DE102021118383A1 - Fahrsicherheitssystem - Google Patents

Abstract

Bei einer Steuerung (3) eines Kraftfahrzeugs (1), das einen Antriebsmotor, Räder (2a, 2b, 2c, 2d), separat durch die Steuerung (3) ansteuerbare Bremseinrichtungen (4a, 4b, 4c, 4d) für die Räder (2a, 2b, 2c, 2d), einen Umgebungssensor (5) einen Fahrzustandssensor (9) sowie eine Lenkung (8) umfasst, ist zur Erhöhung einer Fahrstabilität von der Steuerung (3) aus Signalen des Umgebungssensors (5) und des Fahrzustandssensor (9) ein Lenkwinkel (α) ermittelbar, der neben einem gezielten Abbremsen der Räder (2a, 2b, 2c, 2d) einen stabilen Fahrzustand gewährleistet und der Lenkwinkel (α) ist an der Lenkung (8) einstellbar. Weiterhin wird ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung des Kraftfahrzeugs (1) angegeben sowie ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug (1).

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrsicherheitssystem in einem Kraftfahrzeug sowie auf ein entsprechendes Verfahren zum Steuern des Kraftfahrzeugs und ein entsprechend ausgestattetes Kraftfahrzeug.
• Kraftfahrzeuge mit einem Antriebsmotor und meist vier Rädern sind üblicherweise mit einem ESP (elektronisches Stabilitäts-Programm) ausgestattet. Dabei werden von einer Steuerung Sensorsignale beispielsweise eines oder mehrerer Fahrzustandssensoren wie beispielsweise Geschwindigkeit, Beschleunigung, eine Haft- oder Gleitreibung zwischen den einzelnen Rädern und einer Fahrbahn, ein Lenkwinkel und dergleichen erfasst und verarbeitet und entsprechende Steuersignale ausgegeben, um beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs ein kurveninneres Hinterrad gezielt abzubremsen. Somit wird ein Schleudern des Kraftfahrzeugs unterbunden. Hierzu verfügt das Kraftfahrzeug über gezielt und separat ansteuerbare Bremseinrichtungen wie beispielswiese eine Scheibenbremse für jedes Rad.
• Dabei empfängt die Steuerung im Kraftfahrzeug verschiedene Signale wie unter anderem Geschwindigkeit, Umdrehungszahl der einzelnen Räder, Informationen über einen Haft- oder Gleitreibungszustand der Räder zu einem Untergrund, Beschleunigungs- und Geschwindigkeitswerte bevorzugt in allen Raumrichtungen und dergleichen. Aus diesen Informationen kann eine entsprechend eingerichtete Steuerung unter anderem gezielt Steuerungsbefehle ausgeben, um einzelne Räder beispielsweise abzubremsen. Somit wird ein stabiler Fahrzustand bis zur Grenze des physikalisch möglichen beibehalten.
• Weiterhin sind Fahrassistenzsysteme bekannt, die beispielsweise als Spurhalteassistent und/oder als Bremsassistent fungieren, um das Kraftfahrzeug zum einen sicher auf einer Fahrspur auch bei Kurvenfahrt zu halten und zum anderen beispielsweise den Abstand zu einem voraus fahrenden Kraftfahrzeug und/oder zu einem plötzlich auftretenden Hindernis derart zu regulieren, dass stets ein sicheres Abbremsen ohne Auffahrunfall gewährleistet ist. Hierzu werden beispielsweise Signale von einem oder mehreren Umgebungssensoren wie unter anderem Videokameras ausgewertet und/oder die Signale von RADAR- und/oder LIDAR-Sensoren bezüglich einer Umgebung des Kraftfahrzeugs.
• Weiterhin ist es bekannt, dass eine Lenkung insbesondere der Vorderräder des Kraftfahrzeugs durch Einschlagen in einem gewünschten Lenkwinkel α durch Betätigen eines Lenkrads erfolgt. Bei einer servogestützten Lenkung kann die Steuerung die Lenkung derart ansteuern, dass das Kraftfahrzeug in eine zuvor von einem Umgebungssensor ausgemessene Parklücke selbsttätig einparken kann, gegebenenfalls auch mit entsprechender Betätigung eines automatischen Getriebes für Vor- und Rückwärtsfahrt sowie einem entsprechenden Beschleunigen des Antriebsmotors und dem zugehörigen Abbremsen der Räder.
• Beispielsweise die US 9 108 600 B2 offenbart ein Fahrstabilitätsprogramm für Kraftfahrzeuge zur Vermeidung einer Kollision mit einem Objekt, das sich in einer möglichen Fahrspur befindet. Dabei kann von einer Steuereinrichtung auch eine Gierbewegung, also ein Einlenken üblicherweise der Vorderräder, beeinflusst werden.
• Weiterhin sind verschiedene Systeme bekannt, um die verschiedenen Funktionalitäten von Fahrassistenzsystemen auszuführen. Beispielsweise erfolgt bei der US 2006/100766 A1 ein Lenkeingriff in ein Lenksystem des Kraftfahrzeugs, um dieses insbesondere beim Bremsen zu stabilisieren und ein Schleudern zu vermeiden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrassistenzsystem der eingangs genannten Art zu schaffen sowie ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs anzugeben, um dessen Verkehrssicherheit zu erhöhen.
• Erfindungsgemäß werden die Aufgaben jeweils durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterhin wird ein entsprechend ausgestattetes Kraftfahrzeug angegeben.
• Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass in einem Kraftfahrzeug in an sich bekannter Weise eine Steuerung verbaut ist, die hard- und/oder softwaremäßig zur Steuerung aller wesentlicher Funktionen des Kraftfahrzeugs auch autonom und/oder unter Verwendung von künstlicher Intelligenz (KI) ausgelegt ist. Der Steuerung sind verschiedenste Umgebungs- und Fahrzustandssensoren zugeordnet wie unter anderem Geschwindigkeits- und Beschleunigungssensoren, Umdrehungssensoren an den Rädern sowie Sensoren zur Feststellung des Reibungskoeffizienten zwischen einem Rad und einem Untergrund, ein GPS-Sensor für Informationen der Beschaffenheit und des Verlaufs eines voraus liegenden Streckenabschnitts und dergleichen. Weiterhin ist das Kraftfahrzeug mit separat ansteuerbaren Bremseinrichtungen für die Räder des Kraftfahrzeugs, einer Lenkung für beispielsweise dessen Vorderachse sowie gegebenenfalls einer Servoeinrichtung für die Lenkung ausgestattet, um beispielsweise autonom in eine Parklücke einparken zu können. Ebenso können RADAR-, LIDAR- und/oder optische Sensoren vorgesehen sein, um eine Umgebung des Kraftfahrzeugs zu überwachen und insbesondere das Vorhandensein von Hindernissen festzustellen.
• Wird mit dem Kraftfahrzeug ein Grenzwert beispielsweise einer Gierrate, also einem zu hohen nicht der Geschwindigkeit angepassten Lenkeinschlagswinkel der Lenkung und/oder ein zu hoher Beschleunigungswert beispielsweise in Querrichtung und/oder ein Verlust ausreichender Haftreibung eines oder mehrerer Räder zu einem Untergrund von der Steuerung festgestellt ist diese dazu eingerichtet, das Fahrverhalten entsprechend einem ESP durch gezieltes Abbremsen eines oder mehrerer Räder wiederum zu stabilisieren.
• Zusätzlich erfolgt aber ein Eingriff in die Lenkung des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise erfasst das Kraftfahrzeug selbsttätig über RADAR-, LIDAR- oder optische Sensoren sowie gegebenenfalls über Karteninformationen aus einem GPS-System selbsttätig einen weiteren Streckenverlauf eines vorausliegenden Fahrbahnabschnitts. Die Steuerung ist nunmehr derart eingerichtet, dass sie insbesondere in Abhängigkeit von der momentanen Geschwindigkeit sowie eines Lenkeinschlagwinkels berechnen kann, ob beispielsweise ein Abbremsen noch auf dem gut haftenden Straßenbelag möglich ist oder sozusagen die Straße ausgeht und das Kraftfahrzeug auf einem benachbarten unbefestigten Randstreifen ins Schleudern geraten könnte. Sollte dies festgestellt werden so kann von der Steuerung neben der Ausgabe separater Bremssignale für die einzelnen Räder auch ein Lenkbefehl beispielsweise für einen Servomotor der Lenkung ausgegeben werden, um das Kraftfahrzeug insbesondere bei einer Kurvenfahrt auf der befestigten Fahrbahn zu halten. Dabei werden natürlich auch andere vorausfahrende und/oder entgegenkommende Kraftfahrzeuge oder sonstige Objekte und Hindernisse, die auf einem möglichen Fahrweg beziehungsweise einer errechneten Trajektorie liegen könnten berücksichtigt insbesondere unter Berücksichtigung von deren sich eventuell ändernden Positionen.
• Insbesondere spricht diese Funktion spricht erst an, wenn der stabile Fahrzustand nicht mehr erfüllt wird. Wenn ein „fahrdynamisch stabiler Bereich“ mit Sicherheit verlassen wurde und durch Sensoren erkannt wurde, beispielsweise über Drehzahlen der Räder und einen Bewegungsvektor des Fahrzeuges aus Beschleunigungssensoren beziehungsweise die Integration deren Vektoren, die nicht dieselbe Richtung andeuten. Erst dann greift das System in den Lenkwinkel ein. Das ist der Unterschied zum Stand der Technik und auch für das Sicherheitskonzept wichtig. Die Erkennung des fahrdynamisch instabilen Bereiches kann beispielsweise aus Inkonsistenzen zwischen Beschleunigungsvektoren, Radumdrehungszahle, absoluten oder relativen Geschwindigkeiten und dergleichen von einer zentralen Steuerung ermittelt werden, die alle Sensorsignale eines Kraftfahrzeugs erfasst und verarbeitet. Dabei können Grenzwerte, ab denen eine Inkonsistenz angenommen wird auch einstellbar sein.
• Die Erfindung lässt das Fahrzeug, das nun bereits beispielsweise mit mindestens einem Rad auf der Fahrbahn rutscht, gezielt in eine Richtung rutschen und will rutschend die Richtung beeinflussen. Wenn die Räder auf unterschiedlichem Grund, auch bei Gleitreibung, wenn die Räder die Haftreibung verloren haben, mit unterschiedlichen Reibwerten µ laufen, beispielsweise rechtes Rad in Fahrt auf dem randseitigen Grasstreifen, kann jetzt auch dieses veränderte µ, also ein Reibungswert auf dem Grünstreifen, in ein Fahrdynamikmodell einbezogen werden, um den idealen Lenkwinkel durch numerische Optimierung zu berechnen, um das Fahrzeug auf die ideale Trajektorie also insbesondere auf der Fahrbahn zu halten und/oder zumindest eine Kollision mit einem Hindernis zu vermeiden.
• Dabei können im Falle des Eingreifens der Steuerung auch optische, akustische und/oder haptische Warnsignale an einen Lenker des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden, um diesen auf das Eingreifen der Steuerung insbesondere in die Lenkung aufmerksam zu machen.
• Mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Beeinflussen des Bremsverhaltens und der Lenkung des Kraftfahrzeugs wird folgendes Optimierungsproblem gelöst: $$\underset{\text{Lenkwinkel }\mathrm{\alpha }\in \left[0.2\pi \right].\text{Bremsig}\text{, }{b}_1,b_2,b_3,b_4\in \left\{\mathrm{0,1}\right\}}{{\displaystyle \text{max}}}{W}_{\text{fs}}\left(\alpha ,b_{i}s|\right)$$

  

  mit dem freien sicheren Weg W_fs und dem Vektor aus Sensorsignalen s.
• Das erweiterte intelligente Fahrzeugstabilitätsprogramm tritt ebenso wie das konventionelle ESP in Aktion, beispielsweise wenn die Radstellung und Raddrehzahlen und/oder Beschleunigungsrichtungen nicht konsistent sind, insbesondere wenn ein auch einstellbarer Schwell- oder Grenzwert überschritten wird. Das konventionelle ESP reagiert mit Bremseingriffen, während ein Lenkwinkel zum Schleudern des Kraftfahrzeugs und/oder zum Verlassen der Fahrbahn führen könnte. Die erfindungsgemäße Lösung ermittelt dagegen entweder durchgehend oder, sobald der Eintritt in den Grenzbereich erkannt wird, den fahrdynamisch erreichbaren Bereich. Der Bereich wird dabei zeitlich durch die aus dem aktuellen Fahrzeugzustand wie Beschleunigungstensor, Geschwindigkeitsvektor, Ort auf einer Fahrbahn et cetera mit den aktuellen Begebenheiten wie insbesondere die Reibungskoeffizienten zwischen Rädern und Fahrbahn durch Lenk-, Brems- und gegebenenfalls Gasstöße erreichbaren Lenkwinkel festgelegt. Insbesondere wird dann ein neuer Lenkwinkel derart eingestellt, dass das Kraftfahrzeug auf einer Schnittfläche des möglichen vorausliegenden fahrdynamischen Bereichs mit einer tatsächlich vorhandenen Fahrbahn verbleibt ohne ins Schleudern zu geraten oder mit anderen Hindernissen zu kollidieren.
• Die vordere Grenze des fahrdynamisch erreichbaren Bereiches wird durch die Geschwindigkeit, das Produkt aus Geschwindigkeit und einer vordefinierten Zeit, also einem Weg, oder aus dem Weg bis zum stehenden Zustand des Fahrzeuges definiert. Das Stabilitätsprogramm arbeitet bevorzugt zyklisch und ermittelt in jedem Zyklus diesen Bereich. Ferner ermittelt es mithilfe dieses Bereichs und zusätzlicher Informationen wie in diesem Zeitschritt gelenkt werden soll. Bremsreaktionen und/oder gegebenenfalls Gasstöße werden entweder als sekundäre Folge aus der sich ergebenden Diskrepanz aus neuem Lenkwinkel und Raddrehzahlen und/oder Beschleunigungsmessungen, also als konventionelle ESP-Reaktion, erfolgen oder zusammen mit dem Lenkwinkel optimiert werden.
• Dabei versteht es sich, dass eine entsprechend hard- und/oder softwaretechnische eingerichtete Steuerung beispielsweise Bestandteil einer Gesamtsteuerung des Kraftfahrzeugs ist. Weiterhin werden die jeweiligen Sensorsignale durch entsprechende Daten- und/oder Steuerleitungen empfangen, in einer entsprechenden computertechnisch ausgelegten Einrichtung verarbeitet. Nachfolgend werden über Daten- und/oder Steuerleitungen unter anderem die separaten Bremsbefehle an die einzelnen Räder ausgegeben sowie ein Lenkbefehl beispielsweise an die Servolenkung des Kraftfahrzeugs. In der entsprechend ausgebildeten Steuerung wird das Verfahren ausgeführt.
• Es versteht sich, dass vorzugsweise ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Steuerung ausgestattet ist beziehungsweise entsprechend dieses Verfahrens gesteuert wird.
• Weiterhin kann das gesamte System auf Wunsch des Fahrers entsprechend einem ESP-System deaktiviert werden, wenn dies gewünscht ist, um beispielsweise durch eine Kurve driften zu können.
• Bei der Auswertung der Signale der Sensoren sowie der entsprechenden Ermittlung der Steuer- und Lenkbefehle zur Aufrechterhaltung eines stabilen Fahrzeugzustands kann auch künstliche Intelligenz (KI) zum Einsatz kommen.
• Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei einem vorhandenen Kraftfahrzeug, das üblicherweise bereits mit entsprechenden Sensoren, Fahrassistenzsystemen und dergleichen ausgestattet ist ohne erheblichen Mehraufwand in dessen Steuerung ein Verfahren implementiert werden kann, um die Fahrsicherheit und insbesondere das Verbleiben auf einer Fahrspur auch bei Kurvenfahrt gewährleistet ist. Somit werden Unfälle wirkungsvoll vermieden.
• Die Unteransprüche stellen jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung dar.
• In einer ersten Ausgestaltung kann ein Bremseingriff beispielsweise durch ein bekanntes ESP-System sowie die Ermittlung eines optimalen Lenkwinkels beispielsweise um ein Kraftfahrzeug in einer Kurve auf der befestigten Straße zu halten parallel oder unabhängig ausgeführt werden. Das bedeutet, dass in der Steuerung zwei Prozesse nebeneinander ausgeführt werden. Dies ist zum einen der bekannte Bremseingriff eines ESP-Systems und zum anderen abhängig von Sensorsignalen über die Umgebung eine Ermittlung eines gezielten Lenkeingriffs, um das Kraftfahrzeug abhängig von Geschwindigkeit, Beschleunigungswerten, Haftreibung der Räder, bisheriger Lenkradstellung sowie Informationen über die Umgebung beispielsweise aus RADAR-Sensoren ermittelt und ausgeführt wird.
• Alternativ kann auch eine kaskadierte Ausführung erfolgen. Das heißt, dass nach Ermittlung eines optimalen Lenkwinkels dieses Signal auch beim gezielten Abbremsen der Räder von einem ESP-System verarbeitet wird, um beispielsweise bei einem starken Einlenken die Räder dennoch nicht blockieren zu lassen. Prinzipiell kann dies auch anders herum ausgeführt werden also es wird zuerst ein Bremseingriff durch das ESP-System ermittelt und dieser nachfolgend bei einem möglichen Lenkeinschlagwinkel der Räder berücksichtigt.
• In bevorzugter Ausgestaltung wird ein Abbremsen der Räder mit einem ESP-System und ein idealer Lenkeinschlagwinkel gemeinsam von der Steuerung ermittelt und entsprechende Steuersignale ausgegeben. Der längste freie sichere Weg, max W_fs, kann entweder schlicht der längste Weg innerhalb der Fahrspur beziehungsweise einer vorhandenen Fahrbahn sein. Lenkwinkel und Bremssignale sollten entsprechend so gestellt werden, dass das Fahrzeug in seiner Spur gehalten wird. Dieser Fall hat den Vorteil, dass er vergleichsweise einfach absicherbar ist, da lediglich eine Abstrahierungsfunktion nämlich die Fahrspurerkennung sicher erfolgen muss. Oder der längste Weg ohne Kollision wird unter Berücksichtigung von sich bewegenden und stehenden Objekten ermittelt. In diesem Fall sind sowohl kollisionsfähige Objekte als auch deren Bewegungen, Trajektorien genannt, sicher zu erkennen. Beispielsweise kann es sich um feststehende Objekte wie eine unerwartete Schneewehe auf der Fahrbahn handeln, der ausgewichen werden sollte oder um andere Verkehrsteilnehmer, die sich unter anderem im Gegenverkehr auf der gleichen Straße mit Gegenverkehr aufhalten.
• Weiterhin kann das System derart ausgelegt sein, dass von einem oder mehreren Antriebsmotoren gezielt Gasstöße abgegeben werden, das heißt dass eine Beschleunigung erfolgt, wenn dies in Kombination mit einem Lenkeingriff und/oder einem gezielten Abbremsen eines nicht beschleunigten Rads zu einer Erhöhung der Fahrstabilität führt. Ein entsprechender Eingriff kann über eine Motorsteuerung erfolgen. Besonders bei einem Allradantrieb kann zusätzlich auch beispielsweise eine Differentialsperre zwischen Vorder- und Hinterachse und/oder zwischen den angetriebenen Rädern an einer Achse aktiviert werden, um gezielt beispielsweise nur ein kurvenäußeres Rad zu beschleunigen.
• Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
• Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert.
• Es zeigt:
• 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs,
• 2 eine Draufsicht auf das Kraftfahrzeug bei einer Kurvenfahrt,
• 3 eine weitere Draufsicht auf das Kraftfahrzeug mit Gegenverkehr und
• 4 eine weitere Draufsicht auf das Kraftfahrzeug mit einer Projektierung in die Zukunft.
• In den rein schematischen 1 bis 3 beziehen sich die gleichen Bezugszeichen jeweils auf die gleichen Komponenten. Gleiches gilt für die einzelnen Teile der jeweiligen Figurenbeschreibungen.
• In 1 ist ein Kraftfahrzeug rein schematisch angedeutet. Es umfasst üblicherweise mindestens einen nicht dargestellten Antriebsmotor sowie eine Lenkung 8 mit Lenkrad 7, um einen gewünschten Lenkeinschlagwinkel α der beiden Vorderräder 2a, 2b hier nach links zu erhalten, so dass das Kraftfahrzeug 1 nach links in Fahrtrichtung F fährt.
• An allen vier Rädern 2a, 2b, 2c, 2d sind jeweils Bremseinrichtungen 4a, 4b, 4c, 4d angeordnet, wie jeweils eine Scheibenbremse, um das jeweilige Rad 2a, 2b, 2c, 2d gezielt abbremsen zu können. Die Bremsen 4a, 4b, 4c, 4d werden hierzu über Steuer- und/oder Signalleitungen 6 von einer zentralen Steuerung 3 des Kraftfahrzeugs entsprechend einem an sich bekannten ESP-System angesteuert.
• Weiterhin ist die Lenkung 8, insbesondere ein zugehöriger Servomotor, ebenfalls über eine Steuerleitung 6 von der Steuerung 3 ansteuerbar, um die Vorderräder 2a, 2b selbsttätig im Lenkwinkel α einzuschlagen. Zur Erfassung einer Umgebung dient ein Umgebungssensor 5, der ebenfalls über eine Steuerleitung 6 mit der Steuerung 3 in Verbindung steht. Der Umgebungssensor 5 ist beispielsweise ein RADAR- und/oder LIDAR- und/oder eine Videosensor. Es kann auch ein Nässezustand einer Fahrbahn beziehungsweise Niederschlag detektiert werden. Weiterhin ist ein Fahrzustandssensor 9 vorgesehen, der beispielsweise die Beschleunigungswerte des Kraftfahrzeugs 1 in allen drei Raumrichten erfasst, den Beschleunigungstensor, und/oder die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit in allen drei Raumrichten, den Geschwindigkeitsvektor, und/oder einen Haftreibungskoeffizienten zwischen den Rädern 2a, 2b, 2c, 2d und einer Fahrbahn sowie deren jeweilige aktuelle Umdrehungszahl und/oder über ein GPS-System die aktuelle Position des Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn sowie deren weiterer Streckenverlauf. Der Fahrzustandssensor 9 steht ebenfalls über eine Daten- oder Steuerleitung 6 mit der Steuerung 3 in Verbindung.
• Aus diesen Informationen sowie dem aktuellen Lenkwinkel α kann die Steuerung, die entsprechend hard- und/oder softwaremäßig eingerichtet ist, selbsttätig entsprechend einem bekannten ESP-System einzelne Räder 2a, 2b, 2c, 2d gezielt abbremsen und zusätzlich die Lenkung 8 unabhängig von einer Stellung des Lenkrads 7 beeinflussen, um einen fahrstabilen Zustand des Kraftfahrzeugs 1 unter Berücksichtigung der Fahrbahn und deren Verlauf wieder herzustellen beziehungsweise aufrecht zu erhalten. Weiterhin kann zusätzlich ein Antriebsmotor sowie entsprechende Bestandteile eines Getriebes entsprechend angesteuert werden, um gezielt eines oder mehrere der Räder 2a, 2b, 2c, 2d zu beschleunigen, um ebenfalls einen stabilen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs zu erhalten.
• Dies erfolgt insbesondere autonom ohne Zutun eines Fahrers des Kraftfahrzeugs 1. Die Überwachung der Zustände aller Komponenten des Kraftfahrzeugs 1 sowie dessen Umgebung erfolgt bevorzugt zyklisch mit hoher Frequenz, um schnell eine Anpassung an geänderte Verkehrsverhältnisse zu ermöglichen.
• In 2 ist eine Fahrsituation des Kraftfahrzeugs 1 in Kurvenfahrt durch eine Rechtskurve dargestellt. Der Fahrer musste einem Hindernis 10 wie einer Schneewehe ausweichen beziehungsweise er durchfuhr beispielsweise mit seinen linken Rädern eine Schneewehe. Der Schnee bremst die linke Fahrzeughälfte beim Durchfahren relativ schlagartig ab und das Fahrzeug dreht nach links, ohne dass dies durch Räderstellung und Geschwindigkeitsvektor, der trotz des Schlages keinem Kurvenbereich folgen will, widergespiegelt würde. Wird während des Durchfahrens beschleunigt oder gebremst, so dass Längskräfte auf den Reifen liegen, kann die unterschiedliche Reibung µ, anfangs Haftreibung, ab Instabilität an den betroffenen Reifen Gleitreibung, zu einem Verziehen des Fahrzeuges führen. Wird während des Durchfahrens eine nicht gerade Lenkerstellung eingenommen, so dass Seitenkräfte auf die Reifen wirken, kann ebenso das unterschiedliche µ wirken. Bei einer weiteren Geradeausfahrt würde das Kraftfahrzeug 1 im Kurveninneren eine Fahrbahn 11 verlassen und könnte dabei auf einem unbefestigten Fahrbahnrand ins Schleudern geraten. Auch mit einem herkömmlichen ESP-Programm könnte dann beim Abbremsen die Fahrstabilität nicht gewährleistet sein. Insbesondere könnte ein ESP-System zwar einen stabilen Fahrzustand wieder herstellen aber eine Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 1 würde aller Wahrscheinlichkeit nach nicht mehr dem vorausliegenden Verlauf der Fahrbahn 11 entsprechen, das heißt das Kraftfahrzeug 1 würde von der Fahrbahn 11 abkommen.
• Nunmehr ist aber die Steuerung 3 des Kraftfahrzeugs 1 derart eingerichtet, dass sie aus Messwerten des Umgebungssensors 5 sowie des Fahrzustandssensors 9 selbsttätig einen Lenkwinkel α errechnen und über Steuerleitungen 6 an eine Lenkung 8 des Kraftfahrzeugs 1 übermitteln kann. Daraufhin werden die Vorderräder, hier ist nur beispielhaft das rechte Vorderrad 2b bezeichnet, derart eingeschlagen, dass in einem möglichen fahrdynamischen Bereich 13, der hier im Wesentlichen keulenförmig vor dem Kraftfahrzeug 1 angedeutet ist, das Kraftfahrzeug 1 auf dem gewünschten Bereich 14 gehalten wird, der im Wesentlichen die Schnittmenge mit der Fahrbahn 11 darstellt und hier schraffiert ist. Somit kann das Kraftfahrzeug 1 in gewünschter Fahrtrichtung F die Kurve weiter durchfahren, wobei gegebenenfalls auch noch ein selbsttätiges Abbremsen erfolgen kann, um nicht auf ein anderes vorausfahrendes Kraftfahrzeug 12 aufzufahren, das ebenfalls die Kurve durchfährt.
• Dabei wird für sämtliche Hindernisse jeweils eine Trajektorie relativ zur Fahrzeugtrajektorie oder relativ zur stehenden Welt geschätzt. Diese kann im einfachsten Fall bei ausreichend häufigen Berechnungsschritten linear von Berechnungsschritt zu Berechnungsschritt angenommen und in die Zukunft fortgeschrieben werden. Mithilfe der Trajektorien bewegter und stehender Objekte können Zeiten bis zur ersten Kollision je nach Trajektorie also gewählter Lenkstellung und Bremseingriffen ermittelt werden, um die Lenkstellung und Bremseingriffe so zu wählen, dass die Zeit bis zu einer Kollision und ferner bis zum Verlassen der Fahrbahn maximiert wird.
• In 3 ist die gleiche Situation dargestellt, wobei hier ein erstes anderes Kraftfahrzeug 12a in gleicher Fahrtrichtung F fährt wie das Kraftfahrzeug 1 und ein zweites anderes Kraftfahrzeug 12b in entgegengesetzter Fahrtrichtung F. Hier muss der mögliche fahrdynamische Bereich 13 derart auf der Fahrbahn 11 gewählt werden, dass eine Kollision mit dem zweiten anderen Kraftfahrzeug 12b sowie ein Auffahren auf das erste andere Kraftfahrzeug 12a wirkungsvollvermieden wird. Hierzu können die Vorderräder, hier angedeutet durch das rechte Vorderrad 2b, erst später eingeschlagen werden, um zuverlässig auf der eigenen Fahrspur zu verbleiben.
• In einem Ausführungsprogramm wird die Position der bewegten Objekte oder Hindernisse im nächsten oder dem übernächsten Berechnungsschritt(en) anhand der aktuellen Trajektorie abgeschätzt. Bei ausreichend kurzen Berechnungszyklen ist die Veränderung sehr klein, so dass sogar eine lineare Schätzung, das heißt eine aktuelle Position + (dt des Geschwindigkeitsvektors) nur sehr geringe Abweichungen enthält. Für bessere Genauigkeit kann der zukünftige Ort anderer Fahrzeuge, Hindernisse und Objekte auch mit Termen höherer Ordnung aus Sensordaten mit Computervision geschätzt werden, beispielsweise + (dt^2/2 des Beschleunigungsvektors) + .... Dabei ist in 3 eine lineare Schätzung für extrem großes dt übertrieben dargestellt. Die geschätzten Positionen der Objekte werden ebenso wie andere Hindernisse vom fahrdynamisch möglichen Bereich abgezogen.
• Insbesondere ist aus 4 ersichtlich, wie die beiden anderen Kraftfahrzeuge 12a, 12b sich innerhalb des Zeitraums dt zumindest rechnerisch simuliert bei angenommen normaler Fahrweise weiter auf der Fahrbahn 11 bewegen. Nach dem Zeitraum dt nehmen sie jeweils die projektierte Position 15a, 1b ein und sollten dementsprechend keine Gefahr für das eigene Kraftfahrzeug 1 darstellen.
• Bezugszeichenliste

1

Kraftfahrzeug

2

Rad von 1

3

Steuerung von 1

4

Bremseinrichtung für 2

5

Umgebungssensor

6

Steuerleitung

7

Lenkrad von 1

8

Lenkung von 1

9

Fahrzustandssensor

10

Hindernis

11

Fahrbahn

12

anderes Kraftfahrzeug

13

fahrdynamisch möglicher Bereich

14

gewünschter Bereich

15

projektierte Position

α

Lenkwinkel von 8

F

Fahrtrichtung von 1

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 9108600 B2 [0006]
• US 2006100766 A1 [0007]

Claims (7)

1. Steuerung (3) eines Kraftfahrzeugs (1), das einen Antriebsmotor, Räder (2a, 2b, 2c, 2d), separat durch die Steuerung (3) ansteuerbare Bremseinrichtungen (4a, 4b, 4c, 4d) für die Räder (2a, 2b, 2c, 2d), einen Umgebungssensor (5) einen Fahrzustandssensor (9) sowie eine Lenkung (8) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuerung (3) aus Signalen des Umgebungssensors (5) und des Fahrzustandssensor (9) ein Lenkwinkel (α) ermittelbar ist, der neben einem gezielten Abbremsen der Räder (2a, 2b, 2c, 2d) einen stabilen Fahrzustand gewährleistet und der Lenkwinkel (α) an der Lenkung (8) einstellbar ist.
2. Steuerung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwinkel (α) unabhängig vom gezielten Abbremsen der Räder (2a, 2b, 2c, 2d) ermittelbar ist oder abhängig vom Abbremsen oder gemeinsam mit dem Abbremsen.
3. Steuerung (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor derart ansteuerbar ist, dass ein oder mehrere Räder (2a, 2b, 2c, 2d) gezielt beschleunigbar sind.
4. Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs (1) wobei das Kraftfahrzeug (1) einen Antriebsmotor, Räder (2a, 2b, 2c, 2d), separat durch die Steuerung (3) ansteuerbare Bremseinrichtungen (4a, 4b, 4c, 4d) für die Räder (2a, 2b, 2c, 2d), einen Umgebungssensor (5) einen Fahrzustandssensor (9) sowie eine Lenkung (8) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuerung (3) aus Signalen des Umgebungssensors (5) und des Fahrzustandssensor (9) ein Lenkwinkel (α) ermittelt wird, der neben einem gezielten Abbremsen der Räder (2a, 2b, 2c, 2d) einen stabilen Fahrzustand gewährleistet und der Lenkwinkel (α) an der Lenkung (8) eingestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwinkel (α) unabhängig vom gezielten Abbremsen der Räder (2a, 2b, 2c, 2d) ermittelt wird oder abhängig vom Abbremsen oder gemeinsam mit dem Abbremsen.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor derart angesteuert wird, dass ein oder mehrere Räder (2a, 2b, 2c, 2d) gezielt beschleunigt werden.
7. Kraftfahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Steuerung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgestattet ist.

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