DE102009027492A1

DE102009027492A1 - Erzeugung eines Lenkmoments in einem Lenksystem eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102009027492A1
Application number: DE200910027492
Authority: DE
Inventors: Roland Greul; Thomas Werner
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2011-01-20

Abstract

Um in einem Fahrzeug ein besonders komfortables und ermüdungsfreies Lenken zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass ein Lenkmoment reduziert wird, wenn ein stationärer Fahrzeustand vorliegt und für eine aktuelle Fahrsituation eine Reduzierung des Lenkmoments vorgesehen ist. Das Lenkmoment wird vorzugsweise reduziert, wenn das Fahrzeug auf einer Autobahn oder einer autobahnähnlichen Straße in einer quasistationären Kurvenfahrt bewegt wird. Die Reduzierung des Lenkmoments erfolgt automatisch dann, wenn eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (20) einen ersten Schwellwert (24) überschreitet und eine aktuelle Querbeschleunigung (21) einen zweiten Schwellwert (25) unterschreitet. Damit wird erreicht, dass die von dem Fahrer zur Abstützung dieses stationären Lenkmoments aufzubringende Kraft reduziert wird. Vorzugsweise werden der erste Schwellwert (24) und der zweite Schwellwert (25) nicht explizit vorgegeben, sondern in Abhängigkeit von Abhängigkeit von aktuell erfassten Werten bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Lenkmoments bei einem Lenksystem in einem Fahrzeug, wobei das Lenkmoment in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrsituation beeinflusst wird.
Die Erfindung betrifft auch ein Steuergerät zum Steuern und/oder Regeln einer Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug, wobei das Steuergerät eine Funktionalität zur Realisierung eines stationären Lenkmoments umfasst.
Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm, das auf einem Steuergerät zur Steuerung und/oder Regelung einer Lenkvorrichtung, insbesondere auf einem Mikroprozessor in dem Steuergerät, ablauffähig ist.
Bei modernen Lenksystemen, beispielsweise elektrischen Servolenkungen oder so genannten Steer-by-Wire(SbW)-Lenksystemen, ist eine unabhängige Vorgabe eines Lenkmoments möglich. Dieser Freiheitsgrad wird benutzt, um fahrzustandsabhängig eine Gestaltung des Lenkmoments anzupassen. Bei einem bestehenden Lenksystem wird das Lenkmoment derart bestimmt, dass dieses über den gesamten Arbeitsbereich des Fahrzeuges ein der an der Zahnstange anliegenden Kraft proportionales Moment darstellt. Somit kann dem Fahrer ein der aktuellen Fahrsituation entsprechendes Fahrgefühl vermittelt werden, ähnlich dem, das aus herkömmlichen Servolenkungen bekannt ist. Außerdem wird in Abhängigkeit von einem von dem Fahrer aufgebrachten Handmoment mittels des Lenkmoments eine Momentenunterstützung bereitgestellt.
Zur Bestimmung des der Zahnstangenkraft proportionalen Lenkmoments kann beispielsweise auf eine gemessene oder geschätzte Zahnstangenkraft zurückgegriffen werden. Die Zahnstangenkraft kann auch mittels eines modellbasierten Ansatzes auf Grundlage einer aktuellen Querbeschleunigung und/oder einer aktuellen Gier-Rate bestimmt werden.
Wird mit dem Fahrzeug eine Kurve durchfahren, so liegt stets ein so genanntes stationäres Lenkkraftniveau an, welches durch den Fahrer gehalten werden muss. Dies bedeutet, dass der Fahrer ein dem stationären Lenkkraftniveau entgegengesetztes Handmoment aufbringen muss. Damit wird erreicht, das sich das Lenkrad selbsttätig zurückstellt, wenn es von dem Fahrer losgelassen wird. Bei aktuellen Lenksystemen ist das Lenkkraftniveau zusätzlich in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Dadurch wird bei hohen Geschwindigkeiten ein hohes Lenkkraftniveau erreicht.
Bei Fahrten auf Schnellstraßen, beispielsweise auf Autobahnen oder mehrspurigen Bundesstraßen, wird dies jedoch als unkomfortabel empfunden. Gerade auf Schnellstraßen sind die Kurvenradien der Straßen relativ groß, um auch bei höheren Geschwindigkeiten ein Durchfahren der Kurve mit relativ niedrigen Querbeschleunigungen zu ermöglichen. Das Durchfahren der Kurve benötigt dabei häufig eine verhältnismäßig lange Zeit. Bei einer derartig quasi-stationären Kurvenfahrt muss der Fahrer deshalb über diesen relativ langen Zeitraum das hohe Lenkmoment abstützen, ohne hierbei eine vorteilhaft auswertbare Information durch das hohe Lenkradniveau zu erhalten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lenksystem zur Verfügung zu stellen, das ein komfortableres und ermüdungsfreieres Lenken des Fahrzeugs ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass geprüft wird, ob ein stationärer Fahrzustand vorliegt. Ist dies der Fall, so wird eine aktuelle Fahrsituation ermittelt. Die aktuelle Fahrsituation umfasst beispielsweise eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit, ein aktueller Lenkwinkel, eine aktuelle Querbeschleunigung, eine Gierrate, ein aktuelles Lenkmoment, eine aktuelle Lenkbeschleunigung, eine aktuelle Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder eine mehr oder weniger fein untergliederte Information über die Art der Straße, auf der sich das Fahrzeug befindet. Selbstverständlich können ebensogut weitere Größen und/oder andere Größen, die mit den vorgenannten Größen korrespondieren, herangezogen werden, Die aktuelle Fahrsituation kann angeben, ob sich das Fahrzeug aktuell innerhalb einer Ortschaft oder auf einer Schnellstraße bewegt. In einer anderen Ausführungsform könnte ferner unterschieden werden, ob sich das Fahrzeug auf einer Autobahn, auf einer mehrspurigen Schnellstraße, auf einer Bundesstraße, einer einspurigen Landstraße, auf einer mehrspurigen Durchgangsstraße, in einer Stadt, in einem Wohngebiet oder in einem Industriegebiet befindet. Vorzugsweise umfasst die aktuelle Fahrsituation Informationen über eine oder mehrere der folgenden Größen:

– eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit,
– ein Geschwindigkeitsbereich, innerhalb dessen sich die Fahrzeuggeschwindigkeit aktuell befindet,
– eine Querbeschleunigung,
– ein Lenkmoment,
– eine Lenkwinkelgeschwindigkeit,
– eine Lenkbeschleunigung,
– ein Querbeschleunigungsbereich, innerhalb dessen sich die Querbeschleunigung aktuell befindet,
– eine Gierrate,
– ein Lenkwinkel,
– ein Aktivierungszustand eines Fahrassistenzsystems, beispielsweise eines Tempomaten oder eines ESPs.

Die oben angegebenen Informationen sind beispielhaft zu verstehen. Sie können einzeln oder in geeigneter Kombination zur Beschreibung der aktuellen Fahrsituation herangezogen werden. Insbesondere können ergänzend oder alternativ weitere Größen für die Beschreibung der aktuellen Fahrsituation herangezogen werden. Selbstverständlich können auch mit oben genannten Größen korrespondierende Größen für die Beschreibung der Fahrsituation herangezogen werden.
Die einzelnen in die Fahrsituation einfließenden Größen können in bekannter Weise, beispielsweise durch geeignete Sensoren erfasst werden. Ferner kann bei Vorliegen einzelner Informationen auf aktuelle Werte anderer Größen geschlossen werden. Beispielsweise kann die Straßenart durch Auswerten eines GPS-Signals und/oder mittels geeigneter Informationen aus einem Navigationsgerät ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann aber auch eine aktuelle Querbeschleunigung, ein aktueller Lenkwinkel und/oder eine aktuelle Geschwindigkeit ausgewertet werden. Beispielsweise kann aus einem geringen Lenkwinkel und einer hohen Querbeschleunigung geschlossen werden, dass sich das Fahrzeug mit relativ hoher Geschwindigkeit in einer Kurve bewegt und es kann ferner darauf geschlossen werden, dass sich das Fahrzeug auf einer Schnellstraße befindet. Auch aus dem Aktivierungszustand eines Tempomaten kann auf die Straßenart geschlossen werden. Ist der Tempomat aktiviert, so kann beispielsweise davon ausgegangen werden, dass sich das Fahrzeug auf einer Schnellstraße außerhalb einer Ortschaft befindet. Selbstverständlich können mehrere Größen kombiniert werden, um einen aktuellen Wert einer weiteren von der Fahrsituation umfassten Größe zu plausibilisieren.
Erfindungsgemäß wird das stationäre Lenkmoment verändert, falls ein stationäres Lenkmoment vorliegt und für die aktuelle Fahrsituation eine Veränderung des Lenkmoments vorgesehen ist. Eine Veränderung und insbesondere ein Reduzieren des stationären Lenkmoments kann beispielsweise nur für eine Fahrsituation vorgesehen sein, in der sich das Fahrzeug auf einer Schnellstraße befindet. Oder in einer anderen Ausführungsform könnte vorgesehen sein, dass ein Reduzieren des stationären Lenkmoments nur dann erfolgt, wenn das Fahrzeug außerhalb geschlossener Ortschaften bewegt wird. Gemäß wieder einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug eine vorgegebene Mindestgeschwindigkeit überschreiten muss und sich die Querbeschleunigung innerhalb vorgegebener Grenzen befinden muss. Eine Vielzahl weiterer Möglichkeiten und Kombinationen hiervon sind vorstellbar und können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens leicht appliziert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird das Lenkmoment nur dann reduziert, wenn sich das Fahrzeug aktuell in einem stabilen Fahrzustand befindet. Hierzu kann beispielsweise geprüft werden, ob
ein Antiblockiersystem aktiv ist, das Fahrzeug untersteuert, das Fahrzeug übersteuert und/oder
ein Schwimmwinkel einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird das Lenkmoment automatisch reduziert, wenn die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit einen ersten Schwellwert überschreitet und die aktuelle Querbeschleunigung einen zweiten Schwellwert unterschreitet. Wird das Fahrzeug beispielsweise auf einer Schnellstraße bewegt, so kann dies anhand der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit erkannt werden. Der Schwellwert kann beispielsweise als 80 km/h, als 100 km/h oder als 120 km/h vorgegeben werden. Selbstverständlich kann hierbei jeder andere Wert vorgegeben werden, der sinnvoll erscheint, das Fahren auf einer Schnellstraße zu erkennen. Es wird dann geprüft, ob die aktuelle Querbeschleunigung unterhalb des zweiten Schwellwertes ist. Hierbei ist der Schwellwert derart vorgegeben, dass dieser einem Übergang in einen instabilen Zustand des Fahrzeugs entspricht. In einer Situation, in der das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die oberhalb des ersten Schwellewertes liegt und die aktuelle Querbeschleunigung dennoch unterhalb des zweiten Schwellwertes liegt, wird geschlossen, dass das Fahrzeug sich auf einer Schnellstraße befindet und es wird das Lenkmoment reduziert, so dass die von dem Fahrer zur Abstützung dieses Lenkmoments aufzubringende Kraft reduziert wird.
Vorzugsweise wird das Lenkmoment auf Null oder nahezu Null reduziert. Ein relativ kleines Lenkmoment kann deshalb sinnvollerweise auch in dem reduzierten Betrieb vorgegeben werden, um dem Fahrer gerade die notwendige Information darüber zu geben, dass aktuell eine Kurve befahren wird.
In der zuvor genannten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert nicht explizit bestimmt werden, sondern es wird ein Quotient aus der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und der aktuellen Querbeschleunigung bestimmt, wobei der Wert des Lenkmoments dann auf einen bestimmbaren Wert reduziert wird, wenn der Quotient einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Vorzugsweise wird hierbei das Lenkmoment in Abhängigkeit von dem aktuellen Wert des Quotienten gebildet. Damit ist es möglich, zumindest abschnittsweise kontinuierlich das Lenkkraftniveau an die aktuelle Querbeschleunigung und die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit anzupassen. Grundsätzlich sind die Schwellwerte und/oder der Quotient derart gewählt, dass spätestens bei grenzwertigen Querbeschleunigungen, wenn also ein sicheres Durchfahren einer Kurve nicht mehr gewährleistet ist, ein haptisches Feedback generiert wird, um das Einstellen des stationären Lenkwinkels zu unterstützen. In diesem Fall liegt kein stabiler Fahrzustand vor und es soll folglich keine Reduzierung des Lenkmoments erfolgen. Hängt das stationäre Lenkmoment von dem Quotienten ab, so kann besonders einfach ein gleitender Übergang von einem Betrieb des Lenksystems mit reduziertem Lenkmoment zu einem Betrieb des Lenksystems mit nicht reduziertem Lenkmoment erreicht werden.
Vorzugsweise wird das Lenkmoment zusätzlich in Abhängigkeit von einer aktuellen Lenkradwinkelgeschwindigkeit bestimmt. Entspricht bei dem Durchfahren einer Kurve die Lenkradwinkelgeschwindigkeit ungefähr dem Wert Null, so wird darauf geschlossen, dass das Fahrzeug aktuell in einer quasi-stationären Kurvenfahrt bewegt wird. Erfindungsgemäß wird nun das Lenkmoment, das in diesem Fahrzustand auch als stationäres Lenkmoment bezeichnet wird, zu Null oder nahe Null reduziert. Überschreitet die aktuelle Lenkradwinkelgeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert, so wird das stationäre Lenkmoment wieder erhöht beziehungsweise die als Zusatzfunktion realisierbare erfindungsgemäße Funktionalität, die das Reduzieren des Lenkmoments bewirkt hat, wieder deaktiviert. Insbesondere kann das Lenkmoment kontinuierlich in Abhängigkeit von der aktuellen Lenkradwinkelgeschwindigkeit bestimmt werden. Dies bedeutet, dass kleinere Korrekturen, bei denen das Lenkrad nur langsam bewegt wird, möglich sind, ohne ein hohes Lenkmoment bzw. in dem obigen Beispiel ohne ein hohes stationäres Lenkmoment zu erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die durch das erfindungsgemäße Verfahren realisierte Funktionalität der situationsabhängigen Reduzierung des Lenkmoments durch den Fahrer aktiviert und/oder deaktiviert werden. Ferner ist es vorstellbar, dass der Fahrer über ein geeignetes Eingabemittel, beispielsweise ein Konfigurationsmenu und/oder geeignete Steller vorgibt, auf welchen Wert das Lenkmoment reduziert werden soll, um welchen Betrag reduziert werden soll oder in welchen Fahrsituationen kein Reduzieren des Lenkmoments erfolgen soll. Hier sind eine Vielzahl von Konfigurationsmöglichkeiten denkbar, die entweder vom Fahrer oder beim Applizieren des Verfahrens auf einem Steuergerät bzw. in einem Lenksystem vorgebbar bzw. einstellbar sind.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Steuergerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass in dem Steuergerät Funktionselemente zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet sind, wobei die Funktionselemente beispielsweise durch geeignete Programmierung realisiert sind.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms, das auf einem Steuergerät zur Steuerung/Regelung einer Lenkung in einem Fahrzeug und insbesondere auf einem Mikroprozessor in dem Steuergerät ablauffähig ist und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens programmiert ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch das Computerprogramm realisiert, so dass dieses Computerprogramm in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Computerprogramm programmiert ist. Das Computerprogramm ist vorzugsweise auf einem Speicherelement abgespeichert. Als Speicherelement kann insbesondere ein optisches, elektrisches oder magnetisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise eine Digital Versatile Disc, eine Festplatte, ein Random-Access-Speicher, ein Read-Only-Speicher oder ein Flash-Speicher.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnungen erläutert werden.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems in einem Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät;
2 eine schematische Darstellung einzelner Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
3 eine schematische Darstellung einzelner Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
In 1 ist ein Lenksystem 1 dargestellt, das eine Lenkvorrichtung 2 und ein Steuergerät 3 umfasst. In dem Steuergerät 3 ist ein Mikroprozessor 4 angeordnet, der über eine Datenleitung, beispielsweise ein Bussystem, mit einem Speicherelement 5 verbunden ist. In dem Speicherelement 5 sind Speicherbereiche ausgebildet, in denen gemäß einer Ausführungsform ein erster Schwellwert 24 und ein zweiter Schwellwert 25 abgespeichert sind. Alternativ hierzu könnte lediglich ein dritter Schwellwert 26 abgespeichert sein, der einem Quotienten der Schwellwerte 24 und 25 entspricht, wobei die Schwellwerte 24 und 25 dann nicht explizit in dem Steuergerät zur Verfügung stehen müssen. In einer anderen Ausführungsform kann funktional bestimmt werden, ob und um welchen Betrag das Lenkmoment reduziert wird. In diesem Fall wäre das Abspeichern von Schwellwerten nicht notwendig.
Über eine Signalleitung 6 ist das Steuergerät 3 mit einem Momentensteller verbunden, der beispielsweise als Elektromotor 7 ausgebildet ist, so dass eine Steuerung des Elektromotors 7 durch das Steuergerät 3 ermöglicht wird. Der Elektromotor 7 wirkt über ein Getriebe 8 auf einen Drehstab 9. An dem Drehstab 9 ist ein Lenkmittel, beispielsweise ein Lenkrad 10, angeordnet.
Die Lenkvorrichtung 2 weist ferner ein Lenkgetriebe 11 auf, das als Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildet ist. Das Lenkgetriebe 11 ist über ein Ritzel 12a und eine Zahnstange 12b auf jeder Fahrzeugseite mit einem Lenkgestänge 13, das jeweils mit einem Rad 14 zusammenwirkt, verbunden.
In 1 ist ein Geschwindigkeitsvektor dargestellt, der einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit 20 entspricht. Eine Querbeschleunigung 21 ist ebenfalls mittels eines Vektors dargestellt. Die Fahrzeuggeschwindigkeit 20 und die Querbeschleunigung 21 können in bekannter Weise mittels geeigneter Sensoren erfasst und dem Steuergerät 3 zur Verfügung gestellt werden. In 1 sind ferner ein Lenkwinkel 22 und eine Lenkradgeschwindigkeit 23 schematisch dargestellt. Auch diese Werte können mit geeigneten Sensoren erfasst und dem Steuergerät 3 zur Verfügung gestellt werden. Statt der Querbeschleunigung 21, dem Lenkwinkel 22 und der Lenkradgeschwindigkeit 23 können auch mit diesen korrelierende Größen erfasst werden bzw. diese Größen können in bekannter Weise aus anderen Größen geschätzt werden, die bereits in dem Steuergerät vorhanden sind.
In dem Steuergerät 3 sind ein Funktionselement 30 zum Erkennen des Vorliegens einer stationären Fahrzustands, ein Funktionselement 31 zum Ermitteln einer aktuellen Fahrsituation und ein Funktionselement 32 zum Verändern des Lenkmoments ausgebildet. Die Funktionselemente sind vorzugsweise in Software realisiert und in einem Speicherbereich 40 abgespeichert. Die Funktionselemente sind in geeigneter Weise mit Sensoren und/oder Aktuatoren verbunden, die ein Erfassen und/oder Auswerten von Eingangswerten bzw. ein Ansteuern der Lenkvorrichtung zur Reduzierung des Lenkmoments ermöglichen. Das Steuergerät 3 und insbesondere die Funktionseinheit 32 sind beispielsweise derart ausgestaltet, dass eine Beeinflussung des Lenkmoments durch eine geeignete Ansteuerung des Elektromotors 7 ermöglicht ist.
Das in 1 dargestellte Lenksystem 1 stellt eine von einer Vielzahl möglicher Ausführungsformen von für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Lenksystemen dar. Andere Ausführungsformen können beispielsweise als so genannte aktive Lenkungen ausgebildet sein und einen oder mehrere weitere Winkelsteller aufweisen, die beispielsweise über ein Getriebe mit der Zahnstange 12b zusammenwirken, so dass eine Beeinflussung des über das Lenkrad 10 vorgegebenen Lenkwinkels 22 ermöglicht ist. Insbesondere kann die Lenkung auch als so genannte Kugelumlauflenkung anstatt einer Zahnstangenlenkung ausgebildet sein.
In 2 ist stark schematisiert der Ablauf einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Verfahren beginnt in einem Schritt 100, beispielsweise dadurch, dass der Fahrer des Fahrzeugs das Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Betätigung eines Schalters aktiviert. Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann aber auch dadurch beginnen, dass das Fahrzeug gestartet wird. Insbesondere kann das Verfahren auch automatisch gestartet werden.
In einem Schritt 101 wird geprüft, ob ein stationäre Fahrzustand vorliegt, beispielsweise weil das Fahrzeug sich aktuell in einer Kurvenfahrt befindet. Wenn dies der Fall ist, wird zu dem Schritt 102 verzweigt und es wird die aktuelle Fahrsituation ermittelt. Hierzu wird beispielsweise die Geschwindigkeit erfasst, eine aktuelle Querbeschleunigung ermittelt und der Aktivierungszustand eines oder mehrerer Fahrassistenzsysteme (z. B. Tempomat oder ESP) überprüft. Insbesondere wird die Art der Straße bestimmt, auf der sich das Fahrzeug aktuell befindet. Ferner wird ein Ort oder ein Gebiet bestimmt, in dem sich das Fahrzeug aktuell befindet. Diese Informationen können Angaben umfassen, ob sich das Fahrzeug aktuell innerhalb oder außerhalb einer Ortschaft, auf einer Autobahn, auf einer Schnellstraße, in einem Industriegebiet, auf einer Umgehungsstraße, auf einem Innenstadtring, in einem Wohngebiet und usw. befindet. Diese Informationen können in Abhängigkeit von der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens einzeln oder in beliebiger Kombination ermittelt werden, um eine aktuelle Fahrsituation zu erfassen.
In einem Schritt 103 wird die erfasste Fahrsituation ausgewertet. Hierzu werden einzelne von der Fahrsituation umfasste Größen mit vorgegebenen Größen verglichen. Beispielsweise wird geprüft, ob sich die Geschwindigkeit oberhalb einer vorgegebenen Schranke befindet und ob die aktuelle Querbeschleunigung unterhalb einer vorgebbaren Schranke ist. Ferner kann geprüft werden, ob die aktuell befahrene Straße eine Schnellstraße oder eine Autobahn ist und ob aktuell keines der Fahrassistenzsysteme aktiviert ist.
In einem Schritt 104 werden diese einzelnen Größen der Fahrsituation mit vorgegebenen Referenzwerten oder Schwellwerten verglichen. Diese vorgegebenen Werte geben an, ob ein Reduzieren des Lenkmoments für die aktuelle Fahrsituation vorgesehen ist. Ist dies nicht der Fall, wird zum Beginn des Verfahren zurückverzweigt. Ist für die aktuelle Fahrsituation jedoch ein Reduzieren des Lenkmoments grundsätzlich vorgesehen, so wird in einem Schritt 105 geprüft, ob der aktuelle Fahrzustand stabil ist oder ob sich das Fahrzeug in einer kritischen Situation befindet.
Ist der Fahrzustand stabil, so wird in einem Schritt 106 das Lenkmoment reduziert. Das Lenkmoment kann beispielsweise auf den Wert 0 reduziert werden, vorzugsweise dann, wenn ein stationäres Lenkmoment vorliegt, sich das Fahrzeug also in einer Kurvenfahrt befindet. Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass das Lenkmoment derart reduziert wird, dass dem Fahrer zumindest stets eine für die aktuelle Fahrsituation notwendige, minimale Information über das Lenkrad übermittelbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Betrag, um den das Lenkmoment reduziert wird, von einer oder mehrerer Größen der Fahrsituation abhängt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, das Lenkmoment auf den Wert 0 zu reduzieren, wenn die aktuelle Querbeschleunigung unter einem vorgebbaren Schwellwert liegt. Überschreitet sie diesen, so kann das Lenkmoment auf einen bestimmten Betrag reduziert werden. Insbesondere ist es vorstellbar, den Betrag, um den das Lenkmoment reduziert wird bzw. der Wert, auf den das Lenkmoment reduziert wird, als Funktion aus einzelnen Größen der Fahrsituation zu bestimmen und damit ein stufenloses Reduzieren des Lenkmoments zu realisieren.
Die in 2 dargestellten Verfahrensschritte können selbstverständlich in unterschiedlicher Reihenfolge durchgeführt werden. Beispielsweise kann zunächst geprüft werden, ob der aktuelle Fahrzustand stabil ist. Nur wenn dies der Fall ist, könnte vorgesehen sein, die aktuelle Fahrsituation zu bestimmen.
In einem konkreten Ausführungsbeispiel wird das Lenkmoment dann reduziert, wenn eine aktuelle Lenkwinkelgeschwindigkeit unterhalb eines Schwellwertes liegt, die beispielsweise 45°/sec beträgt. Vorzugsweise wird dieser Schwellwert jedoch in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer aktuellen Querbeschleunigung dynamisch bestimmt. Dies kann mittels eines Kennfelds erfolgen. Der Betrag, um den das Lenkmoment reduziert wird, wird vorzugsweise ebenfalls in Abhängigkeit von der aktuellen Lenkwinkelgeschwindigkeit bestimmt. Insbesondere kann vorgesehen sein, diesen Betrag ebenfalls in Abhängigkeit von der der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der aktuellen Querbeschleunigung zu bestimmen.
In 3 sind schematisiert Verfahrensschritte einer stark vereinfachten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, die durch Funktionseinheiten realisiert sind und das Einstellen des Lenkmoments ermöglichen.
In einem Schritt 200 wird zunächst eine aktuelle Fahrsituation bestimmt. Hierzu werden eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit 20 und eine aktuelle Querbeschleunigung 21 erfasst. Anstatt der Querbeschleunigung 21 kann eine mit der Querbeschleunigung 21 korrelierende Größe, beispielsweise der aktuelle Lenkwinkel 22, erfasst werden. Zur Bestimmung dieser Werte können eine Vielzahl bekannter Sensoren herangezogen werden.
In einem Schritt 201 wird geprüft, ob das Fahrzeug aktuell auf der Autobahn oder auf einer autobahnähnlichen Straße, beispielsweise einer Schnellstraße bewegt wird. Vorzugsweise wird hierzu analog zu der in 2 gezeigten Ausführungsform ein GPS-Signal ausgewertet und es wird beispielsweise anhand von geeignetem Kartenmaterial, wie es beispielsweise in Navigationssystemen verwendet wird, die aktuell befahrene Straße und insbesondere die Art der aktuell befahrenen Straße bestimmt. Ergänzend oder alternativ hierzu können auch die aktuelle Geschwindigkeit 20 und die aktuelle Querbeschleunigung 21 ausgewertet werden. Ist beispielsweise die aktuelle Geschwindigkeit 20 relativ hoch und liegt eine relativ niedrige Querbeschleunigung 21 beziehungsweise ein kleiner Lenkwinkel 22 vor, so kann darauf geschlossen werden, dass sich das Fahrzeug auf einer Schnellstraße befindet.
In dem Schritt 201 wird ein Schwellwert 24 für die Geschwindigkeit 20 und ein Schwellwert 25 für die Querbeschleunigung 21 beziehungsweise den Lenkwinkel 22 herangezogen und es werden die aktuellen Werte der Geschwindigkeit 20 und der Querbeschleunigung 21 mit dem jeweiligen Schwellwert 20, 21 verglichen. Überschreitet die Geschwindigkeit 20 den ersten Schwellwert 24 und unterschreitet die Querbeschleunigung 21 den zweiten Schwellwert 25, so wird darauf geschlossen, dass das Fahrzeug gegenwärtig auf einer Autobahn oder autobahnähnlichen Straße bewegt wird und es erfolgt eine Reduzierung des Lenkmoments in einem Schritt 202. Dies kann analog zu der in 2 gezeigten Ausführungsform erfolgen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Quotient aus der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit 20 und der aktuellen Querbeschleunigung 21 gebildet. Es wird dann in dem Schritt 201 geprüft, ob der Quotient größer als ein vorgegebener dritter Schwellwert 26 ist. Bei dieser Ausführungsform kann der dritte Schwellwert 26 als Quotient aus dem ersten Schwellwert 24 und dem zweiten Schwellwert 25 gebildet werden. Damit sind der erste Schwellwert 24 und der zweite Schwellwert 25 implizit in dem dritten Schwellwert 26 enthalten, so dass der erste Schwellwert 24 und der zweite Schwellwert 25 nicht mehr explizit für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt werden. Überschreitet der Quotient den dritten Schwellwert 26, so wird darauf geschlossen, dass das Fahrzeug gegenwärtig auf einer Autobahn oder autobahnähnlichen Straße bewegt wird und es erfolgt eine Reduzierung des stationären Lenkmoments in einem Schritt 202. Die Anzahl der Schwellwerte hängt von der Anzahl der Größen ab, die berücksichtigt werden sollen. Gemäß der oben beschriebenen vorteilhaften Ausführungsform wird das stationäre Lenkmoment als Funktion derart aus dem Quotienten bestimmt, dass eine Reduzierung des stationären Lenkmoments in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit und der aktuellen Querbeschleunigung beziehungsweise des aktuellen Lenkwinkels stufenweise oder kontinuierlich durchführbar ist.
Wird in dem Schritt 201 festgestellt, dass das Fahrzeug aktuell nicht auf einer autobahnähnlichen Straße bewegt wird, so wird zu einem Schritt 203 verzweigt und es erfolgtkeine Beeinflussung und insbesondere keine Reduzierung des Lenkmoments mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Selbstverständlich sind eine Vielzahl weiterer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise des erfindungsgemäßen Steuergeräts möglich und teilweise in den Ansprüchen und der vorstehenden Beschreibung genannt. Vorzugsweise wird das Lenkmoment zusätzlich in Abhängigkeit von der aktuellen Lenkradwinkelgeschwindigkeit bestimmt. Damit wird erreicht, dass bei einer Lenkbewegung oder einem größeren Lenkwinkelbedarf keine Reduzierung des Lenkmoments erfolgt beziehungsweise ein bereits reduziertes Lenkmoment auf den ursprünglichen Wert zurückgesetzt wird. Insbesondere wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch sichergestellt, dass stets ein haptisches Feedback durch das Lenkmoment erzeugt wird, wenn das Fahrzeug mit einer grenzwertigen Querbeschleunigung 21 bewegt wird.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Lenkmoments bei einem Lenksystem (1) in einem Fahrzeug, wobei das Lenkmoment in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrsituation beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass – geprüft wird, ob ein stationärer Fahrzustand vorliegt – eine aktuelle Fahrsituation ermittelt wird und – das Lenkmoment reduziert wird, falls für die aktuelle Fahrsituation ein Reduzieren des Lenkmoments vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrsituation eine Information über mindestens eine der folgenden Größen oder mindestens eine zu einer der folgenden Größen äquivalente Größe umfasst: – eine Fahrzeuggdeschwindigkeit (20) – ein Geschwindigkeitsbereich – eine Querbeschleunigung – ein Querbeschleunigungsbereich – eine Gierrate – ein Lenkwinkel – eine Lenkwinkelgeschwindigkeit (23) – eine Lenkbeschleunigung – ein Lenkmoment – eine Straßenart – ein Ort oder ein Gebiet, in dem sich Fahrzeug aktuell befindet – ein Aktivierungszustand eines Fahrassistenzsystems.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das stationäre Lenkmoment nur dann reduziert wird, wenn sich das Fahrzeug aktuell in einem stabilen Fahrzustand befindet.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Vorliegen eines instabilen Fahrzustands geschlossen wird, falls – ein Antiblockiersystem aktiv ist, – das Fahrzeug untersteuert, – das Fahrzeug übersteuert und/oder – ein Schwimmwinkel einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkmoment reduziert wird, wenn ein aktueller Wert von mindestens einer von einem Fahrer beeinflussbaren Größe innerhalb eines vorgebbaren Bereichs liegt, wobei die beeinflussbare Größe insbesondere – einen Lenkwinkel (22), – eine Lenkwinkelgeschwindigkeit (23), – eine Lenkbeschleunigung, – eine Zahnstangenkraft, – ein Lenkmoment, – eine Fahrzeuggeschwindigkeit (20), – eine Querbeschleunigung (21), – einen Quotienten aus einem Lenkwinkel und einer Fahrzeuggeschwindigkeit (20), – einen Quotienten aus einer Lenkwinkelgeschwindigkeit (23) und einer Fahrzeuggeschwindigkeit (20) beschreibt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgebbare Bereich durch mindestens einen Schwellwert (24; 25) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkmoment reduziert wird, falls die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (20) einen ersten Schwellwert (24) überschreitet und die aktuelle Querbeschleunigung (21) einen zweiten Schwellwert (25) unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrag für die Reduzierung in Abhängigkeit von dem aktuellen Wert der von dem Fahrer beeinflussbaren Größe bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkmoment auf den Wert null reduziert wird.
Steuergerät (3) zum Steuern und/oder Regeln einer Lenkvorrichtung (2) in einem Fahrzeug, wobei das Steuergerät (3) eine Funktionalität zur Realisierung eines Lenkmoments umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3) umfasst: – ein Funktionselement (30) zum Erkennen des Vorliegens eines stationären Fahrzustands, – ein Funktionselement (31) zum Ermitteln einer aktuellen Fahrsituation und – ein Funktionselement (32) zum Verändern des Lenkmoments, falls für die aktuelle Fahrsituation eine Veränderung des Lenkmoments vorgesehen ist.
Steuergerät (3) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
Computerprogramm, das auf einem Steuergerät (3) zur Steuerung und/oder Regelung einer Lenkvorrichtung (2), insbesondere auf einem Mikroprozessor (4) in dem Steuergerät (3), ablauffähig ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 programmiert ist.