DE102010030646A1

DE102010030646A1 - Spurführungsassistenzverfahren für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010030646A1
Application number: DE102010030646A
Authority: DE
Inventors: Christopher Kreis; Haiyan Lu
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2011-12-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spurführungsassistenzverfahren für ein Kraftfahrzeug (20), welches den Fahrer des Kraftfahrzeugs (20) beim Fahren entlang einer ersten Solltrajektorie (31c) mittels wenigstens eines ersten Eingriffs in das Lenksystem des Kraftfahrzeugs (20) unterstützt. Dabei wird der Fahrer nach einem erfolgten wenigstens einen ersten Eingriff in das Lenksystem bei der Rückführung des Kraftfahrzeugs (20) auf die erste Solltrajektorie (31c) unterstützt und/oder das Auftreten einer lateralen Pendelbewegung des Kraftfahrzeugs (20), insbesondere als Reaktion auf einen erfolgten wenigstens einen ersten Eingriff in das Lenksystem, vermieden, unterbunden oder zumindest weitgehend verringert, indem als wenigstens ein selbsttätiger, insbesondere kurskorrigierender zweiter Eingriff in das Lenksystem eine entsprechende Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Lenkradwinkel und dem Radlenkwinkel der lenkbaren Räder (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs (20) durch Überlagerungsmittel des Lenksystems vorgenommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spurführungsassistenzverfahren für ein Kraftfahrzeug, welches den Fahrer des Kraftfahrzeugs beim Fahren entlang einer ersten Solltrajektorie mittels wenigstens eines ersten Eingriffs in das Lenksystem des Kraftfahrzeugs unterstützt. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein elektronisches Regel- und Steuergerät eines Kraftfahrzeugs zur Durchführung des Spurführungsassistenzverfahrens.
Aus dem Stand der Technik sind Spurhalte- und Spurführungsassistenzsysteme bekannt, bei welchen der Fahrer eines Kraftfahrzeugs abhängig von dessen Position und Bewegung in der aktuell befahrenen Fahrspur durch ein zusätzliches Moment am Lenkrad bei der Querführung des Kraftfahrzeugs unterstützt wird. Dieses Zusatzmoment dient im allgemeinen dazu, dem Fahrer eine haptische Rückmeldung des Spurverlaufs und seiner Position relativ zur Spurbegrenzung zu geben. Um das fahrzeugtypische Lenkgefühl zu erhalten, wird im Bereich um die Fahrspurmitte in der Regel kein Zusatzmoment überlagert. Die erforderlichen Fahrspurdaten werden dabei beispielsweise von einer Umfeldsensorik, insbesondere in Form von Radar- oder Kamerasystemen bereit gestellt. Mit derartigen Sensorsystemen zur Erfassung des Fahrzeugumfelds kann die Position und Bewegung des Kraftfahrzeugs relativ zu seiner Umgebung messtechnisch erfasst werden. Zudem sind Kamerasysteme verfügbar, welche anhand vorhandener Fahrbahnmarkierungen den Verlauf der Straße vor dem Kraftfahrzeug erkennen und die Position des Kraftfahrzeugs relativ zur Fahrspur ausgeben. Unter Berücksichtigung derartiger Daten können bestimmte Fahrsituationen wie ein Fahrspurwechsel bzw. ein Verlassen der Fahrspur oder das langsame Heranfahren an eine Nachbarspur erkannt werden. Systeme, die den Fahrer durch gerichtete Führungsmomente bzw. Lenkmomentempfehlungen beim Halten des Fahrzeugs in der Fahrspur aktiv unterstützen, werden auch als LKS(Lane-Keeping-Support)-Systeme bezeichnet.
Des Weiteren gibt es LDW(Lane Departure Warning)-Funktionen, die den Fahrer vor einem unbeabsichtigten Verlassen der Fahrspur warnen. Bei einem drohenden Verlassen der Fahrspur wird der Fahrer optisch, über eine ungerichtete Lenkradvibration, oder durch ein akustisches Signal gewarnt.
In der DE 10 2004 039 142 A1 ist ein Verfahren zur Assistenz des Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei der Spurhaltung angegeben, bei dem wenigstens eine mit dem Abstand des Fahrzeugs zur Fahrspurberandung zusammenhängende Spurführungsgröße für das Kraftfahrzeug ermittelt wird und abhängig von der Spurführungsgröße ein fahrerunabhängiges Lenkradmoment auf das Lenkrad ausgeübt wird.
Anwendungsspezifisch und abhängig von der Lenkwinkeleingabe des Fahrers kann sich bei einem LKS-System ein Zustand ergeben, in dem das Kraftfahrzeug in der Fahrspur zwischen den Fahrspurmarkierungen hin- und herpendelt. Eine weitere Herausforderung bei der Entwicklung eines LKS-Systems ist die komfortable Rückführung auf die Fahrspurmitte nach einem erfolgten Eingriff des LKS-Systems am Fahrbahnrand.
Die DE 10 2007 043 912 A1 betrifft ein Verfahren für die Steuerung eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeugs mit LKS-Funktion, bei dem die Aktivierung der LKS-Funktion eine laterale Pendelbewegung des Fahrzeugs hervorrufen kann. Bei dem Verfahren wird der Kurs des Fahrzeugs daraufhin überwacht, ob eine laterale Pendelbewegung auftritt. Bei der Detektion einer Pendelbewegung wird das Fahrerassistenzsystem derart gesteuert, dass die Pendelbewegung des Fahrzeugs völlig unterbunden oder zumindest weitgehend verringert wird.
Aus der DE 197 51 125 A1 ist ein Lenksystem mit Überlagerungsmitteln bekannt. Dort wird die Bewegung (Zusatzwinkel bzw. Motorwinkel) eines Stellantriebs, d. h. eines Elektromotors mittels eines Überlagerungsgetriebes (beispielsweise ein Planetengetriebe) mit dem Lenkradwinkel überlagert. Mit Hilfe der Überlagerungsmittel ist es möglich, einen von der Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkradwinkel zur Erhöhung der Fahrstabilität bzw. des Komforts mit einem Zusatzwinkel zu überlagern, so dass sich fahrdynamikabhängig bzw. komfortabhängig ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen Lenkradwinkel und mittlerem Lenkwinkel der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs einstellt. Dadurch ist es sicherheitstechnisch z. B. möglich, ein Kraftfahrzeug, welches auszubrechen droht, durch eine entsprechende Korrektur des Lenkwinkels wieder in eine stabile Fahrsituation zurückzuführen. Die Überlagerungsmittel können andere Fahrdynamiksysteme (z. B. ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) oder ein Antiblockiersystem (ABS)) unterstützen. Komforttechnisch ist es auch möglich, einem Lenkradwinkel beispielsweise einen geschwindigkeitsabhängigen Zusatzwinkel zu überlagern. Dadurch kann bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein relativ kleines Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, d. h. eine relativ kleine Drehung der Lenkhandhabe führt zu einem relativ großen Lenkwinkel der Räder. Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten kann dagegen ein relativ großes Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, damit sich die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs erhöht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spurführungsassistenzverfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere den Fahrer nach einem erfolgten Eingriff in das Lenksystem durch das Spurführungsassistenzverfahren bei der Rückführung des Kraftfahrzeugs auf die erste Solltrajektorie unterstützt und/oder das Auftreten einer lateralen Pendelbewegung des Kraftfahrzeugs, insbesondere als Reaktion auf einen erfolgten Eingriff in das Lenksystem, vermeidet, unterbindet oder zumindest weitgehend verringert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Spurführungsassistenzverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der Fahrer nach dem Eingriff eines LKS-Systems in vorteilhafter Weise bei der Rückführung des Kraftfahrzeugs auf die erste Solltrajektorie, insbesondere in die Fahrspurmitte unterstützt. Das Auftreten einer lateralen Pendelbewegung des Kraftfahrzeugs, insbesondere als Reaktion auf einen erfolgten Eingriff in das Lenksystem durch ein LKS-System, wird vermieden, unterbunden oder zumindest weitgehend verringert. Der Fahrer wird auf komfortable Weise auf die Fahrbahnmitte zurückgeführt. Erfindungsgemäß wird dazu wenigstens ein selbstätiger, insbesondere kurskorrigierender zweiter Eingriff in das Lenksystem vorgenommen, um eine entsprechende Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Lenkradwinkel und dem Radlenkwinkel der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs durch Überlagerungsmittel des Lenksystems vorzunehmen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass, falls nach einem erfolgten wenigstens einen ersten Eingriff in das Lenksystem ein zu starkes bzw. ein übertriebenes Lenkmanöver in Richtung der ersten Solltrajektorie durch den Fahrer vorgenommen wird, das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkradwinkel und dem Radlenkwinkel der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs durch die Überlagerungsmittel des Lenksystems derart verändert wird, dass sich ein Soll-Radlenkwinkel an den lenkbaren Rädern des Kraftfahrzeugs einstellt, welcher das Kraftfahrzeug auf die erste Solltrajektorie führt. Als Kriterien zur Erkennung eines zu starken bzw. übertriebenen Lenkmanövers kommen unter anderem ein durch den Fahrer eingestellter zu großer Lenkradwinkel oder eine zu hohe Lenkradwinkelgeschwindigkeit sowie ein zu hoher relativer Gierwinkel zu der ersten Solltrajektorie oder eine zu hohe Lateralgeschwindigkeit in Betracht, wobei das zu starke bzw. übertriebene Lenkmanöver das Kraftfahrzeug nicht auf die erste Solltrajektorie führt, sondern diese von dem Kraftfahrzeug überquert wird, wodurch eine Pendelbewegung entstehen oder das Kraftfahrzeug sogar von der Straße abkommen kann. Wird nach einem LKS-Eingriff während der Bewegung des Fahrzeugs zur Fahrbahnmitte hin ein zu starkes Lenkmanöver durch den Fahrer vorgenommen, so wird die Übersetzung zum Radlenkwinkel so variiert, dass sich ein Radlenkwinkel einstellt, der das Fahrzeug komfortabel auf die erste Solltrajektorie, insbesondere die Fahrbahnmitte führt. Eine zu starke Reaktion des Fahrers auf den Systemeingriff durch das LKS-System kann insbesondere deshalb auftreten, weil durch das Zusatzmoment am Lenkrad bereits eine Lenkempfehlung in Richtung der ersten Solltrajektorie vorliegt und somit bei einer kräftigen Lenkbewegung des Fahrers eine zu starke Bewegung des Kraftfahrzeugs in Richtung der ersten Solltrajektorie resultieren könnte.
Die Änderung des Übersetzungsverhältnisses kann von der Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Richtung der ersten Solltrajektorie, der Fahrspurbreite und/oder fahrdynamischen Größen, insbesondere der Gierrate des Kraftfahrzeugs, der Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs, der aktuellen Krümmung, des Lenkradwinkels, der Lenkradwinkelgeschwindigkeit und/oder des Gierwinkels zu der ersten Solltrajektorie abhängig sein.
Zur Unterstützung des Fahrers kann bei der Rückführung des Kraftfahrzeugs auf die erste Solltrajektorie bzw. in die Fahrspurmitte abhängig von der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs und der Zielposition des Kraftfahrzeugs auf der ersten Solltrajektorie eine zweite Solltrajektorie, welche das Kraftfahrzeug auf die erste Solltrajektorie führt und ein zugehöriger einzustellender Soll-Radlenkwinkel ermittelt werden, welcher das Kraftfahrzeug auf der zweiten Solltrajektorie hält. Es ist denkbar, dass abhängig von der aktuellen Position des Fahrzeugs und der Zielposition auf der ersten Solltrajektorie bzw. in der Fahrbahnmitte eine zweite Solltrajektorie berechnet wird. Das Fahrzeug wird dann mittels einer Regelung des Radlenkwinkels über den Winkelüberlagerungssteller bzw. die Überlagerungsmittel auf dieser zweiten Solltrajektorie in die Mitte der Straße bzw. der Fahrspur geführt. Die zweite Solltrajektorie kann als lineare Funktion, als Polynom, Klothoide oder Kreisbogenelement vorliegen. Die Übersetzungsvariation bzw. Radlenkwinkelregelung wird nur innerhalb applizierbarer Grenzen durchgeführt, damit der Fahrer stets die volle Kontrolle über das Kraftfahrzeug behält und die Veränderung der Übersetzung nicht zu einer automatischen Rückführung des Fahrzeugs auf die erste Solltrajektorie bzw. die Fahrbahnmitte – unabhängig vom eingestellten Lenkradwinkel – wird.
Alternativ oder zusätzlich kann bei einer Detektion des Autretens einer Pendelbewegung des Kraftfahrzeugs das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkradwinkel und dem Radlenkwinkel der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs derart erhöht werden, dass ein trägeres Ansprechverhalten des Lenksystems und/oder des Kraftfahrzeugs erzielt wird. Wird über einen geeigneten Algorithmus erkannt, dass das Fahrzeug pendelt, dann erfolgt eine Veränderung der Übersetzung zwischen Lenkradwinkel und Radlenkwinkel derart, dass sich durch ein trägeres Ansprechverhalten des Fahrzeugs eine Dämpfung der Pendelbewegung ergibt. Sowohl das Übertragungsverhalten des Lenksystems als auch das Übertragungsverhalten des gesamten Kraftfahrzeugs kann sonach geändert werden. Die Übersetzung wird sozusagen indirekter eingestellt. Die Übersetzung bzw. das Übersetzungsverhältnis kann abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit, von der Amplitude der Pendelbewegung, der Pendelfrequenz und anderer Größen, wie Fahrbahnbreite, Querbeschleunigung und Gierrate des Kraftfahrzeugs, sein. Zur Detektion des Auftretens einer Pendelbewegung können entsprechende Schwingungsanalysen oder das Auftreten von Vorzeichenwechseln herangezogen werden.
Die Überlagerungsmittel des Lenksystems können einen entsprechenden Zusatzwinkel durch einen Zusatzwinkelsteller erzeugen und den Lenkradwinkel des Fahrers mit dem Zusatzwinkel überlagern, um die Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Lenkradwinkel und dem Radlenkwinkel der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs und/oder den Soll-Radlenkwinkel der lenkbaren Räder einzustellen.
Die erste Solltrajektorie kann ein Straßenverlauf, eine Fahrspur bzw. ein Verlauf einer Fahrspur, ein Verlauf einer Fahrspurmitte oder eine Trajektorie eines vorausfahrenden Objekts, insbesondere Kraftfahrzeugs sein.
Der wenigstens eine erste Eingriff in das Lenksystem kann momenten- und/oder winkelbasiert sein und/oder auf der Addition einer zusätzlichen Zahnstangenkraft oder einer anderen Größe beruhen, durch die abhängig vom Bedienzustand des Lenkrades, ein zusätzliches Handmoment auf eine Lenkhandhabe des Kraftfahrzeugs ausgeübt wird.
Das zusätzliche Handmoment dient je nach Systemauslegung dazu, dem Fahrer eine haptische Rückmeldung zum Abstand zur ersten Solltrajektorie zu geben und/oder ihn dazu zu bringen bzw. dabei zu unterstützen das Fahrzeug auf die erste Solltrajektorie zurückzuführen.
In Anspruch 9 ist ein elektronisches Regel- und Steuergerät eines Kraftfahrzeugs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Spurführungsassistenzverfahrens angegeben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben.
Es zeigen:
1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Überlagerungslenksystems;
2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, auf welchem ein erfindungsgemäßes Spurführungsassistenzverfahren abläuft;
3 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Verdeutlichung eines ersten Aspekts des erfindungsgemäßen Spurführungsassistenzverfahrens;
4 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Verdeutlichung eines zweiten Aspekts des erfindungsgemäßen Spurführungsassistenzverfahrens; und
5 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Verdeutlichung eines dritten Aspekts des erfindungsgemäßen Spurführungsassistenzverfahrens.
1 zeigt ein elektronisches Servolenksystem 1 bzw. Überlagerungslenksystem als Lenksystem eines in den 2 bis 5 dargestellten Kraftfahrzeugs 20. Das elektronische Servolenksystem 1 weist eine als Lenkrad 2 ausgebildete Lenkhandhabe auf. Das Lenkrad 2 ist über eine Gelenkwelle bzw. Lenksäule 3 mit einem Lenkgetriebe 4 verbunden. Das Lenkgetriebe 4 dient dazu, einen Drehwinkel der Lenksäule 3 in einen Radlenkwinkel δ_Fm von lenkbaren Rädern 5a, 5b des Kraftfahrzeugs 20 umzusetzen. Das Lenkgetriebe 4 weist eine Zahnstange 6 und ein Ritzel 7 auf, an welches die Lenksäule 3 angreift. Das elektronische Servolenksystem 1 umfasst darüber hinaus Überlagerungsmittel 8, die einen als Elektromotor 9 ausgebildeten Stellantrieb bzw. Zusatzwinkelsteller und ein von diesem angetriebenes Überlagerungsgetriebe 10 aufweisen. Das Überlagerungsgetriebe 10 ist als Planetengetriebe ausgebildet. In weiteren Ausführungsbeispielen könnte das Überlagerungsgetriebe 10 auch als Wellgetriebe oder dergleichen ausgebildet sein. Durch das Lenkrad 2 wird ein Lenkradwinkel δ_S als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel δ_Fm der lenkbaren Räder 5a, 5b des Kraftfahrzeugs 20 vorgegeben. Mit Hilfe des Elektromotors 9 wird dann ein Überlagerungswinkel bzw. Zusatzwinkel δ_M generiert und durch das Überlagerungsgetriebe 10 mit dem Lenkradwinkel δ_S bzw. dem Drehwinkel der Lenksäule 3 überlagert. Der Zusatzwinkel δ_M wird grundsätzlich zur Realisierung von ein oder mehreren Nutzfunktionen, insbesondere zur Verbesserung der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs 20 bzw. des Komforts, insbesondere durch Bereitstellung einer variablen Lenkübersetzung bzw. eines variablen Übersetzungsverhältnisses zwischen Lenkradwinkel δ_S und Radlenkwinkel δ_Fm der lenkbaren Räder 5a, 5b, erzeugt. Die Summe aus Lenkradwinkel δ_S und Zusatzwinkel δ_M ergibt den Eingangswinkel des Lenkgetriebes 4 bzw. im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Ritzelwinkel δ_G.
Die Überlagerungsmittel 8 weisen ein elektronisches Steuergerät 11 auf, welches unter anderem der Regelung des Zusatzwinkels δ_M und des abgegebenen Moments des Elektromotors 9 dient. Auf dem elektronischen Steuergerät 11 läuft dazu ein Regelungsverfahren ab, welches als Regelungsstruktur bzw. als Computerprogramm auf einem nicht dargestellten Mikroprozessor des Steuergeräts 11 ausgeführt ist. Der Elektromotor 9 wird mit einem elektrischen Ansteuersignal δ_Md, welches dem Sollwert des von dem Elektromotor 9 zu erzeugenden Zusatzwinkels δ_M, also dem Soll-Zusatzwinkel entspricht, angesteuert. Der Soll-Zusatzwinkel δ_Md ergibt sich dabei in der Regel durch eine Summierung von Teilsoll-Zusatzwinkeln unterschiedlicher Nutzfunktionen (z. B. der variablen Lenkübersetzung) des elektronischen Servolenksystems 1. Der Einfachheit halber wird nachfolgend jedoch der Soll-Zusatzwinkel δ_Md mit dem Teilsoll-Zusatzwinkel der variablen Lenkübersetzung gleichgesetzt. Die Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors 9 erfolgt dabei üblicherweise in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x des Kraftfahrzeugs 20, d. h. das durch eine Nutzfunktion bereitgestellte variable Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkradwinkel δ_S und dem Ritzelwinkel δ_G bzw. dem Radlenkwinkel δ_Fm der Räder 5a, 5b wird durch die Überlagerung des Lenkradwinkels δ_S mit verschiedenen, geschwindigkeitsabhängigen Zusatzwinkeln δ_M in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit v_x bzw. dem aktuellen Lenkradwinkel δ_S eingestellt. Damit die vorstehend angeführten Steuerungs- bzw. Regelungsfunktionen ausgeführt werden können, erhält das Steuergerät 11 unter anderem die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit v_x (z. B. über den CAN-Bus des Kraftfahrzeugs 20) und den Lenkradwinkel δ_S als Eingangssignale. Das elektronische Servolenksystem 1 kann in weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen den Überlagerungsmitteln 8 nachgeordnet auch einen elektrischen oder hydraulischen Servoantrieb aufweisen, welcher unter anderem der variablen Momentenunterstützung dient. Zudem ist in 1 ein Sensor 12 zur Erfassung des Lenkmoments M_L im Bereich der Lenksäule 3 gestrichelt angedeutet.
2 zeigt ein Kraftfahrzeug 20 mit einem Spurführungsassistenzsystem 21 mit einer Sensoreinrichtung 21a und einem elektronischen Regel- und Steuergerät 21b, auf welchem ein erfindungsgemäßes Spurführungsassistenzverfahren für das Kraftfahrzeug 20 abläuft. Die Sensoreinrichtung ist als CCD-Kamera 21a ausgebildet. Des weiteren könnte die Sensoreinrichtung 21a auch als CMOS-Kamera, Radarsensor oder Lidarsensor bzw. als Objektdetektionssensor ausgebildet sein. Das erfindungsgemäße Spurführungsassistenzverfahren könnte grundsätzlich auch auf dem Steuergerät 11 ablaufen.
Das erfindungsgemäße Spurführungsassistenzverfahren für das Kraftfahrzeug 20, unterstützt den Fahrer des Kraftfahrzeugs 20 beim Halten der Fahrspur 31 (siehe 3 bis 5) entlang einer Fahrspurmitte 31c als erste Solltrajektorie mittels wenigstens eines ersten Eingriffs in das elektronische Servolenksystem 1 des Kraftfahrzeugs 20, wobei als wenigstens ein erster Eingriff in das elektronische Servolenksystem 1 ein auf die Lenkhandhabe 2 des Kraftfahrzeugs 20 zu addierendes bzw. auszuübendes Zusatzhandmoment verwendet wird, wobei der Fahrer nach einem erfolgten wenigstens einen ersten Eingriff in das elektronische Servolenksystem 1 bei der Rückführung des Kraftfahrzeugs 20 in die Fahrspurmitte 31c unterstützt und/oder das Auftreten einer Pendelbewegung des Kraftfahrzeugs 20, insbesondere als Reaktion auf einen erfolgten wenigstens einen ersten Eingriff in das elektronische Servolenksystem 1, vermieden, unterbunden oder zumindest weitgehend verringert wird, indem als wenigstens ein selbsttätiger, insbesondere kurskorrigierender zweiter Eingriff in das elektronische Servolenksystem 1 eine entsprechende Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Lenkradwinkel δ_S und dem Radlenkwinkel δ_Fm der lenkbaren Räder 5a, 5b des Kraftfahrzeugs 20 durch Überlagerungsmittel 8 des elektronischen Servolenksystems 1 des Kraftfahrzeugs 20 vorgenommen wird. Die erste Solltrajektorie kann in anderen Ausführungsbeispielen auch die Fahrspur 31 bzw. deren Verlauf, oder eine Trajektorie eines vorausfahrenden Objekts, insbesondere Kraftfahrzeugs sein.
In den 3 bis 5 sind unterschiedliche Aspekte des erfindungsgemäßen Spurführungsassistenzverfahrens angedeutet. Dabei ist jeweils eine Aufsicht auf einen Verkehrsraum 30 mit einer durch Fahrspurmarkierungen 31a und 31b begrenzten Fahrspur 31 gezeigt. Auf der Fahrspur 31 bewegt sich das Kraftfahrzeug 20 entlang der aktuellen Trajektorie 32 (gestrichelt angedeutet).
Falls nach einem erfolgten wenigstens einen ersten Eingriff in das elektronische Servolenksystem 1 ein zu starkes bzw. ein übertriebenes Lenkmanöver, insbesondere ein zu großer Lenkradwinkel δ_S in Richtung Fahrspurmitte 31c durch den Fahrer eingestellt wird (in 3 durch die gestrichelte Trajektorie 32' angedeutet), wird das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkradwinkel δ_S und dem Radlenkwinkel δ_Fm der lenkbaren Räder 5a, 5b des Kraftfahrzeugs 20 durch die Überlagerungsmittel 8 des elektronischen Servolenksystems 1 derart verändert, dass sich ein Soll-Radlenkwinkel an den lenkbaren Rädern 5a, 5b des Kraftfahrzeugs 20 einstellt, welcher das Kraftfahrzeug 20 komfortabel auf die Fahrspurmitte 31c führt (in 3 durch die strichpunktierte Trajektorie 32'' angedeutet).
Die Änderung des Übersetzungsverhältnisses ist von der Längsgeschwindigkeit v_x des Kraftfahrzeugs 20, der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 20 in Richtung der Fahrspurmitte 31c, der Fahrspurbreite und/oder fahrdynamischen Größen, insbesondere der Gierrate des Kraftfahrzeugs 20, der Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs 20, der aktuellen Krümmung, des Lenkradwinkels δ_S, der Lenkradwinkelgeschwindigkeit und/oder des Gierwinkels zu der Fahrspurmitte 31c abhängig.
Alternativ oder zusätzlich kann, wie in 4 vereinfacht dargestellt, zur Unterstützung des Fahrers bei der Rückführung des Kraftfahrzeugs 20 in die Fahrspurmitte 31c abhängig von der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs 20 und der Zielposition des Kraftfahrzeugs 20 in der Fahrspurmitte 31c eine zweite Solltrajektorie 33 (in 4 strichpunktiert angedeutet), welche das Kraftfahrzeug 20 in die Fahrspurmitte 31c führt und ein zugehöriger einzustellender Soll-Radlenkwinkel ermittelt werden, welcher das Kraftfahrzeug 20 auf der zweiten Solltrajektorie 33 hält.
Wie aus 5 ersichtlich kann des weiteren bei einer Detektion des Auftretens einer Pendelbewegung (in 5 durch die Kurve 34 gestrichelt angedeutet) des Kraftfahrzeugs 20 das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkradwinkel δ_S und dem Radlenkwinkel δ_Fm der lenkbaren Räder 5a, 5b des Kraftfahrzeugs derart erhöht werden, dass ein trägeres Ansprechverhalten des elektronischen Servolenksystems 1 bzw. des Kraftfahrzeugs 20 erzielt wird. Sonach wird die Pendelbewegung 34 reduziert.
Die Überlagerungsmittel 8 des elektronischen Servolenksystems 1 erzeugen einen entsprechenden Zusatzwinkel δ_M durch den Zusatzwinkelsteller 9 und überlagern den Lenkradwinkel δ_S des Fahrers mit dem Zusatzwinkel δ_M, um die Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Lenkradwinkel δ_S und dem Radlenkwinkel δ_Fm der lenkbaren Räder 5a, 5b des Kraftfahrzeugs 20 und/oder um den Soll-Radlenkwinkel der lenkbaren Räder 5a, 5b einzustellen.
Bezugszeichenliste

1: elektronisches Servolenksystem
2: Lenkrad
3: Gelenkwelle/Lenksäule
4: Lenkgetriebe
5a, 5b: lenkbare Räder
6: Zahnstange
7: Ritzel
8: Überlagerungsmittel
9: Zusatzwinkelsteller/Elektromotor
10: Überlagerungsgetriebe
11: elektronisches Steuergerät der Überlagerungsmittel
12: Sensor zur Erfassung des Lenkmoments
20: Kraftfahrzeug
21: Spurführungsassistenzsystem
21a: Sensoreinrichtung
21b: elektronisches Regel- und Steuergerät
30: Verkehrsraum
31: Fahrspur
31a, 31b: Fahrspurmarkierungen
31c: Fahrspurmitte
32: aktuelle Trajektorie
32', 32'': Trajektorien
33: Solltrajektorie
34: Pendelbewegung
δ_Fm: Radlenkwinkel bzw. Lenkwinkel
δ_G: Ritzelwinkel
δ_S: Lenkradwinkel
v_x: Fahrzeuggeschwindigkeit
δ_M: Zusatzwinkel
δ_Md: Sollwert des Zusatzwinkels
M_L: Lenkmoment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004039142 A1 [0004]
DE 102007043912 A1 [0006]
DE 19751125 A1 [0007]

Claims

Spurführungsassistenzverfahren für ein Kraftfahrzeug (20), welches den Fahrer des Kraftfahrzeugs (20) beim Fahren entlang einer ersten Solltrajektorie (31c) mittels wenigstens eines ersten Eingriffs in das Lenksystem (1) des Kraftfahrzeugs (20) unterstützt, wobei der Fahrer nach einem erfolgten wenigstens einen ersten Eingriff in das Lenksystem (1) bei der Rückführung des Kraftfahrzeugs (20) auf die erste Solltrajektorie (31c) unterstützt und/oder das Auftreten einer lateralen Pendelbewegung (34) des Kraftfahrzeugs (20), insbesondere als Reaktion auf einen erfolgten wenigstens einen ersten Eingriff in das Lenksystem (1), vermieden, unterbunden oder zumindest weitgehend verringert wird, indem als wenigstens ein selbsttätiger, insbesondere kurskorrigierender zweiter Eingriff in das Lenksystem (1) eine entsprechende Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Lenkradwinkel (δ_S) und dem Radlenkwinkel (δ_Fm) der lenkbaren Räder (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs (20) durch Überlagerungsmittel (8) des Lenksystems (1) vorgenommen wird.
Spurführungsassistenzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass falls nach einem erfolgten wenigstens einen ersten Eingriff in das Lenksystem (1) ein zu starkes Lenkmanöver in Richtung der ersten Solltrajektorie (31c) durch den Fahrer vorgenommen wird, das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkradwinkel (δ_S) und dem Radlenkwinkel (δ_Fm) der lenkbaren Räder (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs (20) durch die Überlagerungsmittel (8) des Lenksystems derart verändert wird, dass sich ein Soll-Radlenkwinkel an den lenkbaren Rädern (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs (20) einstellt, welcher das Kraftfahrzeug (20) auf die erste Solltrajektorie (31c) führt.
Spurführungsassistenzverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Übersetzungsverhältnisses von der Längsgeschwindigkeit (v_x) des Kraftfahrzeugs (20), der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (20) in Richtung der ersten Solltrajektorie (31c), der Fahrspurbreite und/oder fahrdynamischen Größen, insbesondere der Gierrate des Kraftfahrzeugs (20), der Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs (20), der aktuellen Krümmung, des Lenkradwinkel (δ_S), der Lenkradwinkelgeschwindigkeit und/oder des Gierwinkels zu der ersten Solltrajektorie abhängig ist.
Spurführungsassistenzverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterstützung des Fahrers bei der Rückführung des Kraftfahrzeugs (20) auf die erste Solltrajektorie (31c) abhängig von der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs (20) und der Zielposition des Kraftfahrzeugs (20) auf der ersten Solltrajektorie (31c) eine zweite Solltrajektorie (33), welche das Kraftfahrzeug (20) auf die erste Solltrajektorie (31c) führt und ein zugehöriger einzustellender Soll-Radlenkwinkel ermittelt wird, welcher das Kraftfahrzeug (20) auf der zweiten Solltrajektorie (33) hält.
Spurführungsassistenzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Detektion des Auftretens einer Pendelbewegung (34) des Kraftfahrzeugs (20) das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkradwinkel (δ_S) und dem Radlenkwinkel (δ_Fm) der lenkbaren Räder (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs (20) derart erhöht wird, dass ein trägeres Ansprechverhalten des Lenksystems (1) und/oder des Kraftfahrzeugs (20) erzielt wird.
Spurführungsassistenzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerungsmittel (8) des Lenksystems (1) einen entsprechenden Zusatzwinkel (δ_M) durch einen Zusatzwinkelsteller (9) erzeugen und den Lenkradwinkel (δ_S) des Fahrers mit dem Zusatzwinkel (δ_M) überlagern, um die Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Lenkradwinkel (δ_S) und dem Radlenkwinkel (δ_Fm) der lenkbaren Räder (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs (20) und/oder um den Soll-Radlenkwinkel der lenkbaren Räder (5a, 5b) einzustellen.
Spurführungsassistenzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Solltrajektorie ein Verlauf einer Fahrspur (31), ein Verlauf einer Fahrspurmitte (31c) oder eine Trajektorie eines vorausfahrenden Objekts ist.
Spurführungsassistenzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Eingriff in das Lenksystem (1) ein Zusatzhandmoment auf eine Lenkhandhabe (2) des Kraftfahrzeugs (20) ausübt.
Elektronisches Regel- und Steuergerät (11, 21b) eines Kraftfahrzeugs zur Durchführung eines Spurführungsassistenzverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.