DE102011086897A1 - Tracking assistance method for motor vehicle, involves continuously correcting slight lateral deviation of vehicle from target trajectory by automatic correction of steering movements by adjusting calculated target wheel steering angle - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Spurführungsassistenzverfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem elektronischen Servolenksystem. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein elektronisches Regel- und Steuergerät eines Kraftfahrzeugs zur Durchführung des Spurführungsassistenzverfahrens sowie ein elektronisches Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a tracking assistance method for a motor vehicle having an electronic power steering system. The invention also relates to an electronic control unit of a motor vehicle for carrying out the tracking assistance method and to an electronic power steering system of a motor vehicle.
Aus dem Stand der Technik sind Spurassistenzsysteme bekannt, bei welchen der Fahrer eines Kraftfahrzeugs abhängig von dessen Position und Bewegung in der aktuell befahrenen Fahrspur laufend durch ein zusätzliches Moment am Lenkrad bei der Spurhaltung 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, dem sogenannten Freiraum in der Regel kein Zusatzmoment überlagert. Der Fahrer sollte auch nicht langfristig durch das ständige Nachregeln des Lenkrades gestört werden. Verlässt die Fahrzeugposition diesen Freiraum, so wird das System wieder aktiviert und es erfolgt ein spürbares Moment in Richtung der Fahrspurmitte. Dabei werden die Reglerparameter, d. h. die Stärke des Reglers bzw. die Regelrintensität sukzessive erhöht je weiter sich das Fahrzeug von der Fahrspurmitte wegbewegt, um ein gefährliches Annähern an den Fahrbahnrand zu verhindern. Die erforderlichen Fahrspurdaten werden dabei beispielsweise von einer Umfeldsensorik, insbesondere in Form von Radar- oder Kamerasystemen bereitgestellt. 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 und der Fahrspur aktiv unterstützen, werden auch als LKS(Lane-Keeping-Support)-Systeme bezeichnet.Lane assistance systems are known from the prior art, in which the driver of a motor vehicle is continuously supported by an additional torque on the steering wheel when tracking depending on its position and movement in the currently traveled lane. This additional torque is generally used to give the driver a haptic feedback of the track course and its position relative to the lane boundary. In order to obtain the typical vehicle steering feel, in the area around the lane center, the so-called free space usually no additional torque is superimposed. The driver should not be disturbed in the long term by the constant readjustment of the steering wheel. If the vehicle position leaves this clearance, the system is reactivated and there is a noticeable moment in the direction of the lane center. The controller parameters, i. H. the strength of the controller or the Regelrintensität successively increases as the vehicle moves away from the lane center to prevent dangerous approaching to the edge of the lane. The required lane data are provided, for example, by an environment sensor system, in particular in the form of radar or camera systems. With such sensor systems for detecting the vehicle environment, the position and movement of the motor vehicle relative to its surroundings can be detected by measurement. In addition, camera systems are available which recognize the course of the road in front of the motor vehicle using existing road markings and output the position of the motor vehicle relative to the traffic lane. Taking into account such data, certain driving situations such as changing the lane or leaving the lane or slow approach to a neighboring lane can be detected. Systems that actively support the driver through directed steering torque or torque recommendations while holding the vehicle and the lane are also referred to as LKS (Lane Keeping Support) systems.
Das Konzept der LKS-Systeme führt zu einer hohen Akzeptanz durch den Fahrer, da er durch den Freiraum in der Mitte der Fahrspur im Lenkvorgang nicht eingeengt wird. Andererseits kann dieses Ausbleiben der Lenkempfehlung zu leichten Pendelbewegungen um die Spurmitte führen, falls der Fahrer hier nicht angemessen lenkt. Dieses führt dazu, dass das Fahrzeug häufig die Grenzen des Freiraumbereichs überschreitet und der Fahrer eine Lenkempfehlung am Lenkrad spürt.The concept of the LKS systems leads to a high level of driver acceptance, as it is not restricted by the clearance in the middle of the lane during the steering process. On the other hand, this lack of steering recommendation can lead to slight oscillations around the track center, if the driver does not steer properly. This causes the vehicle often exceeds the limits of the free space area and the driver feels a steering recommendation on the steering wheel.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spurführungsassistenzverfahren der eingangs erwähnten Art weiter zu verbessern, insbesondere einer Pendelbewegung des Kraftfahrzeugs im Bereich um die Fahrspurmitte wirksam entgegen zu wirken und die Akzeptanz durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs weiter zu erhöhen.The present invention has for its object to further improve a tracking assistance method of the type mentioned above, in particular to effectively counteract a pendulum motion of the motor vehicle in the area around the lane center and to further increase the acceptance by the driver of the motor vehicle.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Spurführungsassistenzverfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem elektronischen Servolenksystem gelöst, welches den Fahrer des Kraftfahrzeugs durch eines oder mehrere auf eine Lenkhandhabe des Kraftfahrzeugs aufgebrachte Zusatzhandmomente in Richtung der Mitte einer erfassten befahrenen Fahrspur als Lenkempfehlungen bei der Spurhaltung unterstützt, und welches den Fahrer des Kraftfahrzeugs zusätzlich beim Fahren entlang einer ermittelten Solltrajektorie derart unterstützt, dass geringfügige laterale Abweichungen des Kraftfahrzeugs von der Solltrajektorie fortlaufend durch selbsttätige Korrekturlenkbewegungen korrigiert werden, welche einen berechneten Soll-Radlenkwinkel einregeln, der das Kraftfahrzeug wenigstens annähernd auf der Solltrajektorie hält.This object is achieved by a tracking assistance method for a motor vehicle with an electronic power steering system, which supports the driver of the motor vehicle by one or more applied to a steering handle of the motor vehicle auxiliary hand moments in the direction of the center of a detected traffic lane as steering recommendations in tracking, and which the Driver of the motor vehicle additionally supported while driving along a determined target trajectory such that minor lateral deviations of the motor vehicle from the target trajectory are continuously corrected by automatic correction steering movements, which adjust a calculated target wheel steering angle, which holds the motor vehicle at least approximately on the target trajectory.
In vorteilhafter Weise wird der Fahrer durch das erfindungsgemäße Spurführungsassistenzverfahren mit Hilfe weiterer Maßnahmen bei der Verwendung eines LKS-Systems unterstützt. Dieses kann z. B. in dem Bereich des eingangs genannten Freiraums erfolgen, damit einem Pendeln des Fahrzeugs um die Spurmitte entgegengewirkt wird. Das vorgestellte Konzept kann dem Fahrer das Gefühl eines verbesserten Spurverhaltens vermitteln und die Anzahl der Momenteneingriffe durch das LKS-System reduzieren. Bei aktivierter Momentenregelung der Spur erfolgt erfindungsgemäß gleichzeitig eine zusätzliche Korrektur durch eine Winkelreglung des Fahrzeugs. Diese Winkelregelung zielt darauf ab, leichte Störungen der Bahnabweichung auszuregeln und das Fahrzeug im Bereich der Fahrbahnmitte zu halten. Im Gegensatz zur Lenkempfehlung eines LKS-Systems mittels Zusatzhandmomenten, bei welcher sich der Fahrer innerhalb des Regelkreises befindet, ist der Fahrer bei den erfindungsgemäßen fortlaufenden selbsttätigen Korrekturlenkbewegungen außerhalb des Regelkreises angeordnet. Der Fahrer wird somit bei der Regelungsaufgabe unterstützt. Die Korrektureingriffe sind für den Fahrer nicht spürbar. Durch die verbesserte Güte der Spurführung wird die Sicherheit deutlich erhöht. Die geringfügigen lateralen Abweichungen des Kraftfahrzeugs von der Solltrajektorie können beispielsweise durch Fahrbahnunebenheiten, eine Fahrbahnquerneigung, Seitenwinde und/oder Fugen oder Spurrillen der Fahrbahn bedingt sein.Advantageously, the driver is supported by the tracking assistance method according to the invention with the aid of further measures when using an LCS system. This can be z. B. in the area of the above-mentioned space, so that a pendulum of the vehicle is counteracted about the track center. The concept presented may give the driver the feeling of improved lane behavior and reduce the number of torque interventions by the LKS system. When activated torque control of the track is carried out according to the invention at the same time an additional correction by an angle control of the vehicle. This angle control aims at correcting slight disturbances of the path deviation and keeping the vehicle in the area of the center of the road. In contrast to the steering recommendation of a LKS system by means of additional manual torques, in which the driver is within the control loop, the driver is arranged outside the control loop in the continuous automatic correction steering movements according to the invention. The driver is thus supported in the control task. The corrective interventions are not noticeable to the driver. The improved quality of the tracking system significantly increases safety. The slight lateral deviations of the motor vehicle from the desired trajectory can be caused, for example, by road bumps, a road bank, side winds and / or joints or ruts of the roadway.
Die Zusatzhandmomente in Richtung der Mitte der erfassten befahrenen Fahrspur können mittels eines Servoantriebs des elektronischen Servolenksystems zur Momentenunterstützung eingeregelt werden. Ein derartiger elektrischer Servoantrieb, beispielsweise eines Electric Power Steering(EPS)-Systems kann den Fahrer beim Steuerungsprozess des Kraftfahrzeugs unterstützen.The additional manual torques in the direction of the center of the detected driving lane can be adjusted by means of a servo drive of the electronic power steering system for torque assistance. Such an electric servo drive, for example an electric power steering (EPS) system, can assist the driver in the control process of the motor vehicle.
Die selbsttätigen Korrekturlenkbewegungen können von Überlagerungsmitteln des elektronischen Servolenksystems, welche einen Zusatzwinkelsteller aufweisen, durchgeführt werden, wobei die Überlagerungsmittel zur Korrektur einen entsprechenden Zusatzwinkel durch den Zusatzwinkelsteller erzeugen und den Lenkradwinkel des Fahrers mit dem Zusatzwinkel überlagern. Die erfindungsgemäße Lösung ist für Fahrzeuge mit einer sogenannten Aktivlenkung (AFS/Active Front Steering) sehr vorteilhaft, da eine Regelung von Zusatzwinkeln am Rad ermöglicht wird, ohne dass eine Rückwirkung am Lenkrad erfolgt.The automatic corrective steering movements can be performed by superimposing means of the electronic power steering system, which have a Zusatzwinkelsteller, wherein the superimposing means for correcting produce a corresponding additional angle through the Zusatzwinkelsteller and superimpose the steering wheel angle of the driver with the additional angle. The solution according to the invention is very advantageous for vehicles with a so-called active steering system (AFS / Active Front Steering), since a control of additional angles on the wheel is made possible without a reaction on the steering wheel.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird demnach eine kombinierte bzw. vernetzte Überlagerung von Lenkwinkeln (durch AFS) und Lenkmomenten (durch EPS) erreicht. Das erfindungsgemäße Spurführungsassistenzverfahren vereint in vorteilhafter Weise ein LKS-System mit einer AFS-Winkelregelung und bietet eine kontinuierliche Unterstützung des Fahrers insbesondere auf autobahnähnlichen Fahrbahnen. Hierzu ermittelt das Verfahren die gewünschte Spurposition des Fahrers und hält das Fahrzeug durch eine exakte Regelung über die Aktivlenkung auf dieser idealen Fahrspur. Sie entlastet somit den Fahrer davon, ständige Lenkkorrekturen durchführen zu müssen, sobald auftretende Störungen durch das Fahrzeug oder durch die Umgebung Abweichungen von dieser Idealspur hervorrufen. Von großer Bedeutung für die funktionale Ausführung der Funktion sind neben der angemessenen Gestaltung des Zusatzwinkels auch die Komponenten zur Überwachung und Steuerung des Gesamt-Systems.In the method according to the invention, therefore, a combined or networked superposition of steering angles (by AFS) and steering moments (by EPS) is achieved. The guidance assistance method according to the invention advantageously combines an LKS system with an AFS angle control and offers continuous assistance to the driver, in particular on highway-like lanes. For this purpose, the method determines the desired track position of the driver and keeps the vehicle by an exact control over the active steering in this ideal lane. It thus relieves the driver of having to carry out constant steering corrections as soon as occurring disturbances by the vehicle or by the environment cause deviations from this ideal track. Of great importance for the functional execution of the function are in addition to the appropriate design of the additional angle and the components for monitoring and control of the overall system.
Alternativ kann selbstverständlich auch ein Steer by Wire-Lenksystem zum Einsatz kommen, welches ebenfalls in der Lage ist, beide Funktionalitäten zu erzeugen. Alternatively, of course, a Steer by wire steering system can be used, which is also able to produce both functionalities.
Die Zusatzhandmomente in Richtung der Mitte der Fahrspur können im Wesentlichen in einem ersten definierten Bereich der erfassten befahrenen Fahrspur aufgebracht werden. Darüber hinaus können die selbsttätigen Korrekturlenkbewegungen im Wesentlichen in einem zweiten definierten Bereich der Fahrspur um die Solltrajektorie durchgeführt werden.The additional manual torques in the direction of the center of the lane can essentially be applied in a first defined area of the detected traveled lane. In addition, the automatic correction steering movements can essentially be carried out in a second defined region of the lane around the target trajectory.
Durch diese Maßnahmen können unterschiedliche Arbeitspunkte der Aktuatoren eingestellt werden. Dadurch kann erreicht werden, dass der Winkelregler so ausgelegt ist, dass die Regelintensität, welche der Höhe der Regelparameter entspricht im Freiraumbereich möglichst hoch ist und beim Verlassen dieses Bereichs die Regelparameter sukzessive verringert werden, damit bei zu hoher Spurabweichung in erster Linie die Momentenempfehlung des LKS-Systems den Fahrer in Richtung Spurmitte führt. Der erste und der zweite definierte laterale Bereich können auch überlappen.By these measures, different operating points of the actuators can be adjusted. It can thereby be achieved that the angle controller is designed so that the control intensity, which corresponds to the height of the control parameters in the free space area is as high as possible and when leaving this area, the control parameters are successively reduced, so that too high lane deviation primarily the torque recommendation of the LKS -Systems the driver leads towards the middle of the lane. The first and second defined lateral areas may also overlap.
Der zweite definierte Bereich der erfassten befahrenen Fahrspur kann ein Freiraum sein, in welchem keine Zusatzhandmomente in Richtung der Mitte der Fahrspur erzeugt werden. Der Fahrer kann sonach beim Nachregeln des Fahrzeugs insbesondere innerhalb des Freiraumbereichs unterstützt werden, in welchem keine Eingriffe des LKS-Systems erfolgen.The second defined area of the detected traveled lane may be a free space in which no additional manual torques are generated in the direction of the center of the lane. The driver can therefore be supported in readjusting the vehicle, in particular within the free space area, in which no interventions by the LKS system take place.
Die Reglerparameter für die Regelung der selbsttätigen Korrekturlenkbewegungen und/oder der Zusatzhandmomente in Richtung der Mitte der Fahrspur können laufend, insbesondere in Abhängigkeit von der aktuellen lateralen Abweichung des Kraftfahrzeugs von der Solltrajektorie und/oder der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit, anpassbar ausgebildet sein. Sonach können die Reglerparameter des Winkelreglers oder auch des Momentenreglers adaptiv in Abhängigkeit der momentanen Spurabweichung und der Fahrzeuggeschwindigkeit gestaltet sein.The controller parameters for the regulation of the automatic corrective steering movements and / or the additional manual torques in the direction of the center of the traffic lane may be continuously adaptable, in particular as a function of the current lateral deviation of the motor vehicle from the desired trajectory and / or the current vehicle speed. Accordingly, the controller parameters of the angle controller or of the torque controller may be designed adaptively as a function of the instantaneous track deviation and the vehicle speed.
Die Regelintensität der Zusatzhandmomente kann in dem zweiten definierten Bereich der erfassten befahrenen Fahrspur gering sein und in Richtung auf den ersten definierten Bereich bis hin zum Fahrbahnrand ansteigen. Des Weiteren kann die Regelintensität für die selbsttätigen Korrekturlenkbewegungen in dem zweiten definierten Bereich der erfassten befahrenen Fahrspur hoch sein und mit zunehmender lateraler Abweichung des Kraftfahrzeugs von der Solltrajektorie in Richtung auf den ersten definierten Bereich der erfassten befahrenen Fahrspur sukzessive abnehmen. Der erste definierte Bereich der erfassten befahrenen Fahrspur kann sich jeweils beidseitig ca. 20 cm bis ca. 30 cm von dem Fahrspurrand in Richtung der Mitte der erfassten befahrenen Fahrspur erstrecken. Der zweite definierte Bereich der erfassten befahrenen Fahrspur kann sich z. B. ± ca. 30 cm bis ca. 40 cm um die Mitte der erfassten befahrenen Fahrspur befinden.The control intensity of the additional manual torques may be low in the second defined area of the detected traveled lane and may increase in the direction of the first defined area up to the edge of the lane. Furthermore, the control intensity for the automatic correction steering movements in the second defined area of the detected traveled lane can be high and decrease successively with increasing lateral deviation of the motor vehicle from the desired trajectory in the direction of the first defined area of the detected traveled lane. The first defined area of the detected traffic lane may extend on both sides about 20 cm to about 30 cm from the lane edge in the direction of the center of the detected traffic lane. The second defined area of the detected traffic lane can be z. 30 cm to approx. 40 cm around the center of the covered traffic lane.
Dadurch ergibt sich eine unterschiedliche Aufteilung der Arbeitspunkte beider Aktuatoren. Die Winkelregelung (AFS) erfolgt hauptsächlich in einem definierten Bereich um die Spurmitte (ca. 30 cm–ca. 40 cm), vorzugsweise in dem Freiraumbereich des Momentenreglers (EPS), in welchem keine Zusatzhandmomente in Richtung der Mitte der Fahrspur erzeugt werden. Die Momentenregelung findet hauptsächlich in einem definierten Bereich ab der Spurmitte (rechts und links ab ca. 20 cm – 30 cm bis zum Fahrbahnrand) und ansteigend in Richtung Fahrbahnrand statt. Außerdem spielt die Momentenempfehlung des EPS-Systems bei Kurvenfahrten eine entscheidende Rolle Hier führt sie eine Vorsteuerung des erforderlichen Lenkwinkels aus, damit die Kurve bequem und sicher durchfahren werden kann. Die Regelintensität bzw die Höhe der Reglerparameter der Winkelregelung kann im Freiraumbereich hoch sein und beim Verlassen sukzessive verringert werden.This results in a different distribution of the operating points of both actuators. The angle control (AFS) takes place mainly in a defined area around the track center (about 30 cm-about 40 cm), preferably in the free space area of the torque controller (EPS), in which no additional manual torques are generated in the direction of the center of the lane. The torque control takes place mainly in a defined range from the middle of the lane (right and left from approx. 20 cm - 30 cm up to the edge of the lane) and rising towards the edge of the lane. In addition, the torque recommendation of the EPS system plays a decisive role when cornering. Here, it executes a feedforward control of the required steering angle so that the curve can be passed comfortably and safely. The control intensity or the height of the control parameters of the angle control can be high in the free space area and can be successively reduced when leaving.
Als primäre Reglerparameter für die selbsttätigen Korrekturlenkbewegungen können eine von Signalen von Sensoreinrichtungen des Kraftfahrzeugs zur Erfassung des Fahrzeugumfelds ermittelte laterale Spurabweichung relativ zur Solltrajektorie, eine laterale Spurgeschwindigkeit, ein relativer Gierwinkel und/oder ein Radius der erfassten befahrenen Fahrspur verwendet werden. Darüber hinaus können als sekundäre Regelparameter für die selbsttätigen Korrekturlenkbewegungen eine Gierrate, eine Querbeschleunigung und/oder ein Schwimmwinkel verwendet werden. Als primäre Regelparameter stehen somit die laterale Spurabweichung und/oder die laterale Spurgeschwindigkeit und/oder der relative Gierwinkel und der Radius der Fahrspur zur Verfügung, wobei als sekundäre Regelparameter die Gierrate und/oder die Querbeschleunigung und/oder der Schwimmwinkel in Frage kommen. Durch die Berücksichtigung des relativen Gierwinkels als primären Reglerparameter können Pendelbewegungen wirksam verhindert werden. Demnach wird ein Kompromiss zwischen Genauigkeit und Dynamik erreicht.As primary controller parameters for the automatic correction steering movements, a lateral track deviation, determined by signals from sensor devices of the motor vehicle for detecting the vehicle environment, relative to the target trajectory, a lateral track speed, a relative yaw angle and / or a radius of the detected traveled lane can be used. In addition, a yaw rate, a lateral acceleration and / or a slip angle can be used as secondary control parameters for the automatic correction steering movements. The primary control parameters are thus the lateral track deviation and / or the lateral track speed and / or the relative yaw angle and the radius of the lane, with the yaw rate and / or the lateral acceleration and / or the slip angle being considered as secondary control parameters. By considering the relative yaw angle as a primary controller parameter, oscillations can be effectively prevented. Thus, a compromise between accuracy and dynamics is achieved.
Vorteilhaft ist es, wenn ein von dem Fahrer bevorzugter, insbesondere kurzfristiger und/oder langfristiger lateraler Versatz von der Mitte der erfassten befahrenen Fahrspur erkannt, in seinem zeitlichen Verlauf ausgewertet und laufend bei der Ermittlung der Solltrajektorie berücksichtigt wird. Normalfahrer führen das Fahrzeug auf einer für sie individuell ermittelten idealen Spurposition (Fahrspur-Offset), welche in den meisten Fällen nicht der objektiv gemessenen Fahrbahnmitte entspricht, sondern einen leichten Versatz in Richtung des linken oder rechten Fahrbahnrandes aufweist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann bei der Trajektorienplanung vorgesehen sein, durch eine Auswertung der Spurposition sowie der Beobachtung des Fahrerverhaltens den Fahrspur-Offset zu ermitteln und dem Regelungssystem zur Verfügung zu stellen. Diese Auswertung sollte nicht nur einmalig erfolgen, sondern kann kontinuierlich während der gesamten Fahrt durchgeführt werden. Viele Normalfahrer ändern je nach Fahrsituation ihre gewünschte Sollspur, beispielsweise dann, wenn ein breiteres Fahrzeug auf der Nachbarspur überholt wird.It is advantageous if a driver's preferred, in particular short-term and / or long-term lateral offset detected by the center of the detected traveled lane, evaluated in its time course and continuously taken into account in the determination of the desired trajectory. Normal drivers drive the vehicle on one for them individually determined ideal track position (lane offset), which in most cases does not correspond to the objectively measured road center, but has a slight offset in the direction of the left or right lane edge. In an advantageous embodiment of the invention may be provided in the trajectory planning to determine by an evaluation of the track position and the observation of driver behavior, the lane offset and to provide the control system. This evaluation should not only be done once, but can be carried out continuously during the entire journey. Many normal drivers change their desired set lane depending on the driving situation, for example when a wider vehicle on the neighboring lane is overtaken.
Die fortlaufenden selbsttätigen Korrekturlenkbewegungen können vorzugsweise bei wenigstens annähernder Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs oder bei einem Befahren von leicht gekrümmten Streckenabschnitten eingeregelt werden.The continuous automatic correction steering movements can preferably be adjusted at least approximately straight ahead driving the motor vehicle or when driving on slightly curved sections.
Zur Ermittlung der Solltrajektorie können Sensoreinrichtungen des Kraftfahrzeugs zur Erfassung des Fahrzeugumfelds, insbesondere ein Fahrspurerkennungssystem, insbesondere eine Videokamera und/oder weitere Fahrzeugbewegungssensoren verwendet werden.For determining the desired trajectory, sensor devices of the motor vehicle for detecting the vehicle surroundings, in particular a lane recognition system, in particular a video camera and / or further vehicle motion sensors, can be used.
Die fortlaufenden selbsttätigen Korrekturlenkbewegungen werden deaktiviert, wenn:
- – durch Sensoreinrichtungen des Kraftfahrzeugs zur Erfassung des Fahrzeugumfelds ein Hindernis oder eine andere kritische Umfeldsituation erkannt wird,
- – ein Fahrerwunsch zur Deaktivierung, insbesondere mittels eines Bedienelements des Kraftfahrzeugs erfasst wird,
- – ein Fahrerlenkwunsch vorliegt, welcher dem aktuell einzustellenden Zusatzwinkel entgegen gerichtet ist, wobei ein Drehstabmoment bzw. manuelles Lenkmoment beobachtet wird,
- – ein Spurwechselmanöver durch den Fahrer mit oder ohne Betätigung eines Fahrtrichtungsanzeigers des Kraftfahrzeugs erkannt wird, und/oder
- – eine Fahrbahnkrümmung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
- An obstacle or another critical environment situation is detected by sensor devices of the motor vehicle for detecting the vehicle environment,
- A driver request for deactivation, in particular by means of an operating element of the motor vehicle, is detected,
- A driver steering request is present which is directed counter to the additional angle currently to be set, a torsion bar torque or manual steering torque being observed,
- - A lane change maneuver is detected by the driver with or without operation of a direction indicator of the motor vehicle, and / or
- - A road curvature exceeds a predetermined threshold.
Die fortlaufenden selbsttätigen Korrekturlenkbewegungen werden aktiviert, wenn:
- – ein Fahrerwunsch zur Aktivierung, insbesondere mittels eines Bedienelements des Kraftfahrzeugs erfasst wird,
- – eine geeignete Fahrzeuggeschwindigkeit vorliegt,
- – sich das Kraftfahrzeug in dem zweiten definierten Bereich befindet und sich der ermittelten Solltrajektorie annähert, und/oder
- – bei annähernder Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs oder bei einem Befahren von leicht gekrümmten Streckenabschnitten.
- A driver request for activation, in particular by means of an operating element of the motor vehicle, is detected,
- - there is a suitable vehicle speed,
- - The motor vehicle is in the second defined area and approaches the determined target trajectory, and / or
- - At approximately straight ahead driving the motor vehicle or when driving on slightly curved sections.
Die Aktivierung beziehungsweise Deaktivierung des Systems kann durch den Fahrer selbst initiiert werden, beispielsweise mit Hilfe eines zusätzlichen Bedienelements. Damit ein Aktivierungswunsch auch umgesetzt wird, sollten Kriterien wie die Einhaltung einer geeigneten Fahrzeuggeschwindigkeit, die Überprüfung der Plausibilität von Kamerasignalen oder eine Erkennung der Geradeausfahrt erfüllt werden. Ist dies der Fall und befindet sich das Fahrzeug zusätzlich nahe der ermittelten Ideallinie (unter Berücksichtigung des Fahrspur-Offsets), kann die Winkelregelung der Funktion beginnen. Die Abschaltung der Funktion durch den Fahrer kann sofort umgesetzt werden. Zusätzlich können weitere Kriterien zur automatisierten Abschaltung überwacht werden, damit nötigenfalls Winkeleingriffe vom Fahrer beendet werden. Ist eines der nachstehenden Kriterien eingetreten, kann eine harmonische Abschaltung des Systems erfolgen, indem beispielsweise der zuletzt aufgebrachte Zusatzwinkel gehalten und dann im Laufe der weiteren Fahrt langsam reduziert wird:
- – Erkennung eines Fahrerlenkwunsches, der dem Zusatzwinkel entgegengerichtet ist, d. h. dass ein Fahrereingriff vorliegt;
- – Erkennung eines Spurwechselmanövers durch den Fahrer, mit oder ohne eine Betätigung des Blinkers; oder
- – Überschreitung einer definierten Schwelle durch die erfasste Fahrbahnkrümmung.
- - Detecting a driver's steering request, which is opposite to the additional angle, ie that there is a driver intervention;
- - Detection of a lane change maneuver by the driver, with or without an operation of the turn signal; or
- - Exceeding a defined threshold by the detected road curvature.
Die fortlaufenden selbsttätigen Korrekturlenkbewegungen können durch den Fahrer übersteuerbar sein. Sonach können die korrigierenden Maßnahmen des Winkelreglers maximal nur so hoch sein, dass sie jederzeit vom Fahrer überlenkt werden können.The continuous automatic correction steering movements can be overridden by the driver. Accordingly, the corrective measures of the angle controller can only be so high that they can be deflected by the driver at any time.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Fahrerverhalten laufend überwacht und ausgewertet wird.According to the invention, it can be provided that the driver behavior is continuously monitored and evaluated.
Zur Sicherstellung der Nutzerakzeptanz der Funktion kann eine Beobachtung des Fahrerverhaltens erforderlich sein. Informationen über den Fahrerwunsch werden durch seine Anforderungen am Lenkrad erkennbar. Geeignete Kenngrößen sind dabei der Lenkradwinkel, die Lenkradwinkelgeschwindigkeit und vor allem das aufgebrachte Lenkmoment. Mit Hilfe dieser Informationen kann zeitnah identifiziert werden, ob ein Lenkwunsch des Fahrers gegensinnig zum ermittelten Zusatzwinkel besteht. In diesem Fall sind Strategien zur Parametrisierung des Systems oder sogar zur vollständigen Abschaltung erforderlich.To ensure user acceptance of the function, an observation of driver behavior may be required. Information about the driver's request can be identified by his requirements on the steering wheel. Suitable parameters are the steering wheel angle, the steering wheel angular velocity and above all the applied steering torque. With the help of this information can be identified in a timely manner, whether a steering request of the driver is in the opposite direction to the determined additional angle. In this case, strategies for parameterizing the System or even required for complete shutdown.
In Anspruch 19 ist ein elektronisches Regel- und Steuergerät eines Kraftfahrzeugs zur Durchführung eines Spurführungsassistenzverfahrens angegeben.
Anspruch 20 betrifft ein elektronisches Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs.
Das erfindungsgemäße Spurführungsassistenzverfahren ist vorzugsweise als Computerprogramm auf einem bzw. verteilt auf mehreren Steuergeräten des Kraftfahrzeugs oder des elektronischen Servolenksystems realisiert, wobei auch andere Lösungen selbstverständlich in Frage kommen. Dazu ist das Computerprogramm in einem Speicherelement des wenigstens einen Steuergeräts gespeichert. Durch Abarbeitung auf einem Mikroprozessor des Steuergeräts wird das Verfahren ausgeführt. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger (Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick oder dergleichen) oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement des Steuergeräts übertragen werden.The tracking assistance method according to the invention is preferably realized as a computer program on or distributed on a plurality of control devices of the motor vehicle or of the electronic power steering system, although other solutions are of course also possible. For this purpose, the computer program is stored in a memory element of the at least one control device. By processing on a microprocessor of the controller, the process is performed. The computer program can be stored on a computer-readable data carrier (floppy disk, CD, DVD, hard disk, USB memory stick or the like) or an Internet server as a computer program product and be transferred from there into the memory element of the control unit.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben.Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims. The following is an exemplary embodiment of the invention with reference to the drawing in principle.
Es zeigen:Show it:
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den unterschiedlichen Figuren auch gleich Funktionselemente. Nachfolgend ist die Erfindung anhand einer Kombination eines EPS-Lenksystems mit einem Überlagerungslenksystem beschrieben. Alternativ kann selbstverständlich auch ein Steer by Wire-Lenksystem mit den notwendigen Änderungen zum Einsatz kommen.Like reference numerals designate functional elements in the different figures. The invention is described below with reference to a combination of an EPS steering system with a superposition steering system. Alternatively, of course, a Steer by wire steering system with the necessary changes can be used.
Die Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors
Den Überlagerungsmitteln
Außerdem weist das elektronische Servolenksystem
In
Die Zusatzhandmomente in Richtung der Mitte
Wie aus
Die Reglerparameter für die Regelung der selbsttätigen Korrekturlenkbewegungen und/oder der Zusatzhandmomente in Richtung der Mitte
Als primäre Reglerparameter für die selbsttätigen Korrekturlenkbewegungen bzw. den einzuregelnden Soll-Radlenkwinkel werden eine von Signalen von Sensoreinrichtungen des Kraftfahrzeugs
Die Ermittlung des erforderlichen Zusatzwinkels δM zur Kompensation einer vorhandenen Spurabweichung Δy kann auf Basis verschiedener Ansätze erfolgen. Im Gegensatz zu einem einfachen LKS-System, das mit Hilfe von Zusatzmomenten eine Lenkempfehlung für den Fahrer
Schließlich zeigt
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Elektronisches ServolenksystemElectronic power steering system
- 22
- Lenkradsteering wheel
- 33
- Gelenkwelle/LenksäuleDrive shaft / steering column
- 44
- Lenkgetriebesteering gear
- 5a, 5b5a, 5b
- lenkbare Rädersteerable wheels
- 66
- Zahnstangerack
- 77
- Ritzelpinion
- 88th
- ÜberlagerungsmittelSuperimposing means
- 99
- Zusatzwinkelsteller/ElektromotorAdditional angle actuator / motor
- 1010
- ÜberlagerungsgetriebeSuperposition gear
- 1111
- Elektronisches Steuergerät der ÜberlagerungsmittelElectronic control device of the superposition means
- 1212
- Elektrischer ServoantriebElectric servo drive
- 1313
- Elektromotorelectric motor
- 1414
- Riemengetriebebelt transmission
- 1515
- Steuergerät des ServoantriebsControl unit of the servo drive
- 16a, 16b, 16c16a, 16b, 16c
- Sensorensensors
- 1717
- Kurzfristige OffsetbestimmungShort-term offset determination
- 1818
- Langfristige OffsetbestimmungLong-term offset determination
- 1919
- Modul zur Fahrspur-OffsetbestimmungModule for lane offset determination
- 2020
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 2121
- Fahrspurlane
- 21a, 21b21a, 21b
- Fahrbahnränderroad edges
- 22a22a
- Seitenstreifenshoulder
- 22b22b
- Mittelstreifencentral reservation
- 2323
- Mitte der FahrspurMiddle of the lane
- 2424
- FreiraumbereichClearance region
- 2525
- Fahrtrajektoriedriving trajectory
- 2626
- Solltrajektorietarget trajectory
- 2727
- Erster definierter BereichFirst defined area
- 2828
- Zweiter definierter BereichSecond defined area
- 29a, 29b29a, 29b
- Doppelpfeiledouble arrows
- 3030
- Fahrerdriver
- 4040
- Kamera zur SpurerkennungCamera for track recognition
- 4141
- Modul zur AFS-WinkelregelungModule for AFS angle control
- 41a41a
- Modul zur TrajektorienplanungModule for trajectory planning
- 41b41b
- Regelungssystemcontrol system
- 41c41c
- Überwachungsmodul für das Verhalten des FahrersMonitoring module for the behavior of the driver
- 41d41d
- Modul zur Prüfung der Einschalt- und AusschaltkriterienModule for testing the switch-on and switch-off criteria
- II
- Regelintensitätrule intensity
- K1K1
- Kurve der Regelungsintensität der MomentenregelungCurve of the control intensity of the torque control
- K2K2
- Kurve der Regelungsintensität der WinkelregelungCurve of the control intensity of the angle control
- K3–K5K3-K5
- Zeitliche Verläufe der SpurabweichungenTime course of the lane deviations
- P1, P2P1, P2
- Positionswechselposition change
- ΔyDy
- Spurabweichung/laterale AbweichungLane deviation / lateral deviation
- Δylang Δy long
- kurzfristige Spurabweichungshort-term track deviation
- Δykurz Δy short
- langfristige Spurabweichunglong-term lane departure
- Δyist Δy is
- Ist-SpurabweichungActual tracking error
- Δysoll Δy should
- Soll-SpurabweichungTarget tracking error
- ΔGrenz Δ limit
- Grenzwert der SpurabweichungLimit value of the lane deviation
- δFm δ Fm
- Radlenkwinkel bzw. LenkwinkelWheel steering angle or steering angle
- δG δ G
- Ritzelwinkelpinion angle
- δS δ S
- Lenkradwinkelsteering wheel angle
- δM δ M
- Zusatzwinkeladditional angle
- δMd δ Md
- Sollwert des ZusatzwinkelsSetpoint of the additional angle
- δLS δ LS
- Drehwinkel der LenksäuleAngle of rotation of the steering column
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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