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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Querführungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Querführung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6 bei einem Spurhaltesystem für Kraftfahrzeuge.
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Aus der
DE 102 10 548 A1 ist ein Querführungssystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung der Ist-Position des Fahrzeugs relativ zu den Grenzen der befahrenen Spur, einer Vorgabeeinrichtung für einen Sollwert der Querposition und einer Verarbeitungseinrichtung zur Ausgabe eines durch Soll/Ist-Vergleich bestimmten Ausgangssignals. Die Vorgabeeinrichtung weist ein Einstellelement zur manuellen Einstellung einer lateralen Abweichung des Sollwertes von der Spurmitte auf.
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Aus der
EP 1 288 104 A2 ist eine Lenksteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, welche Spurbegrenzungslinien auf einer Straße anhand von Kamerabildern erkennt und die Lenkung so einstellt, dass sich das Fahrzeug entlang der Spurbegrenzungslinien bewegt.
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Die
EP 1 063 149 A2 beschreibt ein Fahrzeuglenksteuerungssystem, in welchem bestimmt wird, ob der Fahrer das Fahrzeug selbst lenken möchte. Die Erkennung der Lenkabsicht des Fahrers erfolgt durch Betrachtung der Querbeschleunigung und der Änderung des Lenkmoments.
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Aus der
DE 10 2004 004 312 A1 ist eine Fahrzeugdynamik-Steuervorrichtung bekannt, welche eine Fahrzeugdynamiksteuerung und eine Spurabweichungs-Verhinderungssteuerung umfasst.
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Die nachveröffentlichte
DE 10 2004 039 142 A1 betrifft ein Verfahren zur Assistenz des Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei der Spurhaltung, bei dem wenigstens eine mit dem Abstand des Fahrzeugs zur Fahrspurberandung zusammenhängende Spurführungsgröße ermittelt wird und abhängig davon ein fahrerunabhängiges Lenkradmoment auf das Lenkrad ausgeübt wird.
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Die Merkmale der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche sind der gattungsbildenden
EP 1 288 104 A2 entnommen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer Verbesserung der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren.
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Vorteile der Erfindung
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Querführungssystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Querführung eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung betrifft eine Querführungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug enthaltend
- – eine Videosensorik zur Ermittlung eines Ist-Wertes einer die Querposition des Fahrzeugs in seiner Fahrspur repräsentierenden Größe,
- – erste Ermittlungsmittel zur Ermittlung eines Soll-Wertes für die die Querposition des Fahrzeugs in seiner Fahrspur repräsentierende Größe,
- – einen ersten Lenkanteil zur Beeinflussung der Fahrzeugquerbewegung, so dass der Ist-Wert für die die Querposition des Fahrzeugs in seiner Fahrspur repräsentierende Größe deren Soll-Wert angenähert wird,
- – einen Lenkradwinkelsensor und einen Geschwindigkeitssensor zur Ermittlung eines Sollwertes der räumlichen Krümmung der Fahrzeugtrajektorie,
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Der Kern der Erfindung ist gekennzeichnet durch
- – einen Gierratensensor und einen Geschwindigkeitssensor zur Ermittlung eines Ist-Wertes der räumlichen Krümmung der Fahrzeugtrajektorie
- – einen zweiten Lenkanteil zur Beeinflussung der Fahrzeugquerbewegung, so dass der Ist-Wert der räumlichen Krümmung der Fahrzeugtrajektorie deren Soll-Wert angenähert wird,
- – eine Radlenkung, welche wenigstens abhängig vom ersten und zweiten Lenkanteil angesteuert wird.
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Durch den zweiten Lenkanteil bzw. durch Vorsteuermittel findet bereits eine Grobkorrektur der Fahrzeugbewegung durch das Querführungssystem statt. Dadurch liegt dem Regelkreis bereits eine genauere Fahrzeugbewegung zugrunde, so dass dessen Regelung entlastet wird. Die Videosensorik ist zur Fahrspur- und Fahrzeugpositionserkennung besonders geeignet. Die Gierrate sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit stehen in modernen Fahrzeugen als gemessene bzw. ermittelte Größen zur Verfügung. Der Soll-Wert der Krümmung der Fahrzeugtrajektorie wird wenigstens aus dem Lenkradwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Hierzu ist insbesondere das Einspurmodell geeignet. Ein Gierratenssensor, ein Geschwindigkeitssensor, eine Lenkwinkelsensor und/oder ein Querbeschleunigungssensor sind in den meisten Fahrdynamikregelungssystemen vorhanden. Deshalb werden bei Fahrzeugen, welche mit Fahrdynamikregelungssystemen ausgestattet sind, keine zusätzlichen Sensoren benötigt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Geschwindigkeitssensor um einen Raddrehzahlsensor handelt. Aus den Raddrehzahlen kann die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit ermittelt werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Laufzeitanpassung vorhanden sind, durch welche Laufzeitunterschiede zwischen dem ermittelten Ist-Wert der räumlichen Krümmung der Fahrzeugtrajektorie und dem Soll-Wert der räumlichen Krümmung der Fahrzeugtrajektorie ausgeglichen werden. Dadurch ist eine besonders präzise Regelung möglich.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der die Querposition des Fahrzeugs in seiner Fahrspur repräsentierenden Größe um eine die seitliche Abweichung des Fahrzeugs von der Fahrbahnmitte repräsentierende Größe handelt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
- – dass ein erster Soll-Wert für die Krümmung der Fahrzeugtrajektorie wenigstens aus dem Lenkradwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird,
- – dass ein zweiter Soll-Wert für die Krümmung der Fahrzeugtrajektorie wenigstens aus der Querbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird
- – dass der Sollwert der Krümmung der Fahrzeugtrajektorie aus einer gewichteten Kombination des ersten Soll-Werts und des zweiten Soll-Werts ermittelt wird,
- – wobei die in die Kombination eingehenden Gewichtungsfaktoren abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit sind.
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Da der Ist-Wert der Krümmung der Fahrzeugtrajektorie unabhängig von den Sollwerten ermittelt wird, ist es äquivalent, ob
- – der Sollwert der Krümmung der Fahrzeugtrajektorie aus einer gewichteten Kombination des ersten Soll-Werts und des zweiten Soll-Werts ermittelt wird und
- – anschließend durch Differenzbildung die Differenz zwischen dem Sollwert der Krümmung der Fahrzeugtrajektorie und dem Istwert der Krümmung der Fahrzeugtrajektorie ermittelt wird
oder ob - – als erste Differenzgröße die Differenz zwischen dem ersten Sollwert der Krümmung der Fahrzeugtrajektorie und dem Istwert der Krümmung der Fahrzeugtrajektorie ermittelt wird,
- – als zweite Differenzgröße die Differenz zwischen dem zweiten Sollwert der Krümmung der Fahrzeugtrajektorie und dem Istwert der Krümmung der Fahrzeugtrajektorie ermittelt wird,
- – die Differenz zwischen dem Sollwert der Krümmung der Fahrzeugtrajektorie und dem Istwert der Krümmung der Fahrzeugtrajektorie aus einer gewichteten Kombination der ersten Differenzgröße und der zweiten Differenzgröße ermittelt wird
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Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Querführung für ein Kraftfahrzeug, bei dem
- – mittels einer Videosensorik ein Ist-Wert für eine die Querposition des Fahrzeugs in seiner Fahrspur repräsentierende Größe ermittelt wird,
- – mittels erster Ermittlungsmittel ein Soll-Wertes für die die Querposition des Fahrzeugs in seiner Fahrspur repräsentierende Größe ermittelt wird,
- – ein erster Lenkanteil zur Beeinflussung der Fahrzeugquerbewegung ermittelt wird, so dass der Ist-Wert für die die Querposition des Fahrzeugs in seiner Fahrspur repräsentierende Größe deren Soll-Wert angenähert wird und
- – mittels eines Lenkradwinkelsensors und eines Geschwindigkeitssensors ein Sollwert der räumlichen Krümmung der Fahrzeugtrajektorie ermittelt wird,
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Der Kern des Verfahrens besteht darin, dass
- – mittels eines Gierratensensors und eines Geschwindigkeitssensors der Ist-Wert der räumlichen Krümmung der Fahrzeugtrajektorie ermittelt wird,
- – ein zweiter Lenkanteil zur Beeinflussung der Fahrzeugquerbewegung ermittelt wird, so dass der Ist-Wert der der räumlichen Krümmung der Fahrzeugtrajektorie deren Soll-Wert angenähert wird und
- – eine Ansteuerung einer Radlenkung wenigstens abhängig vom ersten und zweiten Lenkanteil erfolgt.
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Die vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens äußern sich selbstverständlich auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Querführungssystems und umgekehrt.
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Zeichnung
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Die Zeichnung besteht aus den 1 bis 4.
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1 zeigt die Struktur eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung eingebettet in das Gesamtsystem.
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3 zeigt in beispielhafter Weise den Zusammenhang zwischen dem zeitlichem Verlauf der Krümmung und dem zeitlichen Verlauf der Querablage.
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4 zeigt die Struktur einer erweiterten Ausführungsform der in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsbeispiele
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Die Erfindung beruht auf dem folgenden Grundgedanken:
Für die Fahrzeugquerbewegung und damit für einen Querversatz eines Fahrzeugs bzgl. der Fahrbahnmitte, d. h. dessen seitliche Abweichung von der Fahrbahnmitte bzw. dessen Position relativ zu den Seitenrändern der Fahrbahn, gibt es zwei wesentliche Ursachen:
Ursache 1: durch das Lenken verursachte Abweichungen
Ursache 2: durch andere (insbesondere auch fahrerunabhängige) Einflüsse wie Seitenwind, Seitenneigung der Fahrbahn, ... verursachte Abweichungen.
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Aus der Gierrate des Fahrzeugs sowie der Längsgeschwindigkeit kann der aktuelle Krümmungsradius (= Ist-Krümmungsradius) derjenigen Trajektorie ermittelt werden, welcher das Fahrzeug momentan folgt. Aus der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit sowie dem Lenkradwinkel kann der Krümmungsradius der durch das Lenken vorgegebenen Trajektorie ermittelt werden (= Soll-Krümmungsradius).
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Bei den durch „Ursache 1” verursachten Abweichungen des Fahrzeugs von der Fahrbahnmitte tritt keine wesentliche Differenz zwischen Ist- und Soll-Krümmungsradius bzw. zwischen Ist- und Soll-Gierrate auf. Differenzen sind nur im Rahmen der Ungenauigkeit des verwendeten Modells möglich.
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Bei den durch „Ursache 2” verursachten Abweichungen des Fahrzeugs von der Fahrbahnmitte treten jedoch Differenzen zwischen zwischen Ist- und Soll-Krümmungsradius auf, weil das Fahrzeug nicht der durch die Lenkung vorgegebenen Trajektorie folgt.
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Die Erfindung ermöglicht es, die durch Ursache 2 bedingte Krümmungsdifferenz zu erfassen und durch Vorsteuerung zu kompensieren. Ein z. B. auf Videosensorik basierendes Spurhaltesystem muss dann in seinem Regelkreis nur noch die auf Ursache 1 basierenden Spurabweichungen ausregeln.
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Spurhaltesysteme bzw. „Lane Keeping Support Systeme” (im folgenden als LKS bezeichnet) unterstützen den Fahrer bei der Erfüllung der Lenkaufgabe. Ein LKS-System erfasst typischerweise die Lage des eigenen Fahrzeugs in seiner Fahrspur, z. B. über ein videobasiertes Spurerkennungssystem. Das System kann Abweichungen der gefahrenen Trajektorie von der Fahrspur erkennen und auch auf Änderungen im Fahrspurverlauf (z. B. Kurven) reagieren. Häufig treten auch Querkräfte auf, welche Ihre Ursache nicht in einer Kurvenfahrt haben und damit nicht von der Fahrspurerfassung erkannt werden, welche aber die Querbewegung des Fahrzeugs beeinflussen.
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Das Videosystem kann nicht die Ursache (d. h. das Vorliegen einer Querkraft) erkennen, sondern nur die Auswirkung auf die Querbewegung, d. h. den Querversatz bzw. die Querablage. Die Querablage geht aus der Ursache (Krümmung bzw. Kraft) durch zweifache Integration hervor und ist dementsprechend deutlich später erfassbar. Der Zusammenhang zwischen Ursache und Auswirkung ist in 3 dargestellt. Dabei ist in Abszissenrichtung jeweils die Zeit t aufgetragen, in Ordinatenrichtung ist im oberen Diagramm die Ursache bzw. Krümmung k und im unteren Diagramm die Auswirkung bzw. Querablage Δ aufgetragen. Bei t0 wirkt eine zusätzliche Querkraft (siehe oberes Diagramm), welche aus dem zeitlichen Verlauf der Querablage (siehe unteres Diagramm) erst später bemerkt wird. Dies gilt insbesondere bei verrauschten Messgrößen.
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Die Ursachen solcher Querkräfte sind z. B. eine seitliche Fahrbahnneigung oder Seitenwind. Der Einfluss dieser zusätzlichen Querkräfte auf die Querbewegung soll erfindungsgemäß kompensiert oder vermindert werden.
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Dabei sollen diese zusätzlichen Querkräfte lediglich mit der in modernen Fahrzeugen enthaltenen Sensorik eines Fahrdynamikregelungssystems erkannt werden. Dabei wird die Summe der unbekannten Querkräfte aus der Differenz zwischen der Krümmung der tatsächlich gefahrenen Trajektorie und der Krümmung der Fahrerwunschtrajektorie, d. h. der aus dem aktuellen Lenkwinkel berechneten zu fahrenden Sollkrümmung, ermittelt. In einem weiteren Schritt wird diese ermittelte Differenz in eine passende Kompensationsgröße umgerechnet, welche von der Art des LKS-Systems abhängig ist. Bei dieser Kompensationsgröße kann es sich beispielsweise um ein Lenkradmoment, einen Lenkradwinkel oder einen Radwinkel handeln.
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Die Kenntnis dieser Querkräfte erlaubt es, durch das LKS-System das Fahrzeug genauer in der Spur zu halten. Seitliche Querversätze des Fahrzeugs in der Fahrspur, welche sonst durch unbekannte Querkräfte entstehen, werden vermieden oder verhindert.
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Als Spurhalteregler wird ein Regler ohne Integralanteil verwendet. Regler ohne Integralanteil können eine stationäre Störung nicht völlig kompensieren. Es bleibt eine bleibende Regelabweichung. Die Verwendung von Integralanteilen wird vermieden, weil ein den Fahrer unterstützendes Querführungssystem sonst ein eventuell vorhandenes asymmetrisches Fahrerverhalten (z. B. Fahrer fährt immer etwas rechts) behindern würde. Zusätzlich kommt die anhand von 3 erläuterte zeitliche Verzögerung hinzu.
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Die Ermittlung der Auswirkung der unbekannten Querkräfte stützt sich auf die bei nahezu allen mit Fahrdynamikregelungssystemen (z. B. ESP) ausgerüsteten Fahrzeuge vorhandenen Sensorsignale Lenkradwinkel, Gierrate und Fahrzeuggeschwindigkeit sowie Querbeschleunigung. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann z. B. aus den Raddrehzahlen ermittelt werden.
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Der Aufbau einer Vorrichtung zur Querkraftkompensation ist in 1 dargestellt. Dabei werden die folgenden Eingangsgrößen verwendet:
- ψ
- = Gierrate,
- v
- = Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und
- δ
- = Lenkradwinkel.
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In Block 100 wird zunächst die tatsächlich gefahrene Krümmung (Ist-Krümmung) aus der Gierrate und der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Zusätzlich wird in Block 101 die Soll-Krümmung aus dem gemessenen Lenkradwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit mit Hilfe eines Fahrzeugmodells berechnet. Als einfaches Modell eignet sich z. B. das lineare Einspurmodell. Da die beiden Signale Ist-Krümmung und Soll-Krümmung aus unterschiedlichen Messwerten bestimmt werden, ist eine Laufzeitanpassung der beiden Signale sinnvoll. Eine Laufzeitanpassung kann z. B. dadurch erreicht werden, dass das schnellere Signal (welches im Ausführungsbeispiel die Soll-Krümmung ist), durch einen Filter 102 zeitlich so verzögert wird, dass die Soll-Krümmung dynamisch annähernd gleiches Verhalten wie die ermittelte Ist-Krümmung aufweist. Die in Block 103 ermittelte Differenz zwischen der ermittelten Soll- und Ist-Krümmung stellt ein Maß für die unbekannten Querkräfte dar. Diese Differenz entspricht einer zusätzlich zu fahrenden Kompensationskrümmung. Durch einen optionalen Block 104 wird, sofern erforderlich, die Kompensationskrümmung in ein für das LKS-System passendes Ausgangssignal (z. B. Lenkradmoment, Lenkradwinkel, Radlenkwinkel, Querbeschleunigung, ...) umgerechnet, welches als Vorsteuersignal zur LKS-Anforderung addiert wird. Die Umrechnung kann entweder über einen physikalischen Zusammenhang, ein Modell (z. B. Einspurmodell) oder eine Kennlinie (welche noch von verschiedenen Parametern wie z. B. der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit abhängig sein kann) erfolgen.
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In 2 ist die Einbettung des in 1 gezeigten Systems in das Gesamtsystem gezeigt. Dabei gelten die folgenden Korrespondenzen:
- – Block 20 entspricht Block 100
- – Block 21 entspricht Block 101
- – Block 22 entspricht den Blöcken 102, 103 und 104
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Block 22 erzeugt das Ausgangssignal k_comp, welches die in eine Krümmung umgerechnete Abweichung zwischen Soll- und Ist-Wert für die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs bzgl. Querkräften repräsentiert. Dabei ist der Sollwert mit k_soll und der Istwert mit k_ist bezeichnet. Die Abweichung wird mit k_comp bezeichnet. In Block 25 wird diese Abweichung mit dem Ausgangssignal k_regler des Spurhaltereglers addiert.
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Das Ausgangssignal k_regler des Spurhaltereglers 24 ergibt sich aus der Differenz zwischen den vom Fahrzeug 29 kommenden videobasierten Signalen vid, welche den Verlauf der Fahrspur beschreiben und dem Verlauf der Solltrajektorie vid_soll für den Spurhalteregler, welcher in Block 23 u. a. aus den Videosignalen berechnet wird. Die Videosignale umfassen beispielsweise die Position des Fahrzeugs in der Fahrspur und den Winkel zwischen der Fahrzeuglängsachse und der Fahrspurtangente. Eventuell wird auch die Krümmung der Fahrspur und der Verlauf der Krümmung berücksichtigt.
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Die Addition der Größen k_comp und k_regler in Block 25 liefert als Ausgangssignal die Größe k_system. k_system entspricht der Krümmung, mit der ein automatisches Querführungssystem das Fahrzeug in der Fahrspur führen könnte.
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Die in Block 26 gebildete Differenz zwischen k_system und k_fahrer repräsentiert die Abweichung des Fahrers vom Referenz-Lenkverhalten des Systems. Das Ausgangssignal k von Block 26 wird als Eingangsgröße von Block 27 verwendet. Dort wird über eine Kennlinie ein Drehmoment M ermittelt, welches vom System am Lenkrad aufgebracht wird, um den Fahrer bei der Spurhaltung zu unterstützen. In Block 28, der die Lenkung repräsentiert, ergibt sich aus dem Zusammenwirken aller Lenkmomente M, M_Fahrer und M_Räder ein Radlenkwinkel δ. Dieser Lenkwinkel führt zu fahrdynamischen Auswirkungen am Fahrzeug 29, dieses liefert v (= Geschwindigkeit), δ (= Radlenkwinkel) und ψ (= Gierrate) als Rückmeldegrößen an die Blöcke 23, 24, 20 und 21 zurück.
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M ist das von den Aktormitteln ausgeübte Lenkmoment, M_Fahrer ist das vom Fahrer auf das Lenkrad ausgeübte Lenkmoment und M_Räder ist das von der Fahrbahn auf die Räder aufgebrachte Lenkmoment.
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Die Ermittlung der Summe der unbekannten Querkräfte aus der Differenz zwischen der Krümmung der tatsächlich gefahrenen Trajektorie und der aus dem aktuellen Lenkwinkel berechneten Sollkrümmung hat sich insbesondere im unteren Geschwindigkeitsbereich als sehr geeignet erwiesen. Im oberen Geschwindigkeitsbereich hat es sich als geeignet herausgestellt, die Summe der unbekannten Querkräfte aus der Differenz zwischen der Krümmung der tatsächlich gefahrenen Trajektorie und einer aus der aktuell gemessenen Querbeschleunigung berechneten Sollkrümmung zu ermitteln.
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Dazu wird zusätzlich eine zweite Sollkrümmung aus der gemessenen Querbeschleunigung bestimmt. Diese zweite Sollkrümmung kann als diejenige Krümmung interpretiert werden, welche das Fahrzeug bei Abwesenheit zusätzlicher Querkräfte fahren sollte. Die zweite Sollkrümmung kann beispielsweise über den Quotienten Querbeschleunigung/Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt werden.
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Da die beiden Sollkrümmungen und die Ist-Krümmung aus unterschiedlichen Messwerten bestimmt werden, ist eine Laufzeitanpassung der jeweils miteinander verglichenen Signale sinnvoll. Eine Laufzeitanpassung kann z. B. dadurch erreicht werden, dass das schnellere Signal, welches in der Regel die Sollkrümmung ist, durch einen geeigneten Filter zeitlich so verzögert wird, dass die Sollkrümmung dynamisch annähernd gleiches Verhalten wie die ermittelte Ist-Krümmung aufweist. Für den oberen Geschwindigkeitsbereich sind also zwei Laufzeitkompensationen für die beiden Sollkrümmungen notwendig.
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Die Differenzen aus den so ermittelten Sollkrümmungen und der Ist-Krümmung sind jeweils ein Maß für die unbekannten Querkräfte. Sie entsprechen je einer zu fahrenden Kompensationskrümmung. Es handelt sich dabei um die Ergebnisse zweier unabhängiger Verfahren, welche in unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen geeignet sind. Das Verfahren, welches den Lenkradwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit für die Berechnung der Sollkrümmung verwendet (im folgenden als Lenkwinkelverfahren bezeichnet), ist für kleinere Geschwindigkeiten gut geeignet. Bei höheren Geschwindigkeiten werden immer kleinere Krümmungen und damit Lenkwinkel benötigt, um Querkräfte zu kompensieren, so dass der Quantisierungsfehler des Lenkwinkelsensors die Genauigkeit des Verfahrens mit wachsender Geschwindigkeit immer mehr beschränkt. Deshalb eignet sich das Verfahren, welches die Querbeschleunigung und die Fahrzeuggeschwindigkeit für die Berechnung der Sollkrümmung verwendet (im folgenden als Querbeschleunigungsverfahren bezeichnet), besonders gut bei größeren Geschwindigkeiten.
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Deshalb wird das jeweils geeignetere Verfahren in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewählt. Die Auswahl kann so erfolgen
- – dass unterhalb einer Grenzgeschwindigkeit vgrenz das Lenkwinkelverfahren und
- – dass oberhalb von vgrenz das Querbeschleunigungsverfahren
verwendet wird.
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Um den Nachteil eines plötzlichen Sprunges in der Kompensationsgröße beim Wechsel des Verfahrens (Über- oder Unterschreiten der Grenzgeschwindigkeit) zu vermeiden, können beide Werte für die Sollkrümmung in einem mittleren Geschwindigkeitsbereich linear gemischt werden:
- – Unterhalb einer ersten Geschwindigkeitsgrenze v1 wird die Kompensationsgröße K1 aus dem Lenkwinkelverfahren verwendet.
- – Oberhalb einer zweiten Geschwindigkeitsgrenze v2 wird die Kompensationsgröße K2 aus dem Querbeschleunigungsverfahren verwendet.
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Zwischen v1 und v2 berechnet sich die Kompensationsgröße K nach folgender Formel: K = K2·(v – v1)/(v2 – v1) + K1·[1 – (v – v1)/(v2 – v1)].
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Die Kompensationskrümmung K kann nun in ein für das LKS-System passendes Ausgangssignal (z. B. Lenkradmoment, Lenkradwinkel, Radlenkwinkel oder Querbeschleunigung) umgerechnet werden, welches als Vorsteuersignal zur LKS-Anforderung addiert wird.
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Die Umrechnung kann entweder über einen physikalischen Zusammenhang, ein Modell (z. B. Einspurmodell) oder eine Kennlinie (die noch von zusätzlichen Parametern wie z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit anhängig sein kann) erfolgen.
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Der Aufbau des beschriebenen Systems ist in 4 dargestellt. Dabei sind die Blöcke 100, 101, 102, 103 und 104 auch bereits in 1 anzutreffen und wurden bereits beschrieben. Das Ausgangssignal von Block 104 wird mit K1 bezeichnet.
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Als neue Blöcke sind 401, 402, 403, 404 und 405 hinzugekommen. In Block 401 wird die zweite Sollkrümmung aus der Fahrzeuggeschwindigkeit v und der Querbeschleunigung aq ermittelt. Anschließend findet in Block 402 eine Laufzeitanpassung statt und in Block 403 wird die Differenz zwischen der laufzeitangepassten zweiten Sollkrümmung und der Ist-Krümmung ermittelt. In einem optionalen Block 404 wird, sofern erforderlich, die Kompensationskrümmung in ein für das LKS-System passendes Ausgangssignal K2 umgerechnet. Die Größen K1, K2 und v werden Block 405 zugeführt. In diesem wird abhängig von der Geschwindigkeit v aus K1 und K2 eine Kompensationsgröße K ermittelt. Diese Kompensationsgröße K entspricht der Größe k_comp in 2. Bei Wegfall der optionalen Blöcke 104 und 404 werden die Ausgangssignale der Blöcke 103 und 403 direkt Block 405 zugeführt.
