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Die Erfindung betrifft per Fernbedienung von außerhalb eines Kraftfahrzeugs bedienbare Assistenzsysteme zum fahrerlosen Fahren, beispielsweise zum fahrerlosen Einparken eines Kraftfahrzeugs per Fernbedienung in eine Kopfparklücke in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung.
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Es sind Assistenzsysteme für Kraftfahrzeuge bekannt, mittels derer Fahrmanöver fahrerlos, d. h. ohne Anwesenheit eines Fahrers auf dem Fahrersitz, durchgeführt werden können.
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Ein beispielhaftes Assistenzsystem hierfür ist ein per Fernbedienung von außerhalb des Fahrzeugs kontrollierbares Parkassistenzsystem. Derartige Systeme zum Ein- und Ausparken in bzw. aus einem typischerweise frontal befahrbaren Parkplatz (beispielsweise einer Garage) werden auch als Garagenparker oder als RCP-Systeme (Remote Controlled Parking) bezeichnet.
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Das Parkmanöver wird von außerhalb des Fahrzeugs mittels einer Fernbedienung gesteuert, die im Allgemeinen über Funk mit dem Parkassistenzsystem im Fahrzeug verbunden ist. Über die Fernbedienung kann beispielsweise ein Starten und Stoppen der automatischen Parkfunktion vorgenommen werden sowie die Fahrtrichtung gewählt werden. Das Parkassistenzsystem steuert automatisch beispielsweise das Antriebsmoment, die Betriebsbremse, die Gangwahl und die Lenkung.
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Aus der Druckschrift
WO 2013/ 053 776 A2 ist ein per Fernbedienung bedienbares Parkassistenzsystem zum automatisierten Einparken in eine Kopfparklücke beschrieben, wobei die Fernbedienung ein Bedienelement zur Steuerung der Vorwärtsfahrt und ein Bedienelement zur Steuerung der Rückwärtsfahrt umfasst. Wenn das Fahrzeug vor einer Kopfparklücke gehalten wurde, kann der Bediener von außerhalb des Fahrzeugs durch Betätigung des Bedienelements zur Steuerung der Vorwärtsfahrt das Fahrzeug mit automatisierter Längsführung und automatisierter Querführung in die Parklücke steuern.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2008 019 346 A1 ist eine Vorrichtung zum automatischen Parken beschrieben, wobei der automatische Parkvorgang mit einer Fernbedienung überwacht wird. Das Fahrzeug parkt nur solange automatisch, solange der Benutzer eine Taste der Fernbedienung gedrückt hält. Wenn der Benutzer die Taste gedrückt hält, gibt die Fernbedienung ein Funksignal aus, welches von dem Fahrzeug empfangen wird. Sollte das Funksignal nicht mehr empfangen werden, wird eine elektronische Parkbremse zwecks Bremsen des Fahrzeugs angesteuert, wodurch der Parkvorgang abgebrochen wird. Darüber hinaus wird das Fahrzeug auch dann in einen sicheren Zustand versetzt, wenn eine zum Parken notwendige Einrichtung nicht korrekt arbeitet oder einen Fehlerzustand meldet.
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Bei Fahrzeugen mit Assistenzsystemen zum Durchführen von fahrerlosen Fahrmanövern, insbesondere bei Fahrzeugen mit einem per Fernbedienung von außerhalb des Fahrzeugs kontrollierbaren Parkassistenzsystem, muss vorgesehen sein, dass das Fahrzeug während des fahrerlosen Fahrmanövers jederzeit in den sicheren Zustand gebracht werden kann, indem dieses in den Stillstand abgebremst wird und vorzugsweise auch im Stillstand gegen ein Wegrollen gesichert wird. Beispielsweise zur Verhinderung einer Kollision mit einem plötzlich auftretenden Hindernis oder bei einer Funktionsstörung.
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Ein Eingriff durch Betätigen des Bremspedals seitens eines Fahrers scheidet hierbei aus, da sich kein Fahrer auf dem Fahrersitz befindet. Im Fall eines per Fernbedienung kontrollierten Parkassistenzsystems befindet sich der Bediener außerhalb des Fahrzeugs, beispielsweise daneben oder dahinter.
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Bei einem System zum Durchführen von fahrerlosen Fahrmanövern wird die Bremsfunktion häufig über ein spezielles Hydroaggregat eines hydraulischen Betriebsbremssystems umgesetzt, das selbstständig Druck (ohne fahrerseitiges Betätigen des Bremspedals) aufbauen kann. Derartige Hydroaggregate werden beispielsweise bei ESP-Systemen (Elektronisches Stabilitätsprogramm) oder bei Bremsassistenzsystemen zum selbstständigen Bremsen einer oder mehrerer Räder verwendet.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem per Fernbedienung von außerhalb eines Kraftfahrzeugs bedienbaren Assistenzsystem zum fahrerlosen Fahren zu gewährleisten, dass bei Bedarf ein sicherer Zustand des Fahrzeugs jederzeit in kurzer Zeit erreicht werden kann.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein per Fernbedienung von außerhalb eines Kraftfahrzeugs bedienbares Assistenzsystem zum fahrerlosen Fahren des Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Parkassistenzsystem zum automatisierten Einparken des Kraftfahrzeugs in eine Kopfparklücke in Vorwärtsfahrt und/oder Rückwärtsfahrt.
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Das fahrzeugseitige Assistenzsystem erhält bei stehendem Fahrzeug von der Fernbedienung Information. In Reaktion auf den Empfang der Information wird vor dem fahrerlosen Fahren bei stehendem Fahrzeug eine Sicherheitsprüfung des Fahrzeugs zumindest mit dem Sicherheitsziel des Erreichens eines sicheren Zustands des Fahrzeugs durchgeführt. Bei erfolgreicher Sicherheitsprüfung wird das fahrerlose Fahren zugelassen. Bei nicht erfolgreicher Sicherheitsprüfung wird beispielsweise eine Information über die nicht erfolgreiche Sicherheitsprüfung an die Fernbedienung gesandt, so dass diese dem Fahrer die nicht erfolgreiche Sicherheitsprüfung beispielsweise durch ein optisches, akustisches oder haptisches Signal signalisiert. Bei erfolgreicher Sicherheitsprüfung wird dem Fahrer die erfolgreiche Sicherheitsprüfung beispielsweise durch ein vom Fahrzeug erzeugtes optisches oder akustisches Signal mitgeteilt, insbesondere durch Klappen eines oder beider Außenspiegel oder durch Einschalten des Rücklichts des Fahrzeugs. Beispielsweise werden die Seitenspiegel angeklappt und wieder abgeklappt (sofern die Außenspiegel vorher abgeklappt waren) oder abgekappt (sofern die Außenspiegel vorher angeklappt waren).
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Dadurch dass vor dem fahrerlosen Fahrmanöver eine über die Fernbedienung initiierte Sicherheitsprüfung des Fahrzeugs durchgeführt wird, kann gewährleistet werden, dass das Fahrzeug während des fahrerlosen Fahrmanövers im Bedarfsfall den sicheren Zustand erreichen kann, ohne dass es hierbei zu einer Fehlfunktion kommt (weil beispielsweise die Betriebsbremse nicht auslöst). Hierdurch werden die Sicherheitsrisiken von Assistenzsystemen zum fahrerlosen Fahren minimiert.
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Zum Auslösen der Sicherheitsprüfung muss der Fahrer beispielsweise eine Bedienhandlung auf der Fernbedienung vornehmen, insbesondere eine Taste (z. B. eine Totmann-Taste) auf der Fernbedienung betätigen. Seitens des Fahrzeugs empfangener Information über das Betätigen der Taste kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Sicherheitsprüfung auszulösen. Es kann zum vollständigen Durchlaufen der Sicherheitsprüfung auch notwendig sein, dass zu unterschiedlichen Zeiten die Fernbedienung vom Fahrer mehrfach betätigt wird und jeweils Information hierüber vom Fahrzeug empfangen wird. Beispielsweise wird zunächst die Totmann-Taste der Fernbedienung betätigt, worüber das Fahrzeug informiert wird und die Sicherheitsprüfung initial gestartet wird. Innerhalb der Sicherheitsüberprüfung können beispielsweise auch Teilprüfungen durchgeführt werden, die einen gestarteten Antriebsmotor verlangen; das Starten des Antriebsmotors erfolgt beispielsweise durch eine vorherige Betätigung der Fernbedienung (beispielsweise Betätigen einer physischen Bedientaste auf der Fernbedienung oder einer virtuelle Bedientaste auf einem Touchscreen der Fernbedienung). Über das Betätigen der Fernbedienung empfängt das Fahrzeug dann Information und in Reaktion auf den Empfang dieser Information wird ein zweiter Teil der Sicherheitsprüfung durchgeführt, wobei zunächst der Antriebsmotor gestartet wird.
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Vorzugsweise werden im Rahmen der Sicherheitsprüfung mehrere zur Durchführung des fahrerlosen Fahrmanövers beteiligte Fahrzeugsysteme auf ihre Funktion und ggf. auch auf ihre Leistungsfähigkeit geprüft, insbesondere mehrere Fahrzeugsysteme, die Einfluss auf das Erreichen eines sicheren Zustands haben, wie beispielsweise das hydraulische Betriebsbremssystem, das Energiebordnetz, die elektrische Feststellbremse und die Parksperre.
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Neben dem Sicherheitsziel des Erreichen eines sicheren Zustands kann die Sicherheitsprüfung ein oder mehrere weitere Sicherheitsziele verfolgen, beispielsweise dass Hindernisse im Fahrbereich sicher erkannt werden.
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Im Allgemeinen umfasst das Fahrzeug ein elektrisches Bordnetz zum Bereitstellen von elektrischer Energie, welches das hydraulische Betriebsbremssystem mit elektrischer Energie versorgt, beispielsweise zum Betrieb einer elektrisch betriebenen Pumpe des Bremssystems oder zum Schalten der Ventile des Hydroaggregats. Das Assistenzsystem ist vorzugsweise eingerichtet, im Rahmen der Sicherheitsprüfung das elektrische Bordnetz auf eine zum Notbremsen ausreichende Versorgung des Betriebsbremssystems mit elektrischer Energie zu prüfen. Hierbei wird beispielsweise geprüft, ob eine elektrische Versorgungsspannung des Betriebsbremssystems, insbesondere die Versorgungsspannung an einer elektrischen Pumpe des Betriebsbremssystems und/oder die elektrische Versorgungsspannung an einem ein Hydroaggregat umfassenden Bremssteuergerät, ein bestimmtes Prüfkriterium erfüllt. Beispielsweise wird geprüft, ob die jeweilige Spannung unter eine vordefinierte Schwelle fällt. Wenn dies der Fall ist, wird vorzugsweise die Aktivierung der Assistenzfunktion abgebrochen und eine entsprechende Rückmeldung auf der Fernbedienung ausgegeben, beispielsweise über einen Bildschirm auf der Fernbedienung.
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Vorzugsweise wird der Antriebsmotor im Rahmen der Sicherheitsprüfung gestartet. Außerdem kann auch der Generator gestartet werden. Der Antriebsmotor wird vorzugsweise aber erst in Reaktion auf eine Bedienhandlung des Nutzers auf der Fernbedienung gestartet; beispielsweise wenn der Fahrer eine Bedientaste auf der Fernbedienung oder eine virtuelle Bedientaste auf dem Touchscreen der Fernbedienung betätigt.
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Die vorstehend beschriebene Spannungsüberwachung findet beispielsweise statt, nachdem der Motor und der Generator gestartet wurden, beispielsweise nach Verstreichen einer Bordnetzstabilisierungsphase nach Start des Motors, z. B. erst 2 s nach Starten des Motors.
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Neben dem Bordnetz können im Rahmen der Sicherheitsprüfung auch der Antrieb und/oder das Bremssystem geprüft werden.
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Vorzugsweise ist das Assistenzsystem eingerichtet, im Rahmen der Sicherheitsprüfung das Betriebsbremssystem durch Ansteuerung mit einer für die Bremsstärke charakteristischen Bremsansteuergröße (beispielsweise ein gefordertes Soll-Bremsmoment) und Bestimmung einer für die erzielte Bremsstärke charakteristische Ist-Bremsgröße (beispielsweise das tatsächlich vorliegende Ist-Bremsmoment) zu prüfen. Ein Ist-Bremsmoment wird beispielsweise in der Weise bestimmt, dass ein Bremsdruck gemessen wird und hieraus ein Ist-Bremsmoment berechnet wird.
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Beispielsweise kann geprüft werden, ob die Ist-Bremsgröße einen bestimmten Zielwert (beispielsweise einen vorgegebenen Bremsmomentwert) in einer vorgegebenen Zeitdauer (z. B. t < tmax) erreicht.
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Basierend auf der Ist-Bremsgröße (beispielsweise das Ist-Bremsmoment) kann ein Gradient der Ist-Bremsgröße oder für unterschiedliche Zeiten einzelne Teilgradienten bestimmt werden und geprüft werden, ob der Gradient bzw. die Teilgradienten jeweils ein bestimmtes Prüfkriterium erfüllen. Es kann beispielweise geprüft werden, ob der einzelne Gradient oder alle Teilgradienten jeweils größer als ein vorgegebener Mindestgradient sind.
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Ferner kann im Rahmen der Prüfung des Bremssystems eine bei Ansteuerung des Betriebsbremssystems resultierende Versorgungsspannung am Betriebsbremssystem gemessen werden, insbesondere an einer elektrischen Pumpe des Betriebsbremssystems und/oder an einem ein Hydroaggregat umfassenden Bremssteuergerät. Beispielsweise kann geprüft werden, dass die Spannung an der Pumpe und die Spannung am das Hydroaggregat umfassenden Bremssteuergerät nicht unter eine minimal zulässige Spannung fällt.
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Die Prüfung des Betriebsbremssystems wird beispielsweise nur dann als erfolgreich gewertet, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:
- - das gemessene Bremsmoment erreicht ein gefordertes maximales Bremsmoment in einer vorgegebenen Zeitdauer,
- - die Teilgradienten der bestimmten Werte des Bremsmoments zu verschiedenen Zeitpunkten sind jeweils größer als ein Mindestgradient und
- - die Spannung an der Pumpe und die Spannung am Bremssteuergerät sind während der Bremsbetätigung nicht unter eine minimal zulässige Spannung gefallen.
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Ferner kann im Rahmen der Sicherheitsprüfung eine Prüfung von Parametern vorgenommen werden, bei der geprüft wird, ob eine oder mehrere Umgebungs- oder Fahrzeugparameter, die den Bremsweg beeinflussen, ein jeweiliges Zulässigkeitskriterium erfüllen.
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Das Fahrzeug sollte in der Lage sein, den sicheren Zustand innerhalb einer vorgegebenen Zeit zu erreichen. Im Fall eines fahrerlosen Parkassistenzsystems sollte hierdurch beispielsweise ein maximal zulässiger Anhalteweg gewährleistet sein. Daher sollten Umgebungs- und Fahrzeugparameter, die den Bremsweg beeinflussen darauf geprüft werden, dass diese ein jeweiliges Zulässigkeitskriterium erfüllen.
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Es wäre beispielsweise denkbar, die Temperatur der Bremsscheiben zu bestimmen, und zu prüfen, ob eine unzulässige Bremsscheibentemperatur vorliegt, die kleiner oder kleiner gleich als bestimmter unterer Schwellwert ist und/oder die größer oder größer gleich als oberer Schwellwert ist. Wenn die Temperatur der Bremsscheiben zu gering ist, verlängert dies den Bremsweg.
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Wenn die Temperatur der Bremsscheiben zu hoch ist, könnte dies dazu führen, dass die Bremsung überhaupt nicht durchgeführt wird (bei sehr hohen Temperaturen kann die Bremse als Selbstschutz des Bremssystems abgeschaltet werden).
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Beispielsweise kann die Umgebungstemperatur gemessen werden und geprüft werden, ob die Umgebungstemperatur kleiner oder kleiner gleich als bestimmter Schwellwert ist. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen ist beispielsweise aufgrund von Eis auf der Straße mit einem verlängerten Bremsweg zu rechnen.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Längs- und/oder Querneigung der Fahrbahn bestimmt werden und geprüft werden, ob die Neigung innerhalb vorgegebener Grenzen liegt, die beispielsweise vom Fahrzeuggewicht und von der Bremsanlage abhängig sind.
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Außerdem kann geprüft werden, ob ein Anhängerbetrieb vorliegt. Wenn ein Anhängerbetrieb vorliegt, verändert sich das Fahrverhalten und Gewicht des Fahrzeugs; für diesen Fall kann vorgesehen werden, die fahrerlose Assistenzfunktion nicht zuzulassen.
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Im Rahmen der Sicherheitsprüfung kann auch geprüft werden, ob das Fahrzeug gegen Wegrollen gesichert ist, insbesondere durch Prüfen, ob die Parksperre und die Parkbremse eingelegt sind.
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Ein zweiter Aspekt betrifft ein Verfahren zur Sicherheitsprüfung eines Kraftfahrzeugs mit einem per Fernbedienung von außerhalb des Kraftfahrzeugs bedienbaren Assistenzsystem zum fahrerlosen Fahren des Kraftfahrzeugs. Seitens des fahrzeugseitigen Assistenzsystems wird bei stehendem Fahrzeug Information von seitens der Fernbedienung versandter Information empfangen. In Reaktion auf den Empfang der Information und zeitlich vor dem fahrerlosen Fahren und bei stehendem Fahrzeug wird eine Sicherheitsprüfung des Fahrzeugs zumindest in Bezug auf das Erreichen eines sicheren Zustands des Fahrzeugs als Sicherheitsziel ausgelöst. Bei erfolgreicher Sicherheitsprüfung wird das fahrerlose Fahren zugelassen.
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Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Assistenzsystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle und in den Patentansprüchen nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den vorstehend beschriebenen oder in den Patentansprüchen beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Assistenzsystems.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. In diesen zeigen:
- 1 einen Personenkraftwagen mit einem beispielhaften Parkassistenzsystem, welches per Fernbedienung kontrollierbar ist;
- 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sicherheitsüberprüfung;
- 3 die Bestimmung des tatsächlich vorliegenden Bremsmoments Mist bei Ansteuerung des Bremssystems mit einem Soll-Bremsmoment Msoll im Rahmen der Sicherheitsprüfung; und
- 4 einen beispielhaften Verlauf des Bremsmoments Mist über der Zeit t.
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Die Erfindung ist auf eine Sicherheitsüberprüfung für per Fernbedienung bedienbare Assistenzsysteme zum fahrerlosen Fahren gerichtet. Die Sicherheitsüberprüfung dient zur Prüfung der Fahrtüchtigkeit als Vorbereitung der fahrerlosen Fahrfunktion.
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Die vor dem fahrerlosen Fahrmanöver durchgeführte Sicherheitsüberprüfung hat das Sicherheitsziel, dass ein sicherer Zustand des Fahrzeugs (hier stehendes Fahrzeug, das gegen Wegrollen gesichert ist) während des Fahrmanövers jederzeit erreicht werden kann.
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Ein derartiges fahrerloses Assistenzsystem zum fahrerlosen Fahren des Fahrzeugs umfasst beispielsweise die folgenden Komponenten:
- - Aktuatoren zum fahrerlosen Abbremsen des Fahrzeuges (z. B. ein hydraulisches ESP-Bremssystem),
- - Aktuatoren zum Sichern des Fahrzeuges gegen Wegrollen (z. B. eine elektrische Parkbremse oder Parksperre),
- - Aktuatoren für den fahrerlosen Antrieb und die fahrerlose Lenkung des Fahrzeuges,
- - eine Umfeldsensorik zur Erfassung von Hindernissen und Personen im Fahrbereich (z.B. eine Ultraschall-, Kamera- und/oder Radar-Sensorik),
- - eine zentrale Ablaufsteuerung des Assistenzsystems und
- - eine Fernbedienung zum Aktivieren und zur Kontrolle des Assistenzsystems.
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Bei der nachfolgend beschriebenen Sicherheitsüberprüfung überprüft die Ablaufsteuerung die Verfügbarkeit der beteiligten Systeme mit dem Ziel während des fahrerlosen Modus jederzeit den sicheren Zustand des Fahrzeugs erreichen zu können. So können während der Sicherheitsüberprüfung u.a. die beteiligten Komponenten und Aktuatoren durch Ansteuerung der Aktuatoren überprüft werden, beispielsweise kann das hydraulische Bremssystem mit einem Soll-Bremsmoments angesteuert werden und anschließend erfolgt eine Auswertung des tatsächlichen Ist-Bremsmoments, beispielsweise ein Vergleich des Soll-Bremsmomentes mit dem Ist-Bremsmoment. Ebenso kann während der Sicherheitsüberprüfung eine Überprüfung des Energiebordnetzes stattfinden, beispielsweise wird hierzu ein Motorstart durchgeführt und bei verschiedenen Fahrzeugkomponenten (z. B. die elektrische Pumpe des Bremssystems) werden Spannungsverläufe überwacht.
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Falls die Sicherheitsüberprüfung erfolgreich durchgelaufen ist, wird der fahrerlose Modus aktiviert. Im fahrerlosen Modus muss der sichere Zustand des Gesamtsystems jederzeit sichergestellt werden. Falls die Sicherheitsprüfung erfolgreich durchlaufen wird, ist für die nachfolgende Betriebsdauer des fahrerlosen Betriebs sichergestellt, dass der sichere Zustand auch tatsächlich erreicht werden kann.
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Wenn die Sicherheitsprüfung nicht erfolgreich ist, erfolgt vorzugsweise eine Abschaltung des Gesamtsystems durch die Ablaufsteuerung, beispielsweise wird der Motor ausgeschaltet und das Fahrzeug gegen Wegrollen gesichert.
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Die im Zusammenhang mit 2 beschriebene Sicherheitsprüfung dient für ein Parkassistenzsystem zum fahrerlosen Einparken des Kraftfahrzeugs in eine Kopfparklücke per Fernbedienung.
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Ein derartiges beispielhaftes Parkassistenzsystem 5 mit einer Fernbedienung 2 für einen Personenkraftwagens 1 ist in 1 schematisch dargestellt. Die Fernbedienung 2 wird von einem Nutzer 3 der Fernbedienung 2 bedient. Die Fernbedienung 2 dient vorzugsweise auch als Fahrzeugschlüssel. Bei der Kopfparklücke 4 handelt es sich beispielsweise um eine Garage. Die Kopfparklücke 4 kann durch physikalische Begrenzungen (z. B. die Garagenmauern, andere Fahrzeuge, Pflanzen) oder auch durch Bodenmarkierungen begrenzt werden. Der Parkassistent 5 umfasst beispielsweise zwei Modi: einen Einparkmodus, wobei der Parkassistent das Fahrzeug vorwärts auf den Stellplatz 4 einparkt, und einen Ausparkmodus, bei dem der Parkassistent 5 das Fahrzeug 1 rückwärts vom Stellplatz 4 ausparkt.
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Da der Bediener 3 sich während des Parkmanövers nicht in dem Fahrzeug 1 aufhält und das Fahrzeug 1 nachher nicht mehr verlassen muss, kann es sich auch um einen in Bezug auf die Fahrzeugbreite enge Parklücke (beispielsweise eine enge Garage) handeln. Um das Fahrzeug 1 in der Parklücke 4 abzustellen, steigt der Fahrer 3 vor der Parklücke 4 aus dem Fahrzeug 1 aus und startet über eine Fernbedienung 2 den automatischen Einparkvorgang. Der Parkassistent 5 übernimmt ab dann die Steuerung der Antriebs-, Brems- und Lenkfunktionen und der Getriebeschaltfunktion und manövriert das Fahrzeug in die enge Garage hinein - und später auch wieder aus ihr heraus. So bleiben dem Fahrer unkomfortables Ein- und Aussteigen in engen Garagen und eventuell beschädigte Türen erspart.
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Das Parkassistenzsystem 5 umfasst vorzugsweise eine Ultraschall-Sensorik 6a an der Fahrzeugfrontseite und eine Ultraschall-Sensorik 6b am Fahrzeugheck. Vorzugsweise ist ferner noch eine Kamera-Sensorik 6c vorgesehen, die nach vorne gerichtet ist. Die Sensor-Information der Umfeld-Sensoriken 6a, 6b, 6c wird in einer Steuereinheit 8 weiterverarbeitet.
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Information 9 über die Erkennung der Parklücke 4 und deren Beparkbarkeit wird von einer bidirektionalen drahtlosen Kommunikationseinrichtung 10 an die bidirektionale Kommunikationseinrichtung 11 der Fernbedienung 2 gesandt, insbesondere in Form eines Funksignals. Ferner kann die bidirektionale Kommunikationseinrichtung 10 Steuersignale von der Fernbedienung 2 empfangen.
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Auf der Fernbedienung sind Bedienmittel 12-13 zur Kontrolle des Einparkvorgangs vorgesehen, vorzugsweise in Form von virtuellen Tasten auf einem Touchscreen 14; alternativ sind auch physikalischen Tasten denkbar. Bei dem Ausführungsbeispiel in 1 ist in der Fernbedienung 2 eine (hier virtuelle) Vorwärts-Taste 12 zur Kontrolle der Vorwärtsfahrt des Personenkraftwagens 1 und eine (hier virtuelle) Rückwärts-Taste 14 zur Kontrolle der Rückwärtsfahrt des Personenkraftwagens vorgesehen. Durch Betätigen und Halten der Vorwärts-Taste 12 wird das Fahrzeug 1 in Vorwärtsrichtung bewegt, bei Loslassen der Vorwärts-Taste 12 wird das Fahrzeug 1 gebremst. Durch Betätigen und Halten der Vorwärts-Taste 13 wird das Fahrzeug 1 in Rückwärtsrichtung bewegt, bei Loslassen der Rückwärts-Taste 13 wird das Fahrzeug 1 gebremst.
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Ferner umfasst die Fernbedienung 2 eine Totmann-Taste 16, die zusätzlich vom Nutzer 3 betätigt werden muss, ansonsten wird das Fahrzeug gebremst; bei Loslassen der Totmann-Taste 16 wird vorzugsweise stärker gebremst als bei Loslassen der Vorwärts- 12 bzw. Rückwärts-Taste 13 (z.B. eine Notbremsung gegenüber einer Komfortbremsung mit geringerer Geräuschentwicklung).
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Darüber hinaus umfasst die Fernbedienung 2 eine optische Anzeige der Erkennung der Parklücke und deren Beparkbarkeit. Dies wird durch entsprechende Piktogramme auf dem Touchscreen realisiert.
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Nachfolgend wird der grundsätzliche Ablauf eines Einparkvorgangs beschrieben.
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Zunächst hält der Fahrer vor der Kopfparklücke an und stellt den Motor ab und legt die P-Getriebestufe ein. Der Fahrer steigt aus, positioniert sich hinter dem Fahrzeug 1 und aktiviert die Parkfunktion über die Fernbedienung 2.
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Zum Aktivieren der Parkfunktion drückt der Fahrer entweder die Totmann-Taste 16 und hält diese dann gedrückt, oder der Fahrer betätigt eine virtuelle Parksymbol-Taste auf dem Touchscreen und betätigt die Totmann-Taste 16 und hält die Totmann-Taste 16 dauerhaft gedrückt.
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Daraufhin wird bei gedrückter Totmann-Taste 16 die Sicherheitsüberprüfung gestartet. Vor Abschluss der Sicherheitsüberprüfung muss der Antriebsmotor zur Durchführung einiger Teilprüfungen der Sicherheitsprüfung gestartet werden, die einen eingeschalteten Antriebsmotor verlangen. Zum Auslösen eines Motorstarts betätigt der Nutzer eine virtuelle Taste zum Starten des Motors auf dem Touchscreen.
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Sofern die gesamte Sicherheitsüberprüfung erfolgreich ist, werden das Fahrlicht, insbesondere das Rücklicht des Fahrzeugs, automatisch eingeschaltet und die Außenspiegel automatisch geklappt, beispielsweise angeklappt und wieder abgeklappt (sofern die Außenspiegel vorher abgeklappt waren) oder abgekappt (sofern die Außenspiegel vorher angeklappt waren).
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Sofern der Fahrer bei weiterhin betätigter Totmann-Taste 16 die Vorwärts-Taste 12 betätigt, wird die Getriebestufe D eingelegt und das Fahrzeug bewegt sich mit einer vom Längsregler vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit (z. B. 2 km/h) in Richtung der Parklücke 4. Sofern vom System eine beparkbare Parklücke erkannt wurde, wird das Fahrzeug dabei auch automatisch gelenkt.
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Ein Richtungswechsel ist jederzeit möglich; hierzu muss bei Vorwärtsfahrt die Rückwärts-Taste 13 betätigt werden. Für einen erneuten Richtungswechsel muss dann wieder die Vorwärts-Taste 12 betätigt werden.
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Zum Beenden des Einparkvorgangs kann die Vorwärts-Taste 12 oder die Totmann-Taste 16 losgelassen werden. Das Fahrzeug hält dann in der Parklücke an, schaltet die Getriebestufe von D auf P um, zieht die elektrische Parkbremse an und stoppt den Motor.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 2 ein Ausführungsbeispiel für die Sicherheitsprüfung vorgestellt.
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In Schritt 100 erfolgt die Aktivierung der Sicherheitsprüfung. Die Aktivierung der Sicherheitsprüfung erfolgt über die Fernbedienung 2. Die zum Fahrzeug 1 gehörende Fernbedienung 2 wird nach einer Bedienhandlung (z. B. Betätigen der Totmann-Taste 16 oder Betätigen einer virtuellen Parksymbol-Taste auf dem Touchscreen) und Empfang von Information hierüber in der fahrzeugseitigen bidirektionale Kommunikationseinrichtung 10 durch die Zentralverriegelung wie ein gewöhnlicher Funkschlüssel authentifiziert. Nach erfolgreicher Authentifizierung der Fernbedienung 2 erfolgt eine Lokalisierung der Fernbedienung 2. Der Nutzer 3 muss sich mit der Fernbedienung 2 in der unmittelbaren Nähe des Fahrzeugs 1 befinden, sonst ist keine Nutzung des Parkassistenzsystems 5 möglich; dies wird im Rahmen der Lokalisierung geprüft.
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Wenn im Rahmen der Lokalisierung festgestellt wird, dass sich die Fernbedienung 2 und damit der Nutzer 3 in unmittelbarer Nähe zum Fahrzeug 1 befindet, wird die in der Steuereinheit 8 integrierte Ablaufsteuerung, die die Funktionslogik des Parkassistenzsystems darstellt, aufgeweckt.
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Anschließend wird in Schritt 110 geprüft, ob von der Fernbedienung 2 ausgesandte Totmannschaltungssignale in der Parksteuerung 2 in korrekter Weise ankommen. Um dies zu erreichen, wird der Fahrer aufgefordert, die Totmann-Taste 16 auf der Fernbedienung 16 zu betätigen, so dass die Aktualität der empfangenen Totmannschaltungssignale als auch deren Integrität in Bezug auf Verfälschung geprüft werden kann.
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Falls diese Prüfung erfolgreich ist, löst die Ablaufsteuerung der Parkfunktion in Schritt 120 eine Überprüfung der Datenkommunikation zu den beteiligten Fahrzeugsystemen aus. Hierbei werden die Aktualität und Integrität der empfangenen Signale sowie die Verfügbarkeit der Kommunikationsbusse geprüft.
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Ferner erfolgt in Schritt 130 parallel oder danach eine Prüfung von vorgegebenen Umgebungs- und Fahrzeugparametern. Hierbei handelt es sich vornehmlich um Parameter, die den Bremsweg des Fahrzeugs 1 beeinflussen. Es wird geprüft, ob die Umgebungs- und Fahrzeugparameter ein jeweiliges Zulässigkeitskriterium erfüllen.
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Das Assistenzsystem ist so ausgestaltet, dass es in der Lage ist, den sicheren Zustand innerhalb einer vorgegeben Zeit zu erreichen, so dass ein maximaler Anhalteweg gewährleistet wird.
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Der dem Anhalteweg zugrunde liegende Bremsweg wird durch verschiedene Parameter beeinflusst, die in Schritt 130 geprüft werden:
- - Temperatur der Bremsscheiben: Es wird prüft, ob die Bremsscheibentemperatur in einem Zulässigkeitsbereich größer oder größer gleich als ein bestimmter unterer Schwellwert ist und kleiner oder kleiner gleich als ein oberer Schwellwert ist. Wenn nämlich die Temperatur der Bremsscheiben zu gering ist, verlängert dies den Bremsweg. Wenn die Temperatur der Bremsscheiben zu hoch ist, könnte es dazu führen, dass die Bremsung überhaupt nicht durchgeführt wird.
- - Umgebungstemperatur: Es wird geprüft, ob die Umgebungstemperatur in einem Zulässigkeitsbereich größer oder größer gleich als ein bestimmter unterer Schwellwert ist. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen ist beispielsweise aufgrund von Eis auf der Straße mit einem verlängerten Bremsweg zu rechnen.
- - Längs- und/oder Querneigung der Fahrbahn: Es wird prüft, ob die Neigung innerhalb vorgegebener zulässiger Grenzen liegt, die beispielsweise vom Fahrzeuggewicht und von der Bremsanlage abhängig sind.
- - Anhängerbetriebszustand: Wenn ein Anhängerbetrieb vorliegt, verändert sich das Fahrverhalten und Gewichts des Fahrzeugs; im Anhängerbetrieb wird die fahrerlose Einparkfunktion nicht aktiviert; es erfolgt dann ein Abbruch.
- - Zustand Türen, Klappen oder Motorhaube: Falls eine der Türen, die Heckklappe oder die Motorhaube offen ist, erfolgt ein Abbruch.
- - Betätigungszustand Bremspedal, Gaspedal oder Lenkrad: Falls eine Betätigung des Bremspedals, des Fahrpedals oder des Lenkrads durch den Fahrer vorliegt, erfolgt ein Abbruch.
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Wenn eine der vorstehend genannten Parameter außerhalb des zulässigen Bereichs liegt bzw. einen unzulässigen Wert aufweist, dann erfolgen ein Abbruch und eine Rückmeldung mit Angabe des Abbruchgrundes an den Nutzer 3 über die Fernbedienung 2.
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Vor einem Motorstart und der Aktivierung der Assistenzfunktion, wird anschließend überprüft, ob das Fahrzeug 1 gegen ein Wegrollen gesichert ist. Es wird der Status der mechanischen Parksperre und der elektronischen Parkbremse ausgelesen. Falls die elektronische Parkbremse nicht eingelegt ist, wird die Parkbremse automatisch eingelegt. Falls die Parksperre nicht eingelegt ist oder die elektronische Parkbremse nicht eingelegt werden kann, erfolgt ein Abbruch und der Nutzer 3 wird über einen Hinweis (z. B. eine Textmeldung) auf der Fernbedienung 2 und/oder über einen vom Fahrzeug abgegebenen akustischen und/oder optischen Hinweis (z. B. Hupen und/oder Warnblinken) gewarnt.
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Im Rahmen der Sicherheitsprüfung wird auch der Antriebsmotor gestartet. Zum Starten des Antriebsmotors muss der Fahrer eine nach Prüfung der Wegrollsicherung angezeigte virtuelle Bedientaste auf einem Touchscreen der Fernbedienung betätigen. Wenn das Fahrzeug die Information über die Betätigung empfängt, wird der Motor gestartet und die Sicherheitsprüfung mit Schritt 160 fortgesetzt.
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In Schritt 160 erfolgt eine Prüfung des Energiebordnetzes.
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Um eine Notbremsung durchführen zu können, muss zur fahrerlosen Betätigung des Betriebsbremssystems genug elektrische Energie über das Energiebordnetz zur Verfügung gestellt werden.
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Während des Motorstarts (s. Schritt 150) wird das Energie-Bordnetz kurzzeitig maximal belastet. Im Rahmen der Prüfung 160 wird geprüft, ob der Motorstart erfolgreich war; hierdurch ist sichergestellt, dass das Energie-Bordnetz grundsätzlich funktionsfähig ist. Nach dem Motorstart wird auch der Generator gestartet, der zusätzlich die Batterie des Fahrzeugs zur Energieabgabe unterstützt.
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Nach Verstreichen einer Stabilisierungs-Phase (während dieser Phase werden die Spannungen nicht geprüft) nach Motorstart, wird die Versorgungsspannung an der Bremspumpe und die Versorgungsspannung am Bremssteuergerät mit Hydroaggregat während eines Zeitfensters überwacht. Falls eine der beiden Spannungen innerhalb des Zeitfensters unter eine vordefinierte Schwelle fällt, wird die Aktivierung der fahrerlosen Einparkfunktion abgebrochen und eine Rückmeldung auf der Fernbedienung 2 ausgegeben.
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Wenn kein derartiger Spannungseinbruch erkannt wird und der Motor läuft, ist die Prüfung des Energiebordnetzes erfolgreich und damit ist genug Energie vorhanden, um eine Notbremsung durchführen zu können.
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Anschließend erfolgt in Schritt 170 eine Prüfung des Betriebsbremssystems, um Fehler und Alterungseffekte des Bremssystems zu erkennen und auszuschließen. Dafür wird das Bremssteuergerät mit einer Bremssollmoment aktiv angesteuert, wobei das Fahrzeug 1 über die Parksperre und die elektronische Parkbremse sicher gehalten wird und der Motor läuft.
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Wie in 3 dargestellt, sendet zur Ansteuerung der Bremse die Ablaufsteuerung AS ein Triggersignal an die Assistenzsystem eigene Steuereinheit CB. Die Steuereinheit CB dient zur Ansteuerung des Bremssteuergeräts DSC. Die Steuereinheit CB sendet ein Bremsmomentensignal Msoll an das Bremssteuergerät DSC, welches das geforderte Bremsmoment angibt und beispielsweise von null aus rampenförmig auf ein definiertes maximales Bremsmoment Msoll,max erhöht wird, welches für eine Notbremsung verwendet wird. Das Bremssteuergerät DSC fordert in Abhängigkeit des Bremsmomentensignals Msoll vom Aktuator der Bremse einen entsprechenden Bremsdruck psoll . Der tatsächliche Bremsdruck pist wird von den Drucksensoren zyklisch gemessen und das Bremssteuergerät DSC berechnet daraus das tatsächlich gestellte Bremsmoment Mist und meldet den berechneten Wert zyklisch an die Steuereinheit CB. Während der Bremsung werden zyklisch auch die Versorgungsspannung Uist,P an der Pumpe und die Versorgungsspannung Uist,V am Bremssteuergerät DSC gemessen, die auch zur Versorgung der Ventile des Hydroaggregats verwendet wird.
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In der Steuereinheit CB wird der zeitliche Verlauf des gemessenen Bremsmoments Mist ausgewertet. In 4 ist ein beispielhafter zeitlicher Verlauf des gemessenen Bremsmoments Mist dargestellt.
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Die Prüfung des Betriebsbremssystems wird von der Steuereinheit CB an die Ablaufsteuerung als erfolgreich gemeldet, wenn sämtliche folgenden Bedingungen kumulativ erfüllt sind:
- - ein vorgegebener Wert Mcomp für das gemessene Bremsmoment Mist wird innerhalb eines definierten Zeitfensters mit t < tmax erreicht. In 4 erreicht Mist zum Zeitpunkt t5 < tmax den Wert Mcomp .
- - Aus den gemessenen Bremsmomenten Mist(ti) werden Gradienten für verschiedene Zeitabschnitte oder Zeitpunkte berechnet, z.B. Gt3-t2 [Mist(t3) - Mist(t2)]/[t3 - t2] in 4. Jeder Gradient muss jeweils größer sein als ein Mindestgradient.
- - Die Spannung Uist,P an der Pumpe und die Spannung Uist,V am Bremssteuergerät DSC bei der Bremsung ist während einer Beobachtungsphase nicht unter einen vorgegebenen minimalen Schwellwert Umin gefallen. Vorzugsweise werden hierbei die Spannungen nur während des Druckaufbaus überwacht (in 4 bis zum Zeitpunkt t5, danach nimmt der Druck nicht weiter zu), d. h. im Fall von 4 wird geprüft: min[Uist,P(t1); Uist,V(t1); ... Uist,P(t5); Uist,V(t5)] ≥ Umin .
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In Schritt 180 erfolgt eine Prüfung der Umfelderfassung. Fahrerlose Parkassistenzsysteme verwenden eine Umfeld-Sensorik, beispielsweise in Form eines Kamerasystems 6c und einer Ultraschall-Sensorik 6a, 6b, um Parklücken zu erkennen und um vor Hindernisse zu bremsen. Deswegen muss vor dem Start des fahrerlosen Parkmanövers garantiert werden, dass die Umfeld-Sensorik funktionsfähig ist. Die Ablaufsteuerung triggert das Kamerasystem 6c an, folgende Diagnosen durchzuführen:
- - Blindheitserkennung, Verschmutzungstest und
- - Evaluierung der Kalibrierung.
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Falls das Kamerasystem 6c zu verschmutzt oder blind ist, ist die Vermessung der Parklücke 4 nicht möglich. Die Assistenzfunktion wird deaktiviert und der Nutzer 3 bekommt einen Hinweis auf der Fernbedienung 2, die Kamera zu reinigen.
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Für die Abstandsvermessung zu Hindernissen ist eine genaue extrinsische Kalibrierung des Kamerasystems 6c erforderlich. Falls das Kamerasystem 6c dekalibriert oder dejustiert ist (z.B. Verschiebung durch Vibrationen oder fehlerhafter Kameratausch), dann wird die Einparkfunktion nicht aktiviert und der Nutzer 3 wird darauf hingewiesen, eine Werkstatt aufzusuchen.
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Das Steuergerät der Ultraschall-Sensorik 6a, 6b führt im Rahmen von Schritt 190 auch eine Diagnose durch. Die Ultraschall-Sensorik 6a, 6b kann durch Eisablagerung auf die Sensoroberfläche oder durch verschiedene Störschallquellen (z.B. andere Fahrzeuge in der Nähe mit aktiver Ultraschall-Sensorik) gestört werden. Im Fall einer Störung der Ultraschall-Sensorik 6a, 6b wird die Einparkfunktion nicht aktiviert und der Nutzer 3 wird über die Fernbedienung darauf hingewiesen, die Ultraschall-Sensorik zu überprüfen.
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Falls sämtliche vorgenannten Teilprüfungen erfolgreich waren, wird die Parkassistenzfunktion aktiviert und kann auf den elektronischen Antriebsfunktionen und die elektronischen Lenkfunktionen zugreifen, so dass bei Betätigung der Tasten 12, 13 auf der Fernbedienung das Fahrzeug in die jeweilige Richtung bewegt wird.