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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung einer unterstützenden Lenkung eines Fahrzeugs und ein Fahrerassistenzsystem zur Anpassung einer aktiven Lenkung. Insbesondere betreffen verschiedene Ausführungsformen Techniken, welche eine Anpassung in Abhängigkeit von detektierten Hindernissen und / oder einer detektierten Fahrbahnsituation erlauben.
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Bei modernen Fahrzeugen, wie z.B. Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, werden sogenannte Fahrerassistenzsysteme verwendet, um die Verkehrssicherheit im Betrieb des Fahrzeugs zu erhöhen. Beispielsweise werden sogenannte Spurassistenzsysteme (Lane Assist) eingesetzt, um einen Fahrer eines Fahrzeugs beim Halten der Fahrspur zu unterstützen. Wenn das Spurassistenzsystem die Fahrspur erkannt hat, auf welcher sich das Fahrzeug derzeit bewegt, unterstützt das System durch einen korrigierenden Lenkeingriff, d.h. z.B. mittels einer Lenkungs-Rückstellkraft, den Fahrer beim Halten der Fahrspur. Eine solche aktive Lenkung kann auch als unterstützende Lenkung bezeichnet werden.
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Das System versucht z.B. ein Verlassen der Fahrspur zu verhindern, wenn der Fahrer nicht aktiv die Fahrspur wechseln will, was beispielsweise durch Setzen des Blinkers angezeigt wird. Dadurch kann ein unbeabsichtigtes Verlassen der Fahrspur, beispielsweise aufgrund einer Unaufmerksamkeit des Fahrers, verhindert werden. Solche Lenkeingriffe können von Fahrerassistenzsystem z. B. dadurch realisiert werden, dass ein überlagertes Lenkmoment auf das vom Fahrer eingespeiste Lenkmoment addiert wird. Dieses überlagerte Moment wird vom Fahrer als eine synthetische Lenkempfehlung empfunden und führt, z. B. ohne Gegenlenken des Fahrers, zum Lenken in die von dem Fahrerassistenzsystem empfohlene Richtung.
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Aus der
DE 10 2009 034 105 A1 ist ein Verfahren zur Lenkunterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs bekannt, mit folgenden Verfahrensschritten:
- - Erfassen eines oder mehrerer eine Fahrspur des Fahrzeugs begrenzende Objekte,
- - Ermitteln aktueller Abstände vom Fahrzeug zu den einzelnen erfassten Objekten,
- - zu jedem der Objekte Zuordnen einer vorgebbaren Zusatz-Lenkcharakteristik und
- - Erzeugen von Zusatzlenkmomenten zur Lenkung des Fahrzeugs, die von den aktuellen Abständen des Fahrzeugs zu den erfassten Objekten und der den Objekten jeweils zugeordneten Zusatz-Lenkcharakteristik abhängig sind.
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Obwohl die zuvor beschriebenen Fahrerassistenzsysteme zu einer Erhöhung der Verkehrssicherheit eines Fahrzeugs im Betrieb beitragen, weisen diese Systeme erhebliche funktionale Einschränkungen auf, so dass diese Systeme beim Auftreten verschiedener Fahrtsituationen, also z.B. in Abhängigkeit von Hindernissen im Fahrzeugumfeld oder in Abhängigkeit der Fahrbahnsituation, dem Fahrer nur eine unzureichende Hilfestellung leisten können.
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Dementsprechend besteht ein Bedarf, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Anpassung einer unterstützenden Lenkung eines Fahrzeugs bereit zu stellen.
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Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalen angegeben. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen.
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Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Anpassung einer unterstützenden Lenkung eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst das Detektieren von Hindernissen und / oder einer Fahrbahnsituation in einem Umfeld des Fahrzeugs und das Anpassen von auf die Lenkung als Funktion eines Lenkwinkels durch das Fahrzeug angewendeten Kräften in Abhängigkeit von dem Detektieren.
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Z.B. können die Hindernisse in der Nähe des Fahrzeugs befindliche stationäre oder bewegliche Objekte bezeichnen, wie sie etwa bei dem Durchfahren einer Baustelle vorhanden sein können, also z.B. Leitplanken, Wände, Baufahrzeuge, Fahrzeuge auf angrenzenden Fahrbahnspuren etc.. Die Fahrbahnsituation kann eine Beschaffenheit der Fahrbahnbezeichnen, also z.B. eine Breite und / oder eine Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn. Z.B. kann die Fahrbahnsituation durch kennzeichnende Eigenschaften wie „enge Gasse“, „breite Fahrbahn“, „enge Kurve“, „nasse Straße“, „enge glatte Straße“ usf. umschrieben werden.
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Es sind Lenkungen bekannt, welche es erlauben, zusätzlich zu dem Fahrermoment bzw. den Fahrerkräften weitere Kräfte z. B. mittels eines Motors durch das Fahrzeug anzuwenden. Solche Kräfte können z.B. das Lenken unterstützen (Servolenkung) oder entgegenwirken bzw. zu einem definierten Punkt der Lenkung hinwirken (Lenkungs-Rückstellkraft, sog. Lane Assist). Technische Details der Umsetzung einer solche unterstützenden Lenkung sind dem Fachmann bekannt und müssen daher hier nicht weiter diskutiert werden.
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Der Lenkwinkel kann z.B. einen Einschlagwinkel eines Lenkrads bezeichnen bzw. in Zusammenhang mit einem Einschlagwinkel von Rädern des Fahrzeugs stehen. Typischerweise können die angewendeten Kräfte abhängig von dem Lenkwinkel sein, d.h. als Funktion des Lenkwinkels variieren.
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Das Anpassen der angewendeten Kräfte kann z.B. bedeuten, dass eine Anpassung gegenüber Referenzkräften erfolgt, also etwa für den Fall, dass keine Hindernisse detektiert wurden. Beim Durchfahren von engen Gassen, wie sie z. B. bei Baustellen vorhanden sind, kann eine Unsicherheit beim Fahrer des Fahrzeugs entstehen. Durch derartiges Anpassen der vom Fahrzeug angewendeten Kräfte in Abhängigkeit von dem Detektieren der Hindernisse kann eine Verbesserung des ansonsten z. B. synthetisch wirkenden Eingriffs der unterstützenden Lenkung erreicht werden. Die Unsicherheit des Fahrers kann z. B. verringert werden, da er spürt, dass die unterstützende Lenkung auf die Fahrsituation reagiert. Auch kann z. B. ein verbessertes und dynamisches Lenkverhalten der unterstützenden Lenkung beim Eingriff durch Fahrerassistenzfunktionen erreicht werden, da in Abhängigkeit von dem Detektieren die angewendeten Kräfte dynamisch angepasst werden können.
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Dabei kann das Anpassen dann stattfinden, wenn mindestens ein Hindernis detektiert wird.
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Die dabei angewandten Kräfte werden durch eine Lenkkraft-Kennlinie beschrieben, wobei das Anpassen derart geschieht, dass das Erreichen von Lenkwinkeln nahe eines Zentralpunktes der Lenkkraft-Kennlinie stärker unterstützt wird, wobei die Lenkkraft-Kennlinie mindestens eine Lenkungs-Rückstellkraft zur Rückstellung der Lenkung in den Zentralpunkt bei fehlender oder geringer Bedienung durch den Fahrer bestimmt, wobei das Anpassen der Lenkkraft-Kennlinie derart geschieht, dass die Lenkungs-Rückstellkraft erhöht wird.
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Zum Beispiel können die angewendeten Kräfte durch die Lenkkraft-Kennlinie parametrisiert oder explizit gespeichert in einem Speichermodul vorgehalten werden, also eine sog. „look-uptable“ Lösung. Alternativ kann die Lenkkraft-Kennlinie parametrisiert vorgehalten werden, sodass die angewendeten Kräfte daraus berechnet werden können. Dann kann es möglich sein, daraus die in einer bestimmten Fahrtsituation anzuwendenden Kräfte zu bestimmen und anzuwenden. Der Zentralpunkt kann z.B. ein Minimum oder Maximum der anzuwendenden Kräfte bezeichnen und / oder einen Symmetriepunkt der Lenkkraft-Kennlinie. Z.B. kann in verschiedenen Ausführungsformen der Zentralpunkt koinzident mit einem Nullpunkt der Lenkung (Lenkrad horizontal ausgerichtet), d.h. der Geradeausfahrt, sein. Es ist aber auch möglich, dass der Zentralpunkt, z.B. kurzzeitig oder längerfristig, gegenüber dem Nullpunkt der Lenkung verschoben ist, sodass das Fahrzeug selbstständig eine Kurve fährt.
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Z. B. kann das Anpassen der Lenkkraft-Kennlinie derart geschehen, dass der Zentralpunkt der Lenkkraft-Kennlinie durch einen Fahrer des Fahrzeugs bei Bedienung der Lenkung stärker wahrnehmbar ist. Da der Fahrer aufgrund der angewendeten Kräfte einen größeren oder kleineren Widerstand beim Betätigen der unterstützenden Lenkung verspürt, kann durch gezieltes Vergrößern bzw. Verringern der entsprechenden Kräfte erreicht werden, dass der Zentralpunkt stärker ausgeprägt und damit stärker wahrnehmbar ist (z. B. gegenüber einem Zentralpunkt einer Referenz-Lenkkraft-Kennlinie). Z. B. können die angewendeten Kräfte links- und rechtsseitig des Zentralpunkts größer als Referenzwerte gewählt werden, sodass das Erreichen des Zentralpunkts deutlicher spürbar wird. Es ist auch möglich, dass die in dem Zentralpunkt angewendeten Kräfte zu links- und rechtsseitigen Lenkwinkeln länger gleich bleiben, d.h. dass der Zentralpunkt breiter in Bezug auf Lenkwinkel ausgestaltet ist. Auch dann kann dieser deutlicher spürbar bzw. wahrnehmbar sein. Zum Beispiel können verschiedene Kräfte links- und rechtsseitig des Zentralpunkts zu oder abnehmen. Dann ist der Zentralpunkt ein Minimum bzw. Maximum der Lenkkraft-Kennlinie in Bezug auf diese verschiedenen Kräfte. Das Minimum bzw. Maximum kann dann stärker ausgeprägt sein, d.h. die jeweiligen Kräfte können links- und rechtsseitig stärker zu- bzw. abnehmen.
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Die Lenkkraft-Kennlinie kann zusätzlich mindestens eine Lenkungs-Unterstützungskraft zur Unterstützung einer Bedienung der Lenkung durch einen Fahrer bestimmen. Das Anpassen der Lenkkraft-Kennlinie erfolgt derart, dass die Lenkungs-Unterstützungskraft reduziert wird.
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Derart kann die Lenkung z.B. einer Betätigung durch den Fahrer mehr Widerstand entgegenbringen, d.h. der Fahrer empfindet eine stärkere Führung der Fahrt durch die unterstützende Lenkung. Dies kann die empfundene Stabilität bei der Fahrt z.B. durch enge Gassen und beim Passieren von Hindernissen erhöhen und somit die Sicherheit bei der Lenkbetätigung erhöhen.
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Das Detektieren von Hindernissen kann ortsaufgelöst zumindest für gegenüber einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs linksseitig oder rechtsseitig befindliche Hindernisse geschehen und das Anpassen kann auf derjenigen Seite von Lenkwinkeln stattfinden, für die mindestens ein Hindernis ortsaufgelöst detektiert wird.
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In anderen Worten kann z.B. die Umfeldsensorik erkennen, ob sich ein Hindernis links- oder rechtsseitig von dem Fahrzeug befindet. Das Anpassen der Lenkung kann dann auf derjenigen Seite geschehen, auf der das Hindernis detektiert wurde. Wird z.B. eine Leitplanke linksseitig des Fahrzeugs detektiert, so kann das Anpassen linksseitig erfolgen.
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Ortsaufgelöst kann in diesem Szenario bedeuten, dass bestimmt wird, ob sich ein Hindernis links- oder rechts von einer Fahrtrichtung oder einem Mittelpunkt des Fahrzeugs befindet. Es ist natürlich auch möglich, eine höhere Ortsauflösung als lediglich linksseitig und rechtsseitig bereit zu stellen und dadurch eine differenzierte Anpassung der Lenkung zu ermöglichen. Die Ortsauflösung kann darüber hinaus z.B. auch eine Entfernung des Hindernisses (z.B. zwischen den Mittelpunkten oder ein minimaler Abstand) zum Fahrzeug beinhalten.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann das Anpassen zusätzlich umfassen: Verschieben des Zentralpunkts der Lenkkraft-Kennlinie, sodass sich der Zentralpunkt der Lenkkraft-Kennlinie versetzt gegenüber einer Nullstellung der Lenkung auf derjenigen Seite von Lenkwinkeln befindet, auf der das mindestens eine Hindernis nicht detektiert wurde.
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Wird z.B. ein Hindernis rechtsseitig des Fahrzeugs detektiert, so kann der Zentralpunkt zu Lenkwinkeln linksseitig der Nullstellung (Geradeausfahrt) der Lenkung verschoben werden. Dies kann z. B. bewirken, dass ohne Lenkeingriff des Fahrers, d.h. ohne Betätigung der Lenkung, die Lenkung zu dem Zentralpunkt hin durch Anwendung der Lenkungs-Rückstellkraft verschoben wird und dadurch die Fahrtlinie des Fahrzeugs z.B. eine Kurve weg von dem detektierten Hindernis beschreibt. In anderen Worten kann dies das Anwenden einer überlagerten Kraft durch Verschiebung des Zentralpunkts der Lenkkraft-Kennlinie bewirken, sodass im Hands-Free-Fall (Fahrer betätigt die Lenkung nicht) ein Lenkeingriff durch das Fahrzeug bewirkt wird. Derart kann sich das Verhalten an der Lenkung an die Fahrtsituation, insbesondere an detektierte Hindernisse, anpassen und kann zu einem Komfort- und Sicherheitsgewinn führen. Der Assistenzeingriff wirkt darüber hinaus natürlich, da eine richtungsabhängige bzw. ortsaufgelöste Veränderung des Lenkverhaltens bzw. der Anpassung der angewendeten Kräfte bewirkt wird.
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Obenstehend wurde das Anpassen der angewendeten Kräfte vornehmlich qualitativ diskutiert. Es ist in verschiedenen Ausführungsformen auch möglich, eine quantitative Anpassung der angewendeten Kräfte vorzunehmen, d.h. eine Stärke der Anpassung zu bestimmen.
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Z.B. kann eine Stärke des Anpassens der angewendeten Kräfte von Parametern abhängen, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt werden: eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs; ein Abstand des Fahrzeugs zu einem detektierten Hindernis; eine Benutzereinstellung; eine Anzahl von detektierten Hindernissen; eine detektierte Fahrbahnbreite der Fahrbahnsituation.
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Wird z.B. ein Hindernis detektiert, welches sich besonders nah an dem Fahrzeug befindet oder besonders groß ist, so kann die Stärke bzw. der Umfang der Anpassung, z.B. der Lenkkraft-Kennlinie, stärker bzw. größer bzw. umfassender ausfallen. Das bedeutet, dass das Anpassen der Kräfte z.B. gegenüber einer Referenz-Lenkkraft-Kennlinie stärker vorgenommen wird. In anderen Worten kann das entsprechende Fahrerassistenzsystem stärker in den Betrieb des Fahrzeugs eingreifen. Z.B. kann ein Lenkeingriff für den Fahrer stärker wahrnehmbar sein, d.h. die Lenkungs-Rückstellkraft besonders stark erhöht werden, oder die Lenkungs-Unterstützungskraft besonders stark verringert oder vergrößert werden. Die Stärke der Anpassung kann z. B. eine Differenz der angepassten angewendeten Kräfte gegenüber Referenz-Kräften bezeichnen. Eine größere Stärke der Anpassung kann einer größeren Differenz entsprechen. Jedoch kann im Allgemeinen die Stärke der Anpassung als Funktion des Lenkwinkels variieren.
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Es ist auch möglich, die Arten der Anpassung der Lenkkraft-Kennlinie gestaffelt, je nach Stärke des Anpassens, vorzunehmen. Es kann möglich sein, dass abhängig von der Stärke des Anpassens das Anpassen derart geschieht, dass in aufsteigender Reihenfolge folgende Anpassungen mitberücksichtigt werden: die Reduzierung der Lenkungs-Unterstützungskraft, die Erhöhung der Lenkungs-Rückstellkraft, die Verschiebung des Zentralpunkts der Lenkkraft-Kennlinie.
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Wird z. B. ein Hindernis in einer vergleichsweise großen Entfernung zum Fahrzeug detektiert und bewegt sich das Fahrzeug mit einer vergleichsweise geringen Geschwindigkeit, so kann lediglich eine Reduzierung der Lenkungs-Unterstützungskraft in der Richtung des detektierten Hindernisses erfolgen. Wird aber z. B. ein Hindernis in einer größeren Nähe detektiert oder fährt das Fahrzeug mit einer größeren Geschwindigkeit, so wird zusätzlich die Lenkungs-Unterstützungskraft reduziert. Bewegt sich das Fahrzeug sowohl mit großer Geschwindigkeit, als ist auch das detektierte Hindernis besonders nah an dem Fahrzeug, so kann zusätzlich zu der Reduzierung der Lenkungs-Unterstützungskraft und der Erhöhung der Lenkungs-Rückstellkraft auch eine Verschiebung des Zentralpunkts der Lenkkraft-Kennlinie weg von dem Hindernis erfolgen. Derart kann z. B. bei einer besonders kritischen Fahrtsituation das Anpassen der angewendeten Kräfte derart erfolgen, dass der Fahrer den aktiven Eingriff deutlich wahrnimmt und in der Bedienung deutlich unterstützt wird. Dieses Beispiel ist rein illustrativ. Andere Reihenfolgen und Kriterien für die Stärke der Anpassung sind möglich.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem zur Anpassung einer aktiven Lenkung eines Fahrzeugs, wobei das Fahrerassistenzsystem eine Umfeldsensorik und eine Steuereinheit umfasst. Die Umfeldsensorik ist eingerichtet, um Hindernisse im Umfeld des Fahrzeugs zu detektieren. Die Steuereinheit ist eingerichtet, um auf die Lenkung als Funktion eines Lenkwinkels durch das Fahrzeug angewendete Kräfte in Abhängigkeit von dem Detektieren anzupassen.
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Für ein solches Fahrerassistenzsystem können Effekte erzielt werden, welche vergleichbar zu den Effekten sind, die mit dem Verfahren zur Anpassung der unterstützenden Lenkung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erzielt werden können.
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Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
- 1 eine Fahrtsituation schematisch illustriert;
- 2 ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem illustriert;
- 3 eine Lenkkraft-Kennlinie einer Lenkungs-Rückstellkraft mit einem Zentralpunkt illustriert;
- 4 eine weitere Lenkkraft-Kennlinie einer Lenkungs-Rückstellkraft mit einem angepassten Zentralpunkt illustriert;
- 5 eine Lenkkraft-Kennlinie einer Lenkungs-Unterstützungskraft illustriert;
- 6 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anpassung einer unterstützenden Lenkung ist; und
- 7 ein Flussdiagramm eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anpassung einer unterstützenden Lenkung ist.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente.
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1 zeigt schematisch eine Fahrtsituation. Ein Fahrzeug 1 bewegt sich geradeaus entlang der Richtung A auf einer Fahrbahn 2 (Fahrbahnsituation). Die Fahrbahnsituation 2 weist eine Fahrbahnbreite 2a auf, die nur unwesentlich breiter als eine Breite des Fahrzeugs ist (enge Gasse). Linksseitig des Fahrzeugs befindet sich ein Hindernis 3, z.B. eine Leitplanke oder ähnliches. Ein Abstand 3a zu dem Hindernis 3 ist beispielhaft illustriert.
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In 2 ist ein Fahrerassistenzsystem 30 dargestellt. Es besteht aus einer unterstützenden Lenkung 20 (in 2 ein Lenkrad). In 2 ist die Lenkung 20 eingeschlagen, d.h. weist einen Lenkwinkel 70 gegenüber einem Nullpunkt 20a der Lenkung auf. In einer solchen Stellung fährt das Fahrzeug 1 eine Linkskurve. Ein Motor 23 ist vorgesehen, welcher eine Kraft auf die Lenkung 20 anwenden kann, z.B. eine Lenkungs-Unterstützungskraft in Richtung einer Lenkbewegung des Fahrers oder auch eine Lenkungs-Rückstellkraft, welche die Lenkung selbständig bewegt (z.B. hin zu einem Zentralpunkt einer Lenkkraft-Kennlinie).
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Der Motor 23 und die Lenkung 20 sind mit einer Steuereinheit 22 gekoppelt. Die Steuereinheit 22 ist darüber hinaus mit einer Umfeldsensorik 21 gekoppelt, welche die Fahrtsituation (siehe 1) bis zu einem gewissen Grad qualitativ und / oder quantitativ detektieren kann und entsprechende indikative Signale der Steuereinheit 22 bereitstellt. Die Steuereinheit 22 ist eingerichtet, um die Lenkung mittels durch Motor 23 angewendeten Kräfte in Abhängigkeit der Fahrtsituation, d.h. detektierter Hindernisse 3 und der Fahrbahnsituation 2, anzupassen. In anderen Worten überwacht die Steuereinheit 22 die von der Umfeldsensorik 21 erhaltenen Signale und ändert abhängig davon Lenkkraft-Kennlinien. Z.B. kann die Steuereinheit 22 einen Prozessor und eine Speichereinheit zum Verarbeiten und Speichern der Lenkkraft-Kennlinie umfassen.
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Solche Lenkkraft-Kennlinien 50 sind in den 3-5 dargestellt. Hierbei betreffen die 3 und 4 eine Lenkungs-Rückstellkraft 60, welche als Funktion des Lenkwinkels 70 dargestellt ist. Die 5 betrifft eine Lenkungs-Unterstützungskraft 61, welche wiederum als Funktion des Lenkwinkels 70 aufgetragen ist. In den 3-5 ist jeweils nur ein Absolutbetrag der jeweiligen Kraft dargestellt, d. h. insbesondere nicht die Richtung der wirkenden Kraft. Dies ist aus Gründen der Einfachheit vorgesehen und soll nicht als limitierend ausgelegt werden. In den 3-5 bezeichnen die durchgezogenen Linien jeweils eine Referenz-Lenkkraft-Kennlinie, d. h. eine nicht angepasste Lenkkraft-Kennlinie (z.B. wenn kein Hindernis 3 detektiert ist und / oder ein detektiertes Hindernis 3 weit entfernt von dem Fahrzeug 1 ist und / oder wenn die Fahrbahnsituation 2 nicht kritisch ist und / oder wenn die Fahrbahnbreite 2a breiter als ein Schwellenwert ist und/oder wenn die entsprechende erfindungsgemäße Assistenzfunktion ausgeschaltet ist und/oder wenn das Fahrzeug vergleichsweise langsam fährt und/oder wenn kein Hindernis 3 detektiert ist und/oder wenn die Fahrbahnbreite der Fahrbahnsituation größer als ein Fahrbahnbreiten-Schwellenwert ist etc.). Die gestrichelten Linien zeigen Beispiele für angepasste Lenkkraft-Kennlinien, welche in Abhängigkeit von detektierten Hindernissen 3 bzw. der Fahrbahnsituation 2 angepasst sind. Die in den 3-5 gezeigten Lenkkraft-Kennlinien 50 sind rein illustrativ und sollen nicht limitierend ausgelegt werden. Andere qualitative sowie quantitative Abhängigkeiten der Kräfte 60, 61 von dem Lenkwinkel 70 sind möglich.
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Aus 3 (durchgezogene Linie) ist ersichtlich, dass für zunehmende Lenkwinkel 70 die Lenkungs-Rückstellkraft 60 zunimmt. An dem Zentralpunkt 51 ist die Lenkungs-Rückstellkraft 60 gleich 0. Links- und rechtsseitig (d.h. bei Lenkwinkeln 70 entsprechend einem links- und rechtsseitig eingeschlagenem Lenkrad 20) des Zentralpunkts 51 wirkt die Lenkungs-Rückstellkraft 60 in unterschiedliche Richtungen (in 3 nicht gezeigt) und zwar immer hin zu dem Zentralpunkt 51. Dies bewirkt, dass ohne Betätigung der Lenkung durch den Fahrer des Fahrzeugs 1 die Lenkung 20 selbständig hin zu der Nullstellung 20a der Lenkung zurückrotiert, d.h. dass das Fahrzeug von selbst in eine Geradeausfahrt übergeht. Z. B. kann eine solche Lenkkraft-Kennlinie 50 bereits durch das mechanische Verhalten der Lenkung 20, die mit Rädern des Fahrzeugs gekoppelt ist, erreicht werden. Dann kann z. B. der Motor 23 für die Umsetzung dieser Referenz-Lenkkraft-Kennlinie 50 nicht benötigt sein.
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Erfindungsgemäß können die angewendeten Kräfte angepasst werden; dies ist in 3 durch die gestrichelte Linie illustriert. Insbesondere ist die gestrichelte Linie der 3 die angepasste Lenkkraft-Kennlinie 50, z.B. wenn ein Hindernis 3 detektiert wird oder die Fahrbahnbreite 2a geringer als ein Fahrbahnbreiten-Schwellenwert ist. Bei einem bestimmten Lenkwinkel 70 weist die angepasste Lenkkraft-Kennlinie 50 eine Differenz 60a der Lenkungs-Unterstützungskraft 60 gegenüber der Referenz-Lenkkraft-Kennlinie (durchgezogene Linie) auf. Insbesondere erfolgt in der 3 eine Erhöhung der Lenkungs-Unterstützungskraft 60 derart, dass ein Erreichen des Zentralpunkts 51 stärker durch das Anwenden der Lenkungs-Unterstützungskraft 60 unterstützt wird. Dadurch dass die angepasste Lenkungs-Rückstellkraft 60 zunehmende Lenkwinkel 70 weg von dem Zentralpunkt 51 bzw. der Nullstellung 20a stärker zunimmt, ist der Zentralpunkt 51 für den Fahrer des Fahrzeugs 1 stärker wahrnehmbar. Der Zentralpunkt 51 in der Ausführungsform der 3 stellt eine lokales Minimum der Lenkungs-Unterstützungskraft 60 dar. Dieses Minimum ist durch die größere Rate der Änderung der angepassten Lenkungs-Unterstützungskraft 60 weg von dem Zentralpunkt 51 durch den Fahrer klarer und stärker wahrnehmbar. In anderen Worten erfolgt in 3 ein Anpassen der Steigung der Lenkkraft-Kennlinie 50 in Bezug auf die Lenkungs-Rückstellkraft 60.
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Z.B. könnte in einer alternativen Ausführungsform der 3 die Lenkkraft-Kennlinie 50 nur linksseitig (rechtsseitig) angepasst werden, wenn ein Hindernis 3 linksseitig (rechtsseitig) detektiert würde. Dann wäre in der Darstellung der 3 die Differenz 60a nur linksseitig (rechtsseitig) sichtbar.
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In 4 ist ein Fall gezeigt, bei der die Differenz 60a der Lenkungs-Rückstellkraft 60 nicht durch eine Veränderung der Steigung (wie in 3) erreicht wird. Jedoch wird in 4 der Zentralpunkt 51 hin zu linksseitigen Lenkwinkeln 70 weg von dem Nullpunkt 20a der Lenkung 20 verschoben. Eine Differenz 51a des Nullpunkts 51 zwischen angepasster und Referenz-Lenkkraft-Kennlinie 50 resultiert. Das Szenario der 4 kann z. B. auftreten, wenn das Detektieren der Hindernisse 3 ortsaufgelöst zumindest in gegenüber der Fahrtrichtung A des Fahrzeugs 1 links- oder rechtsseitig befindliche Hindernisse 3 geschieht. Z. B. kann in dem Szenario der 4 ein Hindernis 3 rechtsseitig des Fahrzeugs 1 detektiert werden, sodass anschließend der Zentralpunkt 51 der Lenkkraft-Kennlinie 50 zu linksseitigen Lenkwinkeln 70 hin verschoben wird.
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In 5 ist die Lenkkraft-Kennlinie 50 in Bezug auf die Lenkungs-Unterstützungskraft 61 dargestellt. Die Lenkungs-Unterstützungskraft 61 in 5 weist beispielhaft eine andere qualitative Abhängigkeit im Vergleich zu der Lenkungs-Rückstellkraft 60 aus 3 und 4 auf. Darüber hinaus wirkt die Lenkungs-Unterstützungskraft 61 jeweils parallel zu der Richtung des Lenkwinkels 70 (in 5 nicht gezeigt). Gegenüber der Referenz-Lenkkraft-Kennlinie 50 (durchgezogene Linie) weist die angepasste Lenkkraft-Kennlinie 50 (gestrichelte Linie) eine um eine Differenz 61a reduzierte Lenkungs-Unterstützungskraft 61 auf. Im Falle der in der 5 gezeigten Ausführungsform ist der Zentralpunkt 51 der Lenkkraft-Kennlinie 50 koinzident mit dem Nullpunkt 20a der Lenkung 20. Es ist auch möglich, den Zentralpunkt der Lenkungs-Unterstützungskraft 61 gegenüber dem Nullpunkt 20a zu verschieben (in 5 nicht gezeigt). Die Lenkungs-Unterstützungskraft 61 nimmt zu linksseitig gegenüber dem Zentralpunkt 51 verschobenen Lenkwinkeln 70 hin zu. Jedoch ist im Falle der angepassten Lenkkraft-Kennlinie 50 diese Zunahme der Lenkungs-Unterstützungskraft 61 reduziert. Dadurch wird der Zentralpunkt 51 ausgedehnter und wird dadurch von einem Fahrer des Fahrzeugs stärker wahrnehmbar. In anderen Worten muss im Falle der angepassten Lenkkraft-Kennlinie 50 ein größerer Lenkwinkel 70 erreicht werden, um eine gleich große Lenkungs-Unterstützungskraft 61 zu erhalten. Dies bedeutet, dass der Bereich geringer Lenkungs-Unterstützungskräfte 61 nahe des Zentralpunkts 51 ausgedehnter wird. Dadurch wird der Zentralpunkt 51 für den Fahrer gegenüber der Referenz-Lenkkraft-Kennlinie stärker wahrnehmbar.
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In Bezug auf die 3 - 5 sollte verstanden werden, dass das vom Fahrer effektiv wahrgenommene Lenkmoment eine Überlagerung der Lenkungs-Unterstützungskraft 61 und der Lenkungs-Rückstellkraft 60 ist. Jedoch können zusätzliche Abhängigkeiten für das grundsätzliche Anwenden der jeweiligen Kräfte 60, 61 bestehen - z.B. kann das Anwenden der Lenkungs-Rückstellkraft auf den Hands-Free Fall beschränkt sein etc.
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Die in Bezug auf die 3-5 diskutierten Differenzen 51a, 60a, 61a können eine Stärke der Anpassung der Lenkkraft-Kennlinie 50 widerspiegeln. Z. B. kann eine stärkere Anpassung der Lenkkraft-Kennlinie 50 erreicht werden, wenn die Differenzen 51a, 60a, 61a vergrößert werden. Z. B. können die Differenzen 51a, 60a, 61a vergrößert werden, wenn eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 besonders groß ist und/oder der Abstand des Fahrzeugs 1 zu einem detektierten Hindernis 3 besonders klein ist und/oder eine Benutzereinstellung entsprechendes indiziert oder eine Anzahl von detektierten Hindernissen 3 besonders groß ist und/oder die detektierte Fahrbahnbreite 2a der Fahrbahnsituation 2 besonders gering ist.
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Es ist auch möglich, selektiv die verschiedenen Anpassungen der Lenkkraft-Kennlinie 50 zuzuschalten. Z. B. kann bei einem relativ großen Abstand des Fahrzeugs zu einem detektierten Hindernis 3 lediglich eine Anpassung der Lenkkraft-Kennlinie 50 in Bezug auf die Lenkungs-Unterstützungskraft 61, wie es in 5 gezeigt ist, stattfinden. Verringert sich der Abstand des Fahrzeugs 1 zu dem detektierten Hindernis 3 weiter, so kann als nächstes zusätzlich oder alternativ zu der Anpassung der 5 einen Anpassung der Lenkkraft-Kennlinie 50 in Bezug auf die Lenkkraft-Rückstellkraft 60 erfolgen. Bei einem besonders geringen Abstand zu dem detektierten Hindernis 3 kann schließlich zusätzlich oder alternativ eine Verschiebung des Zentralpunkts 51, wie es in 4 gezeigt ist, erfolgen. Andere Abhängigkeiten der Anpassung der Lenkkraft-Kennlinie 50 in Abhängigkeit von der Stärke des Anpassens sind möglich. Oben stehende Beispiele sind rein illustrativ. Z. B. kann es möglich sein, zunächst eine Anpassung der Lenkungs-Rückstellkraft 60, wie es in 3 gezeigt ist, vorzunehmen, dann eine Anpassung des Zentralpunkts 51, wie es in 4 gezeigt ist, und schließlich eine Anpassung der Lenkungs-Unterstützungskraft, wie es in 5 gezeigt ist.
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In 6 ist ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
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Das Verfahren beginnt in Schritt S1, z.B. bei Start des Antriebsmotors des Fahrzeugs 1 (Schritt S2).
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Zunächst bestimmt die Steuereinheit 22 die Lenkungs-Unterstützungskraft 61 (Schritt S3). Das Bestimmen erfolgt z.B. auf Grundlage der Lenkkraft-Kennlinie 50, welche in einem Speicher vorgehalten wird. Diese Lenkkraft-Kennlinie 50 kann als Referenz-Kennlinie bezeichnet werden.
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Dann wird in Schritt S4 überprüft, ob ein Hindernis von der Umfeldsensorik 21 detektiert wurde. Zusätzlich oder alternativ kann überprüft werden, ob die Fahrbahnbreite 2a kleiner als ein z.B. voreingestellter Fahrbahnbreiten-Schwellenwert ist. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt in Schritt S5 das Bestimmen der Lenkungs-Rückstellkraft 60, welche in diesem Fall gemäß einer Referenz-Lenkkraft-Kennlinie 50 gewählt wird und vergleichsweise (insbesondere gegenüber Schritt S6, siehe unten) gering ist.
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Im Falle eines detektierten Hindernisses 3 erfolgt jedoch in Schritt S6 das Bestimmen einer vergleichsweise (insbesondere gegenüber Schritt S5, siehe oben) großen Lenkungs-Rückstellkraft 60, z.B. auch nahe des Zentralpunkts 51 der Lenkkraft-Kennlinie 50, sodass der Zentralpunkt 51 stärker wahrnehmbar wird.
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Wird in Schritt S7 detektiert, dass das Hindernis 3 besonders nahe ist, so wird zusätzlich der Zentralpunkt 51 der Lenkkraft-Kennlinie 50 weg von dem Hindernis 3 verschoben (vergleiche mit 4). Andernfalls wird der Zentralpunkt 51 z.B. koinzident mit der Nullstellung 20a der Lenkung 20 belassen (Geradeausfahrt).
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In Schritt S9 wird die bestimmte Kraft, z.B. als Summe aus Lenkungs-Unterstützungskraft 61 und Lenkungs-Rückstellkraft 60 mittels des Motors 23 auf die Lenkung 20 angewendet.
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Die Schritte S3 - S9 werden zyklisch mit einer bestimmten Taktfrequenz, z.B. im kHz Bereich, durchlaufen, bis der Motor abgeschaltet wird oder die Fahrerassistenzfunktion deaktiviert wird (Schritte S10, S11).
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Im Falle der Ausführungsform der 6 erfolgt lediglich ein Anpassen der Lenkungs-Rückstellkraft 60 und insbesondere kein Anpassen der Lenkungs-Unterstützungskraft 61. Dies ist der Fall, da die Lenkungs-Unterstützungskraft 61 in Schritt S3 bestimmt wird, unabhängig davon und bevor überprüft wird, ob in Schritt S4 ein Hindernis detektiert ist. Jedoch sollte verstanden werden, dass die Lenkungs-Unterstützungskraft 61 auch oder alternativ in Abhängigkeit von der Überprüfung des Schritts S4 bestimmt werden kann. Dies bedeutet, dass z. B. der Schritt S3 erst nach dem Schritt S4, z. B. in Kombination mit Schritt S6, durchgeführt werden kann.
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In Bezug auf die 6 wurde eine Ausführungsform diskutiert, bei welcher eine Stärke der Anpassung der Lenkkraft-Kennlinie 50, d. h. z. B. die Größe der Differenzen 51a, 60a, 61a, nicht variabel ist. In 7 ist hingegen eine Ausführungsform dargestellt, in welcher drei Stärken der Anpassung der Lenkkraft-Kennlinie 50, je nach dem, ob ein Hindernis detektiert wird (Schritt T3) und wie nahe das Hindernis ist (Schritt T6), vorgenommen werden. Wird z. B. in Schritt T3 kein Hindernis detektiert, so wird eine große Lenkungs-Unterstützungskraft 61 sowie eine geringe Lenkungs-Rückstellkraft 60 gemäß einer Referenz-Lenkkraft-Kennlinie 50 gewählt. Wird jedoch ein Hindernis in Schritt T3 detektiert, so erfolgt in Schritt T6 eine weitere Unterscheidung, basierend darauf, ob sich das Hindernis näher oder weiter entfernt als ein bestimmter Abstands-Schwellenwert von dem Fahrzeug 1 befindet. Ist das Hindernis besonders nahe, so erfolgt in Schritt T7 und T8 eine besonders große Anpassung der Lenkkraft-Kennlinie 50, d. h. die Differenzen 60a, 61a werden besonders groß gewählt. Andernfalls erfolgt in Schritt T9 und T10 eine geringere Anpassung der Lenkkraft-Kennlinie 50, d. h. die Differenzen 60a, 61a werden geringer gewählt. Die Differenz 51a der Anpassung des Zentralpunkts 51 der Lenkkraft-Kennlinie 50 ist jedoch unabhängig von dem Schwellenwertvergleich in Schritt T6. In anderen Worten, kann je nach detektierter Fahrtsituation eine Anpassung der Differenzen 51a, 60a, 61a erfolgen.
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Die oben dargelegten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend beschrieben werden, können nicht nur in den entsprechenden explizit dargelegten Kombination verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombination oder isoliert ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
