DE102007011275B4

DE102007011275B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Umsetzung einer Lenkmomentenempfehlung für ein Spurhalteassistenzsystem mit einer elektromechanischen Lenkung

Info

Publication number: DE102007011275B4
Application number: DE200710011275
Authority: DE
Inventors: Dirk Dreyer; Danny Holluschek
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: DE102007011275A1

Abstract

Verfahren zur Umsetzung einer Lenkmomentenempfehlung für ein Spurhalteassistenzsystem mit einer elektromechanischen Lenkung, umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Erfassen einer Handmomentenanforderung (MH) und einer Momentenempfehlung (ME), wobei die Handmomentenanforderung (MH) über eine Lenkunterstützungsfunktionseinheit (2) einem Servomotor (10) der elektromechanischen Lenkung und die Momentenempfehlung (ME) direkt dem Servomotor (10) der elektromechanischen Lenkung zugeführt wird, b) Erfassen, ob die Handmomentenanforderung (MH) der Momentenempfehlung (ME) entgegenwirkt, c) Generieren eines Handmomentenoffsets (11), falls die Handmomentenanforderung (MH) der Momentenempfehlung (ME) entgegenwirkt und d) Aufaddieren des generierten Handmomentenoffsets (11) auf die Handmomentenanforderung (MH), wobei der Handmomentenoffset (11) ein unterschiedliches Vorzeichen als die Handmomentenanforderung (MH) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umsetzung einer Lenkmomentenempfehlung für ein Spurhalteassistenzsystem mit einer elektromechanischen Lenkung.
Bei Spurhalteassistenzsystemen (HCA Heading Controll Assist) wird das Verlassen einer Fahrspur erfasst und eine Lenkmomentenempfehlung generiert, die dann an die elektromechanische Lenkung übermittelt wird. Diese Lenkmomentenempfehlung ist dabei so ausgelegt, dass sollte der Fahrer die Hände vom Lenkrad nehmen (”Hands Off”), sich ein unkritisches Moment (Offset) für einen unkritischen Lenkwinkel einstellt. Wenn der Fahrer die Hände am Lenkrad hat, wird eine Momentenanforderung von der Lenkunterstützungsfunktion überstimmt. Die generierte Zahnstangenkraft wird sofort als Handmoment am Eingang der Lenkunterstützungsfunktion sichtbar. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn der Fahrer die Momentenempfehlung des Spurhalteassistenzsystems überstimmt, da die eigentliche Empfehlung aufgrund der großen Verstärkung der Lenkunterstützung nicht wahrgenommen wird.
Aus der DE 601 13 242 T2 ist ein Verfahren zur Umsetzung einer Lenkmomentenempfehlung für ein Spurhalteassistenzsystem bekannt. Das Lenksystem weist eine hydraulische Hilfskraftlenkung zum Steuern/Regeln der gelenkten Position der Vorderräder als Antwort auf eine manuelle Betätigung eines Lenkrads auf. Um den Fahrer beim Spurhalten zu unterstützen, ist ein zusätzlicher Aktuator in Form eines Elektromotors vorgesehen, der eine zur Lenkausrichtung dienende Lenkmomentenunterstützung auf das Lenksystem aufbringt.
Die DE 10 2005 002 614 A1 betrifft ein Lenksystem mit einem elektronisch ansteuerbaren Stellglied zur Beeinflussung des für den Fahrer am Lenkrad spürbaren Lenkmoments. Das Stellglied, insbesondere ein Elektromotor, wird unter Berücksichtigung des vom Fahrer aufgebrachten Lenkmoments und des hieraus resultierenden Lenkwinkels sowie zumindest einer vom Fahrverhalten des Fahrzeugs abgeleiteten Korrekturgröße wie Längsbeschleunigung, Aufbau-Vertikalbeschleunigung, Höhenstand des Aufbaus, Drehzahl der Fahrzeugräder, Lenkmoment, Schwimmwinkel oder Reifenschlupf geeignet angesteuert. Dabei wird die Korrekturgröße über einen Hochpassfilter oder ein Differenzierglied geleitet und dem Ansteuersignal des Elektromotors aufgeschaltet, wobei eine größenmäßige Beschränkung, fahrgeschwindigkeitsabhängige Verstärkung und/oder amplitudenabhängige Verstärkung der Korrekturgröße durchgeführt wird.
Ein aus der DE 10 2004 027 586 A1 bekanntes Hilfskraftlenksystem, bei dem während eines vom Fahrer unabhängigen Lenkeingriffs ein Überlagerungssteller zur Erzeugung einer Überlagerungsgröße angesteuert bzw. aktiviert wird, kann derart angesteuert werden, dass die von der Hilfskrafteinrichtung erzeugte Hilfskraft beeinflusst wird, um das Rückwirkungsmoment auf das Lenkrad zu reduzieren und die Gefahr von Irritationen für den Fahrer zu mindern, die durch den vom Fahrer unabhängigen Lenkeingriff entstehen.
Die DE 10 2006 013 045 A1 betrifft ein Spurhalteassistenzsystem, bei dem in Abhängigkeit der Querabweichung der Fahrposition für eine Lenkeinheit ein Hilfsmoment bereitgestellt wird. Das Hilfsmoment wird reduziert, wenn die Größe der Querabweichung durch eine Lenkoperation des Fahrers reduziert wird.
Ein weiteres Spurhalteassistenzsystem ist aus der DE 601 05 708 T2 bekannt. Dabei wird ein, Ziellenkmoment eingestellt, welches erforderlich ist, um der Fahrspur zu folgen, in Übereinstimmung mit der Information über die Fahrspur und den tatsächlichen Lenkwinkel des Fahrzeugs. Ferner sind ein Steuerlenkrichtungs-Unterscheidungsabschnitt und ein Ziellenkdrehmoment-Begrenzungsabschnitt vorgesehen.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umsetzung einer Lenkmomentenempfehlung für ein Spurhalteassistenzsystem einer elektromechanischen Lenkung zu schaffen, wo die Wahrnehmbarkeit einer Momentenempfehlung verbessert wird.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen. der Ansprüche 1 und 4. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu erfasst die Vorrichtung zur Umsetzung einer Lenkmomentenempfehlung für ein Spurhalteassistenzsystem mit einer elektromechanischen Lenkung eine Handmomentenanforderung und eine Momentenempfehlung, wobei die Handmomentenanforderung über eine Lenkunterstützungsfunktionseinheit einem Servomotor der elektromechanischen Lenkung und die Momentenempfehlung direkt dem Servomotor der elektromechanischen Lenkung zugeführt wird. Dabei wird erfasst, ob die Handmomentenanforderung der Momentenempfehlung entgegenwirkt, wobei ein Handmomentenoffset generiert wird, falls die Handmomentenanforderung der Momentenempfehlung entgegenwirkt, und der generierte Handmomentenoffset auf die Handmomentenanforderung aufaddiert wird, wobei der Handmomentenoffset ein unterschiedliches Vorzeichen als die Handmomentenanforderung aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die Momentenempfehlung unabhängig von verschiedenen Abstimmungen der Lenkunterstützungsfunktionseinheit ist und wahrnehmbarer bleibt. Die Momentenempfehlung wird dabei von dem Spurhalteassistenzsystem zur Verfügung gestellt, wohingegen die Handmomentenanforderung beispielsweise durch einen Drehmomentsensor zur Verfügung gestellt wird, der das aufgebrachte Handmoment des Fahrers am Lenkrad erfasst. Das Handmomentenoffset kann dabei die Höhe der eigentlich gewünschten Momentenempfehlung haben und wird für den Fahrer sofort spürbar. Dies geschieht aber nur dann, wenn das aktuelle Handmoment (Handmomentenanforderung) der aktuellen Lenkempfehlung (Momentenempfehlung) entgegenwirkt. Eine sprunghafte Momentenempfehlung wird nicht von der Lenkunterstützung aufgrund von Trägheiten in der Lenksäule, die oberhalb des Momentensensors ihre Ursache finden, überstimmt.
Vorzugsweise entspricht die direkt dem Servomotor zugeführte Momentenempfehlung dem Offset für den ”Hands Off”-Zustand, so dass im Falle des ”Hands Off”-Zustands das Lenkverhalten des Kraftfahrzeuges unkritisch ist, d. h. die Lenkung reagiert prinzipiell wie im Stand der Technik, nur schneller.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Lenkunterstützungsfunktionen in der Lenkunterstützungsfunktionseinheit geschwindigkeitsabhängig.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Umsetzung einer Lenkmomentenempfehlung für ein Spurhalteassistenzsystem mit einer elektromechanischen Lenkung.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Lenkunterstützungsfunktionseinheit 2, einen Addierer 3, einen Absolutwertbilder 4, eine Momentenoffsetkennlinie 5, einen Vorzeichenerkenner 6, einen Vorzeichenvergleicher 7, einen Multiplizierer 8 und eines weiteren Addierer 9. Als Eingangsgrößen werden der Vorrichtung 1 eine Handmomentenanforderung MH, eine Momentenempfehlung ME sowie die Kraftfahrzeugsgeschwindigkeit V zugeführt, wobei die Signale beispielsweise über einen CAN-Bus übermittelt werden. Die Handmomentenanforderung MH wird dabei beispielsweise über einen Drehmomentsensor unterhalb einer Lenksäule erfasst, wohingegen die Momentenempfehlung von einem Steuergerät eines Spurhalteassistenzsystems übermittelt wird.
Zur Erläuterung der Vorrichtung werden drei Fälle unterschieden:

1) Momentenempfehlung bei Hands Off,
2) Handmomentenanforderung bei keiner Momentenempfehlung und
3) Momentenempfehlung bei gleichzeitiger Handmomentenanforderung.

zu 1)
Bei einem Hands Off ist MH = 0. Entsprechend liegt am oberen Eingang des Addierers 9 eine Null an. Des Weiteren liegt kein unterschiedliches Vorzeichen zwischen MH und ME vor, so dass der Vorzeichenvergleicher 7 an seinem einen Ausgang eine Null liefert, so dass am Ausgang des Multiplizierers 8 und somit am unteren Eingang des Addierers 9 ebenfalls eine Null anliegt. Bei einem Moment = Null am Ausgang des Addierers 9 liefert auch die Lenkunterstützungsfunktionseinheit 2 ein Moment Null, so dass am oberen Eingang des Addierers 3 eine Null anliegt. Die Momentenempfehlung ME liegt hingegen direkt am unteren Eingang des Addierers 3 und wird dem Servomotor 10 der elektromechanischen Lenkung zugeführt. Die Momentenempfehlung ME ist dabei so gewählt, dass sich ein unkritischer Lenkwinkel einstellt, der aber dem Verlassen der Fahrspur entgegenwirkt. Entscheidend ist aber, dass die Momentenempfehlung ME ohne Verzögerung sofort durchgreift.
zu 2)
Die Momentenempfehlung ME ist Null, daher liegt am unteren Eingang des Addierers 3 eine Null an. Da zwischen MH und ME keine unterschiedlichen Vorzeichen vorliegen, ist der eine Ausgang des Vorzeichenvergleichers 7 Null und somit liegt auch am unteren Eingang des Addierers 9 eine Null. Somit liegt am oberen Eingang des Addierers 3 nur die über die Lenkunterstützungsfunktionseinheit 2 verstärkte Handmomentenanforderung MH an, die dann dem Servomotor 10 zugeführt wird. Das System verhält sich wie im Stand der Technik.
zu 3)
Weisen die Handmomentenanforderung MH und die Momentenempfehlung ME das gleiche Vorzeichen auf, so lenkt der Fahrer in Richtung der Empfehlung. Der Vorzeichenvergleicher 7 liefert eine Null. Am Eingang des Addierers 3 liegt dann die Momentenempfehlung ME und die über die Lenkunterstützungsfunktionseinheit 2 verstärkte Handmomentenanforderung MH an. Weisen hingegen ME und MH unterschiedliche Vorzeichen auf, so liegt ein zusätzlicher Wert (Handmomentenoffset 11) am unteren Eingang des Addierers 9 an, der der Handmomentenanforderung MH entgegenwirkt, also auch ein unterschiedliches Vorzeichen hat. Entsprechend liegt ein kleineres Moment am Ausgang des Addierers 9 und somit auch am Eingang des Addierers 3. Der Fahrer spürt also neben der Momentenempfehlung ME (Offset für Hands Off) ein weiteres Gegenmoment, so dass dieser zum Gegenlenken animiert wird, um dem Verlassen der Fahrspur entgegenzuwirken. Dabei wird im Absolutwertbilder 4 zunächst der Absolutwert von MH gebildet und über die Kennlinie 5 modifiziert. Der Vorzeichenerkenner 6 erfasst hingegen das Vorzeichen von MH (”–1” oder ”+1”). Durch den Absolutwertbilder 4 und den Vorzeichenerkenner 6 kann die Kennlinie 5 auf positive Momente beschränkt werden, da das Lenkverhalten symmetrisch ist. Der eine Ausgang des Vorzeichenvergleichers ist ”+1”, da die Vorzeichen unterschiedlich sind, wohingegen der andere Ausgang eine ”–1” liefert, um das Vorzeichen des Produkts am Ausgang des Multiplizierers 8 zu wechseln, da dies ein anderes Vorzeichen aufweisen muss als MH. Somit kann im Falle, wo der Fahrer die Hände am Lenkrad hat (Hands On) ein stärkeres Gegenmoment aufgebracht werden als im Fall ”Hands Off”.

Claims

Verfahren zur Umsetzung einer Lenkmomentenempfehlung für ein Spurhalteassistenzsystem mit einer elektromechanischen Lenkung, umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Erfassen einer Handmomentenanforderung (M_H) und einer Momentenempfehlung (M_E), wobei die Handmomentenanforderung (M_H) über eine Lenkunterstützungsfunktionseinheit (2) einem Servomotor (10) der elektromechanischen Lenkung und die Momentenempfehlung (M_E) direkt dem Servomotor (10) der elektromechanischen Lenkung zugeführt wird, b) Erfassen, ob die Handmomentenanforderung (M_H) der Momentenempfehlung (M_E) entgegenwirkt, c) Generieren eines Handmomentenoffsets (11), falls die Handmomentenanforderung (M_H) der Momentenempfehlung (M_E) entgegenwirkt und d) Aufaddieren des generierten Handmomentenoffsets (11) auf die Handmomentenanforderung (M_H), wobei der Handmomentenoffset (11) ein unterschiedliches Vorzeichen als die Handmomentenanforderung (M_H) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die direkt dem Servomotor zugeführte Momentenempfehlung (M_E) dem Offset für den ”Hands Off”-Zustand entspricht.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkunterstützungsfunktionen in der Lenkunterstützungsfunktionseinheit (2) geschwindigkeitsabhängig sind.
Vorrichtung (1) zur Umsetzung einer Lenkmomentenempfehlung für ein Spurhalteassistenzsystem mit einer elektromechanischen Lenkung, wobei eine Handmomentenanforderung (M_H) und eine Momentenempfehlung (M_E) erfasst werden, wobei die Handmomentenanforderung (M_H) über eine Lenkunterstützungsfunktionseinheit (2) einem Servomotor (10) der elektromechanischen Lenkung und die Momentenempfehlung (M_E) direkt dem Servomotor (10) der elektromechanischen Lenkung zugeführt wird, wobei erfasst wird, ob die Handmomentenanforderung (M_H) der Momentenempfehlung (M_E) entgegenwirkt, wobei ein Handmomentenoffset (11) generiert wird, falls die Handmomentenanforderung (M_H) der Momentenempfehlung (M_E) entgegenwirkt und der generierte Handmomentenoffset (11) auf die Handmomentenanforderung (M_H) aufaddiert wird, wobei der Handmomentenoffset (11) ein unterschiedliches Vorzeichen als die Handmomentenanforderung (M_H) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die direkt dem Servomotor (10) zugeführte Momentenempfehlung (M_E) dem Offset für den ”Hands Off”-Zustand entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkunterstützungsfunktionen in der Lenkunterstützungsfunktionseinheit (2) geschwindigkeitsabhängig sind.