DE102005004727A1

DE102005004727A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung eines selbsttätigen Lenkeingriffs, insbesondere zur Spurhalteunterstützung

Info

Publication number: DE102005004727A1
Application number: DE200510004727
Authority: DE
Inventors: Christophe Dipl.-Ing. Bonnet; Jens Dr.-Ing. Desens; Hans Dr.-Ing. Fritz
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2006-08-10
Also published as: WO2006081936A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers beim Fahren entlang einer seitlich begrenzten Fahrbahn (23). Unterstützungsmittel (19) ermitteln eine Sollfahrspur und rufen einen selbsttätigen Lenkeingriff in Abhängigkeit von einer die Abweichung zwischen einer tatsächlichen Istfahrspur des Fahrzeugs und der Sollfahrspur beschreibenden Abweichungsgröße hervor. Zur Durchführung des selbsttätigen Lenkeingriffs wird eine einen einzustellenden Zusatzsolllenkwinkel und/oder ein einzustellendes Zusatzsolllenkmoment (Zsoll) beschreibende Solllenkgröße (Ssoll) ermittelt, die zur Einstellung des Zusatzsolllenkwinkels bzw. des Zusatzsollenkmoments (Zsoll) durch eine Stelleinrichtung (22) verwendet wird. Die Art des selbsttätigen Lenkeingriffs hängt dabei davon ab, ob der Betrag der Abweichungsgröße größer ist als der Betrag wenigstens eines vorgegebenen Abweichungsschwellenwerts oder nicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines selbsttätigen Lenkeingriffs nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 34.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der DE 199 43 410 A1 bekannt. Dort wird zur Unterstützung des Fahrers beim Fahren entlang einer Fahrspur ein Zusatzlenkmoment auf das Lenksystem aufgebracht. Dieses Zusatzlenkmoment wird zumindest in Abhängigkeit von dem vom Fahrer am Lenkrad aufgebrachten Handmoment verändert. Zusätzlich zum Handmoment kann auch die Lenkgeschwindigkeit mit der der Fahrer das Lenkrad dreht mitberücksichtigt werden. Je größer das ermittelte Handmoment bzw. die Lenkgeschwindigkeit ist, desto kleiner ist das auf das Lenksystem aufgebrachte Zusatzlenkmoment. Dadurch soll verhindert werden, dass sich ein zur Reduzierung der Lenkkraft erzeugtes Servo-Unterstützungsmoment des Lenksystems und das Zusatzlenkmoment zur Spurhalteunterstützung gegenseitig nachteilig beeinflussen und die Wahrnehmung des Fahrers über das Lenkgefühl negativ beeinträchtigen.

Ausgehend hiervon kann es als Aufgabe der Erfindung angesehen werden, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung eines selbsttätigen Lenkeingriffs zu schaffen, wobei eine verbesserte Anpassung an die Fahrweise des Fahrers ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 34 gelöst.

Erfindungsgemäß hängt die Art des selbsttätigen Lenkeingriffs davon ab, ob der Betrag der Abweichungsgröße größer ist als der Betrag wenigstens eines vorgegebenen Abweichungsschwellenwerts oder nicht. Bei einer Abweichungsgröße, deren Betrag kleiner ist als der Betrag des wenigstens einen Abweichungsschwellenwertes oder dem Betrag des wenigstens einen Abweichungsschwellenwertes entspricht kann eine erste Art des selbsttätigen Lenkeingriffs erfolgen, beispielsweise mit betragsmäßiger Begrenzung der Solllenkgröße auf einen insbesondere handmomentenabhängigen ersten Grenzwert. Überschreitet die Abweichungsgröße den wenigstens einen Abweichungsschwellenwert dem Betrage nach, so wird der selbsttätige Lenkeingriff auf eine sich von der ersten Art unterscheidende zweite Art durchgeführt, beispielsweise ohne betragsmäßige Begrenzung der Solllenkgröße auf den ersten Grenzwert oder durch eine betragsmäßige Begrenzung auf einen sich vom ersten Grenzwert unterscheidenden anderen und insbesondere handmomentenunabhängigen Grenzwert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Es ist möglich, den wenigstens einen Abweichungsschwellenwert fest vorzugeben oder den Abweichungsschwellenwert variabel und insbesondere durch den Fahrer veränderbar vorzusehen. Beispielsweise könnte der Abweichungsschwellenwert in be stimmten, vorgegebenen Grenzen durch eine vom Fahrer bedienbare Einstelleinrichtung an seine persönliche Fahrweise angepasst werden.

Dabei kann der wenigstens eine Abweichungsschwellenwert in Abhängigkeit von Parametern wie Umgebungsparametern und/oder Fahrzeugparametern und/oder Fahrzustandsparametern wie Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, Fahrzeuglängsbeschleunigung, Fahrzeugquergeschwindigkeit, Fahrzeugquerbeschleunigung, Gierrate, Gierbeschleunigung und/oder Schwimmwinkel des Fahrzeugs vorgebbar sein. Beispielsweise kann der Betrag des wenigstens einen Abweichungsschwellenwertes mit betragsmäßig zunehmender Fahrzeuglängsgeschwindigkeit insbesondere monoton fallend abnehmen. Es ist ferner eine Ausführungsvariante möglich, bei der der Abweichungsschwellenwert in Abhängigkeit von der Krümmung der Sollfahrspur oder der Fahrbahn verschiedene Werte annehmen kann. Insbesondere können diese Werte durch den Fahrer separat verändert werden. Denkbar ist z.B., dass der Abweichungsschwellenwert einen durch den Fahrer veränderbaren ersten Wert für Geradausfahrt und einen durch den Fahrer separat vom ersten Wert veränderbaren zweiten Wert für Kurvenfahrt bei einer gekrümmt verlaufenden Sollfahrspur oder Fahrbahn aufweist. Dadurch kann insbesondere das unterschiedliche Fahrverhalten beim Durchfahren von Kurven berücksichtigt und eine „kurvenschneidende" Fahrweise in vorgegebenen Grenzen ermöglicht werden.

Außerdem ist es von Vorteil, wenn der wenigstens eine Abweichungsschwellenwert von der Fahrzeuggeometrie, insbesondere der Breite des Fahrzeugs und/oder der Fahrbahnbeschaffenheit und insbesondere der Breite der Fahrbahn abhängt. Je kleiner das Verhältnis Breite der Fahrzeugs zu Breite der Fahrbahn ist, desto kleiner wird der Betrag des Abweichungsschwellen wertes vorgegeben, um eine ausreichend gute Spurhaltung zu gewährleisten.

Die Fahrbahnbeschaffenheit – wie z.B. die Breite der Fahrbahn – beschreibende Daten können dabei mittels Funkkommunikation in das Fahrzeug übertragen werden.

Dadurch, dass ein die in Fahrtrichtung gesehen nach links zulässige Abweichung beschreibender linksseitiger Abweichungsschwellenwert und ein die in Fahrtrichtung gesehen nach rechts zulässige Abweichung beschreibender rechtsseitiger Abweichungsschwellenwert unabhängig voneinander vorgebbar sind, ergeben sich verbesserte Anpassungsmöglichkeiten für den Fahrer an seine bevorzugte Fahrweise.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Sollfahrspur und/oder zumindest einer der Abweichungsschwellenwerte in Abhängigkeit von einem in der Umgebung des Fahrzeugs erkannten Hindernis und/oder von der Art des Hindernisses ermittelt und/oder verändert werden. Beispielsweise kann der rechtsseitige Abweichungsschwellenwert verringert oder sehr klein gewählt werden, wenn rechts vom Fahrzeug oder in Fahrtrichtung gesehen rechts von der Sollfahrspur des Fahrzeugs ein Hindernis – z.B. ein anderes Fahrzeug – erkannt wurde. Dies gilt gleichermaßen für den linksseitigen Abweichungsschwellenwert. Die Lage bzw. der Verlauf der Sollfahrspur auf der Fahrbahn kann auch nach links oder rechts verschoben werden, wenn Hindernisse erkannt wurden. Durch diese Maßnahme kann der Abstand zum Hindernis vergrößert und die Verkehrssicherheit erhöht werden. Bei der Art des Hindernisses kann beispielsweise zwischen PKW und LKW unterschieden werden. Der einzuhaltende laterale Abstand kann dabei bei einem LKW größer gewählt werden als bei einem PKW.

Vorteilhafterweise hängt dabei der linsseitige Abweichungsschwellenwert vom ermittelten Bewegungszustand eines in Fahrtrichtung des Fahrzeugs gesehen links neben oder vor dem Fahrzeug befindlichen Hindernisses ab und/oder der rechtsseitige Abweichungsschwellenwert vom ermittelten Bewegungszustand eines in Fahrtrichtung des Fahrzeugs gesehen rechts neben oder vor dem Fahrzeug befindlichen Hindernisses ab. Dadurch kann neben der Tatsache, dass ein Hindernis vorhanden ist, auch dessen Bewegungszustand, als z.B. dessen Hindernislängsgeschwindigkeit, Hindernislängsbeschleunigung, Hindernisquergeschwindigkeit und/oder Hindernisquerbeschleunigung bei der Bestimmung der zulässigen Abweichung zwischen Sollfahrspur und Istfahrspur berücksichtigt werden, wodurch eine weiter verbesserte Verkehrssicherheit erreicht werden kann.

Auf einfache Weise kann der Bewegungszustand eines Hindernisses und/oder die Art des Hindernisses z.B. mittels Funkkommunikation zwischen Hindernis und Fahrzeug (11) ermittelt werden.

Weiterhin kann während des selbsttätigen Lenkeingriffs ein Rückwirkungsmoment auf das Lenkrad auftreten. Bei einer vorteilhaften Ausführung wird bei einem solchen Lenksystem für die Solllenkgröße ein dynamischer Grenzwert wenigstens in Abhängigkeit vom Handmoment ermittelt. Die Solllenkgröße wird dann auf diesen dynamischen Grenzwert begrenzt. Die Solllenkgröße bleibt unverändert, wenn der Betrag der Solllenkgröße kleiner ist als der Betrag des dynamischen Grenzwertes. Erst, wenn der Betrag der Solllenkgröße den Betrag des dynamischen Grenzwertes überschreiten sollte, wird die Solllenkgröße gleich dem aktuellen dynamischen Grenzwert gesetzt. Der durch die Solllenkgröße beschriebene Zusatzsolllenkwinkel oder das durch die Solllenkgröße beschriebene Zusatzsolllenkmoment wird demnach nicht ständig in Abhängigkeit vom Handmoment va riiert, sondern lediglich dann beeinflusst, wenn der Betrag der Solllenkgröße den dynamischen Grenzwert überschreiten würde. Die Begrenzung der Solllenkgröße dient dazu, das durch den selbsttätigen Lenkeingriff hervorgerufene Rückwirkungsmoment auf das Lenkrad betragsmäßig zu begrenzen, damit der Fahrer stets in der Lage ist das Fahrzeug zu beherrschen und erforderlichenfalls auch entgegen dem am Lenkrad auftretenden Rückwirkungsmoment das Lenkrad zu drehen.

Es ist vorteilhaft, wenn der dynamische Grenzwert mit zunehmendem Betrag des Handmoments abnimmt und insbesondere monoton fallend abnimmt. Dadurch ist gewährleistet, dass das auf das Lenkrad durch den selbsttätigen Lenkeingriff zurückwirkende Rückwirkungsmoment in den Fällen gering ist, in denen der Fahrer eine Lenkaktivität mit großem Handmoment und/oder großen Lenkwinkeln und/oder großen Lenkgeschwindigkeiten durchführt. Plötzliche Ausweichmanöver sind durch betragsmäßig hohe Handmomente und/oder große Lenkgeschwindigkeiten gekennzeichnet. In diesen Fällen soll kein Rückwirkungsmoment am Lenkrad den Fahrer behindern, so dass Rückwirkungsmomente durch automatische Lenkeingriffe betragsmäßig sehr gering gehalten werden.

Dabei kann der dynamische Grenzwert abhängig von einem fest vorgebbaren statischen Basisgrenzwert und einem vom Handmoment abhängigen Faktor bestimmt werden. Alternativ bestünde auch die Möglichkeit, anstelle einer Multiplikation des Basisgrenzwertes mit einem Faktor eine Addition bzw. eine Subtraktion vorzusehen, bei dem der Basisgrenzwert durch einen vom Handmoment abhängigen Wert erhöht oder verringert wird.

Es kann auch vorgesehen werden, dass die Begrenzung der Solllenkgröße auf den dynamischen Grenzwert nur stattfindet, wenn der Betrag der Abweichungsgröße kleiner ist als der Betrag des vorgegebenen Abweichungsschwellenwerts oder dem Betrag des vorgegebenen Abweichungsschwellenwerts entspricht. Überschreitet die Abweichungsgröße den Abweichungsschwellenwert, so erfolgt der selbsttätige Lenkeingriff beispielsweise ohne Begrenzung der Solllenkgröße auf den dynamischen Grenzwert oder durch eine Begrenzung auf einen sich vom dynamischen Grenzwert unterscheidenden anderen und insbesondere handmomentenunabhängigen Grenzwert.

Zweckmäßigerweise erfolgt der selbsttätige Lenkeingriff nur dann, wenn der Betrag der Abweichungsgröße größer ist als ein vorgegebener Abweichungsschwellenwert. Auf diese Weise werden kleinere Abweichungen der Istfahrspur von der Sollfahrspur toleriert, ohne dass ein selbsttätiger Lenkeingriff erfolgen würde. Dadurch entsteht ein gegebenenfalls Parameter abhängiger und beispielsweise vom Fahrbahnverlauf abhängiger Toleranzbereich innerhalb dem der Fahrer die Istfahrspur des Fahrzeugs wählen kann, ohne einen korrigierenden Lenkeingriff zu verursachen.

Dadurch, dass zusätzlich zum selbsttätigen Lenkeingriff eine haptische Rückmeldung am Lenkrad und/oder eine akustische Rückmeldung an den Fahrer erzeugt wird, ist die Warnung des Fahrers über die aufgetretene Abweichung von der Sollfahrspur verbessert, so dass auch die Verkehrssicherheit erhöht ist.

Diese haptische und/oder akustische Rückmeldung wird vorteilhafterweise erst dann durchgeführt, wenn durch die Unterstützungsmittel der Beginn des Verlassens der Fahrbahn festgestellt wurde, also zum Beispiel dann, wenn das Fahrzeug mit den Rädern einer Fahrzeugseite auf oder über die randseitige Markierung der Fahrbahn fährt. Die haptische bzw. akustische erfolgt zeitlich nach dem Beginn des selbsttätigen Lenkeingriffs.

Die Durchführung der haptischen Rückmeldung am Lenkrad kann auch dann beginnen, wenn der Betrag der Abweichungsgröße um einen vorgegebenen ersten Differenzwert größer ist als der Betrag des wenigstens einen Abweichungsschwellenwerts. Durch diese Maßnahme ist ein sehr einfaches Auslösekriterium für die haptische Rückmeldung gegeben.

Bei einer vorteilhaften Ausführung werden zur haptischen Rückmeldung Vibrationen auf das Lenkrad aufgebracht. Die Amplitude und/oder die Frequenz dieser Vibrationen können insbesondere abhängig vom Betrag der Abweichungsgröße bestimmt werden, so dass die haptische Rückmeldung am Lenkrad ein Maß für die Abweichung von der Sollfahrspur und auch für die Gefährlichkeit der aktuellen Fahrsituation darstellt.

Analog zur Auslösung der haptischen Rückmeldung kann die Durchführung der akustischen Rückmeldung beginnen, wenn der Betrag der Abweichungsgröße um einen vorgegebenen zweiten Differenzwert größer ist als der Betrag des wenigstens einen Abweichungsschwellenwerts, wodurch für die akustische Rückmeldung ein sehr einfaches Auslösekriterium vorliegt.

Dadurch, dass der Betrag des zweiten Differenzwertes größer gewählt wird als der Betrag des ersten Differenzwertes, ist sichergestellt, dass die akustische Rückmeldung zeitlich nach der haptischen Rückmeldung erfolgt und damit sozusagen eine weitere Eskalationsstufe darstellt. Da von eiern akustischeb Rückmeldung alle Fahrzeuginsassen betroffen sind, stellt diese Rückmeldung die letzte Eskalationsstufe dar und erfolgt zeitlich erst nach dem selbsttätigen Lenkeingriff und der haptischen Rückmeldung.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Sollfahrspur und/oder zumindest einer der Abweichungsschwellenwerte in Abhängigkeit von einem in der Umgebung des Fahrzeugs erkannten Hindernis ermittelt und/oder verändert werden. Beispielsweise kann der rechtsseitige Abweichungsschwellenwert verringert oder sehr klein gewählt werden, wenn rechts vom Fahrzeug oder in Fahrtrichtung gesehen rechts von der Sollfahrspur des Fahrzeugs ein Hindernis – z.B. ein anderes Fahrzeug – erkannt wurde. Dies gilt gleichermaßen für den linksseitigen Abweichungsschwellenwert. Die Lage bzw. der Verlauf der Sollfahrspur auf der Fahrbahn kann auch nach links oder rechts verschoben werden, wenn Hindernisse erkannt wurden. Durch diese Maßnahme kann der Abstand zum Hindernis vergrößert und die Verkehrssicherheit erhöht werden.

Es ist ferner zweckmäßig, den selbsttätigen Lenkeingriff nur dann durchzuführen, wenn der Fahrtrichtungsanzeiger nicht betätigt wurde. Sobald der Fahrer den Fahrtrichtungsanzeiger bedient, ist von einem Fahrspurwechsel auszugehen, so dass ein dem Verlassen der aktuellen Fahrspur entgegenwirkender selbsttätiger Lenkeingriff unterbleibt.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn sich die Unterstützungsmittel selbsttätig in einen passiven Betriebszustand umschalten, wenn zumindest eines der Teilsysteme der Unterstützungsmittel nicht ordnungsgemäß arbeitet, und dass sich die Unterstützungsmittel in einen aktiven Betriebszustand umschalten, wenn alle Teilsysteme der Unterstützungsmittel ordnungsgemäß arbeiten. Beispielsweise kann eine Fahrspurerkennungseinrichtung, die ein Teilsystem der Unterstützungsmittel ist, nicht in allen Fahrsituationen eine Fahrspur identifizieren. Es kann dann auch kein automatischer Lenkeingriff zum Halten der aktuellen Fahrspur durchgeführt werden, da diese Fahrspur nicht erkannt wurde. Eines der Teilsysteme der Unterstüt zungsmittel arbeitet daher nicht ordnungsgemäß, so dass sich die Unterstützungsmittel in einen passiven Betriebszustand umschalten, in dem kein selbsttätiger Lenkeingriff erfolgt. Sobald alle Teilsysteme wieder ordnungsgemäß arbeiten, erfolgt wiederum ein selbsttätiges Umschalten der Unterstützungsmittel in den aktiven Betriebszustand, in dem selbsttätige Lenkeingriffe möglich sind.

Es ist auch möglich, die Solllenkgröße zur Begrenzung des Rückwirkungsmomentes während eines Einschaltzeitraums beim Einschalten der Unterstützungsmittel auf einen Einschaltgrenzwert zu begrenzen. Alternativ oder zusätzlich kann die Solllenkgröße auch während eines Ausschaltzeitraums beim Ausschalten der Unterstützungsmittel auf einen Ausschaltgrenzwert begrenzt werden. Als Ein- bzw. Ausschalten der Unterstützungsmittel ist sowohl das Umschalten vom aktiven in den passiven Betriebszustand der Unterstützungsmittel zu verstehen, als auch ein durch den Fahrer veranlasstes Ein- bzw. Ausschalten der Unterstützungsmittel beispielsweise durch das Ein- bzw. Ausschalten der Zündung des Fahrzeugs. Es ist dabei auch möglich die Unterstützungsmittel durch eine entsprechende Bedienung über ein Bedienelement des Fahrzeugs ein- bzw. auszuschalten. Auf diese Weise wird das Rückwirkungsmoment während des Einschaltzeitraums bzw. während des Ausschaltzeitraums begrenzt, so dass plötzlich auftretende oder plötzlich wegfallende Rückwirkungsmomente am Lenkrad verhindert werden können.

Bei einer solchen Ausführung können der Einschaltgrenzwert und/oder der Ausschaltgrenzwert einen zeitabhängigen Verlauf aufweisen. Beispielsweise kann der Einschaltgrenzwert einen rampenartig ansteigenden bzw. der Ausschaltgrenzwert einen rampenartig abfallenden Verlauf aufweisen.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems eines Fahrzeugs und Unterstützungsmittel zur Unterstützung des Fahrers beim Fahren entlang einer seitlich begrenzten Fahrbahn in blockschaltbildähnlicher Darstellung,
2 eine schematische Darstellung einer Sollfahrspur und einer Istfahrspur des Fahrzeugs auf einer Fahrbahn in Draufsicht
3 ein Ausführungsbeispiel der Abhängigkeit eines Faktors K vom Betrag des Handmomentes H,
4 beispielhafte zeitliche Verläufe eines Basisgrenzwertes GB, eines dynamischen Grenzwertes GD, eines Einschaltgrenzwertes GE, eines Ausschaltgrenzwertes GA, eines Zusatzsolllenkmoments Zsoll und eines von einer Stelleinrichtung auf das Lenksystem aufgebrachten Zusatzlenkmomentes Zstell,
5 ein Ausführungsbeispiel einer Funktion, die die Abhängigkeit eines Zusatzsolllenkmoments Zsoll von der Abweichung D zwischen Sollfahrspur und Istfahrspur zeigt und
6 einen beispielhaften Verlauf einer ersten und einer zweiten Schwingung, die als haptische Rückmeldungen am Lenkrad dienen.
7 die Abhängigkeit eines linksseitigen Abweichungsschwellenwertes und eines rechtsseitigen Abweichungsschwellenwertes von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit
In 1 ist schematisch der Aufbau eines Lenksystems 10 eines Fahrzeugs 11 dargestellt. Ein Lenkrad 12 ist über eine Lenksäule 13 mit einem Lenkaktuator 14 verbunden, der zur Auslenkung und somit zur Einstellung eines Lenkwinkels LW an den lenkbaren Rädern 15 – insbesondere den Vorderrädern – des Fahrzeugs 11 dient.
Das Fahrzeug 11 verfügt beim bevorzugten Ausführungsbeispiel über ein Spurhaltesystem 20, das eine Solllenkgröße Ssoll an ein Steuergerät 21 übermittelt. Die Solllenkgröße Ssoll gibt dabei ein einzustellendes Zusatzsolllenkmoment Zsoll an, das durch eine Stelleinrichtung 22 am Lenksystem 10 einzustellen ist, um den Fahrer beim Fahren entlang einer seitlich begrenzten Fahrbahn 23 zu unterstützen. Alternativ zum bevorzugten Ausführungsbeispiel könnte anstelle des Zusatzsolllenkmoments Zsoll oder zusätzlich zum Zusatzsolllenkmoment Zsoll durch die Solllenkgröße Ssoll auch ein Zusatzsolllenkwinkel vorgegeben werden.
Das Lenksystem 10 weist des Weiteren einen Handmomentensensor 27 auf, der das vom Fahrer auf das Lenkrad 12 ausgeübte Handmoment H erfasst und an das Steuergerät 21 übermittelt.
Alternativ zur Messung des Handmoments H mittels des Handmomentensensors 27 kann das Handmoment H auch anhand eines Modells geschätzt werden.
Dem Steuergerät 21 wird außerdem ein Korrektursignal C zugeführt, das beim Ausführungsbeispiel einen ersten Korrekturwert CG und einen zweiten Korrekturwert CK aufweist, durch die Einstellung an einer Bedieneinheit 28 vom Fahrer veränderbar ist. Auf die Korrekturwerte CG und CK des Korrektursignals C wird später noch eingegangen werden.
Das Spurhaltesystem 20, das Steuergerät 21, die Stelleinrichtung 22 und die Bedieneinheit 28 sind Bestandteil von Unter stützungsmitteln 19 zur Unterstützung des Fahrers beim Fahren entlang einer seitlich begrenzten Fahrbahn 23.
Anhand von 2 wird die Funktionsweise des Spurhaltesystems 20 erläutert. Im Spurhaltesystem 20 wird auf Basis der Information einer Lageerkennungseinheit 29 eine Sollfahrspur 30 auf der Fahrbahn 23 und die tatsächlich vom Fahrzeug gefahrene Istfahrspur 31 ermittelt. Die Lageerkennungseinheit 29 dient zur Bestimmung der Lage des Fahrzeugs 11 relativ zum Verlauf der Fahrspur 23 und weist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Bildverarbeitungseinheit 29 auf. Alternativ oder zusätzlich zur Bildverarbeitungseinheit könnte die Lageerkennungseinheit 29 auch eine Satelliten gestützte Positionserkennung (z.B. GPS) und/oder eine mit passiven Fahrbahnmarkierungselementen wie Magnetnägeln zusammenwirkende Sensorik aufweisen. Beispielsgemäß ist auch eine mit aktiven Fahrbahnmarkierungselementen 39 wie Fahrbahnbaken und/oder mit Hindernissen 50 wie anderen Fahrzeugen kommunizierende Kommunikationseinrichtung 51 vorgesehen.
Die Sollfahrspur 30 kann zusätzlich zum ermittelten Fahrbahnverlauf auch abhängig von erkannten Hindernissen 50 bestimmt werden. Zur Erkennung der Hindernisse 50 kann das Fahrzeug 11 mit einer Umfeldsensorik ausgestattet sein, wobei auch die Bildverarbeitungseinheit oder die eventuell zur Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation vorgesehene Kommunikationseinrichtung 51 der Lageerkennungseinheit 29 zur Hinderniserkennung verwendet werden kann.
Anschließend wird eine die aktuelle Abweichung zwischen der Sollfahrspur 30 und der Istfahrspur 31 beschreibende Abweichungsgröße D bestimmt und aus dieser Abweichungsgröße D die einzustellende Solllenkgröße Ssoll berechnet.
Anstelle der aktuellen Abweichungsgröße D kann zur Berechnung der Solllenkgröße Ssoll auch die zukünftige Abweichungsgröße D* verwendet werden, die sich beispielsweise folgendermaßen bestimmen lässt: D* = D + ·α(x*, Δψ, ρ) (1)mit

D:: aktuelle Abweichungsgröße, die die aktuelle Abweichung zwischen der Sollfahrspur 30 und der Istfahrspur 31 senkrecht zur Sollfahrspur 30 gemessen beschreibt,
x*:: eine in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 11 vorgebbare Entfernung,
Δψ:: Winkel zwischen der Sollfahrspur 30 und der Istfahrspur 31 des Fahrzeugs 11,
ρ:: Krümmung der Sollfahrspur 30 oder der Fahrbahn 23,
α:: vorgebbare erste Funktionen abhängig von der Entfernung x*, dem Winkel Δψ und der Krümmung ρ.

Aus der Gleichung (1) erhält man durch eine Näherung die Gleichung
Die Entfernung x* kann dabei Parameter abhängig vorgegeben werden, beispielsweise abhängig von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit v und/oder der Fahrzeuglängsbeschleunigung a.
Auf Basis der Solllenkgröße Ssoll wird dann ein selbsttätiger Lenkeingriff durchgeführt, wobei das dabei auf das Lenksystem 10 einwirkende Zusatzlenkmoment Zstell derart gerichtet ist, dass die aktuelle Abweichung zwischen der Sollfahrspur 30 und der Istfahrspur 31 verringert wird. Bei der in 2 darge stellten Fahrsituation wird demnach ein Zusatzlenkmoment Zstell aufgebracht, das einen Lenkeinschlag der lenkbaren Fahrzeugräder 15 in Fahrtrichtung gesehen nach links bewirkt, um die Istfahrspur 31 wieder der Sollfahrspur 30 anzugleichen.
Beim Lenksystem 10 sind das Lenkrad 12 und die lenkbaren Fahrzeugräder 15 mechanisch miteinander verbunden, so dass während des selbsttätigen Lenkeingriffs ein Rückwirkungsmoment R am Lenkrad 12 hervorgerufen wird. Um den Fahrer nicht zu irritieren und ihm die Hoheit über das Fahrzeug 11 in jeder Fahrsituation zu überlassen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Rückwirkungsmoment R betragsmäßig zu begrenzen. Dies wird durch eine betragsmäßige Begrenzung der vom Spurhaltesystem 20 ermittelten und angeforderten Solllenkgröße Ssoll erreicht. Zur Begrenzung der Solllenkgröße Ssoll bzw. des von der Solllenkgröße Ssoll beschriebenen Zusatzsolllenkmoments Zsoll, wird abhängig von dem durch den Handmomentensensor 27 erfassten oder geschätzten Handmoment H ein dynamischer Grenzwert GD im Steuergerät 21 berechnet, auf den die Solllenkgröße Ssoll bzw. das Zusatzsollmoment Zsoll begrenzt wird, wodurch beispielsgemäß das begrenzte Zusatzsollmoment Zlim gebildet wird. Das begrenzte Zusatzsollmoment Zlim wird durch einen die Stelleinrichtung 22 ansteuernden Ansteuerstrom I beschrieben und von der Stelleinrichtung 22 als Zusatzlenkmoment Zstell auf das Lenksystem 10 aufgebracht.
Der dynamische Grenzwert GD verringert sich betragsmäßig mit zunehmendem Betrag des Handmoments H. Je größer also der Betrag des Handmoments H am Lenkrad 12 ist, desto kleiner ist das maximal mögliche, durch die Stelleinrichtung 22 der Unterstützungsmittel 19 eingestellte Zusatzlenkmoment Zstell. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der dynamische Grenzwert GD wie folgt berechnet: GD = K(H)·GB (2)mit

K(H):: vom Handmoment H abhängiger Faktor K,
GB:: fest vorgegebener Basisgrenzwert.

3 zeigt dabei die Abhängigkeit des Faktors K vom Betrag des Handmoments H. Bei Handmomenten H, die betragsmäßig kleiner sind als der Betrag eines unteren Handmomentengrenzwertes Hmin, nimmt der Faktor K den Wert eins an, so dass der dynamische Grenzwert GD gleich dem festen Basisgrenzwert GB ist. Ist der Betrag des Handmoments H größer oder gleich dem unteren Handmomentengrenzwert Hmin und kleiner als ein oberer Handmomentengrenzwert Hmax, so nimmt der Faktor K Werte zwischen Null und Eins an, wobei er mit zunehmendem Betrag des Handmomentes H monoton fallend kleiner wird. Bei der beispielhaft in 3 gezeigten Funktion des Faktors K nimmt dieser im Bereich vom unteren Handmomentengrenzwert Hmin bis zum oberen Handmomentengrenzwert Hmax linear ab mit größer werdendem Betrag des Handmoments H. In diesem Bereich könnte anstelle des linearen Verlaufs auch eine beliebige andere fallende Funktion für den Faktor K vorgegeben werden. Bei Handmomenten, die zumindest dem oberen Handmomentengrenzwert Hmax entsprechen, nimmt der Faktor K den Wert null an, so dass kein selbsttätiger Lenkeingriff mehr erfolgen kann. Alternativ könnte der Faktor K für Beträge des Handmomentes größer oder gleich dem oberen Handmomenten grenzwert Hmax auch auf einen Minimalwert größer als null gesetzt werden.
In 4 ist der beispielhafte zeitliche Verlauf des dynamischen Grenzwertes GD (gepunktete Linie) dargestellt. Die gestrichelte Linie zeigt den beispielhaften zeitlichen Verlauf des vom Spurhaltesystem 20 an das Steuergerät 21 übermittelten Zusatzsolllenkmoments Zsoll. Das im Steuergerät 21 be grenzte Zusatzsolllenkmoment Zlim bzw. das durch die Stelleinrichtung 22 eingestellte Zusatzlenkmoment Zstell sind durch die durchgezogene Linie in 4 dargestellt.
Als Ausgangssituation zur 4 sei angenommen, dass der Fahrer die Unterstützungsmittel 19 eingeschaltet hat, um eine Unterstützung beim Fahren entlang einer seitlich begrenzten Fahrbahn 23 zu erhalten. Vor einem ersten Zeitpunkt t0 sei allerdings zumindest ein Teilsystem der Unterstützungsmittel 19 nicht betriebsbereit oder arbeitet nicht ordnungsgemäß. Beispielsweise ist dies der Fall, wenn durch das Spurhaltesystem 20 bzw. dessen Bildverarbeitungseinheit 29 keine markierte Fahrspur 23 erkannt werden kann. In diesem Fall schalten sich die Unterstützungsmittel 19 selbsttätig in einen passiven Betriebszustand, in dem kein selbsttätiger Lenkeingriff durchgeführt wird.
Zum ersten Zeitpunkt t0 sei nun angenommen, dass alle Teilsysteme der Unterstützungsmittel 19 ordnungsgemäß arbeiten, d.h. auch das Spurhaltesystem 20 kann eine markierte Fahrspur 23 ermitteln, so dass sich die Unterstützungsmittel 19 vom passiven Betriebszustand in den aktiven Betriebszustand umschalten, in dem ein selbsttätiger Lenkeingriff erfolgen kann. Während eines Einschaltzeitraums ab dem ersten Zeitpunkt t0 wird das vom Steuergerät 21 an die Stelleinrichtung 22 übermittelte begrenzte Zusatzsolllenkmoment Zlim durch einen monoton ansteigenden Einschaltgrenzwert GE begrenzt, der beispielsgemäß linear vom Wert null an ansteigt. Dies soll verhindern, dass zum ersten Zeitpunkt t0 sofort ein größeres Rückwirkungsmoment R am Lenkrad 12 anliegt. Aufgrund des ansteigenden Einschaltgrenzwertes GE wird das gegebenenfalls vorliegende, durch die Stelleinrichtung 22 eingestellte Zusatzlenkmoment Zstell und damit auch das Rückwirkungsmoment R am Lenkrad 12 kontinuierlich erhöht, um den Fahrer nicht zu irritieren.
Zu einem zweiten Zeitpunkt t1 entspricht der Einschaltgrenzwert GE dem vom Spurhaltesystem 20 angeforderten Zusatzsolllenkmoment Zsoll. Zu diesem Zeitpunkt ist der Einschaltzeitraum beendet und die Begrenzung durch den Einschaltgrenzwert GE wird aufgehoben.
Nach dem zweiten Zeitpunkt t1 entspricht das im Steuergerät 21 begrenzte Zusatzsolllenkmoment bzw. das durch die Stelleinrichtung eingestellte Zusatzlenkmoment Zstell dem vom Spurhaltesystem 20 angeforderten Zusatzsolllenkmoment Zsoll, da das durch das Spurhaltesystem 20 angeforderte Zusatzsolllenkmoment Zsoll unterhalb des dynamischen Grenzwertes GD liegt.
Zu einem dritten Zeitpunkt t2 überschreitet das vom Spurhaltesystem 20 angeforderte Zusatzsolllenkmoment Zsoll den dynamischen Grenzwert GD. Ab diesem dritten Zeitpunkt t2 entspricht das begrenzte Zusatzsolllenkmoment Zlim bzw. das durch die Stelleinrichtung 22 eingestellte Zusatzlenkmoment Zstell dem jeweils aktuellen Wert des dynamischen Grenzwertes GD der handmomentenabhängig bestimmt wird.
Sobald das vom Spurhaltesystem 20 angeforderte Zusatzsolllenkmoment Zsoll den dynamischen Grenzwert GD wieder unterschreitet, entspricht auch das im Steuergerät 21 begrenzte Zusatzsolllenkmoment Zlim und das durch die Stelleinrichtung 22 eingestellte Zusatzlenkmoment Zstell wieder diesem angeforderten Wert des Zusatzsolllenkmoments Zsoll. Dies ist in 4 ab einem vierten Zeitpunkt t3 der Fall.
Es sei angenommen, dass zu einem fünften Zeitpunkt t4 eines der Teilsysteme der Unterstützungsmittel 19, beispielsweise das Spurhaltesystem 20, nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet. Dies kann z. B. der Fall sein, wenn die Bildverarbeitungseinheit 29 keine markierte Fahrspur 23 erkennen kann. Zu diesem fünften Zeitpunkt t4 beginnt ein Ausschaltzeitraum, während dem das vom Steuergerät 21 an die Stelleinrichtung 22 übermittelte begrenzte Zusatzsolllenkmoment Zlim und damit auch das durch die Stelleinrichtung 22 eingestellte Zusatzlenkmoment Zstell durch einen zeitlich linear abfallenden Ausschaltgrenzwert GA begrenzt werden. Der Ausschaltzeitraum endet zu einem sechsten Zeitpunkt t5, zu dem das begrenzte Zusatzsolllenkmoment Zlim bzw. das eingestellte Zusatzlenkmoment Zstell den Wert null annehmen. Wie schon im Zusammenhang mit dem Einschaltzeitraum (t0 – t1) erläutert, wird analog dazu während des Ausschaltzeitraumes verhindert, dass ein selbsttätiger Lenkeingriff plötzlich und somit für den Fahrer unerwartet beendet wird. Um Irritationen beim Fahrer zu vermeiden, ist erfindungsgemäß eine kontinuierliche Verringerung des aufgeschalteten Zusatzlenkmomentes Zstell durch den Ausschaltgrenzwert GA vorgegeben.
Es versteht sich, dass in Abwandlung zum beschriebenen Ausführungsbeispiel anstelle des rampenartig ansteigenden Einschaltgrenzwertes GE bzw. anstelle des rampenartig abfallenden Ausschaltgrenzwertes GA auch eine andere beliebige Funktion mit ansteigendem bzw. mit abfallendem Verlauf vorgegeben werden könnte.
Die Begrenzung des begrenzten Zusatzsolllenkmomentes Zlim und des eingestellten Zusatzlenkmomentes Zstell während des Einschaltzeitraumes (t0 – t1) durch den Einschaltgrenzwert GE und während des Ausschaltzeitraumes (t4 – t5) durch den Ausschaltgrenzwert GA erfolgt auch dann, wenn ein Ein- bzw. ein Ausschalten der Unterstützungsmittel 19 durch den Fahrer vorgenommen wird, beispielsweise durch eine entsprechende Bedientätigkeit der Bedieneinheit 28. Ein Ausschalten der Unterstützungsmittel 19 kann auch dann vorgesehen werden, wenn eine Fahrzeugverzögerung angefordert oder eingestellt ist, die einen Verzögerungsschwellenwert überschreitet. Die angeforderte Fahrzeugverzögerung kann beispielsweise anhand der Bremspedalstellung und/oder anhand des Bremsdrucks im Hauptbremszylinder und/oder in den Radbremseinrichtungen abgeleitet werden. Die aktuell vorliegende Fahrzeugverzögerung kann auch direkt mit Hilfe eines Längsbeschleunigungssensors gemessen werden.
Die Begrenzungen des begrenzten Zusatzsolllenkmomentes Zlim und des eingestellten Zusatzlenkmomentes Zstell während des Einschaltzeitraumes (t0 – t1) durch den Einschaltgrenzwert GE und während des Ausschaltzeitraumes (t4 – t5) durch den Ausschaltgrenzwert GA können auch ineinander übergehen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn während des Einschaltzeitraumes eines der Teilsysteme der Unterstützungsmittel 19, beispielsweise das Spurhaltesystem 20, nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet und ein selbsttätiges Umschalten vom aktiven in den passiven Betriebszustand erfolgt. Analog hierzu kann auch während des Ausschaltzeitraums ein Umschalten der Unterstützungsmittel 19 vom passiven in den aktiven Betriebszustand erfolgen.
Die Art der Durchführung des selbsttätigen Lenkeingriffs kann auch von der Abweichungsgröße D bzw. D* – die die Abweichung zwischen Sollfahrspur 30 und Istfahrspur 31 beschreibt – abhängen, beispielsweise davon, ob der Betrag der Abweichungsgröße D, D* einen Abweichungsschwellenwert überschreitet oder nicht.
Beispielsgemäß sind ein die in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 11 gesehen nach links zulässige Abweichung beschreibender linksseitiger Abweichungsschwellenwert YL und ein die in Fahrtrichtung gesehen nach rechts zulässige Abweichung beschreibender rechtsseitiger Abweichungsschwellenwert YR unabhängig voneinander vorgegeben.
Der rechtsseitige Abweichungsschwellenwert YR bzw. der linksseitige Abweichungsschwellenwert YL können entweder fest vorgegeben sein oder – wie beim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel – variabel einstellbar sein. Über die Bedieneinheit 28 hat der Fahrer die Möglichkeit, die Abweichungsschwellenwerte YR, YL unabhängig voneinander durch die Einstellung der Korrekturwerte CK, CG in einem vorgegebenen Bereich an seine Fahrweise anzupassen und dadurch den Toleranzbereich etwas zu vergrößern bzw. etwas zu verringern.
Über den ersten Korrekturwert CG kann der Fahrer den rechtsseitigen Abweichungsschwellenwert YR und den linksseitigen Abweichungsschwellenwert YL insbesondere unabhängig voneinander für Geradeausfahrten – also bei Krümmungen ρ der Sollfahrspur 30 bzw. der Fahrbahn 23 unterhalb eines Krümmungsschwellenwertes – verändern bzw. anpassen. Der zweite Korrekturwert CK dient dazu, den rechtsseitigen Abweichungsschwellenwert YR und den linksseitigen Abweichungsschwellenwert YL insbesondere unabhängig voneinander für Kurvenfahrten – also bei Krümmungen ρ der Sollfahrspur 30 bzw. der Fahrbahn 23, die zumindest dem Krümmungsschwellenwert entspricht – einzustellen.
Der linksseitige und/oder der rechtsseitige Abweichungsschwellenwert YL bzw. YR können abhängig von einem oder mehreren erkannten Hindernissen 50 bestimmt bzw. verändert werden. Beispielsweise kann der betreffende Abweichungsschwel lenwert YL bzw. YR begrenzt oder verringert werden, wenn in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 11 gesehen ein Hindernis 50 auf der entsprechenden Fahrzeugseite erkannt wurde. Zur Erkennung der Hindernisse 50 weist das Fahrzeug 11 eine Umfeldsensorik auf, wobei hier die Kommunikationseinrichtung 51 der Lageerkennungseinheit 29 zur Hinderniserkennung verwendet wird.
Über die Kommunikationseinrichtung 51 erhält das Fahrzeug 11 Informationen über die Art des Hindernisses 50, also beispielsweise ob es sich um ein einspuriges oder zweispuriges Fahrzeug, einen LKW mit oder ohne Anhänger oder einen Sattelzug handelt. Ferner wird auch der Bewegungszustand des Hindernisses 50 durch die Funkkommunikation mit dem Hindernis 50 mittels der Kommunikationseinrichtung 51 erfasst und die Hindernislängsgeschwindigkeit und/oder die Hindernisquergeschwindigkeit und/oder die Hindernislängsbeschleunigung und/oder die Hindernisquerbeschleunigung beschreibende Bewegungszustandsdaten ermittelt.
Ferner ist vorgesehen, dass über die Kommunikationseinrichtung 51 auch die Fahrbahnbeschaffenheit der Fahrbahn 23, wie z.B. die Breite oder die Krümmung ρ der Fahrbahn 23 ermittelt wird. Hierfür stellt die Kommunikationseinrichtung 51 eine Funkverbindung zu dem von einer Fahrbahnbake gebildeten aktiven Fahrbahnmarkierungselement 39 her. Die Fahrbahnbeschaffenheit könnte alternativ auch durch eine andere Umfeldsensorik ermittelt werden.
Der linksseitige und der rechtsseitige Abweichungsschwellenwert YL, YR werden nun in Abhängigkeit von einem oder mehreren der folgenden Parameter berechnet:

– der Fahrbahnbeschaffenheit,
– dem Bewegungszustand des Hindernisses 50,
– Fahrzustandsparametern wie Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, Fahrzeuglängsbeschleunigung, Fahrzeugquergeschwindigkeit, Fahrzeugquerbeschleunigung, Fahrzeuggierrate, Fahrzeuggierbeschleunigung und/oder Fahrzeugschwimmwinkel.

7 zeigt eine beispielhafte Abhängigkeit der Abweichungsschwellenwerte YL, YR von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit v, wobei der Betrag des linksseitigen und rechtsseitigen Abweichungsschwellenwerts YL bzw. YR mit zunehmendem Betrag der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit v monoton fallend und beispielsgemäß linear abnimmt.
Bei dem in 5 mit durchgezogenen Linien dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein selbsttätiger Lenkeingriff zur Spurhalteunterstützung nur dann durchgeführt, wenn die Abweichungsgröße D, D* betragsmäßig größer ist als der vorgegebener rechtsseitige Abweichungsschwellenwert YR bzw. der linksseitige Abweichungsschwellenwert YL. Auf diese Weise entsteht um die Sollfahrspur 30 herum ein Toleranzbereich, innerhalb dem Abweichungen zwischen der Sollfahrspur 30 und der Istfahrspur 31 toleriert werden, ohne dass ein selbsttätiger Lenkeingriff erfolgen würde. Auf diese Weise hat der Fahrer des Fahrzeugs 11 die Möglichkeit, die Istfahrspur 31 auf der Fahrbahn 23 innerhalb des Toleranzbereiches zu variieren, ohne einen selbsttätigen Lenkeingriff auszulösen. Erreicht die Abweichungsgröße D, D* betragsmäßig den rechtsseitigen Abweichungsschwellenwert YR bzw. der linksseitigen Abweichungsschwellenwert YL, steigt die Solllenkgröße Ssoll bzw. das Zusatzsolllenkmoment Zsoll mit zunehmendem Betrag der Abweichungsgröße D, D* kontinuierlich und beispielsgemäß linear an.
Dadurch, dass zwei Abweichungsschwellenwerte YR, YL vorgegeben sind, kann der Toleranzbereich bezogen auf die Sollfahrspur 30 unterschiedlich groß sein. Mithin ist es möglich einen bezüglich der Sollfahrspur 30 unsymmetrischen Toleranzbereich vorzugeben.
Alternativ zu der Möglichkeit, einen selbsttätigen Lenkeingriff zur Spurhalteunterstützung nur dann durchzuführen, wenn die Abweichungsgröße D, D* betragsmäßig größer ist als einer der Abweichungsschwellenwerte YL bzw. YR, ist es auch möglich, den selbsttätigen Lenkeingriff zur Spurhalteunterstützung auch dann durchzuführen, wenn die Abweichungsgröße D, D* betragsmäßig kleiner ist als der vorgegebene rechtsseitige Abweichungsschwellenwert YR bzw. der linksseitige Abweichungsschwellenwert YL oder dem rechtsseitigen Abweichungsschwellenwert YR bzw. dem linksseitigen Abweichungsschwellenwert YL entspricht. Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante erfolgt dann die Begrenzung der Solllenkgröße Ssoll auf den dynamischen Grenzwert. Überschreitet der Betrag der Abweichungsgröße D, D* den Betrag des rechtsseitigen Abweichungsschwellenwerts YR bzw. des linksseitigen Abweichungsschwellenwerts YL, so wird ein selbsttätiger Lenkeingriff ohne Begrenzung der Solllenkgröße Ssoll auf den dynamischen Grenzwert GD durchgeführt, wie dies in 5 durch die gestrichelte Linie und den schraffierten Bereich dargestellt ist. Dabei kann die Solllenkgröße Ssoll auf den Basisgrenzwert GB oder einen anderen, handmomentenunabhängigen, vorgebbaren Grenzwert begrenzt werden oder auch unbegrenzt bleiben.
Weiterhin wird der selbsttätige Lenkeingriff zur Spurhalteunterstützung nur dann durchgeführt, wenn keine Betätigung des Fahrtrichtungsanzeigers des Fahrzeugs 11 vorliegt. Bei betätigtem Fahrtrichtungsanzeiger wird davon ausgegangen, dass der Fahrer die aktuelle Sollfahrspur 30 verlassen will, so dass kein dem entgegen wirkender automatischer Lenkeingriff erfolgt. Erst nach dem Ausschalten des Fahrtrichtungsanzeigers ermittelt das Spurhaltesystem 20 eine neue Sollfahrspur 30, auf Basis der dann etwaige selbsttätige Lenkeingriffe vorgenommen werden.
Es kann dabei auch vorgesehen werden, dass ein selbsttätiger Lenkeingriff zur Spurhalteunterstützung erst nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitdauer nach dem Deaktivieren des Fahrtrichtungsanzeigers erfolgt. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn das Fahrzeug 11 über einen Fahrtrichtungsanzeiger verfügt, der durch eine einmalige kurze Betätigung eine vorgegebene Anzahl von Blinkerbetätigungen auslöst und sich anschließend selbsttätig abschaltet. Um einen zu frühen selbsttätigen Lenkeingriff bei noch nicht abgeschlossenem Fahrspurwechsel zu verhindern, kann dann während der vorgegebenen Zeitdauer nach dem Abschalten des Fahrtrichtungsanzeigers ein solcher automatischer Lenkeingriff verhindert werden.
Alternativ oder zusätzlich zum Zusatzsollmoment Zsoll kann die Solllenkgröße Ssoll auch einen Zusatzsolllenkwinkel beschreiben. Dieser Zusatzsolllenkwinkel wird dann in gleicher Weise begrenzt wie das vorstehend am Beispiel des Zusatzsollmomentes Zsoll beschrieben wurde, wobei das Steuergerät 21 dann einen begrenzten Zusatzsolllenkwinkel erzeugt, der der Stelleinrichtung 22 oder einem anderen geeigneten Lenkaktuator zur Einstellung des daraus resultierenden Zusatzlenkwinkels übermittelt wird. Dabei kann der begrenzte Zusatzsolllenkwinkel wie folgt gebildet werden: LWZlim = LWZsoll für LWZsoll ≤ GD' LWZlim = GD' für LWZsoll > GD' GD' = K(H)·GB' (3) mit

LWZlim:: begrenzter Zusatzsolllenkwinkel,
LWZsoll:: Zusatzsolllenkwinkel,
GD':: dynamischer Zusatzlenkwinkelgrenzwert.
K(H):: vom Handmoment H abhängiger Faktor K,
GB':: fest vorgegebener Zusatzlenkwinkel-Basisgrenzwert.

In Gleichung (3) ist im Unterschied zu 4 der dynamische Zusatzlenkwinkelgrenzwert GD' durch eine Lenkwinkelgröße und nicht durch eine Momentengröße gebildet. Ansonsten wird das im Zusammenhang mit 4 beschriebene Begrenzungsverfahren analog für den Zusatzlenkwinkel angewendet.
Insbesondere bei kaskadierten Reglern, die sowohl den Zusatzlenkwinkel als auch das Zusatzlenkmoment – beispielsweise in einem untergeordneten Regler – einstellen, kann eine Begrenzung des Zusatzsolllenkwinkels und des Zusatzsollmoments erfolgen, was zu einer erhöhten Sicherheit der gesamten Reglerstruktur führt.
Beim Ausführungsbeispiel wird zusätzlich zum selbsttätigen Lenkeingriff über die Stelleinrichtung 22 auch eine haptische Rückmeldung am Lenkrad 12 erzeugt, wobei das Lenkrad in Umfangsrichtung in Schwingungen versetzt wird, so dass der Fahrer am Lenkrad 12 Vibrationen spürt. Dies ist in 1 durch den Doppelpfeil 40 schematisch dargestellt. Des Weiteren wird und über eine Audioanlage 44 eine akustische Rückmeldung an den Fahrer hervorgerufen.
Die haptische Rückmeldung am Lenkrad 12 und die akustische Rückmeldung über die Audioanlage 44 werden ausgelöst, wenn das Fahrzeug 11 trotz des automatischen Lenkeingriffs die Fahrbahn 23 zu verlassen droht. Dies kann durch die Lageerkennungseinheit 29 festgestellt werden, z.B. wenn das Fahr zeug auf oder über die linksseitige Markierung 41 oder die rechtsseitige Markierung 42 der Fahrbahn 23 fährt.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgen der selbsttätige Lenkeingriff, die haptische Rückmeldung und die akustische Rückmeldung zeitlich nacheinander zur Bildung von drei Eskalationsstufen. Wenn der Betrag der Abweichungsgröße D, D* um einen vorgegebenen ersten Differenzwert Δ1 größer ist als der Betrag des linksseitigen Abweichungsschwellenwertes YL bzw. des rechtsseitigen Abweichungsschwellenwertes YR, erfolgt die haptische Rückmeldung am Lenkrad 12. Nimmt die Abweichungsgröße betragsmäßig weiter zu und ist der Betrag der Abweichungsgröße D, D* dann um einen vorgegebenen zweiten Differenzwert Δ2 größer als der Betrag des linksseitigen Abweichungsschwellenwertes YL bzw. des rechtsseitigen Abweichungsschwellenwertes YR, wird der Fahrer schließlich durch die akustische Rückmeldung gewarnt. Um die zeitlich vorgesehen Abfolge der Rückmeldungen sicherzustellen, ist der Betrag des zweiten Differenzwertes Δ1 größer als der Betrag des ersten Differenzwertes Δ1:
|Δ1| < |Δ2| mit Δ1 und Δ2 > 0.
Dabei können die Differenzwerte fest oder Parameter abhängig vorgegeben werden.
6 zeigt den beispielhaften Verlauf einer ersten Schwingung 45 und einer zweiten Schwingung 46, die jeweils einen sinusförmigen Verlauf mit einer Amplitude A1 bzw. -A2 und einer Periodendauer T aufweisen. In 6 bedeuten Schwingungswerte größer als null eine Auslenkung des Lenkrades 12 in Drehrichtung nach links und Schwingungswerte kleiner als null eine Auslenkung des Lenkrades 12 in Drehrichtung nach rechts. Droht das Fahrzeug 11 die Fahrspur 23 in Fahrtrichtung gesehen nach links zu verlassen werden Schwingungswerte kleiner als null vorgegeben (zweite Schwingung 46) und droht das Fahrzeug 11 die Fahrspur 23 in Fahrtrichtung gesehen nach rechts zu verlassen werden Schwingungswerte größer als null vorgegeben (erste Schwingung 45), so dass auch die haptische die Lenkrichtung angibt, in die das Lenkrad 12 zur Vermeidung eines versehentlichen Verlassens der Fahrspur 23 gedreht werden muss. Die Schwingungen 45 bzw. 46 werden der jeweils aktuellen Lenkradstellung überlagert.
Die Frequenz und der Betrag der Amplitude werden in Abhängigkeit vom Betrag der Abweichungsgröße D, D* ermittelt. Je größer der Betrag der Abweichungsgröße D, D* ist, desto größer wird der Betrag der Amplitude A1 bzw. A2 der Schwingung 45 bzw. 46 gewählt. Gleichzeitig wird die Frequenz der Schwingung 45, 46 mit betragsmäßig zunehmender Abweichungsgröße erhöht. Der Fahrer erhält somit durch die haptische Rückmeldung gleichzeitig eine Information darüber, wie groß die betragsmäßige Abweichung der Istfahrspur 31 von der Sollfahrspur 30 aktuell ist. Mithin wird er auf die zunehmende Gefahr des Verlassens der Fahrbahn 23 über die haptische Rückmeldung informiert.
Es versteht sich, dass es in Abwandlung hierzu ist auch denkbar wäre, eine haptische Rückmeldung durch eine Schwingung zu erzeugen, die sinusförmig um die aktuelle Lenkradstellung in Drehrichtung des Lenkrades 12 sowohl nach links als auch nach rechts schwingt.
Anstelle der sinusförmigen Schwingungen 45, 46 könne auch ein anderer Schwingungsverlauf zur Erzeugung der haptischen Rückmeldung am Lenkrad 12 vorgegeben werden, wie z.B. eine dreieckförmige oder eine sägezahnförmige Schwingung.

Claims

Verfahren zur Unterstützung des Fahrers beim Fahren entlang einer seitlich begrenzten Fahrbahn (23), bei dem Unterstützungsmittel (19) eine Sollfahrspur (30) ermitteln und einen selbsttätigen Lenkeingriff in Abhängigkeit von einer die Abweichung zwischen einer tatsächlichen Istfahrspur (31) des Fahrzeugs (11) und der Sollfahrspur (30) beschreibenden Abweichungsgröße (D, D*) hervorrufen, wobei zur Durchführung des selbsttätigen Lenkeingriffs eine einen einzustellenden Zusatzsolllenkwinkel und/oder ein einzustellendes Zusatzsolllenkmoment (Zsoll) beschreibende Solllenkgröße (Ssoll) ermittelt wird, die zur Einstellung des Zusatzsolllenkwinkels bzw. des Zusatzsolllenkmoments (Zsoll) durch eine Stelleinrichtung (22) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Art des selbsttätigen Lenkeingriffs davon abhängt, ob der Betrag der Abweichungsgröße (D, D*) größer ist als der Betrag wenigstens eines vorgegebenen Abweichungsschwellenwerts (YR, YL) oder nicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Abweichungsschwellenwert (YR, YL) variabel ist und insbesondere durch den Fahrer veränderbar ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Abweichungsschwellenwert (YR, YL) in Abhängigkeit von Parametern wie Umgebungsparametern (ρ) und/oder Fahrzeugparametern und/oder Fahrzustandsparametern wie Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, Fahrzeuglängsbeschleunigung; Fahrzeugquergeschwindigkeit, Fahrzeugquerbeschleunigung, Gierrate, Gierbeschleunigung und/oder Schwimmwinkel des Fahrzeugs (11) vorgebbar ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des wenigstens einen Abweichungsschwellenwertes (YR, YL) mit betragsmäßig zunehmender Fahrzeuglängsgeschwindigkeit (v) insbesondere monoton fallend abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Abweichungsschwellenwert (YR, YL) in Abhängigkeit von der Krümmung (ρ) der Sollfahrspur (30) oder der Fahrbahn (23) verschiedene Werte annehmen kann, die durch den Fahrer separat veränderbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Abweichungsschwellenwert (YR, YL) von der Fahrzeuggeometrie, insbesondere der Breite des Fahrzeugs (11) und/oder der Fahrbahnbeschaffenheit und insbesondere der Breite der Fahrbahn (23) abhängt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahnbeschaffenheit wie die Breite der Fahrbahn (23) beschreibende Daten mittels Funkkommunikation in das Fahrzeug (11) übertragen werden
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein die in Fahrtrichtung gesehen nach links zulässige Abweichung beschreibender linksseitiger Abweichungsschwellenwert (YL) und ein die in Fahrtrichtung gesehen nach rechts zulässige Abweichung beschreibender rechtsseitiger Abweichungsschwellenwert (YR) unabhängig voneinander vorgebbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollfahrspur (30) und/oder der Abweichungsschwellenwert (YL, YR) in Abhängigkeit von einem in der Umgebung des Fahrzeugs (11) erkannten Hindernis und/oder von der Art des Hindernisses ermittelt und/oder verändert werden.
Verfahren nach Anspruch 9 in Verbindung mit Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der linsseitige Abweichungsschwellenwert (YL) vom ermittelten Bewegungszustand eines in Fahrtrichtung des Fahrzeugs (11) gesehen links neben oder vor dem Fahrzeug (11) befindlichen Hindernisses abhängt und/oder dass der rechtsseitige Abweichungsschwellenwert (YR) vom ermittelten Bewegungszustand eines in Fahrtrichtung des Fahrzeugs (11) gesehen rechts neben oder vor dem Fahrzeug (11) befindlichen Hindernisses abhängt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungszustand eines Hindernisses und/oder die Art des Hindernisses mittels Funkkommunikation zwischen Hindernis und Fahrzeug (11) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Abweichungsschwellenwert (YR, YL) fest vorgegeben ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass während des selbsttätigen Lenkeingriffs ein Rückwirkungsmoment (R) auf das Lenkrad (12) des Fahrzeugs (11) auftritt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein dynamischer Grenzwert (GD) für die Solllenkgröße (Ssoll) vorgegeben wird, der abhängig von einem vom Fahrer am Lenkrad (12) ausgeübten aktuellen Handmoment (H) ermittelt wird, wobei die Solllenkgröße (Ssoll) zur Begrenzung des Rückwirkungsmomentes (R) während eines selbsttätigen Lenkeingriffs auf den dynamischen Grenzwert (GD) begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des dynamischen Grenzwertes (GD) mit zunehmendem Betrag des Handmoments (H) abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des dynamischen Grenzwertes (GD) mit zunehmendem Betrag des Handmoments (H) monoton fallend abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Grenzwert abhängig von einem fest vorgebbaren Basisgrenzwert (GB) und einem vom Handmoment abhängigen Faktor (K) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung der Solllenkgröße (Ssoll) auf den dynamischen Grenzwert (GD) nur stattfindet, wenn der Betrag der Abweichungsgröße (D, D*) kleiner ist als der Betrag des vorgegebenen Abweichungsschwellenwerts (YR, YL) oder gleich dem Betrag des vorgegebenen Abweichungsschwellenwerts (YR, YL) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der selbsttätige Lenkeingriff nur dann erfolgt, wenn der Betrag der Abweichungsgröße (D, D*) größer ist als der Betrag des wenigstens einen vorgegebenen Abweichungsschwellenwerts (YR, YL).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum selbsttätigen Lenkeingriff eine haptische Rückmeldung am Lenkrad (12) und/oder eine akustische Rückmeldung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die haptische und/oder die akustische Rückmeldung erst dann durchgeführt wird, wenn durch die Unterstützungsmittel (19) der Beginn des Verlassens der Fahrbahn (23) erkannt wurde.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die haptische Rückmeldung erst dann durchgeführt wird, wenn der Betrag der Abweichungsgröße (D, D*) um einen vorgebbaren ersten Differenzwert (Δ1) größer ist als der Betrag des wenigstens einen vorgegebenen Abweichungsschwellenwerts (YR, YL).
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zur haptischen Rückmeldung Vibrationen auf das Lenkrad (12) aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz und/oder die Amplitude der Vibrationen vom Betrag der Abweichungsgröße (D, D*) abhängen.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische Rückmeldung erst dann durchgeführt wird, wenn der Betrag der Abweichungsgröße (D, D*) um einen vorgebbaren zweiten Differenzwert (Δ2) größer ist als der Betrag des wenigstens einen vorgegebenen Abweichungsschwellenwerts (YR, YL).
Verfahren nach Anspruch 25 in Verbindung mit Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des zweiten Differenzwertes (Δ2) größer ist als der Betrag des ersten Differenzwertes (Δ1).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der selbsttätige Lenkeingriff nur dann erfolgt, wenn der Fahrtrichtungsanzeiger nicht betätigt wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das durch den selbsttätigen Lenkeingriff erzeugte Zusatzlenkmoment (Zstell) oder der erzeugte Zusatzlenkwinkel derart gerichtet ist, dass die Abweichung zwischen Sollfahrspur (30) und Istfahrspur (31) verringert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Unterstützungsmittel (19) selbsttätig in einen passiven Betriebszustand umschalten, wenn zumindest eines der Teilsysteme (20) der Unterstützungsmittel (19) nicht ordnungsgemäß arbeitet, und dass sich die Unterstützungsmittel (19) in einen aktiven Betriebszustand umschalten, wenn alle Teilsysteme (20) der Unterstützungsmittel (19) ordnungsgemäß arbeiten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Solllenkgröße (Ssoll) zur Begrenzung des Rückwirkungsmoments (R) während eines Einschaltzeitraums (t0 bis t1) beim Einschalten der Unterstützungsmittel (19) auf einen Einschaltgrenzwert (GE) begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Solllenkgröße (Ssoll) zur Begrenzung des Rückwirkungsmoments (R) während eines Ausschaltzeitraums (t4 bis t5) beim Ausschalten der Unterstützungsmittel (19) auf einen Ausschaltgrenzwert (GA) begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschaltgrenzwert (GE) und/oder der Ausschaltgrenzwert (GA) einen zeitlich abhängigen Verlauf aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Einschaltgrenzwerts (GE) einen rampenartig ansteigenden und/oder der Betrag des Ausschaltgrenzwerts (GA) einen rampenartig abfallenden Verlauf aufweisen.
Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers beim Fahren entlang einer seitlich begrenzten Fahrbahn (23), bei dem Unterstützungsmittel (19) eine Sollfahrspur (30) ermitteln und einen selbsttätigen Lenkeingriff in Abhängigkeit von einer die Abweichung zwischen einer tatsächlichen Istfahrspur (31) des Fahrzeugs (11) und der Sollfahrspur (30) beschreibenden Abweichungsgröße (D, D*) hervorrufen, wobei zur Durchführung des selbsttätigen Lenkeingriffs eine einen einzustellenden Zusatzsolllenkwinkel und/oder ein einzustellendes Zusatzsolllenkmoment (Zsoll) beschreibende Solllenkgröße (Ssoll) ermittelt wird, die zur Einstellung des Zusatzsolllenkwinkels bzw. des Zusatzsolllenkmoments (Zsoll) durch eine Stelleinrichtung (22) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Art des selbsttätigen Lenkeingriffs davon ab hängt, ob der Betrag der Abweichungsgröße (D, D*) größer ist als der Betrag wenigstens eines vorgegebenen Abweichungsschwellenwerts (YR, YL) oder nicht.