DE102011104925A1

DE102011104925A1 - Kraftfahrzeug mit einer Fahrerassistenzeinheit

Info

Publication number: DE102011104925A1
Application number: DE102011104925A
Authority: DE
Inventors: Werner Bernzen; Dipl.-Ing. Hikmet (FH) Parca; Dominic Reutter
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-06-18
Filing date: 2011-06-18
Publication date: 2012-12-20
Also published as: WO2012175176A2; CN103619677A; US20140142830A1; JP2014520025A; CN103619677B; US9415752B2; JP5792897B2; WO2012175176A3

Abstract

Ein Kraftfahrzeug weist eine Fahrerassistenzeinheit (1) auf, die zumindest eine Erfassungseinheit (1.1) zur Erfassung eines Umfeldparameters (U) und eine Bremseinheit (1.4) umfasst. Die Fahrerassistenzeinheit (1) ist derart ausgebildet, dass eine autonome Verzögerung des Kraftfahrzeugs bei einer anhand des Umfeldparameters (U) erkannten Kollisionsgefahr durchführbar ist. Erfindungsgemäß ist die Fahrerassistenzeinheit (1) derart ausgebildet, dass eine autonome Vollbremsung nur dann durchführbar ist, wenn das Kraftfahrzeug zumindest einen reversiblen Gurtstraffer aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrerassistenzeinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrerassistenzeinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zum Betrieb von Fahrerassistenzeinheiten bekannt, bei denen mittels geeigneter Erfassungseinrichtungen Umfeldparameter, die Informationen über des Kraftfahrzeugs umgebende Umfeld beinhalten, erfasst werden. So können beispielsweise Hindernisse auf einer Fahrbahn erfasst werden. Zur Kollisionsvermeidung werden die erfassten Umfeldparameter mit gegenwärtigen Fahrparametern, wie beispielsweise einem Gierwinkel des Kraftfahrzeugs und/oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit verglichen, um eine Kollisionsgefahr abzuschätzen. Besteht eine Kollisionsgefahr für das Kraftfahrzeug, so wird eine Verzögerung des Kraftfahrzeugs autonom von der Fahrerassistenzeinheit eingeleitet, um einen Aufprall des Kraftfahrzeugs zu vermeiden oder zumindest die Schwere des Aufpralls zu vermindern.
Aus der Druckschrift DE 10 2009 020 649 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kollisionsvermeidung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem im Falle einer drohenden Kollision Ausweichtrajektorien ermittelt werden, die zu Zeitabstandsgrenzen zugeordnet werden. Bei Erreichen der Zeitabstandsgrenze werden eine Warnung an den Fahrer ausgegeben und Ausweichmanöver eingeleitet.
Des Weiteren offenbart die Druckschrift DE 101 02 772 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur adaptiven Fahrgeschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere können automatische Lenkeingriffe und/oder Bremsungen abhängig von einer erkannten Gefahrenlage durchgeführt werden, um eine Kollisionsgefahr des Kraftfahrzeugs zu reduzieren.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, ein verbessertes Kraftfahrzeug mit einer Fahrerassistenzeinheit und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Fahrerassistenzeinheit anzugeben.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Kraftfahrzeug weist eine Fahrerassistenzeinheit auf, die zumindest eine Erfassungseinheit zur Erfassung eines Umfeldparameters und eine Bremseinheit umfasst. Die Fahrerassistenzeinheit ist derart ausgebildet, dass eine autonome Verzögerung des Kraftfahrzeugs bei einer anhand des Umfeldparameters erkannten Kollisionsgefahr durchführbar ist. Erfindungsgemäß ist die Fahrerassistenzeinheit derart ausgebildet, dass eine autonome Vollbremsung nur dann durchführbar ist, wenn das Kraftfahrzeug zumindest einen reversiblen Gurtstraffer aufweist.
Das Fahrassistenzsystem ist in der Lage, das Kraftfahrzeug autonom abzubremsen. Eine autonom eingeleitete Verzögerung kann allerdings einen Fahrzeugführer oder einen Fahrzeuginsassen unvorbereitet treffen und zu einem ungünstigen Zeitpunkt eingeleitet werden, zu dem eine Sitzposition des Fahrzeugführers oder des Fahrzeuginsassen nicht optimal auf eine Kollisionssituation angepasst ist. Darüber hinaus verlagert sich ein Oberkörper des Fahrzeugführers oder des Fahrzeuginsassen typischer Weise aufgrund der Massenträgheit während des Bremsvorgangs des Kraftfahrzeugs in Fahrtrichtung nach vorne, bevor diese Vorwärtsbewegung von einem Sitzgurt gestoppt werden kann. Durch die Vorverlagerung des Oberkörpers während der autonom eingeleiteten Verzögerung entsteht allerdings eine erhöhte Verletzungsgefahr für den Fahrzeuginsassen bzw. Fahrzeugführer im Kollisionsfall, da der Oberkörper in einen Bereich eines aufblasbaren Gassacks hineinragt. Somit können Verletzungen beim Aufblasen des Gassacks nicht auftreten. Zudem entsteht durch die Vorwärtsneigung des Oberkörpers eine erhöhte Belastung insbesondere im Hals- und Nackenbereich, wenn der Oberkörper des Fahrzeugführers oder des Fahrzeuginsassen auf den aufgeblasenen Gassack prallt. Um dieses erhöhte Verletzungsrisiko zu reduzieren, ist bei autonomen eingeleiteten Verzögerungen die maximale Verzögerung des Kraftfahrzeugs auf einen Maximalbetrag limitiert. Die Fahrerassistenzeinheit ist so ausgelegt, dass eine Vollbremsung des Kraftfahrzeugs, bei der eine auf das Kraftfahrzeug einwirkende Verzögerungskraft nur bauartbedingt durch die Bremseinheit des Kraftfahrzeug beschränkt ist, nur dann möglich ist, wenn das Kraftfahrzeug einen reversiblen Gurtstraffer aufweist. Dabei ist der reversible Gurtstraffer derart ansteuerbar, dass mittels einer Straffung des Sicherheitsgurts die Sitzposition des Fahrzeugführers und/oder des Fahrzeuginsassen schon vor dem Einleiten der autonomen Verzögerung fixiert werden kann, so dass die Verletzungsgefahr bei einer Verunfallung des Kraftfahrzeugs reduziert ist.
Bei einem Verfahren zum Betrieb einer Fahrerassistenzeinheit für ein Kraftfahrzeug, wird eine Kollisionsgefahr anhand von zumindest einem erfassten Umfeldparameter erkannt. Bei erkannter Kollisionsgefahr wird eine autonome Verzögerung des Kraftfahrzeugs ausgelöst. Erfindungsgemäß wird in Abhängigkeit der auszulösenden autonomen Verzögerung eine Aktivität einer Antriebseinheit eines reversiblen Gurtstraffers überprüft. Die autonome Verzögerung des Kraftfahrzeugs wird auf einen Maximalbetrag, der unterhalb einer bauartbedingten Maximalgröße der Verzögerung des Kraftfahrzeugs liegt, beschränkt, wenn die Überprüfung der Aktivität der Insassenschutzeinheit ein negatives Ergebnis ergibt. Ergibt die Überprüfung der Antriebseinheit des Gurtstraffers ein positives Ergebnis, so wird die maximale Verzögerung des Kraftfahrzeugs nicht beschränkt und falls die aktuelle Gefahrenlage dies erfordert, eine autonome Vollbremsung des Kraftfahrzeugs eingeleitet.
Die Limitierung der autonom von der Fahrerassistenzeinheit veranlassten Verzögerung des Kraftfahrzeugs auf einen Maximalbetrag soll eine unerwünschte und potentiell gefährliche Vorwärtsneigung eines Fahrzeuginsassen aufgrund der Massenträgheit reduzieren. Dabei ist insbesondere die Haltung des Fahrzeuginsassen zum Zeitpunkt einer Kollision, bei der ein Gassack der Insassenschutzeinheit ausgelöst und aufgeblasen wird, entscheidend. Ist zum Zeitpunkt der Kollision der Oberkörper des Fahrzeuginsassen zu weit nach vorne geneigt, so besteht eine erhöhte Verletzungsgefahr für den Fahrzeuginsassen beim Aufblasen des Gassacks. Insbesondere ist bei Vorwärtsneigung ein Nackenbereich des Fahrzeuginsassen einer erhöhten Belastung ausgesetzt, die nicht auftritt, wenn der Körper des Fahrzeuginsassen zum Zeitpunkt der Kollision im Wesentlichen in einer regulären Sitzposition fixiert ist.
Bei einer erkannten Kollisionsgefahr wird eine Verzögerung des Kraftfahrzeugs autonom eingeleitet. Übersteigt ein Betrag der eingeleiteten Verzögerung, also der Betrag einer auf Kraftfahrzeug einzuwirkenden negativen Beschleunigungskraft, den vorgebbaren Maximalbetrag, so wird abgefragt, ob eine zur Fixierung der Sitzposition geeignete Insassenschutzeinheit aktiviert und/oder funktionstüchtig ist. Insbesondere kann die Insassenschutzeinheit einen reversiblen Gurtstraffer umfassen. Ist die Insassenschutzeinheit aktiviert und funktionstüchtig, so wird die Begrenzung der autonomen Verzögerung auf den Maximalbetrag aufgehoben, da davon ausgegangen wird, dass der Fahrzeuginsasse in einer sicheren Sitzposition fixiert ist. Somit kann eine autonome Vollbremsung eingeleitet werden, bei der die auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Beschleunigungskräfte nur bauartbedingt begrenzt sind. Ist die Insassenschutzeinheit nicht funktionstüchtig oder deaktiviert, so ergibt die Überprüfung derselbigen ein negatives Ergebnis. Entsprechend wird die autonom eingeleitete Verzögerung des Kraftfahrzeugs auf einen Betrag unterhalb des Maximalbetrags beschräkt, um ein erhöhtes Verletzungsrisiko des Fahrzeuginsassen zu vermeiden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Figur näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch den Aufbau des Verfahren zum Betrieb einer Fahrerassistenzeinheit in einem Blockdiagramm.
1 illustriert schematisch ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrerassistenzeinheit 1 für ein Kraftfahrzeug. Eine Erfassungseinheit 1.1, die insbesondere einen Radarsensor, einen Lidarsensor und/oder eine optische Kameraeinheit umfasst, erfasst zumindest einen Umfeldparameter U der Umgebung des Kraftfahrzeugs. Dabei werden beispielsweise Abstände und Relativgeschwindigkeiten von potentiellen Hindernissen erfasst, die sich auf oder in der Nähe zu einer extrapolierten Fahrzeugtrajektorie des Kraftfahrzeugs befinden.
Der Umfeldparameter U wird einer ersten Steuereinheit 1.2 der Erfassungseinheit 1.1 zur Auswertung zugeführt. Bevorzugter Weise umfasst die erste Steuereinheit 1.2 zumindest einen Grafikprozessor zur Auswertung des Umfeldparameters U. Ergibt eine Auswertung des Umfeldparameters U eine kritische Kollisionsgefahr des Kraftfahrzeugs, so wird ein entsprechendes erstes Stellsignal St1 oder zweites Stellsignal St2 an eine zweite Steuereinheit 1.3 einer Bremseinheit 1.4 des Kraftfahrzeugs übergeben.
Zur Reduzierung der Kollisionsgefahr wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zusätzlich ein für einen Fahrzeugführer wahrnehmbares Warnsignal ausgegeben, so dass dieser aufgefordert wird, auf die vorhandene Gefahrensituation adäquat zu reagieren. Das ausgegebene Warnsignal kann sowohl als optisch, akustisch oder haptisches Warnsignal realisiert sein. So kann beispielsweise das optische Warnsignal fahrzeuginnenseitig auf einer Instrumententafel des Kraftfahrzeugs und im Blickfeld des Fahrzeugführers angezeigt werden. Ebenso kann das haptische Warnsignal durch ein vibrierendes Lenkrad realisiert sein. Erst wenn eine Reaktion des Fahrzeugführers auf die veränderte Gefahrensituation ausbleibt, wird das erste oder zweite Stellsignal St1, St2 an die zweite Steuereinheit 1.3 zur Einleitung einer autonomen Verzögerung des Kraftfahrzeugs übergeben.
Vorzugsweise ist die zweite Steuereinheit 1.3 Teil eines bestehenden adaptiven Fahrerassistenzsystems (z. B. einer elektronischen Stabilitätssteuerung), das mittels geeigneter elektronischer Routinen das Abbremsen des Kraftfahrzeugs überwacht und gegebenenfalls korrigiert, um beispielsweise ein Schleudern des Kraftfahrzeugs oder ein Blockieren von Rädern des Kraftfahrzeugs zu vermeiden.
Das erste oder zweite Stellsignal St1 leitet eine autonome Abbremsung des Kraftfahrzeugs ein. Abhängig von der akuten Gefahrenlage können Verzögerungen unterschiedlicher Stärke eingeleitet werden. So wird bei weniger kritischen Situationen eine Teilbremsung durch das erste Stellsignal St1 eingeleitet, bei der ein Betrag der Verzögerung des Kraftfahrzeugs unter einem vorgebbaren Maximalwert verbleibt. Dies gibt dem Fahrzeugführer zudem eine Möglichkeit, auf die Gefahrensituation zu reagieren. Die durch das erste Stellsignal St1 ausgelöste Teilbremsung wird umgehend umgesetzt. Dazu wird ein entsprechendes drittes Stellsignal St3 an die Bremseinheit 1.4 geleitet.
Liegt eine akute Gefahrensituation vor oder bleibt eine adäquate Reaktion des Fahrzeugführers auf die Gefahrensituation aus, so wird das zweite Stellsignal St2 an die zweite Steuereinheit 1.3 übergeben. Damit wird eine Vollbremsung des Kraftfahrzeugs eingeleitet, bei der die Verzögerung des Kraftfahrzeugs über dem vorgebbaren Maximalwert liegt. Dabei wirken aufgrund der Massenträgheit Kräfte auf die Oberkörper der Fahrzeuginsassen und/oder des Fahrzeugführers ein, so dass eine gefährliche Vorwärtsneigung in Fahrtrichtung entsteht, bevor die Vorwärtsbewegung des jeweiligen Oberkörpers von einem Sicherheitsgurt gestoppt und gehalten wird.
Diese Vorwärtsneigung des Oberkörpers führt zu einer erhöhten Verletzungsgefahr bei einer Kollision des Fahrzeugs. Insbesondere im Hals- und Nackenbereich können Überbelastungen entstehen, wenn ein Gassack ausgelöst wird. Um diese Verletzungsgefahr zu reduzieren, wird ein aktiver und reversibler Gurtstraffer vor der Bremsung aktiviert, der den Fahrzeuginsassen bzw. den Fahrzeugführer in einer regulären Sitzposition, bei der insbesondere der Oberkörper im Wesentlichen an einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes anliegt, fixiert.
Allerdings könnte beispielsweise aufgrund eines Defekts der Gurtstraffer der Insassenschutzeinheit funktionsuntüchtig sein. Beispielsweise könnte dieser wegen einer Unterspannung im Bordnetz, wegen eines mechanischen Defekts in einer Antriebseinheit 1.6 des Gurtstraffers, wegen eines elektronischen Defekts in einem dritten Steuereinheit 1.5 der Insassenschutzeinheit oder wegen eines Kommunikationsfehlers in einer Schnittstelle ausgefallen sein.
Daher wird von der zweiten Steuereinheit 1.3 bei Empfang des zweiten Stellsignals St2 eine Abfrage gestartet, um die Aktivität des Gurtstraffers zu überprüfen. Dazu wird ein viertes Stellsignal St4 and die dritte Steuereinheit 1.5 des Insassenschutzsystems übergeben, das eine Anfrage an die Antriebseinheit 1.6 der betreffenden Insassenschutzeinheit und insbesondere des reversiblen Gurtstraffers in Form eines fünften Stellsignals St5 startet.
Mittels der Antriebseinheit 1.6 der Insassenschutzeinheit kann ein Sicherheitsgurt insbesondere pneumatisch oder elektromotorisch gestrafft werden, so dass eine Vorwärtsbewegung des Oberkörpers des Fahrzeuginsassen während der Verzögerung des Kraftfahrzeugs weitgehend vermieden werden kann. Die Antriebseinheit 1.6 ermöglicht eine reversible Straffung des Sicherheitsgurts. Zur Ausübung der Gurtstraffung können auch beispielsweise mechanische Federn oder Federpakete der Antriebseinheit aktiviert werden.
Beispielsweise kann die Aktivität des Gurtstraffer überprüft werden, indem eine entsprechende Motordrehzahl, Stromaufnahme oder Achsumdrehung der Antriebseinheit 1.6 abgefragt werden. Ein entsprechendes sechstes Stellsignal St6 wird von der Antriebseinheit 1.6 an die dritte Steuereinheit 1.5 gerichtet. Die Aktivität der Insassenschutzvorrichtung wird mittels einer Auswertung des sechsten Stellsignals St6 ermittelt.
Ist der Gurtstraffer aktiviert, so wird davon ausgegangen, dass der oder die Fahrzeuginsassen in ihren jeweiligen Sitzpositionen sicher fixiert sind und eine gefährdende Vorwärtsneigung bei der Vollbremsung ausgeschlossen werden kann. Ein siebtes Stellsignal St7 wird dann an die zweite Steuereinheit 1.3 der Bremseinheit 1.4 übergeben. Die zweite Steuereinheit 1.3 leitet mittels eines an die Bremseinheit 1.4 gerichteten achten Steuersignals St8 eine autonome Vollbremsung ein, bei der die maximale Verzögerung des Kraftfahrzeugs nur bauartbedingt und nicht durch den vorgebbaren Maximalwert limitiert ist.
Wird von der dritten Steuereinheit 1.5 allerdings festgestellt, dass der Antriebseinheit 1.6 des Gurtstraffers nicht oder nicht ordnungsgemäß funktioniert, so wird keine autonome Vollbremsung wegen der erhöhten Verletzungsgefahr des Fahrzeugführers und/oder des Fahrzeuginsassen ausgelöst. Eine maximale Verzögerung der durch die dritte Steuereinheit 1.3 ausgelösten Abbremsung des Kraftfahrzeugs bleibt von dem vorgebbaren Maximalwert beschränkt.
Das Verfahren zum Betrieb der Fahrerassistenzeinheit verringert die Verletzungsgefahr von Fahrzeuginsassen bei einer Kollision und/oder einer Vollbremsung des Kraftfahrzeugs. Insbesondere wird durch das hier beschriebene Verfahren ein Gurtstraffer auf Aktivität bzw. Funktionstüchtigkeit vor einer von der Fahrerassistenzeinheit autonom eingeleiteten Vollbremsung überprüft. Typischer Weise weisen solche Gurtstraffer einen maximalen mechanischen Lebenszyklus auf, nach dessen Ablauf die Funktion der Gurtstraffung elektronisch blockiert ist. Somit ist es vorteilhaft, vor einer Vollbremsung die Aktivität der Insassenschutzeinheit bzw. des Gurtstraffers zu überprüfen, um ein etwaiges Verletzungsrisiko des Fahrzeuginsassen zu minimieren.
Der beschriebene „reversibler Gurtstraffer” bewirkt eine ”reversible Gurtstraffung”. Allgemeiner könnte die reversible Gurtstraffung auch von einem Aktiven Gurtschloss oder einer anderen Komponente umgesetzt werden. Im Vordergrund steht die Funktion und nicht eine Komponente. Dementsprechend ist die Abfrage nach Vorhandensein eines „reversiblen Gurtstraffer” zu verstehen als eine Abfrage nach Vorhandensein einer Komponente, welche die Funktion einer reversiblen Gurtstraffung erfüllt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009020649 A1 [0003]
DE 10102772 A1 [0004]

Claims

Kraftfahrzeug mit einer Fahrerassistenzeinheit (1), die zumindest eine Erfassungseinheit (1.1) zur Erfassung eines Umfeldparameters (U) und eine Bremseinheit (1.4) aufweist, wobei die Fahrerassistenzeinheit (1) derart ausgebildet ist, dass eine autonome Verzögerung des Kraftfahrzeugs bei einer anhand des Umfeldparameters (U) erkannten Kollisionsgefahr durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrerassistenzeinheit (1) derart ausgebildet ist, dass eine autonome Vollbremsung nur dann durchführbar ist, wenn das Kraftfahrzeug zumindest einen reversiblen Gurtstraffer aufweist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrerassistenzeinheit (1) Mittel zur Überprüfung einer Aktivität einer Antriebseinheit (1.6) des reversiblen Gurtstraffers aufweist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (1.1) zur Erfassung des zumindest einen Umfeldparameters (U) einen Radarsensor, einen Lidarsensor und/oder eine optische Kameraeinheit umfasst.
Verfahren zum Betrieb einer Fahrerassistenzeinheit (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei anhand von zumindest einem erfassten Umfeldparameter (U) eine Kollisionsgefahr erkannt wird und bei erkannter Kollisionsgefahr eine autonome Verzögerung des Kraftfahrzeugs ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der auszulösenden autonomen Verzögerung eine Aktivität einer Antriebseinheit (1.6) eines reversiblen Gurtstraffers überprüft wird und eine autonome Vollbremsung des Kraftfahrzeugs nur dann durchgeführt wird, wenn die Überprüfung der Aktivität der Antriebseinheit (1.6) ein positives Ergebnis ergibt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivität des reversiblen Gurtstraffers nur dann überprüft wird, wenn ein Betrag der auszulösenden Verzögerung des Kraftfahrzeugs unterhalb eines vorgebbaren Maximalbetrags liegt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei erkannter Kollisionsgefahr eine Warnung an einen Fahrzeugführer ausgegeben wird, bevor die autonome Verzögerung eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Warnung an den Fahrzeugführer als optisches, akustisches oder haptisches Warnsignal ausgegeben wird.