DE102011106900A1

DE102011106900A1 - Verfahren zur Erkennung einer Handbetätigung einer Lenkvorrichtung und Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102011106900A1
Application number: DE102011106900A
Authority: DE
Inventors: Stefan Drogies; Christian Rudolf Jerusalem; Seyed Eghbal Ghobadi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2013-01-10

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Erkennung einer Handbetätigung einer Lenkvorrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs (30) beschrieben. Zunächst werden Fahrzeugzustände, Fahrbetriebszustände sowie Verkehrszustände mittels Karten- und Verkehrsinformationen erfasst. Dann erfolgt ein Analysieren von Stellsignalen eines Fahrerassistenzsystems (20) in Bezug auf eine ausreichende Größe von Lenkeingriffssignalen des Fahrerassistenzsystems (20) zur Ermittlung eines Trägheitsmomentwerts des Lenksystems (1). Falls die ermittelten Lenkeingriffssignale des Fahrerassistenzsystems (20) keine ausreichende Größe aufweisen, erfolgt ein Aufprägen einer Folge von Lenkeingriffssignalen auf das Lenksystem (1). Die aufgeprägten bzw. die Lenkeingriffssignale des Fahrerassistenzsystems (20) werden in eine Schätzung von Trägheitsmomentwerten umgesetzt und geprüft, ob ein vorgegebener Grenzwertbereich von Trägheitsmomentwerten des Lenksystems (1) unterschritten wird. Abschließend erfolgt eine Ausgabe einer Information oder eines Warnsignals, dass die Lenkvorrichtung (2) nicht mehr handbetätigt ist, wenn eine Toleranzbreite durch die ermittelten Trägheitsmomentwerte unterschritten wird.

Description

Es wird ein Verfahren zur Erkennung einer Handbetätigung einer Lenkvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.
Zur Erhöhung der Fahrsicherheit eines Kraftfahrzeugs im Straßenverkehr werden zunehmend Fahrerassistenzsysteme eingesetzt. Diese Fahrerassistenzsysteme dienen der Erhöhung der aktiven Sicherheit. Dazu gehören beispielsweise ADR-Systeme (Automatische Distanzregelung) oder ACC-Systeme (Autonomes Cruise Control). Bei diesen Systemen werden sowohl eine Geschwindigkeitsregelung als auch eine Abstandsregelung miteinander verknüpft. Mit Annäherung des eigenen Fahrzeugs an ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug wird die Eigengeschwindigkeit beim Unterschreiten eines Mindestabstandes automatisch herabgesetzt, um den Mindestabstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten.
Weiterhin sind Spurhaltesysteme bekannt, die als HC-Systeme (Heading Control) bekannt sind, bei denen mittels einer entsprechenden Sensorik die Fahrspur erkannt und das Kraftfahrzeug durch entsprechend erzwungene Lenkvorgänge auf der Fahrspur gehalten wird. Diese Systeme setzen somit eine elektromotorisch unterstützte Lenkung voraus. Darüber hinaus sind Kombinationen aus ADR- und HC-Systemen in der Entwicklung. Um eine weitere Verbesserung der aktiven Sicherheit zu erreichen, ist es notwendig, den Fahrer des Kraftfahrzeugs hinsichtlich seiner Reaktionsfähigkeit zu überwachen, da beispielsweise bei einem Versagen der Fahrerassistenzsysteme der Fahrer mindestens die Hände am Lenkrad haben muss, um schnell eingreifen zu können. Somit erscheint es wichtig zu überwachen, ob der Fahrer überhaupt das Lenkrad erfasst hat. Wenn er die Lenkvorrichtung nicht erfasst, so liegt die Vermutung nahe, dass der Fahrer sich in einem Zustand eingeschränkter Aktionsfähigkeit befindet.
Dazu ist aus der Druckschrift DE 10 2005 056 438 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lenkradüberwachung bekannt. Dieses Verfahren und die Vorrichtung dienen der Bestimmung der Frage, ob ein Fahrer eines Kraftfahrzeugs das Lenkrad ergriffen hat oder nicht. Wenn er das Lenkrad nicht erfasst, so liegt die Vermutung nahe, dass der Fahrer sich in einem Zustand eingeschränkter Aktionsfähigkeit befindet und Maßnahmen, beispielsweise in Form einer Warnung, ergriffen werden müssen. Dazu sieht das bekannte Verfahren ein Messen von Systemverhalten bestimmenden Parametern des Lenkrades des Kraftfahrzeugs vor, wobei vorgesehen ist, die Messergebnisse der bestimmenden Parameter so auszuwerten, dass ein Vergleichen der ausgewerteten Parameter mit entsprechenden Referenzparametern möglich ist, um ein Signal zu erzeugen, wenn die Abweichung zwischen ausgewerteten und Referenzparametern größer als eine vorgegebene Schranke ist.
Eine Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Erkennung einer Handbetätigung einer Lenkvorrichtung zu schaffen und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, das mittels bereits verfügbaren Komponenten, Sensoren und Systemen, die in Kraftfahrzeugen zur Verfügung stehen, durchführbar ist, ohne erhebliche Mehrkosten zu verursachen. Dabei soll der Betrieb eines Kraftfahrzeugs verbessert und sicherer gemacht werden, indem zuverlässige Informationen beispielsweise einem Fahrerassistenzsystem zur Verfügung gestellt werden sollen, um zuverlässig festzustellen, ob ein Fahrer die Hände am Lenkrad hat oder die Hände unerwünscht vom Lenkrad nimmt.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird mit einem ersten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Erkennung einer Handbetätigung einer Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs geschaffen. Dazu weist das Verfahren nachfolgende Verfahrensschritte auf. Es wird ein Verfahren zur Erkennung einer Handbetätigung einer Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Zunächst werden Fahrzeugzustände, Fahrbetriebszustände sowie Verkehrszustände mittels Karten- und Verkehrsinformationen erfasst. Dann erfolgt ein Analysieren von Stellsignalen eines Fahrerassistenzsystems in Bezug auf eine ausreichende Größe von Lenkeingriffssignalen des Fahrerassistenzsystems zur Ermittlung eines Trägheitsmomentwertes der Lenkvorrichtung. Falls die ermittelten Lenkeingriffssignale des Fahrerassistenzsystems keine ausreichende Größe aufweisen, erfolgt ein Aufprägen einer Folge von Lenkeingriffssignalen auf das Lenksystem. Die aufgeprägten bzw. die Lenkeingriffssignale des Fahrerassistenzsystems werden in eine Schätzung von Trägheitsmomentwerten umgesetzt und geprüft, ob ein vorgegebener Grenzwertbereich von Trägheitsmomentwerten des Lenksystems unterschritten wird. Abschließend erfolgt eine Ausgabe einer Information oder eines Warnsignals, dass die Lenkvorrichtung nicht mehr handbetätigt ist, wenn eine Toleranzbreite durch die ermittelten Trägheitswerte unterschritten wird.
Diese Lösung der Aufgabe nutzt die Zunahme eines Trägheitsmomentwertes des Lenksystems, sobald eine Lenkvorrichtung nicht freigegeben ist, sondern handbetätigt wird. Der Einfluss unterschiedlicher Fahrzeugbetriebszustände wie Stillstand des Fahrzeugs, bei dem der Trägheitsmomentwert eines Lenksystems deutlich höher ist als im Fahrbetrieb des Fahrzeugs, wird mit diesem Verfahren dadurch überwunden, dass das Fahrerassistenzsystem kontinuierlich Lenkeingriffssignale, die vom Fahrer kaum bemerkt werden ausgibt, um den Lenkwinkel zu korrigieren, was zur Aktualisierung des gemessenen Trägheitsmomentwertes genutzt werden kann.
Somit ist für eine ständige Aufprägung von Lenkeingriffssignalen gesorgt, mit dem am Lenksystem überprüft werden kann, ob ein ausreichender Trägheitsmomentwert vorliegt, mit dem entschieden werden kann, ob ein Fahrer noch seine Hände an der Lenkvorrichtung hat oder die Lenkvorrichtung losgelassen ist. Sollten die Lenkeingriffssignale, die von dem Fahrerassistenzsystem geliefert werden, keine ausreichende Qualität oder Größe aufweisen, um den Trägheitsmomentwert des Lenksystems zu erfassen, kann ein Impulsgeber aktiviert werden, der vom Fahrer unbemerkt Impulse auf die Lenkvorrichtung aufprägt.
Damit kann sowohl der Übergang von einer Handbetätigung zu einer freigegebenen Lenkvorrichtung als auch umgekehrt von einer freigegebenen Lenkvorrichtung zu einer Handbetätigung eindeutig und zuverlässig innerhalb von Bruchteilen von Sekunden ermittelt werden. Außerdem hat das Verfahren den Vorteil, dass keine umfangreichen Rechenoperationen durchzuführen sind und demzufolge auch keine umfangreichen Speicherkapazitäten für das Erkennen einer Handbetätigung einer Lenkvorrichtung vorzuhalten sind.
Liegen hingegen die ermittelten Trägheitsmomentwerte höher als die vorgegebene Toleranzbreite kann davon ausgegangen werden, dass die Lenkvorrichtung handbetätigt ist bzw. ein sogenannter „HANDS-ON” Betriebszustand vorliegt, der beispielsweise durch ein grünes Leuchtsignal in einem Kombiinstrument im Fahrzeug bestätigt wird.
Schwieriger sind Trägheitsmomentwerte zu interpretieren, die in dem vorgegebenen Toleranzbereich liegen. In einem derartigen Fall kann von den ermittelten Trägheitsmomentwerten innerhalb der Toleranzbreite eine zeitliche Ableitung gebildet werden und bei positiven Ableitungswerten bzw. bei positiver Steigung im zeitlichen Verlauf der Trägheitsmomentwerte und bei zusätzlichem Überschreiten eines weiteren Grenzwertes kann eine Information ausgegeben werden, dass das Lenksystem handbetätigt wird. Andererseits liefern negative Ableitungswerte eine Information, dass das Lenksystem nicht mehr handbetätigt wird.
Als Lenkeingriffssignal können anstelle einer Impulsfolge auch Schwingungen oder Vibrationen auf das Lenksystem aufgeprägt werden, wobei die Frequenz und Amplitude des Lenkeingriffssignals an einen Fahrbetriebszustand und einen Lenkwinkel angepasst werden kann. Zum Ermitteln von Trägheitsmomentwerten des Lenksystems kann auch ein Trägheitsmomentsensor eingesetzt werden oder Signale eines Drehmomentsensors des Fahrerassistenzsystems genutzt werden.
Der Fahrbetriebszustand der auch für den Einsatz des Fahrerassistenzsystems entscheidend ist, kann mittels Informationen über einen eingelegten Gang einer Gangschaltung, eine Motordrehzahl eines Motors, eine Gaspedalstellung eines Gaspedals und/oder über eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit erfasst werden. Ferner kann ein Lenkwinkel mittels eines Lenkwinkelsensors an der Lenkvorrichtung oder an einer Lenkstange oder an einem Lenkgetriebe erfasst werden.
In einem Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird, wie oben erwähnt, als Lenkeingriffssignal eine Impulsfolge auf das Lenksystem aufgeprägt. Demzufolge liefert das Verfahren auch eine entsprechende Trägheitsmomentfolge, die kontinuierlich in Bezug auf die Erkennung einer Handbetätigung der Lenkvorrichtung ausgewertet werden kann. Um sicherzugehen, dass immer die neuesten beiden Messungen ausgewertet werden, erfolgt ein Vergleichen eines ermittelten Trägheitsmomentwertes mit einem nachfolgend ermittelten Trägheitsmomentwert dadurch, dass der vorangegangene Trägheitsmomentwert gespeichert wird und nur so lange gespeichert bleibt, wie es für die Durchführung des Vergleichs erforderlich ist. Sobald der Vergleich beendet ist, kann der nachfolgend ermittelte Trägheitsmomentwert wiederum gespeichert werden, so dass im Prinzip nur zwei Speicherplätze erforderlich sind, um zuverlässig und kontinuierlich zu erkennen, ob eine Handbetätigung der Lenkvorrichtung vorliegt oder nicht.
Bei der Auslegung von Frequenz und Amplitude des Lenkeingriffssignals wird davon ausgegangen, dass nahezu minimale Amplitudenwerte ausreichen, so dass für den Fahrer der Lenkeingriff in das Lenksystem nicht spürbar ist. Die sich ergebenden Informationen sind sowohl für ein Fahrerassistenzsystem als auch für die Ausgabe von Informationen an den Fahrer selbst von entscheidender Bedeutung. Deshalb ist es wichtig, eine hohe Zuverlässigkeit bei der Erkennung einer Handbetätigung beziehungsweise der Erkennung einer freigegebenen Lenkvorrichtung rechtzeitig und ohne große Verzögerung zu gewährleisten.
Durch das aktive Aufprägen mittels eines Fahrerassistenzsystems oder eines zusätzlichen Signalgenerators von Lenkeingriffssignalen auf das Lenksystem können deutlich schnellere und zuverlässigere Ergebnisse erzielt werden als bei herkömmlichen Systemen und Verfahren, bei denen nicht aktiv das Lenksystem überprüft wird, sondern auf die Änderung von Parametern gewartet wird und dazu mittels einer Mehrzahl von Sensoren eine ständige Überwachung des Lenksystems installiert wird.
Zur Lösung der Aufgabe wird in einem zweiten Aspekt ein Kraftfahrzeug geschaffen. Das Kraftfahrzeug ist mit einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Erkennung einer Handbetätigung einer Lenkvorrichtung ausgestattet. Dazu weist das Kraftfahrzeug ein Fahrerassistenzsystem auf, das mit Lenkeingriffssignalen auf das Lenksystem des Kraftfahrzeugs einwirkt. Zusätzlich kann ein Lenkeingriffssignalgeber zum Aufprägen einer Folge von Lenkeingriffssignalen auf eine Lenkvorrichtung eines Lenksystems des Kraftfahrzeugs unabhängig von dem Fahrerassistenzsystem vorgesehen sein, wenn die Qualität und Größe der vom Fahrerassistenzsystem bereitgestellten Lenkeingriffssignale nicht ausreichend sind, um daraus auf Trägheitsmomentwerte des Lenksystems zu schießen. Auch kann das Kraftfahrzeug einen Trägheitsmomentsensor zum Ermitteln einer Folge von Trägheitsmoment des Lenksystems als Reaktion auf eine Folge von aufgeprägten Lenkeingriffssignalen des Fahrerassistenzsystems oder des Lenkeingriffssignalgebers aufweisen.
Schließlich ist eine Auswertelogikschaltung zum Vergleichen eines ermittelten Trägheitsmomentwertes mit vorgegebenen Trägheitsmomentgrenzwerten vorgesehen, wobei die Auswertelogikschaltung Ausgabemittel aufweist. Ein erstes Ausgabemittel ist zur Ausgabe einer Information vorgesehen, dass die Lenkvorrichtung nicht handbetätigt ist, und ein zweites Ausgabemittel ist zur Ausgabe einer Information, dass die Lenkvorrichtung handbetätigt ist, bereitgestellt. Dabei kann das erste Ausgabemittel mit einer akustischen oder optischen Warnanlage gekoppelt sein.
Zum Aufprägen von zusätzlichen Lenkeingriffssignalen kann das Kraftfahrzeug mit einem Impulsgenerator oder einem Schwingungsgenerator als Lenkeingriffsgenerator ausgestattet sein und zur Überwachung des Fahrbetriebs einen Lenkwinkelsensor, einen Gangschaltungssensor, einen Kraftfahrzeuggeschwindigkeitssensor und/oder einen Motordrehzahlsensor aufweisen. Darüber hinaus kann das Fahrzeug über einen Trägheitsmomentsensor zum Ermitteln einer Folge von Trägheitsmoment des Lenksystems als Reaktion auf die Folge von aufgeprägten Lenkeingriffssignalen verfügen.
Außerdem sorgt ein Speicher dafür, dass mindestens zwei aufeinander folgende Trägheitsmomentwerte gespeichert werden können. Eine Auswertelogikschaltung zum Vergleichen eines ermittelten Trägheitsmomentwertes mit einem nachfolgend ermittelten Trägheitsmomentwert kann zur Verfügung stehen, um über ein erstes Ausgabemittel eine Ausgabe einer Information, dass die Lenkvorrichtung nicht mehr handbetätigt ist, auszugeben. Ein zweites Ausgabemittel dient der Ausgabe einer Information, dass die Lenkvorrichtung handbetätigt ist. Diese Informationen helfen, das Fahrzeug bei den unterschiedlichsten Fahrbetriebszuständen sicher zu führen.
Insbesondere ist diese Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, das ein Fahrerassistenzsystem zum automatischen Einparken oder zum automatischen Spurhalten aufweist.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt ein Diagramm zur Darstellung von Trägheitsmomentgrenzwerten eines Verfahrens zur Erkennung einer Lenkbetätigung an einer Lenkvorrichtung;
2 zeigt ein Blockschaltbild eines Lenksystems zur Durchführung eines Verfahrens zur Erkennung einer Lenkbetätigung an einer Lenkvorrichtung;
3 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Erkennung einer Lenkbetätigung an einer Lenkvorrichtung;
4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Erkennung einer Lenkbetätigung an einer Lenkvorrichtung;
1 zeigt ein Diagram 50 zur Darstellung von Trägheitsmomentgrenzwerten eines Verfahrens zur Erkennung einer Lenkbetätigung an einer Lenkvorrichtung. Dazu sind auf der Ordinate das Trägheitsmoment θ(X) eines Lenksystems mit Lenkvorrichtung und auf der Abszisse die Zeit gezeigt. Solange ein Trägheitsmoment θ₁ und größer erfasst wird, zeigt die Trägheitsmomentschätzung des Lenksystems eindeutig, dass eine Handbetätigung des Lenksystems vorliegt, da die Hände des Fahrers das Trägheitsmoment θ(X) des Lenksystems entsprechend erhöhen.
Solange ein Trägheitsmoment θ₂ und kleiner erfasst wird, zeigt die Trägheitsmomentschätzung des Lenksystems eindeutig, dass keine Handbetätigung des Lenksystems vorliegen kann, da das erfasste oder geschätzte Trägheitsmoment θ(X) des Lenksystems so niedrig ist, dass eine Handbetätigung auszuschließen ist.
Schwieriger ist die Entscheidung, wie beispielsweise die Kurve k zeigt, wenn die erfassten oder geschätzten Werte des Trägheitsmomentes in einem Trägheitsmoment-Toleranzbereich zwischen θ₁ und θ₂ liegen. Hier kann jedoch die Steigung der Kurve k eine Zuordnung und Entscheidung erleichtern. Ist die Steigung negativ muss davon ausgegangen werden, dass keine Handbetätigung mehr vorliegt. Ist die Steigung hingegen positiv und hat die Steigung außerdem einen Grenzwert überschritten, kann davon ausgegangen werden, dass eine Handbetätigung vorliegt, wie es die in 1 gezeigten Ungleichungen verdeutlichen. Zur Auswertung und Entscheidung ist eine ist eine Auswertelogik 11 vorgesehen.
2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Lenksystems 1 zur Durchführung des Verfahrens. Zunächst wird in dem Block 61 ein Stellsignal eines Fahrerassistenzsystems erzeugt und ausgegeben. Ein derartiges Stellsignal des Fahrerassistenzsystems wirkt sich üblicherweise auf die Lenkvorrichtung aus, um beispielsweise den Lenkwinkel eines Fahrzeugs über einen Koppelpunkt 62 zu ändern und eine elektrische Servolenkung im Schaltungsblock 64 einzustellen. Dazu wird das Stellsignal des Fahrerassistenzsystems über die Signalleitungen 70 und 71 der elektrischen Servolenkung im Schaltungsblock 64 zugeführt.
Außerdem wird das Stellsignal des Fahrerassistenzsystems aus Block 61 über die Signalleitung 72 einem Berechnungsblock 63 zugeführt, der ein Anregungssignal berechnet und dieses als Lenkeingriffssignal über die Signalleitung 73a dem Koppelpunkt 62 zuführt, so dass beide Signale, nämlich das berechnete Lenkeingriffssignal für eine Trägheitsmomenterfassung des Lenksystems 1 und das Stellsignal zum Verstellen der Lenkvorrichtung im Schaltungsblock 64 der elektrischen Servolenkung zugeführt wird, die über die Signalleitung 74 mit einer Trägheitsmoment-Ermittlungseinheit in einem Schaltungsblock 68 verbunden ist.
Das berechnete Anregungssignal wird außerdem über die Signalleitung 73b einem Schaltungsprüfblock 65 zuführt, der die Qualität des Anregungssignals prüft, ob es die Anforderungen an ein Lenkeingriffssignal zur Ermittlung des Trägheitsmomentes des Lenksystems entspricht. Der Qualitätsprüfblock 65 leitet über die Signalleitung 75 das geprüfte Signal ebenfalls an die Trägheitsmoment-Ermittlungseinheit in dem Schaltungsblock 68 weiter. Ferner ist die Trägheitsmoment-Ermittlungseinheit in dem Schaltungsblock 68 über die Signalleitung 76 mit einem Schaltungsblock 66 verbunden, der die Fahrzeugzustände an Hand von entsprechenden Sensoren ermittelt. Darüber hinaus wirkt die Trägheitsmoment-Ermittlungseinheit in dem Schaltungsblock 68 über eine weitere Signalleitung 77 mit einem Schaltungsblock 67 zusammen, der die Fahrbetriebszustände an Hand von Karten-, Straßen- und Verkehrsinformationen überwacht.
Die Trägheitsmoment-Ermittlungseinheit in dem Schaltungsblock 68 leitet schließlich die Trägheitsmomentergebnisse über eine Signalleitung 78 einer Auswertelogik zu, die auf der Grundlage des in 1 erörterten Diagramms entscheidet, ob die Lenkvorrichtung mit Händen betätigt wird oder nicht. Dazu kann ein erstes Ausgabemittel A zur Ausgabe einer Information, dass die Lenkvorrichtung nicht handbetätigt (Hands-Off Zustand) ist oder ein zweites Ausgabemittel B zur Ausgabe einer Information, dass die Lenkvorrichtung handbetätigt ist (Hands-On Zustand) aktiviert werden.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Durchführungsbeispiels des Verfahrens gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung. Bei diesem in 3 dargestellten Verfahren wird das Lenksystem durch Einprägen einer Folge von Lenkeingriffssignalen auf das Lenksystem durch ein Fahrerassistenzsystem kontinuierlich überprüft. Damit ist der Vorteil verbunden, dass bei diesem verfahren der Fahrbetriebszustand nicht explizit erfasst werden muss, da lediglich nur jeweils zwei aufeinander folgende Reaktionen des Lenksystems auf die Eingabe einer fortlaufenden Folge von aufgeprägten Eingriffsignalen bzw. Stellsignalen des Fahrerassistenzsystems verglichen werden müssen, so dass sich bei diesem Verfahren bei einer Handbetätigung eines Lenkrades ein auftretender höherer Trägheitsmomentwert bemerkbar macht und bei nicht Berühren des Lenkrades ein verminderter Trägheitsmomentwert des Lenksystems auftritt.
Im Einzelnen werden, wie 3 zeigt, nach dem Start des Verfahrens mit dem Verfahrensschritt 100 zur Erkennung einer Handbetätigung einer Lenkvorrichtung 2 eines Kraftfahrzeugs 30, wie es in der nachfolgenden 4 gezeigt wird, zunächst mit dem Schritt 101 Fahrzustände und Fahrbetriebszustände unter Auswertung von Karten-, Straßen- und Verkehrsinformationen ermittelt und berücksichtigt. Ferner wird mit dem Schritt 102 eine Analyse des Stellsignals des Fahrerassistenzsystems durchgeführt mit dem Ziel einer Entscheidung, ob das Stellsignal als Lenkeingriffssignal für eine Trägheitsmomentabschätzung des Lenksystems anregend genug ist.
Wenn das Stellsignal des Fahrerassistenzsystems nicht anregend genug ist, wird im Schritt 104 ein Lenkeingriffssignal erzeugt und anschließend im Schritt 105 die Qualität des Anregungssignals bzw. Lenkeingriffssignals berechnet. Danach kann im Schritt 106 das Trägheitsmoment des Lenksystems geschätzt werden und im Schritt 107 mit den in dem Diagramm 50 der 1 erörterten Grenzwerten für das Trägheitsmoment des Systems verglichen werden und im Schritt 108 entschieden werden, ob ein Fahrer die Hände noch auf der Lenkvorrichtung hat oder nicht. Für eine kontinuierliche Überwachung werden die Schritte 101 bis 108 fortlaufend durchgeführt, was im Flussdiagramm durch die Schleife zurück zu einem Koppelpunkt 110 nach dem Startschritt 100 gezeigt wird.
4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 30 mit einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Erkennung einer Lenkbetätigung an einer Lenkvorrichtung 2. Zur Erkennung einer Handbetätigung durch einen Fahrer ist es vorgesehen, dem Lenksystem der Lenkvorrichtung 2 ein Lenkeingriffssignal aufzuprägen, das vorzugsweise von einem Fahrerassistenzsystem geliefert wird. Dabei wirken sich auf die Lenkvorrichtung 2 minimale impuls- oder sinusartige Auslenkungen aus, die vom Fahrer selbst nicht wahrgenommen werden. Solange die Lenkvorrichtung 2 handbetätigt ist, wird ein größerer Trägheitsmomentwert bei dem Lenksystem auftreten gegenüber einem Trägheitsmomentwert, der bei freigegebener Lenkvorrichtung vorliegt. Jedoch hängt ein messbarer Trägheitsmomentwert über den das Trägheitsmoment bestimmt werden kann bei freigegebener Lenkvorrichtung auch von dem Fahrbetriebszustand des Kraftfahrzeugs 30 ab.
Dabei wird das Trägheitsmoment des Lenksystems bei stehendem Fahrbetriebszustand größer sein als bei einem Fahrbetriebszustand, bei dem das Kraftfahrzeug eine Fahrspur innerhalb einer Fahrbahn halten muss. So ist es sinnvoll den jeweiligen Fahrbetriebszustand, bei dem ein Trägheitsmomentwert mit Hilfe einer Trägheitsmomentberechnung abgeschätzt werden soll, zu kennen und Karteninformationen hinzuzuziehen. Dieser Fahrbetriebszustand wird im Wesentlichen durch die Geschwindigkeit, durch den am Fahrwerk 19 eingeschlagenen Lenkwinkel, durch die Motordrehzahl eines Motors sowie von dem eingelegten Gang einer Gangschaltung und durch die Stellung eines Gaspedals bestimmt. Außerdem sind die Umgebungstemperatur T_U und die Temperatur der Lenkung T_L sowie Antriebs- oder Bremsmomente M am Fahrwerk 19 zu berücksichtigen.
Bezugszeichenliste

1: Lenksystem
2: Lenkvorrichtung
11: Auswertelogik
19: Fahrwerk
20: Fahrerassistenzsystem
30: Kraftfahrzeug
50: Diagramm
61: bis 69 Schaltungsblöcke
70: bis 78 Signalverbindungen
100: bis 108 Verfahrensschritte
110: Koppelpunkt
A: erstes Ausgabemittel
B: zweites Ausgabemittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005056438 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Erkennung einer Handbetätigung einer Lenkvorrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs (30), wobei das Verfahren nachfolgende Verfahrensschritte aufweist: – Erfassen von Fahrzeugzuständen, Fahrbetriebszuständen sowie Verkehrszuständen mittels Karten- und Verkehrsinformationen; – Analysieren von Stellsignalen eines Fahrerassistenzsystems (20) in Bezug auf eine ausreichende Größe für Lenkeingriffssignale zur Ermittlung eines Trägheitsmoments eines Lenksystem (1); – Aufprägen einer Folge von zusätzlichen Lenkeingriffssignalen auf das Lenksystem (1), falls die ermittelten Lenkeingriffssignale des Fahrerassistenzsystems (20) keine ausreichende Größe aufweisen; – Umsetzen der zusätzlichen Lenkeingriffssignale oder die des Fahrerassistenzsystems (20) in eine Schätzung von Trägheitsmomentwerten; – Prüfen, ob vorgegebene Grenzwerte der Trägheitsmomentwerte des Lenksystems (1) unterschritten werden und – Ausgabe einer Information oder eines Warnsignals bei Unterschreiten einer Toleranzbreite der ermittelten Trägheitsmomentwerte, dass die Lenkvorrichtung (2) nicht mehr handbetätigt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Information, dass die Lenkvorrichtung (2) handbetätigt ist, ausgegeben wird, wenn die ermittelten Trägheitsmomentwerte die vorgegebene Toleranzbreite übertreffen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei eine Information ausgegeben wird, dass das Lenksystem (1) handbetätigt wird, wenn die ermittelten Trägheitsmomentwerte innerhalb der Toleranzbreite liegen und eine zeitliche Ableitung der Trägheitsmomentwerte positiv ist und einen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Lenkeingriffssignal bei nicht ausreichender Größe der Signale des Fahrerassistenzsystems (20) eine zusätzliche Impulsfolge auf das Lenksystem (1) aufgeprägt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Lenkeingriffssignal eine Schwingung oder eine Vibration auf das Lenksystem (1) aufgeprägt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Frequenz und Amplitude des Lenkeingriffssignals an einen Fahrbetriebszustand und einen Lenkwinkel angepasst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Ermitteln von Trägheitsmomentwerten des Lenksystems (1) mit Hilfe eines Trägheitsmomentsensors erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lenkwinkel mittels eines Lenkwinkelsensors an einer Lenkvorrichtung (2) oder an einer Lenkstange oder an einem Lenkgetriebe erfasst wird.
Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Erkennung einer Handbetätigung einer Lenkvorrichtung (2) aufweisend: – ein Fahrerassistenzsystem (20), das mit Lenkeingriffssignalen auf das Lenksystem (1) des Kraftfahrzeugs (30) einwirkt; – einen Lenkeingriffssignalgeber zum Aufprägen einer Folge von Lenkeingriffssignalen auf eine Lenkvorrichtung (2) eines Lenksystems (1) des Kraftfahrzeugs (30) unabhängig von dem Fahrerassistenzsystem (20); – einem Trägheitsmomentsensor zum Ermitteln einer Folge von Trägheitsmomentwerten des Lenksystems (1) als Reaktion auf eine Folge von aufgeprägten Lenkeingriffssignalen des Fahrerassistenzsystems (20) oder des Lenkeingriffssignalgebers; – eine Auswertelogikschaltung (11) zum Vergleichen eines ermittelten Trägheitsmomentwertes mit vorgegebenen Trägheitsmomentgrenzwerten; – ein erstes Ausgabemittel (A) zur Ausgabe einer Information, dass die Lenkvorrichtung (2) nicht handbetätigt ist; – ein zweites Ausgabemittel (B) zur Ausgabe einer Information, dass die Lenkvorrichtung (2) handbetätigt ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, wobei der Lenkeingriffssignalgeber einen Impulsgenerator oder einen Schwingungsgenerator als Lenkeingriffsgenerator aufweist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei die Vorrichtung einen Lenkwinkelsensor, einen Gangschaltungssensor, einen Kraftfahrzeuggeschwindigkeitssensor und einen Motordrehzahlsensor aufweist.