机动车和用于控制机动车的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机动车，该机动车包括至少一个驾驶员辅助系统，所述驾驶员辅助系统用于通过分析处理涉及所述机动车的自身数据和涉及机动车环境的环境数据来预先计算在预给定的时间段内所述机动车的将来行驶状况，其中，所述机动车可在所述驾驶员辅助系统的第一运行模式中由驾驶员来控制。
【背景技术】
[0002]现代机动车具有多个用于提高行驶安全性和/或行驶舒适性的驾驶员辅助系统。尤其是已知了与机动车的实际状态相关地干涉机动车系统的控制的驾驶员辅助系统、例如防抱死系统或车道稳定系统。此外还已知了舒适性系统如车道保持辅助系统或车距自动调节装置，所述舒适性系统由机动车的自身数据和环境数据计算出关于将来行驶状况的预告并且按照所述预告控制机动车。已知，这种半自主的控制系统通常比人类驾驶员以更少的反应时间和更高的精度实施控制任务。由此，相对于通过人类驾驶员进行的控制，自主的行驶运行可在多种行驶状况中使得车辆的行驶特性得到改善。
[0003]为了利用在自主行驶运行中更快速且更精确地控制机动车的优点以便改善安全性，已知，使用识别与其它机动车面临的碰撞并且试图避免所述碰撞或者降低碰撞影响的系统。为此干涉所述行驶运行，以便使机动车受调控地达到停止。在此缺点在于，机动车的所达到的位置通常不理想，其中，被达到停止的机动车是其它交通参与者的障碍。此外，人们希望自主的行驶干涉也能在其它行驶状况中使用，以便在危急的状况中实现机动车的行驶特性的整体改善，而无需多余地限制驾驶员的操纵自由度。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的目的在于，给出一种机动车，其行驶特性在危急的行驶状况中得到改善。
[0005]为了实现所述目的，根据本发明，在开头所述类型的机动车中规定，所述机动车的驾驶员辅助系统被构造用于在满足至少与将来行驶状况相关的转换条件时暂时转换到第二运行模式中，在所述第二运行模式中机动车的控制在无驾驶员干涉可能性的情况下自主地通过驾驶员辅助系统进行，其中，在第二运行模式中继续进行所述行驶运行。
[0006]本发明基于这样的构思:让驾驶员在“正常的”行驶运行中具有最大可能的操纵自由度，但在行驶运行中预报性地识别危急状况并且在存在这种行驶状况时及时地干涉行驶运行，目标是使行驶运行尽可能地在危急状况之后也可无缝地继续。如果出现这种干涉，则至少机动车的控制完全自主地、即在无驾驶员干涉可能性的情况下进行。尤其是在第二运行模式中也可进行完全自主的机动车纵向和横向引导。通过这种完全与驾驶员无关的控制，至少机动车的控制可利用自主控制的优点、尤其是较短的反应时间和较精确的控制。在驾驶员辅助系统的第二运行模式中不是制动机动车到停止，而是继续行驶运行到前方的路径点。因此通过驾驶员辅助系统例如可确定一预计不再存在转换条件的点，即一处于危急区域之外的点，在所述危急区域中满足转换条件。
[0007]转换条件可这样选择，使得当预测出如下行驶状况时满足所述转换条件，S卩:要求在机动车的物理极限范围中或在物理极限范围附近行驶运行。但通常有利的是，这样选择转换条件，使得当推断出驾驶员不可靠地掌控所预测的行驶状况时便已进行向第二运行模式的转换。尤其可以是，转换条件与驾驶员属性相关。由此，在根据本发明的机动车中，驾驶员辅助系统可干涉驾驶员不再能可靠且舒适地掌控机动车的状况，但自主干涉仍允许该行驶运行继续。
[0008]因此，尤其是当机动车在(物理的或优选特定于驾驶员的)极限范围内运动时或者当突然出现未预料的交通状况时，激活驾驶员辅助系统的第二运行模式。为了识别这种状况，驾驶员辅助系统收集可通过机动车的各个装置提供的自身数据和环境数据。为了预测是否满足转换条件、即是否可预料尤其是危急的行驶状况，可使用多个信息。尤其是自身数据可包括关于机动车部件、尤其是驱动机、制动器和/或轮胎的信息。因此可特别好地预言机动车的行驶特性，其方式是:可估计轮胎与路面之间的摩擦系数。为此可直接求得或预给定摩擦系数，但摩擦系数也可由关于轮胎的其它信息、例如行驶功率、类型、空气压力来求得。关于驱动机和制动器，尤其是最大制动和加速力矩对于求得和评估潜在的行驶状况是重要的。其它车辆参数、例如最大转向角也可作为部件信息予以分析处理。
[0009]此外可检测在时间上可变的关于机动车的信息、如机动车的自身速度和/或侧倾角、俯仰角或横摆角和/或质量和/或重心位置和/或至少一个车轮的转向角和/或至少一个车轮的角速度并且用于预测所述将来行驶状况。
[0010]除了关于机动车本身的信息外，为了预测将来行驶状况也需要关于机动车的环境的数据。这些数据尤其是可通过使用机动车上的传感器来获得和/或从存储在导航系统中的信息来获得。有利地检测关于路面的数据，例如至少一个弯道半径和/或局部的路面坡度和/或局部的路面倾度和/或局部的摩擦系数和/或路面宽度。此外要获得关于潜在障碍物如其它车辆、行人和固定障碍物的信息。在此，对于运动的障碍物如机动车和行人尤其是也可求得能对这些障碍物进行运动预测的数据。用于获得环境数据的方法和装置在现有技术中已知，因此不再予以讨论。
[0011]根据本发明的机动车的一个重要特征在于:驾驶员辅助系统在第二运行模式中仅暂时地自主地实施机动车控制。因此，驾驶员辅助系统在第二运行模式中被构造用于在存在回切条件(该回切条件也可包括多个单个条件)时从第二运行模式回切到第一运行模式中。为了保证驾驶员主动地接管对机动车的调控，有利的是，在满足回切条件时首先向驾驶员输出接管请求。因此尤其是将如下光学、声学或触觉的提示发送给驾驶员:驾驶员辅助系统已经准备好将机动车的引导又交还给驾驶员。因此可在驾驶员通过操纵而确认了将车辆引导接管回之后才可进行驾驶员对车辆引导的实际接管。此外，在接管回时应进行方向盘运动与转向运动的再耦合。因此，在接管时方向盘角必须等于与当前转向角相应的方向盘角。
[0012]通过暂时切换到驾驶员辅助系统的第二运行模式中，在根据本发明的机动车中实现:即便在驾驶员辅助系统干涉之后也可正常地继续行驶。机动车的行驶运行亦即不被驾驶员辅助系统的干涉中断。由此在驾驶员辅助系统在第二运行模式中运行期间机动车可连续地继续运动。因为机动车的停止被避免，所以交通流所受的干扰总体上比在引起机动车停止的安全系统的情况下更少。此外，通过继续进行行驶运行，驾驶员的负荷可减小。虽然驾驶员在驾驶员辅助系统在第二运行模式中运行时可被提示:驾驶员辅助系统正在干涉行驶运行，尤其是以便使驾驶员注意到，机动车在物理极限范围附近运动或预计在其舒适性范围之外运动，但因为避免了突然的制动动作以及与此相联系的惊慌，所以行驶的继续对于大部分驾驶员而言变得容易得多。
[0013]显然，仅当驾驶员辅助系统可引导机动车安全且可靠地通过面临的危急行驶状况时，才能进行在驾驶员辅助系统的第二运行模式中实现的继续进行行驶运行。但在极少情况中也可以是，不能安全地继续行驶运行。对于这些状况可有利地设置驾驶员辅助系统的另外的运行模式，以便使这种行驶状况的影响减到最小。
[0014]驾驶员辅助系统可被构造用于在第二运行模式中计算如下预测:是否转换条件在一在行驶方向上处于前方的路径点上被满足，以及确定用于自主行驶运行的目标位置，在所述目标位置上转换条件预计不满足。如已所述的，在根据本发明的方法中，保持行驶运行，即车辆继续运动。但为了使机动车自主运动，需要确定机动车的运动方向。驾驶员辅助系统在第二运行模式中的暂时运行的目标是:避开或安全驶过存在导致了控制装置转换到第二运行模式中的危急行驶状况的区域。目标位置的一个重要特征在于:所述目标区域处于这样的区域中，在所述区域中转换条件不满足，其中，驾驶员辅助系统预测不出危急的行驶状况或预测出例如处于驾驶员的舒适性区域之外的行驶状况。
[0015]在行驶运行继续时可规定，驾驶员辅助系统这样引导机动车，使得识别驾驶员所期望的路线并且行驶运行沿着该路线继续。因此，驾驶员辅助系统可被构造用于分析处理自身数据、尤其是导航系统的路线数据和环境数据以便确定驾驶员所期望的机动车原定路线/额定路线，其中，目标位置处于原定路线上。驾驶员辅助系统典型地在相对较短的路段、例如数百米内在第二运行模式中运行，因为危急的行驶状况在这样的路段之后通常被克月艮。因此，为了确定路线，计算跟随道路曲线的路线通常就足够了。但完全可以的是，转换条件在交叉路口或岔路的区域中被满足，并且当应跟随相应路线时，驾驶员辅助系统因此必须识别驾驶员愿望。这在驾驶员借助于导航系统规划了路线时特别简单，因为然后就可跟随该路线。但也可分析处理多个另外的车辆系统。例如可将打开的转向灯作为证据来评判:驾驶员想从所行驶的道路拐出。但也可分析处理典型的交通模式。用于预测预计要行驶的路线的其它方法对于导航系统已知。这样的方法当然也在根据本发明的机动车中使用。
[0016]特别有利的是，驾驶员辅助系统被这样构造用于确定目标位置，使得在目标位置上所预测的交通状况和/或路段曲线允许车辆引导安全地交还给驾驶员。在根据本发明的机动车中，至少机动车的控制完全自主地进行，即驾驶员在驾驶员辅助系统在第二运动模式中运行的时间期间不具有任何干涉可能性。这在使用线控驱动系统时可特别简单，在所述线控驱动系统中车轮的转向与方向盘的运动在机械上完全脱耦。尤其是在这种系统中有利的是，机动车控制回交给驾驶员在需要尽可能少的转向运动的状况中进行，因为在方向盘与车轮的转向重新耦合之前必须进行转向角与方向盘角的匹配，所述匹配有利地在较长的时间段上进行和/或对行驶轨迹至少产生略微的干扰。当回交在合适的区域中进行时这可在很大程度上得到补偿，其中，尤其有利的是，路段相对较直并且与其它交通参与者的预给定的最小距离被保持。
[0017]驾驶员辅助系统尤其是可被构造用于在存在至少一个回切条件时从第二运行模式转换到第一运行模式，其中，回切条件或回切条件之一是:转换条件不满足和/或交通状况允许把车辆调控安全地交还给驾驶员和/或目标位置已到达。不满足转换条件意味着:没有预料到危急的行驶状况、即机动车在物理极限范围中或在驾驶员的舒适性范围之外运动的行驶状况。于是不再需要驾驶员辅助系统保持在第二运行模式中。但还是有利地等候车辆引导的回交，直到其可在相应的交通状况中无问题地实现。如已所述的，在变换到第二运行模式中时或在第二运行模式中连续运行时便已可确定目标位置，所述目标位置尤其是可满足先前提及的两个条件。由此，对于目标位置至少预测:用于回切到第一运行模式中的另外的所列举的条件被满足。
[0018]当在第二运行模式中自主行驶期间可在至少分段预计算的轨迹上引导机动车。因此有利的是，驾驶员辅助系统被构造用于确定在机动车的当前位置与目标位置之间的控制轨迹以及用于在第二运行模式中沿着控制轨迹控制机动车。为了确定用于自主行驶的轨迹已知了多种算法。特别有利地可使用所谓的“最佳优先(best first)”算法。在这种搜索算法中首先计算预计在特别短的路径上或特别快地通到目标的轨迹。例如可使用a*算法。
[0019]但也可以是，已经在预先计算将来行驶状况的框架内计算了轨迹。如开头所述，变换到第二运行模式优选仅当存在驶过危急状况的至少一种可能性时才进行。即存在至少一个可以安全地被机动车行驶的已知轨迹。由此，当在借助于轨迹的情况下计算了将来行驶状况时，可接着直接使用相应的轨迹来控制机动车，即作为控制轨迹。
[0020]如果重新计算控制轨迹或者如果已知了多个用于驶过危急状况的轨迹，则可确定或者说选择最佳的控制轨迹。控制轨迹的优化尤其是可在对于安全性重要的参数方面进行，例如到障碍物的安全距离或行驶轨迹所需的加速力与加速力最大值之间的距离。在很多情况中，可用轨迹的空间对于机动车足够大，从而在优化时也可考虑其它参数，尤其是以便使驾驶员的负荷减到最小。尤其是可试图使纵向和/或横向方向上的加速度最小。此外可试图求得能尽可能尽快地将车辆引导回交给驾驶员的轨迹。通常，通过与所预测的驾驶员愿望偏离最小的控制轨迹，已经可以安全地驶过危急的行驶状况。当然，在计算控制轨迹时考虑机动车的物理极限。但也可以，尽可能考虑驾驶员的舒适性极限。
[0021]通过机动车的所述自主控制，已经可以缓和多种危急的行驶状况。仍有利的是，自主地通过驾驶员辅助系统在第二运行模式中控制另外的车辆系统。因此，驾驶员辅助系统可被构造用于在第二运行模式中在无驾驶员干涉可能性的情况下自主地控制机动车的制动系统和/或驱动机和/或转向装置和/或变速器、优选自动变速器。尤其是也可控制各个车轮、尤其是单个车轮制动器。也可以是，机动车的整个横向引导或整个纵向和横向引导通过驾驶员辅助系统来进行。在此情况下，机动车可沿着任意的在物理上可通过机动车行驶的预计算的轨迹运动。这是有利的，这是因为在仅仅自主地控制机动车时驾驶员对其它控制系统的未预料的干涉可能会干扰实施所计算的轨迹。
[0022]驾驶员辅助系统尤其是可被构造用于通过至少一个由自身数据和/或环境数据确定的边界条件计算多个从机动车的当前位置出发的可行驶轨迹并且转换条件可被设计用于分析处理可行驶轨迹。因此，将来行驶状况的预测以及转换条件、尤其是“行驶状况要求在物理极限范围内或在驾驶员的舒适性范围之外的行驶”这一事实的识别可通过计算多个可能的轨迹以及分析处理所述轨迹来进行。作为可行驶轨迹尤其是考察可在对人员、机动车和第三物件无损害的情况下实施的轨迹。尤其是在确定可行驶轨迹时也可考虑机动车本身的参数、如最大转向角、最大可能的加速度、