DE102016216156B3

DE102016216156B3 - Verfahren und Steuervorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016216156B3
Application number: DE102016216156.3A
Authority: DE
Inventors: Bruno Simon; Johann Knöferl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2018-02-22
Anticipated expiration: 2036-08-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (10), bei welchem Streckendaten bereitgestellt und ausgewertet werden, die einen in Fahrtrichtung vorausliegenden Streckenverlauf (20) in Form hintereinander aufgereihter Segmente (Si) beschreiben, und zumindest ein Fahrerassistenzsystem (14) des Kraftfahrzeugs (10) in Abhängigkeit von den ausgewerteten Streckendaten betrieben wird, umfassend die Schritte: a) Ermitteln jeweiliger Segmentdrehwinkel (φi), welche jeweiligen zum Durchfahren der Segmente (Si) erforderlichen Drehbewegungen des Kraftfahrzeugs (10) um dessen Hochachse entsprechen; b) Bilden einer Drehwinkelsumme (φ), indem die jeweiligen Segmentdrehwinkel (φi) der in Fahrtrichtung aufeinanderfolgenden Segmente (Si) so lange aufaddiert werden, bis zumindest ein vorgegebenes Abbruchkriterium erfüllt wird; c) Vergleichen der gebildeten Drehwinkelsumme (φ) mit einem vorgegebener Winkelschwellenwert; d) falls die Drehwinkelsumme (φ) zumindest so groß wie der Winkelschwellenwert ist: Klassifizieren derjenigen zusammenhängenden Segmente (Si), für welche die Drehwinkelsumme (φ) gebildet worden ist, als für das Fahrerassistenzsystem (14) relevante Kurve; e) falls die Drehwinkelsumme (φ) kleiner als der vorgegebene Kurvenwinkelwert ist: Klassifizieren derjenigen zusammenhängenden Segmente (Si), für welche die Drehwinkelsumme (φ) gebildet worden ist, als für das Fahrerassistenzsystem (14) irrelevante Richtungsänderung; f) Wiederholen der Schritte b) bis e), sobald das Abbruchkriterium erfüllt und die Klassifizierung vorgenommen worden ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Steuervorrichtung (12) zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie eine Steuervorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens.
Die Erkennung von in Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs vor diesem liegenden Kurven hat für vielfältige Fahrerassistenzsysteme eine Bedeutung. So zeigt beispielsweise die DE 10 2011 006 741 A1 ein Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs. Entlang einer vorausliegenden Strecke wird nach einem nächstgelegenen Streckensegment gesucht, das einen ersten vorgegebenen Grenzradius unterschreitet. Ausgehend von dem gefundenen Segment wird nach weiteren Streckensegmenten gesucht, deren Radius einen größeren zweiten Radiusgrenzwert unterschreitet. Die Suche wird abgebrochen, wenn der Radius des jeweiligen Segments den größeren zweiten Radiusgrenzwert nicht mehr unterschreitet. In Abhängigkeit von den derart erkannten Kurven wird das Automatikgetriebe des Kraftfahrzeugs gesteuert.
Die DE 10 2007 034 297 A1 beschreibt eine Kurvenerfassungseinheit eines Kraftfahrzeugs, welche eine aktuell befahrene Kurve basierend auf einer Gierrate oder einer Fahrtzeit des Fahrzeugs bestimmt. Darüber hinaus erfasst die Kurvenerkennungseinheit einen Anfang und eine Form jeweiliger Kurven, die in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorausliegend erkannt worden sind, beispielsweise basierend auf Kurveninformationen, die in einer Speichereinheit bereitgestellt werden.
Die EP 1 086 843 A2 zeigt eine Vorrichtung zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs beim Anfahren einer Kurve. Unter anderem wird dabei der Kurvenradius der Kurve berücksichtigt.
Dokument DE 10 2007 009 640 A1 offenbart ein Verfahren zur Hinterlegung von in digitalen Karten enthaltenen Fahrwegen, die aus durch eine Vielzahl von Messpunkten gebildeten Punktlinien bestehen, wobei die Fahrwege in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt sind, für jedes Segment in Abhängigkeit der Punktlinie des entsprechenden Segmentes eine Segmentfunktion ermittelt und die Fahrwege so als die Menge ihrer Segmentfunktion hinterlegt werden.
Dokument DE 602 00 382 T2 offenbart ein Verfahren zur Darstellung des Grades der Biegung einer Straße, welches den Schritt des Auswählens zweier Punkte entlang der Straße und weiterhin den Schritt der Berechnung des Verhältnisses einer Näherung einer Entfernung entlang der Straße zwischen den beiden Punkten zu einer geradlinigen Entfernung zwischen den beiden Punkten aufweist, wodurch dieses Verhältnis den Grad der Biegung der Straße zwischen den beiden Punkten anzeigt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine technische Lösung bereitzustellen, mittels welcher auf besonders zuverlässige Weise Kurven entlang eines vorausliegenden Streckenverlaufs eines Kraftfahrzeugs erfasst und analysiert werden können, um zumindest ein Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs basierend darauf zu betreiben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs sowie durch eine zum Durchführen eines derartigen Verfahrens ausgelegte Steuervorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs werden Streckendaten bereitgestellt und ausgewertet, die einen in Fahrtrichtung vorausliegenden Streckenverlauf in Form hintereinander aufgereihter Segmente beschreiben. Zumindest ein Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs wird in Abhängigkeit von den ausgewerteten Streckendaten betrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dabei dadurch aus, dass jeweilige Segmentdrehwinkel ermittelt werden, welche jeweiligen zum Durchfahren der Segmente erforderlichen Drehbewegungen des Kraftfahrzeugs um dessen Hochachse entsprechen. Anschließend wird eine Drehwinkelsumme gebildet, indem die jeweiligen Segmentdrehwinkel der in Fahrtrichtung aufeinanderfolgenden Segmente solange aufaddiert werden, bis zumindest ein vorgegebenes Abbruchkriterium erfüllt wird. Die derart gebildete Drehwinkelsumme wird mit einem vorgegebenen Winkelschwellenwert verglichen. Falls die Drehwinkelsumme zumindest so groß wie der Winkelschwellenwert ist, werden diejenigen zusammenhängenden Segmente, für welche die Drehwinkelsumme bis zum Erreichen des vorgegebenen Abbruchkriteriums gebildet worden ist, als für das Fahrerassistenzsystem relevante Kurve klassifiziert. Falls die Drehwinkelsumme hingegen kleiner als der vorgegebene Winkelschwellenwert ist, werden diejenigen zusammenhängenden Segmente, für welche die Drehwinkelsumme gebildet worden ist, als für das Kraftfahrzeug irrelevante Richtungsänderung klassifiziert. Das Bilden der Drehwinkelsumme, das Vergleichen der gebildeten Drehwinkelsumme mit dem vorgegebenen Winkelschwellenwert und das Klassifizieren der Segmente wird immer wieder widerholt, sobald das Abbruchkriterium erfüllt und die Klassifizierung für die vorangegangenen Segmente abgeschlossen worden ist.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass die Erkennung von Kurven anhand von konstanten Querbeschleunigungsschwellen von einer falschen Voraussetzung ausgeht, nämlich, dass ein Fahrer unabhängig von Geschwindigkeit und Kurvenradius allein auf die gefühlte Querbeschleunigung reagiert. In der Realität zeigt sich, dass eine gefahrene Querbeschleunigung mit zunehmendem Kurvenradius und zunehmender Geschwindigkeit in Kurven abnimmt. Dadurch werden potenziell je nach vorgegebener Querbeschleunigungsschwelle entweder Kurven nicht erkannt oder Streckenabschnitte fälschlicherweise als Kurven interpretiert. Bei einer derartigen Vorgehensweise können zudem Anfang und Ende einer Kurve nicht exakt bestimmt werden. Darüber hinaus können vorliegende Informationen im Hinblick auf Krümmungsverläufe einer Strecke aus prädiktiven Streckendaten fehlerbehaftet sein und spiegeln daher normalerweise nicht den genauen geometrischen Verlauf einer Strecke wider. Daraus können ebenfalls Fehler in der Kurvenerkennung resultieren. Zudem kann der Krümmungsverlauf von leichten Richtungsänderungen fälschlicherweise als Kurve interpretiert werden.
Daher ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein aus mehreren Segmenten bestehender Streckenabschnitt als eine Kurve definiert wird, wenn ein Fahrzeug eine zusammenhängende Drehbewegung in die gleiche Richtung beim Durchfahren all dieser Segmente des Streckenabschnitts vollzieht. Ausgehend von bereitgestellten Streckendaten, sogenannten prädiktiven Streckendaten, wird zu jedem Segment, also zu jedem Streckensegment, der Segmentdrehwinkel berechnet. Die gleichgerichteten Segmentdrehwinkel aufeinanderfolgender Segmente werden zu einem Gesamtdrehwinkel in Form der besagten Drehwinkelsumme aufaddiert. Überschreitet diese Drehwinkelsumme einen vorgegebenen Winkelschwellenwert, also eine Art Drehwinkelschwelle, werden die zusammenhängenden Segmente als für das Fahrerassistenzsystem relevante Kurve klassifiziert, also als Kurve eingestuft. Andernfalls wird die gebildete Drehwinkelsumme lediglich als eine für das Fahrerassistenzsystem irrelevante Richtungsänderung klassifiziert.
Vorzugsweise wird in den als für das Fahrerassistenzsystem relevant eingestuften Kurven das jeweilige Maximum der Krümmung gesucht. Unterschreitet dieses Maximum eine vorgegebene Schwelle, wird die Kurve als nicht relevant verworfen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, Linkskurven, Rechtskurven und Geraden auf vorausliegenden Strecken eindeutig zu unterscheiden. Insbesondere können auch ein Anfang und ein Ende von jeweiligen Kurven exakt bestimmt werden. Richtungsänderungen von Kurven können variabel über die jeweils veränderte Vorgabe der Drehwinkelsumme unterschieden werden. Ein Üblicherweise fehlerbehafteter Krümmungsverlauf bei Streckendaten ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren irrelevant, da sich die Identifikation und Klassifikation der Kurven allein aus den Segmentdrehwinkeln ergibt.
Das Kraftfahrzeug verfügt dabei vorzugsweise über ein fahrzeuginternes Navigationssystem, welches Streckendaten bereitstellt, wobei eine Steuervorrichtung diese Streckendaten in Form der hintereinander aufgereihten Segmente aufbereitet und in der besagten Form analysiert.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich mit anderen Worten also um eine Art geometrische Kurvenerkennung, wobei der wesentliche Erfindungsgedanke darin liegt, dass sich eine Kurve direkt als Drehbewegung des Kraftfahrzeugs um seine Hochachse beschreiben und ableiten lässt. Kurven werden somit also als zusammenhängende Streckenabschnitte verstanden, welche beim Durchfahren eine Drehbewegung des Kraftfahrzeugs in dieselbe Richtung um seine Hochachse erfordern. Der Drehwinkel um die Fahrzeughochachse entspricht also dem Segmentdrehwinkel des durchfahrenen Segments, wobei beide Größen als gleichwertig betrachtet werden können. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es also auf einfache und zuverlässige Weise möglich, bereitgestellte Streckendaten zu analysieren und in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug liegende Kurven zu erkennen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Fahrerassistenzsystem Schaltzeitpunkte eines Getriebes des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der Klassifizierung der Segmente vorgibt. Das Fahrerassistenzsystem kann als eine Art Schaltlogikmodul verstanden werden, welches beispielsweise eine Art Kurvensportfunktion aufweisen kann. Das Fahrerassistenzsystems gibt also vor, wann ein Schaltverhalten des Getriebes beeinflusst werden soll und nach welcher Logik eine Gangwahl dann erfolgt. Die Entscheidung über einen Zeitpunkt der Getriebemanipulation wird insbesondere in Abhängigkeit davon getroffen, ob das Kraftfahrzeug sich gerade in einer Kurvenfahrt befindet oder nicht. Ob eine Kurvenfahrt vorliegt, hängt maßgeblich von der zuvor beschriebenen geometrischen Kurvenerkennung ab. Aber auch eine Bremspunktberechnung ausgehend von einer vorausliegend erfassten Kurve, insbesondere auch in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit, kann Berücksichtigung finden. Vorzugsweise fokussiert das Fahrerassistenzsystem dabei eine sportliche Fahrweise, sodass besonders frühe Rückschaltungen in einer Schub- und Bremsphase und späte Hochschaltungen in einer Beschleunigungsphase stattfinden. Darüber hinaus werden vorzugsweise die Schaltzeitpunkte des Getriebes und die Gangwahl des Getriebes derart vorgegeben, dass sich ein Motor des Kraftfahrzeugs in jeweiligen Beschleunigungsphasen in einem möglichst hohen Drehzahlbereich befindet. Schaltzeitpunkte werden vorzugsweise also in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und auch in Abhängigkeit von einer Fahrpedalstellung vorgegeben. Des Weiteren haben vorzugsweise auch die maximale Krümmung der gerade befahrenen Strecke, ein gültiges Tempolimit und eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit Einfluss auf das Schaltverhalten. Durch die erfindungsgemäße Klassifizierung des Streckenverlaufs in für das Fahrerassistenzsystem irrelevante Richtungsänderungen und in für das Fahrerassistenzsystem relevante Kurven kann das Fahrerassistenzsystem besonders sinnvolle Schaltzeitpunkte und Schaltstrategien für das Getriebe des Kraftfahrzeugs vorgeben.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass als Abbruchkriterium vorgegeben wird, dass sich die Drehrichtung der Drehwinkel ändert, einer der Drehwinkel unterhalb von einem Segmentwinkelschwellenwert liegt oder das letzte der bereitgestellten Segmente erreicht worden ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass als Kurve ein zusammenhängender Streckenabschnitt klassifiziert wird, der das Kraftfahrzeug in dieselbe Richtung dreht, und zwar auch nur solche Segmente, die eine hinreichende Drehbewegung des Kraftfahrzeug um dessen Hochachse erfordern. Dadurch kann verhindert werden, dass leichte Richtungsänderungen der Strecke ebenfalls als Kurve klassifiziert werden. Sobald sich also die Drehrichtung der Segmentdrehwinkel ändert, wird das Aufaddieren der Segmentdrehwinkel zu der besagten Drehwinkelsumme abgebrochen. Denn sobald sich die Drehwinkelrichtung der Segmentdrehwinkel ändert, wird erkannt, dass eine Rechtskurve in eine Linkskurve übergeht oder umgekehrt. Rechtskurven und Linkskurven können also auf einfache Weise voneinander unterschieden werden. Vor allem können dadurch auch Anfangs- und Endpunkte von Kurven zuverlässig erkannt werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die jeweiligen Krümmungen der Segmente als linear oder konstant verlaufend vorgegeben werden, wobei für jedes der Segmente eine Anfangskrümmung, eine Endkrümmung und eine Segmentlänge bereitgestellt werden. Aus den Daten im Hinblick auf jeweilige Segmentlängen, Anfangs- und Endkrümmungen der Segmente sowie der Reihenfolge der einzelnen Segmente können auf besonders einfache Weise die jeweiligen Segmentdrehwinkel und Drehwinkelsummen berechnet werden. Da die Krümmungen der Segmente linear veränderlich oder konstant verlaufen, kann durch Mittelwertbildung aus der jeweiligen Anfangskrümmung und Endkrümmung der einzelnen Segmente eine gemittelte Krümmung für die Segmente bestimmt werden. Der jeweilige Segmentdrehwinkel ergibt sich dann auf einfache Weise durch Multiplikation der jeweiligen gemittelten Krümmung der Segmente mit der jeweiligen Segmentlänge. Somit ist es auf besonders einfache Weise möglich, die jeweiligen Segmentdrehwinkel und somit auch die Drehwinkelsummen zu bestimmen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei den als für das Fahrerassistenzsystem relevant klassifizierten Kurven jeweilige Randsegmente mit einer vorgegebenen Grenzkrümmung verglichen und dann als nicht zur jeweiligen Kurve gehörig eingestuft und entfernt werden, falls die jeweiligen Randsegmente eine kleinere Krümmung als die Grenzkrümmung aufweisen. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass die durch das Verfahren identifizierten bzw. klassifizierten Kurven relativ lange Ein- und Ausläufer aufweisen können. Derartige Ein- bzw. Ausläufer stellen Streckenabschnitte dar, die vor oder hinter der eigentlich für das Fahrerassistenzsystem relevanten Kurve liegen und nur eine relativ geringe Krümmung aufweisen. Da die Krümmung aber immer noch in Kurvenrichtung zeigt, werden diese Abschnitte originär ebenfalls der Kurve zugeschrieben. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, Anfangs- und/oder Endsegmente mit niedriger Krümmung von der zuvor als für das Fahrerassistenzsystem relevant eingestuften bzw. klassifizierten Kurve abzuschneiden. Dafür wird die Krümmung jeweiliger Randsegmente der zuvor klassifizierten Kurve untersucht. Diejenigen Randsegmente, welche die besagte Grenzkrümmung unterschreiten, werden als nicht zur jeweiligen Kurve gehörig eingestuft und entfernt. Dadurch werden nur diejenigen Streckenabschnitte als tatsächlich für das Fahrerassistenzsystem relevante Kurven letztlich verwendet, die auch eine hinreichend relevante Krümmung aufweisen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei denen als für das Fahrerassistenzsystem relevant klassifizierten Kurven jeweilige Positionen von zumindest zwei Maximalwerten für die Krümmung der jeweiligen Kurve ermittelt werden, wobei die jeweiligen Kurven in zwei Kurven zerteilt werden, falls die Positionen der beiden Maximalwerte einen vorgegebenen Abstand überschreiten und die Krümmung der jeweiligen Kurve im Bereich zwischen den Positionen der Maximalwerte unter einen vorgegebenen Minimalwert fällt. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass ein weiteres Problem bei der besagten geometrischen Kurvenerkennung sich dadurch ergeben kann, dass alle Segmente gleicher Segmentdrehrichtung in Form einer einzigen Kurve erfasst werden. Hierbei kann es vorkommen, dass eigenständige Kurven gleicher Segmentdrehrichtung als eine einzige zusammenhängende Kurve interpretiert werden. Beispielsweise könnten dadurch zwei sehr enge Kurven, welche durch einen langen Streckenabschnitt mit geringer Krümmung und gleicher Drehrichtung verbunden sind, als eine einzige Kurve interpretiert und klassifiziert werden. Dieses Problem lässt sich nun dadurch lösen, dass derartige, eigentlich aus zwei oder mehr engen Kurven bestehende Bereiche in ihre Einzelkurven aufgelöst werden. Die Einzelkurven werden dabei anhand der Lage ihrer maximalen Krümmungen erkannt. Überschreitet der Abstand zweier benachbarter Krümmungsmaxima einer Kurve einen Grenzwert und fällt zusätzlich die Krümmung zwischen den Krümmungsmaxima unter den vorgegebenen Minimalwert, wird die Kurve in zwei oder auch mehr Einzelkurven aufgetrennt. Dadurch ist es möglich, auch bei einer Aufeinanderfolge von Segmenten, welche alle die gleiche Drehrichtung aufweisen, mehrere hintereinander angeordnete Kurven auch als solche zu erkennen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass ausgehend von einer aktuellen Fahrzeugposition jeweils die fünf zuletzt durchfahrenen Segmente und die einschließlich der aktuellen Fahrzeugposition 20 vorausliegenden Segmente in Form der Streckendaten bereitgestellt und aufsteigend indiziert werden. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass ausgehend von der aktuellen Fahrzeugposition für die fünf zuletzt durchfahrenen Segmente und für die einschließlich der aktuellen Fahrzeugposition 20 vorausliegenden Segmente gespeichert wird, ob diese als Teile einer für das Fahrerassistenzsystem relevanten Kurve klassifiziert worden sind. Dadurch kann ein guter Kompromiss zwischen der aktuell bereitzustellenden und zwischenzuspeichernden Datenmenge und der vorausschauenden und rückschauenden Analyse der befahrenen Strecke erzielt werden. Die Bereitstellung der Daten der vorausliegenden und bereits befahrenen Segmente kann beispielweise in einer Art Ringspeicherarray vorgehalten werden. Ausgehend von der aktuellen Fahrzeugposition werden also vorausschauend die zwanzig nächsten Segmente fortlaufend aktualisiert und bereitgestellt, wobei die schon befahrenen, also schon zurückliegenden, fünf Segmente, welche bereits analysiert worden sind, datentechnisch zwischengespeichert werden.
Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt, das erfindungsgemäße Verfahren oder eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung anzusehen, wobei die Steuervorrichtung insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst die erfindungsgemäße Steuervorrichtung oder eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, welches eine Steuervorrichtung zum Erkennen von Kurven und zum Ansteuern eines Fahrerassistenzsystems aufweist, welches dazu ausgebildet ist, Schaltzeitpunkte eines Getriebes des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von erkannten Kurven vorzugeben;
2 eine schematische Darstellung einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs;
3 eine schematische Darstellung eines Streckenverlaufs in Form hintereinander aufgereihter Segmente, wobei eine Mehrzahl der Segmente als eine zusammenhängende Kurve klassifiziert worden sind;
4 eine Ausführungsform einer Kurve mit einem besonders langen Kurvenausläufer, welcher eine sehr geringe Krümmung aufweist; und in
5 zwei eigenständige Kurven, welche mittels eines langen Streckenabschnitts mit niedriger Krümmung miteinander verbunden sind.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ein Kraftfahrzeug 10 ist in einer schematischen Darstellung in 1 gezeigt. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst eine Steuervorrichtung 12, ein Fahrerassistenzsystem 14 und ein Getriebe 16. Die Steuervorrichtung 12 ist dazu ausgelegt, von einem hier nicht dargestellten Navigationssystem des Kraftfahrzeugs 10 bereitgestellte Daten aufzubereiten und basierend darauf Kurven zu erkennen. Anhand von den mittels des Navigationssystems bereitgestellten Daten kann die Steuervorrichtung 12 ihrerseits Streckendaten bereitstellen, die einen in Fahrtrichtung vorausliegenden Streckenverlauf in Form hintereinander aufgereihter Segmente beschreiben. Durch Analyse dieser einzelnen Segmente kann die Steuervorrichtung 12 den Streckenverlauf dahingehend analysieren, ob bestimmte Richtungsänderungen entlang des Streckenverlaufs als für das Fahrerassistenzsystem 14 relevant einzustufende Kurven zu klassifizieren sind oder ob es sich dabei lediglich um für das Fahrerassistenzsystem 14 irrelevante Richtungsänderungen handelt. Das Fahrerassistenzsystem 14 kann wiederum steuernd auf das Getriebe 16 des Kraftfahrzeugs 10 einwirken, insbesondere um Schaltzeitpunkte und Schaltstrategien des Getriebes 16 zu beeinflussen. Die genaue Vorgehensweise zum Analysieren eines in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug 10 liegenden Streckenverlaufs zur Erkennung und Klassifizierung von Kurven wird nachfolgend anhand der 2 bis 5 näher erläutert.
In 2 ist das Kraftfahrzeug 10 schematisch dargestellt, während es eine kreisbogenartige Kurve 18 durchfährt. Beim Durchfahren der Kurve 18 vollführt das Kraftfahrzeug 10 eine fortlaufende Drehung um seine Hochachse. Die Drehung des Kraftfahrzeugs 10 um seine Hochachse beim vollständigen Durchfahren der Kurve 18 entspricht dabei einer Drehwinkelsumme φ der Kurve 18.
In 3 ist ein in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug 10 vorausliegender Streckenverlauf 20 in Form hintereinander aufgereihter Segmente S₁ bis S₆ schematisch dargestellt. Die einzelnen Segmente S₁ bis S₆ weisen jeweils unterschiedliche Segmentdrehwinkel φ₁ bis φ₆ auf. Die Steuervorrichtung 12 ist dazu ausgelegt, die jeweiligen Segmentdrehwinkel φ₁ bis φ₆ zu ermitteln, welche jeweiligen zum Durchfahren der einzelnen Segmente S₁ bis S₆ erforderlichen Drehbewegungen des Kraftfahrzeugs 10 um dessen Hochachse entsprechen, analog zu der Darstellung in 2.
Krümmungen k der Segmente S₁ bis S₆ werden dabei als linear oder konstant verlaufend vorgegeben, wobei für jedes der Segmente S₁ bis S₆ eine Anfangskrümmung k_a und eine Endkrümmung k_e sowie jeweilige Segmentlängen x bereitgestellt werden. Dadurch ist die Ermittlung der jeweiligen Winkel φ₁ bis φ₆ besonders einfach. Eine gemittelte bzw. durchschnittliche Krümmung ergibt sich dabei folgendermaßen:
Der Segmentdrehwinkel der Segmente S₁ bis S₆ ergeben sich folgendermaßen: φ_seg = k·x
Für den hier gezeigten Streckenverlauf 20 wird eine Drehwinkelsumme φ gebildet, indem die jeweiligen Segmentdrehwinkel φ_i der in Fahrtrichtung aufeinanderfolgenden Segmente S_i solange aufaddiert werden, bis sich die Drehrichtung der Segmentdrehwinkel φ_i ändert, einer der Segmentdrehwinkel φ_i unterhalb von einem Segmentwinkelschwellenwert, beispielsweise von 1° liegt, oder das letzte der bereitgestellten Segmente – gemäß der vorliegenden Darstellung also das Segment S₆ – erreicht worden ist.
Im vorliegend gezeigten Fall wird die Bedingung erfüllt, dass der Segmentdrehwinkel φ₅ 0° beträgt. Es ergibt sich also eine Drehwinkelsumme φ von 88°, indem nämlich die Segmentdrehwinkel φ₁ bis φ₄ aufsummiert werden.
Diese gebildete Drehwinkelsumme von 88° wird mit einem vorgegebenen Winkelschwellenwert, beispielsweise von 30°, verglichen. Falls die so gebildete Drehwinkelsumme φ zumindest so groß wie der Winkelschwellenwert ist, werden diejenigen zusammenhängenden Segmente – gemäß dem vorliegenden Beispiel also die Segmente S₁ bis S₄ – als für das Fahrerassistenzsystem 14 relevante Kurve eingestuft. Ist die Entscheidung getroffen, ob die jeweiligen Segmente S_i eine Kurve bilden, beginnt der beschriebene Aufsummierungsalgorithmus zum Aufsummen der weiteren Segmentdrehwinkel φ_i ab dem nächsten Segment mit einem Drehwinkel größer dem Segmentwinkelschwellenwert, beispielsweise größer 1°, von neuem. In dem hier gezeigten Beispiel wird also das Segment S₅ mit dem Segmentdrehwinkel φ₅ = 0° ausgelassen. Das letzte Segment S₆ mit dem Segmentwinkel φ₆ von –27° liegt unterhalb dem Winkelschwellenwert von 30° und wird somit als irrelevante Richtungsänderung für das Fahrerassistenzsystem 14 eingestuft, also nicht als Kurve erkannt. Auf diese Weise kann bei beliebigen vor dem Kraftfahrzeug 10 liegenden Streckenabschnitten eine Kurvenerkennung durchgeführt werden.
In 4 ist eine weitere mögliche Ausführungsform der Kurve 22 gezeigt. Die Kurve 22 weist einen Bereich 24 auf, welcher eine recht starke Krümmung aufweist, also einen relativ scharfen Kurvenabschnitt beschreibt. Des Weiteren umfasst die hier gezeigte Ausführungsform der Kurve 22 einen Bereich 26, welcher eine langgezogene Form mit einer sehr geringen Krümmung aufweist. Da dieser Bereich 26 aber immer noch dieselbe Drehrichtung wie der Bereich 24 aufweist, wird dieser Bereich 26 ebenfalls der Kurve 22 zugeschrieben. Um derartige Bereiche 26 aus der Kurve 22 für den Betrieb des Fahrerassistenzsystems 14 und somit für die Betriebsweise des Getriebes 16 auszunehmen, ist es vorgesehen, hier nicht näher gekennzeichnete Randsegmente der so ermittelten Kurven 22 mit einer vorgegebenen Grenzkrümmung zu vergleichen. Sollten diese Randsegmente diese vorgegebene Grenzkrümmung unterschreiten, werden diese als nicht zur zuvor klassifizierten Kurve 22 gehörig eingestuft und entfernt. Dadurch können derartige Bereiche 26, welche eine Art Ein- bzw. Ausläufer von Kurven 22 mit geringen Krümmungen darstellen, herausgefiltert werden.
In 5 ist eine weitere mögliche Ausführungsform der Kurve 22 gezeigt, welche durch Analyse der Segmentdrehwinkel φ_i und durch Bilden der Drehwinkelsumme φ klassifiziert werden könnte. Wie zu erkennen, weist die hier gezeigte Kurve 22 eigentlich zwei enge Kurven 28, 30 auf, welche von einem langen Streckenabschnitt 32 mit niedriger Krümmung miteinander verbunden sind. Ein weiteres Problem der zuvor beschriebenen Kurvenerkennung kann sich also aus der Vorgehensweise ergeben, alle Segmente gleicher Drehrichtung in Form einer einzigen Kurve 22 zu erfassen. Dabei kann es vorkommen, dass eigenständige Kurven, also gemäß dem vorliegenden Beispiel die beiden engen Kurven 28, 30, in Form einer einzigen Kurve 22 erfasst werden.
Dieses Problem lässt sich durch eine Art Cut-Funktion lösen, die die zusammengefasste Kurve 22 wieder in ihre Einzelkurven 28, 30 auflöst. Die Einzelkurven 28, 30 werden dabei an ihrer Lage und ihrer maximalen Krümmung erkannt. Überschreitet ein Abstand zweier Krümmungsmaxima der jeweiligen Kurven 28, 30 einen vorgegebenen Abstand und fällt die Krümmung der Kurve 22 im Bereich zwischen den Positionen der Maximalwerte unter den vorgegebenen Minimalwert, so wird die Kurve 22 in die beiden Einzelkurven 28, 30 aufgeteilt.
Mittels des beschriebenen Verfahrens ist es also möglich, einen in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 10 vorausliegenden Streckenverlauf 20 anhand von einzelnen Segmenten zu analysieren und dadurch einzelne Kurven 22 zu erkennen. Dabei ist es insbesondere möglich, Anfangspositionen und Endpositionen jeweiliger Kurven 22 zuverlässig zu erkennen und insbesondere Linkskurven, Rechtskurven und Geraden auf einer vorausliegenden Strecke eindeutig zu unterscheiden.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (10), bei welchem Streckendaten bereitgestellt und ausgewertet werden, die einen in Fahrtrichtung vorausliegenden Streckenverlauf (20) in Form hintereinander aufgereihter Segmente (S_i) beschreiben, und zumindest ein Fahrerassistenzsystem (14) des Kraftfahrzeugs (10) in Abhängigkeit von den ausgewerteten Streckendaten betrieben wird, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Ermitteln jeweiliger Segmentdrehwinkel (φ_i), welche jeweiligen zum Durchfahren der Segmente (S_i) erforderlichen Drehbewegungen des Kraftfahrzeugs (10) um dessen Hochachse entsprechen; b) Bilden einer Drehwinkelsumme (φ), indem die jeweiligen Segmentdrehwinkel (φ_i) der in Fahrtrichtung aufeinanderfolgenden Segmente (S_i) so lange aufaddiert werden, bis zumindest ein vorgegebenes Abbruchkriterium erfüllt wird; c) Vergleichen der gebildeten Drehwinkelsumme (φ) mit einem vorgegebener Winkelschwellenwert; d) falls die Drehwinkelsumme (φ) zumindest so groß wie der Winkelschwellenwert ist: Klassifizieren derjenigen zusammenhängenden Segmente (S_i), für welche die Drehwinkelsumme (φ) gebildet worden ist, als für das Fahrerassistenzsystem (14) relevante Kurve; e) falls die Drehwinkelsumme (φ) kleiner als der vorgegebene Winkelschwellenwert ist: Klassifizieren derjenigen zusammenhängenden Segmente (S_i), für welche die Drehwinkelsumme (φ) gebildet worden ist, als für das Fahrerassistenzsystem (14) irrelevante Richtungsänderung; f) Wiederholen der Schritte b) bis e), sobald das Abbruchkriterium erfüllt und die Klassifizierung vorgenommen worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (14) Schaltzeitpunkte eines Getriebes (16) des Kraftfahrzeugs (10) in Abhängigkeit von der Klassifizierung der Segmente (S_i) vorgibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Abbruchkriterium vorgegeben wird, dass sich die Drehrichtung der Segmentdrehwinkel (φ_i) ändert, einer der Segmentdrehwinkel (φ_i) unterhalb von einem Segmentwinkelschwellenwert liegt oder das letzte der bereitgestellten Segmente (S_i) erreicht worden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige Krümmungen (k_i) der Segmente (S_i) als linear oder konstant verlaufend vorgegeben werden, wobei für jedes der Segmente (S_i) eine Anfangskrümmung (k_a), eine Endkrümmung (k_e) und eine Segmentlänge (x) bereitgestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei den als für das Fahrerassistenzsystem (14) relevant klassifizierten Kurven (22) jeweilige Randsegmente mit einer vorgegebenen Grenzkrümmung verglichen und dann als nicht zur jeweiligen Kurve (22) gehörig eingestuft und entfernt werden, falls die jeweiligen Randsegmente eine kleinere Krümmung als die Grenzkrümmung aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei den als für das Fahrerassistenzsystem (14) relevant klassifizierten Kurven (22) jeweilige Positionen von zumindest zwei Maximalwerten für die Krümmung der jeweiligen Kurve (22) ermittelt werden, wobei die jeweiligen Kurven (22) in zwei Kurven (28, 30) zerteilt werden, falls die Positionen der beiden Maximalwerte einen vorgegebenen Abstand überschreiten und die Krümmung der jeweiligen Kurve (22) im Bereich zwischen den Positionen der Maximalwerte unter einen vorgegebenen Minimalwert fällt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einer aktuellen Fahrzeugposition jeweils die fünf zuletzt durchfahrenen Segmente und die einschließlich der aktuellen Fahrzeugposition 20 vorausliegenden Segmente (S_i) in Form der Streckendaten bereitgestellt und aufsteigend indiziert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einer aktuellen Fahrzeugposition für die fünf zuletzt durchfahrenen Segmente und die einschließlich der aktuellen Fahrzeugposition 20 vorausliegenden Segmente (S_i) gespeichert wird, ob diese als Teile einer als für das Fahrerassistenzsystem (14) relevanten Kurve klassifiziert worden sind.
Steuervorrichtung (12), welche dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Kraftfahrzeug mit einer Steuervorrichtung (12) nach Anspruch 9.