DE102010048913B4 - Fahrzeuglenksystem zum Erfassen eines Fahrereingriffs - Google Patents

Fahrzeuglenksystem zum Erfassen eines Fahrereingriffs Download PDF

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Abstract

Fahrzeuglenksystem (12), das umfasst: eine Steuereinheit (52) für automatisches Lenken, die konfiguriert ist, um das Fahrzeuglenksystem (12) im Automatikbetriebszustand zu steuern; und eine Fahrereingriffseinheit (54), die konfiguriert ist, um während des Automatikbetriebszustands einen Fahrereingriff zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeuglenksystem (12) einen Speicher (94) umfasst, der ein Trägheitsmoment (Je) des Fahrzeuglenksystems (12) bei weggenommenen Händen speichert; und die Fahrereingriffseinheit (54) ein Entscheidungssoftwaremodul (82) umfasst, das konfiguriert ist, um einen Fahrereingriff als Funktion des Trägheitsmoments (Je) bei weggenommenen Händen und eines berechneten Trägheitsmoments (Je') zu bestimmen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Das technische Gebiet bezieht sich allgemein auf ein Fahrzeuglenksystem für automatisches Lenken mit einer Erfassungseinheit zum Erfassen eines Fahrereingriffs.
  • HINTERGRUND
  • Bei Fahrzeugen, die halbautomatische und vollautomatische Lenksysteme und -verfahren enthalten, ist der Übergang vom fahrzeuggesteuerten Lenken zum fahrergesteuerten Lenken schwierig.
  • Aus diesem Grund existieren Fahrzeuglenksysteme, die die Detektion eines Fahrereingriffs ermöglichen. Beispielsweise beschreibt die DE 10 2005 019 316 A1 ein Fahrzeuglenksystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. In der DE 10 2006 008 572 A1 , der DE 10 2007 039 332 A1 und der DE 10 2005 056 438 A1 wird unter anderem die Bestimmung eines Lenkwinkels gelehrt, um einen Fahrereingriff zu erkennen. Die nachveröffentlichte DE 10 2009 028 647 A1 beschreibt, sowohl den Lenkradwinkel als auch ein Lenkmoment zu erfassen.
  • Beispielsweise wird während des automatischen Betriebs durch ein Fahrzeug, das ein elektronisches Servolenkungssystem (EPS-System) verwendet, der Fahrer im Allgemeinen angewiesen, die Hände vom Lenkrad zu nehmen oder das Lenkrad locker zu halten, weil das EPS-System beim Lenken des Fahrzeugs ein wesentliches Drehmoment auf das Lenkrad ausübt. Wenn der Fahrer wünscht, den automatischen Lenkbetrieb aufzuheben und die Steuerung des Fahrzeugs vorzunehmen, ist das Ergreifen des Lenkrads ein intuitives Mittel für den Fahrer, seine Absicht, die Steuerung des Fahrzeugs zu übernehmen, zu signalisieren. Jedoch verbietet das hohe Drehmoment am Lenkrad durch das EPS-System einen Fahrereingriff über das Lenkrad. Ferner wird in Fällen, in denen der Fahrereingriff ein geringes oder kein Drehmoment erfordert, der Fahrereingriff durch einen Drehmomentsensor, der das Drehmoment am Lenkrad misst, möglicherweise nicht erfasst, weil der Drehmomentsensor einen Fahrereingriff nicht vom Rauschen unterscheiden kann. Somit bleibt das rechtzeitige und zuverlässige Erfassen eines Fahrereingriffs eine schwierige Aufgabe.
  • Es ist somit eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Fahrzeuglenksystem anzugeben, das eine verbesserte Erfassung eines Fahrereingriffs ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die Nachteile des Standes der Technik werden beseitigt, indem Systeme und Verfahren für Fahrereingriff von automatischen Lenkprozessen geschaffen werden, die so gestaltet sind, dass sie einen Fahrereingriff erfassen, wenn der Fahrer ein vergleichsweise geringes oder kein Drehmoment auf das Lenkrad ausübt. Die hierin gelehrten Systeme und Verfahren befähigen ein Fahrereingriffserfassungssystem zu einer so hohen Empfindlichkeit, dass Fahrer kein hohes Lenkdrehmoment aufbringen müssen, bevor der Eingriff erfasst wird.
  • Gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Fahrzeuglenksystem einen Lenkwinkelsensor, der konfiguriert ist, um einen Lenkwinkel zu messen, eine Steuereinheit für automatisches Lenken, die konfiguriert ist, um das Fahrzeuglenksystem im Automatikbetriebszustand zu steuern, und eine Fahrereingriffseinheit, die konfiguriert ist, um während des Automatikbetriebszustands einen Fahrereingriff zu erfassen. Die Fahrereingriffseinheit umfasst ein Entscheidungssoftwaremodul, das so konfiguriert ist, dass es einen Fahrereingriff als Funktion des gemessenen Lenkwinkels und eines zweiten Lenkwinkels bestimmt.
  • Gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Fahrzeuglenksystem einen Speicher, der ein Trägheitsmoment des Lenksystems bei weggenommenen Händen speichert, eine Steuereinheit für automatische Lenkung, die konfiguriert ist, um das Fahrzeuglenksystem im Automatikbetriebszustand zu steuern, und eine Fahrereingriffseinheit, die konfiguriert ist, um während des Automatikbetriebszustands einen Fahrereingriff zu erfassen. Die Fahrereingriffseinheit umfasst ein Entscheidungssoftwaremodul, das so konfiguriert ist, dass es einen Fahrereingriff als Funktion des Trägheitsmoments bei weggenommenen Händen und eines berechneten Trägheitsmoments bestimmt.
  • Gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Fahrzeuglenksystem einen Drehmomentsensor, der konfiguriert ist, um ein auf ein Lenkrad des Fahrzeuglenksystems ausgeübtes Fahrerdrehmoment zu messen, eine Steuereinheit für automatische Lenkung, die konfiguriert ist, um das Fahrzeuglenksystem im Automatikbetriebszustand zu steuern, und eine Fahrereingriffseinheit, die konfiguriert ist, um während des Automatikbetriebszustands einen Fahrereingriff zu erfassen. Die Fahrereingriffseinheit umfasst ein Entscheidungssoftwaremodul, das so konfiguriert ist, dass es einen Fahrereingriff als Funktion von hochfrequentem Rauschen des durch den Drehmomentsensor gemessenen Fahrerdrehmoments bestimmt.
  • Das Vorhergehende hat einige der Aspekte und Besonderheiten der vorliegenden Offenbarung grob umrissen, die als rein veranschaulichend für verschiedene mögliche Anwendungen aufzufassen sind. Durch Anwendung der offenbarten Informationen in unterschiedlicher Weise oder durch Kombination verschiedener Aspekte der offenbarten Ausführungsformen können weitere vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden. Demnach können durch Bezugnahme auf die genaue Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, zusätzlich zu dem in den Ansprüchen definierten Umfang, aufgenommen wird, weitere Aspekte und ein umfassenderes Verständnis erlangt werden.
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine teilweise, schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Lenksystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • 2 ist ein Diagramm, das eine Motorsteuereinheit des Lenksystems von 1 zeigt.
  • 3 ist ein Diagramm, das ein Entscheidungssoftwaremodul einer Fahrereingriffseinheit des Lenksystems von 1 zeigt.
  • 4 ist ein Diagramm, das ein Entscheidungssoftwaremodul einer Fahrereingriffseinheit des Lenksystems von 1 zeigt.
  • 5 ist ein Diagramm, das ein Entscheidungssoftwaremodul einer Fahrereingriffseinheit des Lenksystems von 1 zeigt.
  • 6 ist eine graphische Darstellung eines Lenkwinkelbefehlssignals und eines Signals für gemessenen Lenkwinkel, die dem Entscheidungssoftwaremodul von 5 zugeordnet sind.
  • 7 ist eine graphische Darstellung eines Lenkwinkelbefehlssignals und eines Signals für gemessenen Lenkwinkel, die dem Entscheidungssoftwaremodul von 5 zugeordnet sind.
  • 8 ist ein Diagramm, das ein Entscheidungssoftwaremodul einer Fahrereingriffseinheit des Lenksystems von 1 zeigt.
  • 9 ist eine graphische Darstellung eines Lenkwinkelbefehlssignals und eines Signals für gemessenen Lenkwinkel, die dem Entscheidungssoftwaremodul von 8 zugeordnet sind.
  • 10 ist eine graphische Darstellung von hochfrequentem Rauschen eines Signals für gemessenes Drehmoment, das dem Entscheidungssoftwaremodul von 8 zugeordnet ist.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • Wie gefordert werden hierin genaue Ausführungsformen offenbart. Wohlgemerkt sind die offenbarten Ausführungsformen rein beispielhaft und können in verschiedenen und alternativen Formen sowie Kombinationen davon konkretisiert sein. Wie hierin verwendet wird das Wort ”beispielhaft” umfassend dazu Spezimen, Modelle oder Muster dienen. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, wobei manche Merkmale übertrieben groß oder klein sein können, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. In anderen Fällen sind wohlbekannte Komponenten, Systeme, Materialien oder Verfahren, die einem gewöhnlichen Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind, nicht im Einzelnen beschrieben worden, um ein Undeutlichmachen der vorliegenden Erfindung zu vermeiden. Daher sind hierin offenbarte spezifische konstruktive und funktionale Einzelheiten nicht als beschränkend zu interpretieren, sondern bloß als Basis für die Ansprüche und als repräsentative Basis zum Unterrichten eines Fachmanns.
  • Die gezeigten Ausführungsformen werden im Kontext eines elektrischen Servolenkungssystems beschrieben, obwohl die Lehren auf andere Fahrerassistenzsysteme einschließlich hydraulische Systeme, elektrohydraulische Systeme und dergleichen anwendbar sind.
  • Fahrzeug und Lenksystem
  • In 1 umfasst ein Fahrzeug 10 eine Lenksystem 12, das ein Lenkrad 20, eine Lenkwelle 22, ein Zahnstangengetriebe 26 mit einem ersten Ritzel 28 und einer Zahnstange 30, Zugstangen 32, Räder 34, einen Geschwindigkeitssensor 36, einen Lenkwellendrehmomentsensor 38 und einen Lenkwinkelsensor 40 umfasst. Das Lenkrad 20 ist mit der Lenkwelle 22 verbunden, die mit dem ersten Ritzel 28 verbunden ist, so dass die Drehbewegung des Lenkrads 20 auf das erste Ritzel 28 übertragen wird. Das erste Ritzel 28 setzt die Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung der Zahnstange 30 um. Die Zugstangen 32 verbinden die Zahnstange 30 mit den Rädern 34 und setzen die Bewegung der Zahnstange 30 in eine Drehung der Räder 34 um. Der Drehmomentsensor 38 misst ein auf das Lenkrad 20 ausgeübtes Fahrerdrehmoment Td und basiert auf der Drehverlagerung der Lenkwelle 22 oder der Torsionsfeder. Hier ist die Quelle des Fahrerdrehmoments Td der Fahrer, wobei dann, wenn die Hände des Fahrers vom Lenkrad 20 weggenommen sind, kein Fahrerdrehmoment Td auf die Lenkwelle 22 ausgeübt wird. Der Geschwindigkeitssensor 38 misst eine gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit Vs des Fahrzeugs 10. Der Lenkwinkelsensor 40 misst den gemessenen Lenkwinkel θs des Lenkrads 20. Im Allgemeinen ist das Rauschen des Fahrerdrehmoment-Td-Messwerts größer als das Rauschen des gemessenen Lenkwinkels θs. Der Lenkwinkelsensor 40 umfasst eine digitale Codiereinrichtung, die eine höhere Genauigkeit, eine feinere Auflösung und ein geringeres Rauschen als der Drehmomentsensor 38 besitzt.
  • Das Lenksystem 12 umfasst ferner ein elektrisches Servolenkungssystem (EPS-System) 50, eine Steuereinheit für automatische Lenkung 52 und eine Fahrereingriffseinheit 54. Das EPS-System 50 umfasst eine Motorsteuereinheit 60 und einen Motor 62, der ein zweites Ritzel 64, das mit der Zahnstange 30 gekoppelt ist, antreibt. In den 1 und 2 umfasst die Motorsteuereinheit 60 ein Softwaremodul für manuell 66 und ein Softwaremodul für automatisch 68. Während des manuellen Betriebs bestimmt das Softwaremodul für manuell 66 ein Motordrehmoment Tm und erzeugt ein entsprechendes Antriebssignal, das den Motor 62 so antreibt, dass das geeignete Drehmoment auf das zweite Ritzel 64 ausgeübt wird. Das Motordrehmoment Tm ist eine Funktion der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit Vs, des gemessenen Lenkwinkels θs und des Fahrerdrehmoments Td, die durch den Geschwindigkeitssensors 36, den Lenkwinkelsensor 40 bzw. den Drehmomentsensor 38 geliefert werden. Hier ergänzt das Motordrehmoment Tm ein auf das Lenkrad 20 ausgeübtes Fahrerdrehmoment Td. Während des automatischen Betriebs bestimmt das Softwaremodul für automatisch 68 ein Motordrehmoment Tm und erzeugt ein entsprechendes Antriebssignal, das den Motor 62 so antreibt, dass das geeignete Drehmoment auf das zweite Ritzel 64 ausgeübt wird. Hier ist das Motordrehmoment Tm ist eine Funktion eines Lenkwinkelbefehls θc und eines Fahrzeuggeschwindigkeitsbefehls Vc von der Steuereinheit für automatische Lenkung 52. Die Fahrereingriffseinheit 54 steuert den Betriebszustand. Wie hier verwendet umfasst der ”Betriebszustand” den manuellen Betrieb und den automatischen Betrieb. Wie in 2 gezeigt ist, steuert die Fahrereingriffseinheit 54, welches Softwaremodul 66, 68 die Quelle des Motordrehmoments Tm ist, die dazu verwendet wird, ein Antriebssignal für den Motor 62 zu erzeugen. Alternative Lenksysteme umfassen ein Hypoidgetriebe anstelle einer Zwei-Ritzel-Anordnung.
  • Zum Zweck der Unterrichtung wird das Lenksystem 12 in vereinfachter Weise mit einer Gleichung zweiter Ordnung modelliert:
    Jeθ ..s + Beθ .s + Keθs = ΣT = ΣTd + Tm – Ta , wobei Je das äquivalente Trägheitsmoment des Lenksystems 12 ist, Be die äquivalente Dämpfung des Lenksystems 12 ist, Ke die äquivalente Federkonstante oder Steifigkeit des Lenksystems 12 ist, θs der Lenkradwinkel ist, Td das vom Fahrer ausgeübte Lenkdrehmoment ist, Tm das äquivalente motorgestützte Drehmoment auf das Lenksystem 12 ist und Ta das äquivalente Reifenrichtmoment auf das Lenksystem 12 ist. Das Fahrerdrehmoment Td wird durch den Drehmomentsensor 38 gemessen, das Motordrehmoment Tm wird durch die Motorsteuereinheit 60 wie oben beschrieben bestimmt, das Reifenrichtmoment Ta ist eine Funktion des gemessenen Lenkwinkels θs und der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit Vs, wie weiter unten näher beschrieben wird, und die Steifigkeit Ke, die Dämpfung Be und das Trägheitsmoment Je werden durch Versuchsmesswert bestimmt. Die Parameter Je, Be, Ke werden dann bestimmt, wenn das Lenksystem nicht in Wechselwirkung mit dem Fahrer steht. Im linearen Betriebsbereich kann beim Bestimmen des Reifenrichtmoments Ta die Einwirkung der Straßenoberfläche vernachlässigt werden.
  • Die äquivalente Übertragungsfunktion lautet
    Figure 00090001
    wobei ξ das äquivalente Dämpfungsverhältnis des Lenksystems 12 ist und ωn die äquivalente Eigenfrequenz des Lenksystems 12 ist.
  • Steuereinheit für automatische Lenkung
  • Um mit 1 fortzusetzen, ist die Steuereinheit für automatische Lenkung 52 so konfiguriert, dass sie einen Soll-Pfad wählt und einen Lenkwinkelbefehl θc erzeugt, um das Fahrzeug 10 längs des Soll-Pfades zu bewegen. Der Pfad wird durch eine Pfadeinheit 70 wie etwa ein optisches System (vision system), ein globales Positionierungssystem (GPS) mit einer digitalen Kartendatenbank, Kombinationen davon und dergleichen beschafft. Der Lenkwinkelbefehl θc wird vom Softwaremodul für automatisch 68 der Motorsteuereinheit 60 verwendet, um zum Lenken des Fahrzeugs 10 wie oben beschrieben ein Motordrehmoment Tm zu erzeugen, und außerdem von der Fahrereingriffseinheit 54, wie weiter unten näher beschrieben wird.
  • Fahrereingriffseinheit
  • Die gezeigte Fahrereingriffseinheit 54 ist so konfiguriert, dass sie den Betriebszustand des EPS-Systems 50 steuert. Somit kann die Fahrereingriffseinheit 54 den Betriebszustand vom automatischen Betrieb zum manuellen Betrieb verändern, um dem Fahrer zu ermöglichen, die Steuerung des Fahrzeugs 10 zu übernehmen. Eine solche Veränderung umfasst das Anweisen eines Prozessors 69, die Anweisungen eines der Softwaremodule 66, 68 auszuführen, um das Motordrehmoment Tm zu erzeugen, wie in 2 gezeigt ist. In den 1, 3, 4, 5 und 8 umfasst die Fahrereingriffseinheit 54 ein oder mehrere Entscheidungssoftwaremodule 80, 82, 84, 86, die so konfiguriert sind, dass sie einen Fahrereingriff erfassen und in Ansprechen darauf Anweisungen zum Verändern des Betriebszustands des EPS-Systems 50 erzeugen. Die Entscheidungssoftwaremodule 80, 82, 84, 86 und die damit verbundenen Verfahren können zum Bestimmen eines Fahrereingriffs unabhängig oder in Kombination verwendet werden. Zum Schreiben der Softwaremodule, deren Anweisungen mit einem Prozessor 88 ausgeführt werden, können Programmiersprachen wie etwa C, C++, C#, Java, JavaScript, Per1, PHP, Python, Ruby und SQL verwendet werden.
  • In 3 ist das Entscheidungssoftwaremodul 80 so konfiguriert, dass es einen Fahrereingriff als Funktion des gemessenen Lenkwinkels θs und eines berechneten Lenkwinkels θs' erfasst. Das Entscheidungssoftwaremodul 80 umfasst ein Richtmomentmodul 90, das das Richtmoment Ta als Funktion des gemessenen Lenkwinkels θs und der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit Vs berechnet. Das Richtmoment Ta kann in einer Tabelle oder einem Diagramm von Versuchsdaten nachgeschlagen werden. Das Entscheidungssoftwaremodul 80 umfasst ferner ein Systemmodellsoftwaremodul 92, das den berechneten Lenkwinkel θs' berechnet. Unter Verwendung einer oben eingeführten Funktion ist der berechnete Lenkwinkel θs' gegeben durch:
    Figure 00100001
    Das Folgende ist jeweils eine Eingabe in das Systemmodellsoftwaremodul 92: Das Richtmoment Ta, das vom Richtmomentmodul 90 empfangen wird, das Motordrehmoment Tm, das vom EPS-System 50 empfangen wird, das Fahrerdrehmoment Td, das durch den Drehmomentsensor 38 gemessen wird, und die Parameter Je, Be, Ke, auf die über einen Speicher 94 zugegriffen wird.
  • Das Entscheidungssoftwaremodul 80 umfasst ferner ein Auswertmodul 96, das so konfiguriert ist, dass es einen Fahrereingriff als Funktion des gemessenen Lenkwinkels θs und des berechneten Lenkwinkels θs' bestimmt. Gemäß einem beispielhaften Verfahren wird ein Fahrereingriff dann erfasst, wenn eine Lenkwinkeldifferenz Δθ zwischen dem gemessenen Lenkwinkel θs und dem berechneten Lenkwinkel θs' eine vorgegebene Größe oder Schwelle überschreitet. Der gemessene Lenkwinkel θs und der berechnete Lenkwinkel θs' können in alternativen herkömmlichen Weisen, die das Nehmen des Verhältnisses zueinander umfassen, verglichen werden. In Ansprechen auf die Erfassung weist die Fahrereingriffseinheit 54 die Motorsteuereinheit 60 an, vom automatisierten Lenken zum manuellen Lenken überzugehen, und ermöglicht dem Fahrer das Aufnehmen der Steuerung. In der gezeigten Ausführungsform wählt die Fahrereingriffseinheit 54 das Softwaremodul für manuell 66 als Quelle des Motordrehmoments Tm. Das Fahrereingriffserfassungsverfahren des Entscheidungssoftwaremoduls 80 ist vorteilhaft, da aus Gründen, die oben beschrieben wurden, die Lenkwinkeldifferenz Δθ empfindlicher gegenüber der Wechselwirkung zwischen Fahrer und Lenkrad 20 ist als der Messwert des Drehmomentsensors 38.
  • In 4 ist das Entscheidungssoftwaremodul 82 so konfiguriert, dass es einen Fahrereingriff als Funktion des ”Hände-weggenommen”-Trägheitsmoments Je (d. h. das Trägheitsmoment bei weggenommenen Händen) und eines berechneten Trägheitsmoments Je' des Lenksystems 12 erfasst. Das Entscheidungssoftwaremodul 82 umfasst ein Richtmomentmodul 100, das das Richtmoment Ta als Funktion des gemessenen Lenkwinkels θs und der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit Vs berechnet. Das Entscheidungssoftwaremodul 80 umfasst ferner ein Systemmodellsoftwaremodul 102, das das berechnete Trägheitsmoment Je' bestimmt. Unter Verwendung einer oben eingeführten Funktion wird das berechnete Trägheitsmoment Je' bestimmt gemäß:
    Figure 00120001
    Das Folgende ist jeweils eine Eingabe in das Systemmodellsoftwaremodul 102: Das Richtmoment Ta, das vom Richtmomentmodul 100 empfangen wird, das Motordrehmoment Tm, das vom EPS-System 50 empfangen wird, das Fahrerdrehmoment Td, das durch den Drehmomentsensor 38 gemessen wird, und die Parameter Be, Ke, auf die über einen Speicher 104 zugegriffen wird. Im Allgemeinen verändert die Wechselwirkung zwischen dem Fahrer und dem Lenkrad 20 die Modellparameter des Lenksystems 12 oder wird durch diese reflektiert. Somit trägt das berechnete Trägheitsmoment Je' der Wirkung auf das ”Händeweggenommen”-Trägheitsmoment Je, die durch die Hände des Fahrers am Lenkrad 20 hervorgerufen wird, Rechnung. Das Entscheidungssoftwaremodul 82 umfasst ferner ein Auswertmodul 106, das so konfiguriert ist, dass es einen Fahrereingriff als Funktion des ”Hände-weggenommen”-Trägheitsmoments Je und des berechneten Trägheitsmoments Je' bestimmt. Gemäß einem beispielhaften Verfahren wird ein Fahrereingriff dann erfasst, wenn die Differenz ΔJ zwischen dem ”Hände-weggenommen”-Trägheitsmoment Je und dem berechneten Trägheitsmoment Je' eine vorgegebene Größe oder Schwelle überschreitet. In Ansprechen auf die Erfassung weist die Fahrereingriffseinheit 54 die Motorsteuereinheit 60 an, vom automatisierten Lenken zum manuellen Lenken überzugehen, und ermöglicht wie oben beschrieben dem Fahrer das Aufnehmen der Steuerung. Ein Vorteil des Verfahrens des Entscheidungssoftwaremoduls 82 ist, dass die Veränderung der Trägheitsmomentdifferenz ΔJ empfindlicher gegenüber einem Fahrereingriff ist. Ein Fahrereingriff kann erfasst werden, wenn ein geringes oder kein Drehmoment Td auf das Lenkrad 20 ausgeübt wird.
  • In den 57 ist das Entscheidungssoftwaremodul 84 so konfiguriert, dass es einen Fahrereingriff als Funktion des Signals für gemessenen Lenkwinkel θs und des Signals für Lenkwinkelbefehl θs erfasst. Das Entscheidungssoftwaremodul 84 umfasst ein Signalverzögerungsmodul 110 und ein Tiefpassfilter 112. Das Signalverzögerungsmodul 110 stellt die Verzögerung des Signals für Lenkwinkelbefehl θs so ein, dass das Signal für Lenkwinkelbefehl θs und das Signal für gemessenen Lenkwinkel θs in Phase sind. Das Tiefpassfilter 112 beseitigt das hochfrequente Rauschen aus dem Signal für gemessenen Lenkwinkel θs. Die resultierenden Lenkwinkelsignale θs, θc sind für zwei Fälle in den 6 und 7 gezeigt.
  • Das Entscheidungssoftwaremodul 824 umfasst ferner ein Auswertmodul 114, das so konfiguriert ist, dass es einen Fahrereingriff als Funktion der resultierenden Lenkwinkelsignale θs, θc bestimmt. Gemäß einem beispielhaften Verfahren wird ein Fahrereingriff dann erfasst, wenn die Lenkwinkeldifferenz Δθ eine vorgegebene Größe oder Schwelle überschreitet. Lenkwinkeldifferenzen Δθ sind für verschiedene Zeiten in den 6 und 7 gezeigt. In Ansprechen auf die Erfassung weist die Fahrereingriffseinheit 54 die Motorsteuereinheit 60 an, vom automatisierten Lenken zum manuellen Lenken überzugehen, und ermöglicht wie oben beschrieben dem Fahrer das Aufnehmen der Steuerung.
  • In den 810 ist das Entscheidungssoftwaremodul 86 so konfiguriert, dass es einen Fahrereingriff als Funktion von hochfrequentem Rauschen Td' des Signals für Fahrerdrehmoment Td, das durch den Drehmomentsensor 38 gemessen wird, erfasst. Das Entscheidungssoftwaremodul 86 umfasst ein Hochpassfilter 120 und ein Auswertmodul 122. Um einen Fahrereingriff zu bestimmen, wird das aus dem Hochpassfilter 120 resultierende Signal für hochfrequentes Rauschen Td' ausgewertet. Gemäß einem beispielhaften Verfahren wird ein Fahrereingriff dann erfasst, wenn das Signal für hochfrequentes Rauschen Td' eine obere oder untere Schwelle 124 überschreitet. In Ansprechen auf die Erfassung weist die Fahrereingriffseinheit 54 die Motorsteuereinheit 60 an, vom automatisierten Lenken zum manuellen Lenken überzugehen, und ermöglicht wie oben beschrieben dem Fahrer das Aufnehmen der Steuerung. 9 zeigt Lenkwinkelsignale und 10 das Signal für hochfrequentes Rauschen Td' für die gleichen Zeiten.
  • Wenn der Fahrer lenkt oder sich die Hände des Fahrers am Lenkrad 20 befinden, weist das Signal für Fahrerdrehmoment Td vermehrte hohe Frequenzbeträge auf. Wenn die Hände des Fahrers vom Rad weggenommen sind, kann der ”Hände-weggenommen”-Rauschpegel durch Versuch oder Schätzung im Voraus während des automatischen Lenkens, wenn keine Wechselwirkung zwischen dem Fahrer und dem Lenkrad 20 besteht, bestimmt werden. Die Schwelle 124 wird als Funktion des ”Hände-weggenommen”-Rauschpegels bestimmt.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind bloß beispielhafte Veranschaulichungen von Implementierungen, die für ein klareres Verständnis der Prinzipien der Offenbarung dargelegt worden sind. An den oben beschriebenen Ausführungsformen können, ohne vom Umfang der Ansprüche abzuweichen, Abwandlungen, Abänderungen und Kombinationen vorgenommen werden. Alle solchen Abwandlungen, Abänderungen und Kombinationen sind hierin durch den Umfang dieser Offenbarung und der folgenden Ansprüche umfasst.

Claims (4)

  1. Fahrzeuglenksystem (12), das umfasst: eine Steuereinheit (52) für automatisches Lenken, die konfiguriert ist, um das Fahrzeuglenksystem (12) im Automatikbetriebszustand zu steuern; und eine Fahrereingriffseinheit (54), die konfiguriert ist, um während des Automatikbetriebszustands einen Fahrereingriff zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeuglenksystem (12) einen Speicher (94) umfasst, der ein Trägheitsmoment (Je) des Fahrzeuglenksystems (12) bei weggenommenen Händen speichert; und die Fahrereingriffseinheit (54) ein Entscheidungssoftwaremodul (82) umfasst, das konfiguriert ist, um einen Fahrereingriff als Funktion des Trägheitsmoments (Je) bei weggenommenen Händen und eines berechneten Trägheitsmoments (Je') zu bestimmen.
  2. Fahrzeuglenksystem (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entscheidungssoftwaremodul (82) konfiguriert ist, um dann, wenn die Differenz zwischen dem Trägheitsmoment (Je) bei weggenommenen Händen und dem berechneten Trägheitsmoment (Je') eine Schwelle überschreitet, einen Fahrereingriff zu bestimmen.
  3. Fahrzeuglenksystem (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das berechnete Trägheitsmoment (Je') als Funktion eines Modells des Fahrzeuglenksystems (12) bestimmt wird, wobei das Modell Je'θ ..s + Beθ .s + Keθs = ΣT = ΣTd + Tm – Ta ist, wobei Je' das berechnete Trägheitsmoment des Fahrzeuglenksystems (12) ist, Be eine äquivalente Dämpfung des Fahrzeuglenksystems (12) ist, Ke eine äquivalente Steifigkeit des Fahrzeuglenksystems (12) ist, θs ein Lenkwinkel ist, Td ein Fahrerdrehmoment ist, Tm ein äquivalentes Motordrehmoment ist und Ta ein äquivalentes Reifenrichtmoment ist.
  4. Fahrzeuglenksystem (12), das umfasst: einen Drehmomentsensor (38), der konfiguriert ist, um ein auf ein Lenkrad (20) des Fahrzeuglenksystems (12) ausgeübtes Fahrerdrehmoment zu messen; eine Steuereinheit (52) für automatisches Lenken, die konfiguriert ist, um das Fahrzeuglenksystem (12) im Automatikbetriebszustand zu steuern; und eine Fahrereingriffseinheit (54), die konfiguriert ist, um während des Automatikbetriebszustands einen Fahrereingriff zu erfassen, wobei die Fahrereingriffseinheit (54) ein Entscheidungssoftwaremodul (86) umfasst, das so konfiguriert ist, dass es einen Fahrereingriff als Funktion von hochfrequentem Rauschen (Td') des durch den Drehmomentsensor (38) gemessenen Fahrerdrehmoments bestimmt, und das Entscheidungssoftwaremodul (86) konfiguriert ist, um dann, wenn das hochfrequente Rauschen (Td') eine Schwelle (124) überschreitet, einen Fahrereingriff zu bestimmen.
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