht durch durchgezogene Markierungsstreifen sondern beispielsweise durch Pfosten oder Markierungspunkte am Rand der Straße gebildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bildverarbeitungseinheit 2c zum Erkennen der Fahrbahnmarkierungen über eine Schnittstelle programmierbar. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bildverarbeitungseinheit 2c an mindestens zwei Kameras angeschlossen, die eine mehrdimensionale Überwachung des vor dem Fahrzeug befindlichen Raumes ermöglichen. Hierdurch ist es möglich einen Überfahrwinkel &agr; und eine Abweichung &Dgr; mit einer noch höheren Genauigkeit zu berechnen.

In einer weiteren Ausgestaltung reagiert die Steuereinheit 5 unterschiedlich für verschiedene Fahrbahnen. Befindet sich das Kraftfahrzeug auf einer Bundesstraße die in beiden Richtungen jeweils nur eine Spur aufweist, führt bereits das Überfahren der gestrichelten Mittellinie 3c zu einem Verzögerungsvorgang der Fahrzeugräder, da sonst das Kraftfahrzeug auf die Gegenspur und somit auf Kollisionskurs mit entgegenkommenden Fahrzeugen geraten würde. Befindet sich das Kraftfahrzeug demgegenüber auf einer Autobahn leitet die Steuereinheit bei Überschreiten der mittleren Fahrbahnmarkierung 3c keinen Bremseingriff vor, da dies lediglich ein normaler Spurwechsel ist.

Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.


Anspruch[de]
System zum Halten eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn, insbesondere auf einer eigenen Fahrspur:

(a) mit einer ersten Erkennungseinheit (2) zum Erkennen von Fahrbahnmarkierungen (3), die auf der Fahrbahn angebracht sind;

(b) mit einer zweiten Erkennungseinheit (8) zum Erkennen eines Kraftschlusses von Fahrzeugrädern des Kraftfahrzeuges mit der Fahrbahn;

(c) mit einer Steuereinheit (5), die in Abhängigkeit von den erkannten Fahrbahnmarkierungen und dem erkannten Kraftschluss der Fahrzeugräder mindestens ein Bremssteuersignal erzeugt; und

(d) mit einer Bremseinheit (15, 16, 17), die in Abhängigkeit von dem erzeugten Bremssteuersignal die Fahrzeugräder zum Halten des Kraftfahrzeugs auf der Fahrbahn verzögert.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) ein erstes Bremssteuersignal zum Verzögern von linken Fahrzeugrädern des Kraftfahrzeugs erzeugt, wenn das Kraftfahrzeug eine rechte Fahrbahnmarkierung überfährt, und dass die Steuereinheit (5) ein zweites Bremssteuersignal zum Verzögern von rechten Fahrzeugrädern des Kraftfahrzeuges erzeugt, wenn das Kraftfahrzeug eine linke Fahrbahnmarkierung überfährt. System nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Steuereinheit (5) angesteuerte Bremseinheit (15, 16, 17) die Fahrzeugräder individuell verzögert. System nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erkennungseinheit (2) eine Kamera (2A) zum Erkennen von optischen Fahrbahnmarkierungen aufweist. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erkennungseinheit (2) eine Bildverarbeitungseinheit (2c) aufweist, welche die von der Kamera (2A) aufgenommen Bilddaten auswertet. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (2c) aus den aufgenommenen Bilddaten einen Überfahrwinkel (&agr;) ermittelt, mit dem das Kraftfahrzeug eine Fahrbahnmarkierung überfährt. System nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) von dem ermittelten Überfahrwinkel (&agr;) einen Lenkwinkel (&dgr;) mit dem der Fahrer gegenlenkt zur Erzeugung eines aktuellen Fahrwinkels (&agr;') subtrahiert. System nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (2c) aus den aufgenommenen Bilddaten eine Abweichungsstrecke (&Dgr;) von einer durch das Kraftfahrzeug überfahrenen Fahrbahnmarkierung ermittelt. System nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (2c) aus den aufgenommenen Bilddaten eine Kurvenkrümmung (K) der Fahrbahn ermittelt. System nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Fahrbahnmarkierungen durch Fahrbahnlinien gebildet sind, die an den Rändern der Fahrbahn angebracht sind. System nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) das erzeugte Bremssteuersignal an ein Bremssteuergerät (15) der Bremseinheit über einen Bus (14) abgibt, wobei das Bremssteuergerät (15) abhängig, von dem empfangenen Bremssteuersignal einen entsprechenden notwendigen Bremsdruck berechnet. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der berechnete Bremsdruck über Achsmodulatoren (17) in einer Bremsanlage der Bremseinheit eingespeist wird. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Achse des Kraftfahrzeuges jeweils ein Achsmodulator (17) vorgesehen ist. System nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssteuersignal aus einer Folge von Bremssteuerimpulsen besteht, wobei die Amplitude (P) und die Dauer (&Dgr;t) eines Bremssteuerimpulses jeweils in Abhängigkeit von dem aktuellen Fahrwinkel (&agr;'), der ermittelten Abweichungsstrecke (&Dgr;), der ermittelten Kurvenkrümmung (K), und dem ermittelten Kraftschluss (u) der Fahrzeugräder eingestellt wird. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mit zunehmenden Fahrwinkel (&agr;'), mit zunehmender Abweichungsstrecke (&Dgr;) und mit zunehmendem Kraftschluss (u) zwischen den Fahrzeugrädern und der Fahrzeugfahrbahn die Amplitude (P) der Bremssteuerimpulse durch die Steuereinheit (5) höher eingestellt wird. System nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) aktiviert wird, wenn ein Fahrerüberwachungssystem (13) feststellt, dass der Fahrer des Kraftfahrzeuges übermüdet ist. Verfahren zum Halten eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn, insbesondere auf einer eigenen Fahrspur, mit den folgenden Schritten:

– Erkennen von Fahrbahnmarkierungen, die auf der Fahrbahn angebracht sind,

– Erkennen eines Kraftschlusses von Fahrzeugsrädern des Kraftfahrzeugs mit der Fahrbahn,

– Erzeugen von mindestens einem Bremssteuersignal in Abhängigkeit von den erkanten Fahrbahnmarkierungen und dem erkannten Kraftschluss der Fahrzeugräder; und

– Verzögern der Fahrzeugräder in Abhängigkeit von dem erzeugten Bremssteuersignal zum Halten des Kraftfahrzeugs auf der Fahrbahn.






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