DE102012215228B4

DE102012215228B4 - System und Verfahren für den gleichmäßigen Übergang bei der Lenkungsaußerkraftsetzung während einer automatisierten Fahrzeugsteuerung

Info

Publication number: DE102012215228B4
Application number: DE102012215228.8A
Authority: DE
Inventors: Jin-woo Lee; Bakhtiar Brian Litkouhi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: US20130060414A1; CN102975768A; CN102975768B; US9073576B2; DE102012215228A1

Abstract

Verfahren, das umfasst:
Messen (208, 214, 414, 500) eines oder mehrerer Fahrzeuglenkungsmesswerte eines Fahrzeugs;
Berechnen (204, 212, 412, 510) eines oder mehrerer erwarteter Fahrzeuglenkungsmesswerte, wobei jeder berechnete erwartete Fahrzeuglenkungsmesswert einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte entspricht;
Berechnen (210, 416, 418) wenigstens einer Differenz zwischen einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert;
Berechnen (516) einer Untergrenze und einer Obergrenze wenigstens einer Außerkraftsetzungsübergangszone in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei jede der Außerkraftsetzungsübergangszonen einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert entspricht; und
Übertragen (520) der Steuerung der Lenkung des Fahrzeugs von einem System zur automatischen Fahrzeugsteuerung allmählich an einen Fahrer des Fahrzeugs über eine vorgegebene Zeitdauer, wenn eine oder mehrere der wenigstens einen berechneten Differenz dem Betrage nach zwischen der berechneten Untergrenze und der berechneten Obergrenze der entsprechenden Außerkraftsetzungsübergangszone liegen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf ein System zur Sicherstellung eines gleichmäßigen Übergangs beim Außerkraftsetzen eines Systems und eines Verfahrens zur automatisierten Lenkung z. B. unter Verwendung einer Kombination aus Lenkwinkel, Lenkdrehmoment, Fahrzeuggeschwindigkeit und anderen Daten.
HINTERGRUND
Viele Fahrzeuge sind mit Systemen, Anwendungen und/oder Einrichtungen zum autonomen und/oder semiautonomen Fahren ausgestattet. Systeme zum autonomen und semiautonomen Fahren können automatisierte Fahrsteuerungen bereitstellen, die die Fahreraktion verringern, die zum Betreiben des Fahrzeugs erforderlich ist. Zum Beispiel können Verfahren, Einrichtungen und Anwendungen zur automatisierten Fahrspurzentrierung durch den Fahrer aktiviert werden, während das Fahrzeug in Bewegung ist, wobei sie die Fahrzeugposition in der Mitte einer Fahrspur halten können. Systeme zur adaptiven Fahrspurzentrierung können relativ zu einer Fahrspur auf der Straße, auf der das Fahrzeug gefahren wird, einen konstanten Fahrspurversatz oder eine konstante Fahrzeugposition aufrechterhalten. Systeme zur adaptiven Fahrspurzentrierung können die Fahrerermüdung verringern und die Sicherheit erhöhen, indem sie die Fahrzeugposition in Bezug auf die Straße mit verringerter Fahrereingabe aufrechterhalten.
Beim Entwurf eines Fahrzeugfahrspurzentrierungssystems oder anderer Systeme zum autonomen Fahren können Sicherheitsbetrachtungen berücksichtigt werden. Um Sicherheitsanforderungen zu entsprechen, kann eine Anwendung zur adaptiven Fahrspurzentrierung durch den Fahrer außer Kraft gesetzt werden. Wenn der Fahrer das Fahrzeugfahrspurzentrierungssystem außer Kraft setzt, überlässt das System die volle Steuerung der Lenkung des Fahrzeugs dem Fahrer wie dies dem Grunde nach aus den Druckschriften DE 10 2004 057 262 A1 , DE 10 2005 057 251 A1 oder DE 10 2007 022 184 A1 bekannt ist. So lässt sich auch mit dem in der DE 10 2004 057 262 A1 beschriebenen Verfahren ein Lenkassistent deaktivieren, wodurch sichergestellt werden kann, dass der Fahrer eines Fahrzeugs bei aktivem Lenkassistent nicht die Hände vom Lenkrad nimmt und sich auf den Lenkassistenten verlässt. In solch einem Fall soll vielmehr der Lenkassistent deaktiviert werden. Hierbei wird so vorgegangen, dass abgefragt wird, ob das vom Fahrer ausgeübte Handmoment, das durch Differenzbildung zwischen einem gemessenen Gesamtmoment und dem vom Lenkassistenten erzeugten fahrerunabhängigen Moment erhalten werden kann, einen oberen Schwellwert über- beziehungsweise einen unteren Schwellwert unterschreitet. Wird der obere Schwellwert überschritten, so deutet dies daraufhin, dass der Fahrer selbstständig lenken möchte, weshalb nachfolgend der Lenkassistent deaktiviert wird. Unterschreitet hingegen das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment den unteren Schwellwert, so deutet dies darauf hin, dass der Fahrer möglicherweise seine Hände vom Lenkrad genommen hat, woraufhin der Lenkassistent ebenfalls deaktiviert wird, um den Fahrer zum Lenken zu zwingen.
Auch die DE 10 2005 057 251 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrassistenzvorrichtung zur automatischen Spurhaltung eines Fahrzeugs, bei dem mindestens eine für den zuverlässigen Betrieb der Fahrassistenzvorrichtung maßgebliche Randbedingung erfasst wird, bevor eine Entscheidung darüber getroffen wird, ob eine der erfassten Randbedingungen einen zugeordneten Grenzwert über- oder unterschreitet. Wird ein oder werden mehrere zugeordnete Grenzwerte durch mindestens eine erfasste Randbedingung über- oder unterschritten, erfolgt eine automatische Abschaltung der Fahrassistenzvorrichtung.
Gemäß der DE 10 2007 022 184 A1 erfolgt die Außerkraftsetzung, wenn die Fahrzeugquerbeschleunigung einen von der Geschwindigkeit abhängigen Schwellwert überschreitet. Insbesondere wird gemäß der Lehre dieser Druckschrift ein Lenkassistent deaktiviert, wenn eine Systemgrenze in Form einer zulässigen Fahrzeug-Querbeschleunigung überschritten wird, so dass dann der Fahrer eigenständig lenken muss.
Allerdings können viele Systeme und Verfahren zur Detektierung der Außerkraftsetzung der autonomen oder semiautonomen Steuerung der Lenkung nicht zuverlässig sein und eine Bedingung zur Außerkraftsetzung der Fahrzeuglenkung nicht genau detektieren. Viele Systeme zur automatisierten Fahrzeuglenkung können bei hohen und niedrigen Geschwindigkeiten weniger zuverlässig sein. Zum Beispiel erfordert ein Lenkrad bei niedriger Geschwindigkeit höhere Drehmomentniveaus zum Manövrieren, wobei eine Einrichtung zur autonomen Lenkung eine leichte Lenkradbewegung falsch als ein Ereignis der Außerkraftsetzung der Lenkung interpretieren kann. Bei hoher Geschwindigkeit kann ein Fahrzeuglenkungssystem z. B. zu empfindlich sein und einen hohen Lenkungsaußerkraftsetzungs-Schwellenwert aufweisen. Im Ergebnis kann ein Fahrer übersteuern, um die Steuerung des Fahrzeugs zu erlangen, wobei das System zur Detektierung der Außerkraftsetzung des Fahrzeuglenkungssystems hinter der Lenkradeingabe, zurückbleiben kann, was eine plötzliche Bewegung oder einen Ruck des Lenkrads verursacht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lösung für die zuvor beschriebene Problematik anzugeben.
ZUSAMMENFASSUNG
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 5 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung können Fahrzeuglenkungsmesswerte eines Fahrzeugs gemessen werden. Es können erwartete Fahrzeuglenkungsmesswerte berechnet werden, wobei jeder berechnete erwartete Fahrzeuglenkungsmesswert einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte entspricht. Es kann wenigstens eine Differenz zwischen einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert berechnet werden. Es können eine Untergrenze und eine Obergrenze wenigstens einer Außerkraftsetzungsübergangszone berechnet werden, wobei jede der Außerkraftsetzungsübergangszonen einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert entspricht. Wenn eine oder mehrere der berechneten Differenzen zwischen der berechneten Untergrenze und der berechneten Obergrenze der entsprechenden Außerkraftsetzungsübergangszone liegen, kann die Steuerung der Lenkung des Fahrzeugs über eine vorgegebene Zeitdauer allmählich von einem automatischen Fahrzeugsteuerungssystem an einen Fahrer des Fahrzeugs übertragen werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, ist insbesondere in dem abschließenden Abschnitt der Anmeldung dargelegt und charakteristisch beansprucht. Allerdings kann die Erfindung sowohl hinsichtlich der Organisation als auch des Betriebsverfahrens zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem System zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Fahrzeuglenkung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine schematische Darstellung eines Systems zur automatisierten Fahrzeuglenkung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
3 ein schematisches Diagramm eines Systems zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Fahrzeuglenkung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein Blockschaltplan eines Systems, eines Prozesses und/oder eines Algorithmus zur Detektierung der Außerkraftsetzung der Lenkung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
5A ein Graph ist, der eine Außerkraftsetzungsübergangszone in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5B ein Graph ist, der die allmähliche Übertragung der Steuerung der Lenkung von einem automatisierten System zur Steuerung der Lenkung an einen Betreiber eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
6 ein schematisches Diagramm eines Fahrspurzentrierungs-Fahrzeugdynamikmodells eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung ist;
7 ein System zum automatischen Fahrspurwechsel in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
8 ein Ablaufplan eines Verfahrens in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
9 ein Ablaufplan eines Verfahrens in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Es ist einzusehen, dass in den Figuren gezeigte Elemente der Einfachheit und Klarheit der Darstellung halber nicht notwendig maßstabsgerecht gezeichnet sind. Zum Beispiel können die Dimensionen einiger der Elemente relativ zu anderen Elementen der Klarheit halber überhöht sein. Ferner können Bezugszeichen, wo es als geeignet angesehen ist, zwischen den Figuren wiederholt sein, um entsprechende oder analoge Elemente anzugeben.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden ausführlichen Beschreibung sind zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein gründliches Verständnis der Erfindung zu schaffen. Allerdings ist für den Fachmann auf dem Gebiet selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung ohne diese spezifischen Einzelheiten verwirklicht werden kann. In anderen Fällen sind gut bekannte Verfahren, Prozeduren und Komponenten nicht ausführlich beschrieben worden, um die vorliegende Erfindung nicht zu verdecken.
Soweit nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist, beziehen sich überall in der Beschreibung Diskussionen, die Begriffe wie etwa ”verarbeiten”, ”mittels Computer berechnen”, ”speichern”, ”berechnen”, ”bestimmen”, ”auswerten”, ”messen”, ”bereitstellen”, ”übertragen”, ”ausgeben”, ”eingeben” oder dergleichen nutzen, wie aus den folgenden Diskussionen offensichtlich ist, auf die Aktion und/oder auf Prozesse eines Computers oder Computersystems oder einer ähnlichen elektronischen Computervorrichtung, der bzw. das die Daten, die innerhalb der Register und/oder Speicher des Computersystems als physikalische wie etwa elektronische Größen dargestellt sind, in andere Daten, die innerhalb der Speicher, Register oder anderer solcher Informationsablage-, Informationsübertragungs- oder Informationsanzeigevorrichtungen des Computersystems ähnlich als physikalische Größen dargestellt sind, manipuliert und/oder transformiert.
Einrichtungen zur autonomen, semiautonomen, automatisierten oder automatischen Steuerung der Lenkung (z. B. automatisierte Fahrspurzentrierung, adaptive Fahrspurzentrierung usw.) können die Position eines Fahrzeugs in Bezug auf die Straße mit verringerter Fahrereingabe (z. B. Lenkradbewegung) aufrechterhalten oder steuern. Um den Sicherheitsanforderungen zu entsprechen, kann es allerdings notwendig sein, dass der Fahrer die volle Steuerung der Fahrzeuglenkungssteuereinrichtungen wiedererlangt und das System zur Steuerung der Lenkung deaktiviert oder ausschaltet. Der Fahrer kann die Steuerung des Fahrzeugs z. B., wenn ein anderes Fahrzeug in die Fahrspur des Fahrers ausschwenkt, wenn ein Hindernis vor dem Fahrzeug liegt, wenn das Fahrzeug in nächste Nähe einer Leitplanke gelangt, wenn der Fahrer die Fahrspuren wechselt oder in anderen Umständen wiedererlangen. Wenn ein Fahrer einen Umstand feststellt, der erfordert, dass der Fahrer die Steuerung der Lenkung schnell wiedererlangt, muss möglicherweise schnell und leicht eine Außerkraftsetzung des Systems zur automatisierten Fahrzeuglenkung ausgeführt werden. Somit kann es erforderlich sein, dass ein System zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Fahrzeuglenkung bei niedrigen Geschwindigkeiten, bei hohen Geschwindigkeiten, auf gekrümmten Straßen, auf überhöhten Straßen und in anderen Fahrszenarien mit hoher Genauigkeit fungiert. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten kann z. B. die Anwendung von mehr Drehmoment auf die Fahrzeugräder als bei höheren Geschwindigkeiten erforderlich sein, um das Fahrzeug zu lenken; somit kann das minimale Drehmoment, das erforderlich ist, um das System außer Kraft zu setzen, bei niedrigen Geschwindigkeiten höher als bei hohen Geschwindigkeiten sein. Umgekehrt kann bei höheren Geschwindigkeiten z. B. die Anwendung von weniger Drehmoment als bei niedrigeren Geschwindigkeiten erforderlich sein, um das Fahrzeug zu lenken; somit kann das minimale Drehmoment, das erforderlich ist, um das System zur automatisierten Steuerung der Lenkung außer Kraft zu setzen, bei hohen Geschwindigkeiten niedriger sein, um sicherzustellen, dass der Fahrer die Steuerung des Fahrzeugs bei Bedarf leicht zurückerlangen kann.
Während durch einen Betreiber (z. B. durch einen Fahrer) des Fahrzeugs ein Drehmoment angewendet wird, um das automatisierte System zur Steuerung der Lenkung außer Kraft zu setzen, können die Räder des Fahrzeugs eher auf die Betreibereingabe (z. B. Drehen eines Lenkrads) als auf eine durch das automatisierte System zur Steuerung der Lenkung erzeugte Eingabe ansprechen. Falls der Übergang vom Ansprechen auf das automatisierte System zur Steuerung der Lenkung zum Ansprechen auf den Betreiber zu plötzlich erfolgt, können der Betreiber, der Beifahrer oder die Ladung des Fahrzeugs einer Ruckbewegung oder -empfindung ausgesetzt werden. Eine Ruckempfindung kann sich z. B. aus einer übermäßig schnellen Querbeschleunigung (Änderungsrate der Quergeschwindigkeit) und/oder aus einer übermäßig schnellen Gierbeschleunigung (Änderungsrate der Gierrate) des Fahrzeugs ergeben.
In Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein System zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Fahrzeuglenkung eine allmähliche Außerkraftsetzung des automatisierten Systems zur Steuerung der Lenkung bereitstellen. Um einen allmählichen Übergang zu bewirken, kann der Übergang eher über eine Zeitdauer als auf einmal stattfinden. Die allmähliche Außerkraftsetzung kann derart sein, dass sichergestellt wird, dass der Übergang von der Lenkung durch das automatisierte System zur Steuerung der Lenkung zur Lenkung durch den Betreiber keine unangenehmen oder potentiell gefährlichen Rucks (z. B. der Ladung) verursacht. Zum Beispiel kann der Übergang ausreichend langsam erfolgen, um sicherzustellen, dass eine Querbeschleunigung oder eine Gierbeschleunigung innerhalb eines vorgegebenen Komfortbereichs oder anderen Bereichs bleibt.
Ein allmählicher Übergang in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einen höheren Außerkraftsetzungsschwellenwert ermöglichen, als er sonst erwünscht wäre. Beim Interpretieren einer Aktion durch den Fahrzeugbetreiber kann auf einen Schwellenwert Bezug genommen werden, um zu entscheiden, ob eine bestimmte Aktion durch den Fahrzeugbetreiber eine Absicht zum Außerkraftsetzen des Systems zur Steuerung der automatischen Lenkung signalisiert. Zum Beispiel kann ein Schwellenwert einem Lenkdrehmoment oder einen Lenkwinkel, das bzw. der sich daraus ergibt, dass der Betreiber ein Lenkrad des Fahrzeugs betreibt, auferlegt werden oder kann der Schwellenwert dieses bzw. diesen begrenzen. Zum Beispiel kann ein Drehmoment oder ein Lenkwinkel, das bzw. der den Schwellenwert übersteigt, als Angabe einer Absicht zur Außerkraftsetzung interpretiert werden. Ein Schwellenwert, der zu niedrig eingestellt ist, kann zu einem falschen Positivergebnis führen, bei dem eine Aktion durch den Betreiber (z. B., dass der Betreiber versehentlich gegen das Lenkrad stößt oder eine andere Aktion) fehlerhaft als Absicht zur Außerkraftsetzung interpretiert werden kann. Andererseits kann das Erhöhen des Schwellenwerts zu Rucks des Fahrzeugs (z. B. zu einem Ruck der Fahrzeugquerbewegung) führen, wenn der Übergang plötzlich erfolgt. Dagegen können Rucks des Fahrzeugs trotz eines erhöhten Schwellenwerts verringert oder beseitigt werden, wenn der Übergang zur Betreibersteuerung des Fahrzeugs allmählich erfolgt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Fahrzeug mit einer Einrichtung oder mit einer Anwendung zur adaptiven oder automatischen Fahrspurzentrierung ausgestattet sein. Eine Einrichtung zur adaptiven Fahrspurzentrierung kann auf der Straße, auf der das Fahrzeug fährt, relativ zu einer Fahrspur einen konstanten Fahrspurversatz oder eine konstante Fahrzeugposition aufrechterhalten. Ein Computersichtsensor (z. B. eine Kamera), ein Lichtortungs- und Abstandsmessungssensor (LIDAR-Sensor) oder ein anderer Typ eines Sensors kann Daten messen, die ermöglichen, dass eine Einrichtung zur adaptiven Fahrspurzentrierung den Fahrspurversatz oder den relativen Ort des Fahrzeugs in Bezug auf Straßeneigenschaften, z. B. Fahrspurmarkierung(en), Fahrspurrandstreifen, mittlere Leitplanke(n), den Rand der Straße und andere Objekte, bestimmt. Der relative Ort des Fahrzeugs in Bezug auf Straßeneigenschaften kann z. B. auf der Grundlage von Ortsdaten des globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) und der Kartendatenbank des Fahrzeugs, einer von einer nach vorn weisenden Kamera gemessenen relativen Entfernung zu Straßeneigenschaften und/oder anderer Informationen bestimmt werden. Die Einrichtung zur adaptiven Fahrspurzentrierung kann die Fahrzeuglenkung auf der Grundlage der bestimmten relativen Position des Fahrzeugs steuern, um den Fahrzeugfahrspurversatz oder die Fahrzeugposition innerhalb einer Fahrspur konstant oder verhältnismäßig konstant (z. B. mit einer Auflösung von 10 cm) zu halten. In einigen Ausführungsformen kann die Einrichtung zur adaptiven Fahrspurzentrierung die Richtung der Fahrzeugfahrt durch Steuern des Lenkwinkels und/oder des Lenkdrehmoments des Fahrzeugs durch Ausgeben eines Lenkwinkelsteuerbefehls an eine elektrische Servolenkung (EPS), an eine aktive Frontlenkung (AFS) oder an ein anderes System steuern. In einigen Ausführungsformen kann die Einrichtung zur adaptiven Fahrspurzentrierung den Lenkwinkel direkt oder mit oder ohne eine EPS, eine AFS oder ein anderes System steuern.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Fahrzeug mit einer Anwendung oder mit einer Einrichtung der automatisierten Fahrspurhaltungshilfe ausgestattet sein. Eine Fahrspurhaltungshilfeanwendung kann die Fahrzeuglenkung automatisch steuern, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug innerhalb einer vorgegebenen Fahrspur oder innerhalb eines vorgegebenen Wegs auf der Straße bleibt. In einigen Ausführungsformen kann eine Fahrspurhaltungshilfeanwendung die Fahrzeuglenkung erst steuern (d. h. zuvor im Hintergrund arbeiten), wenn sich das Fahrzeug aus einer Fahrspur zu bewegen beginnt, wobei das Fahrspurhaltungshilfesystem zu diesem Zeitpunkt die Lenkung automatisch so steuern kann, dass das Fahrzeug innerhalb der Fahrspur gehalten wird. Eine Fahrspurhaltungshilfeeinrichtung kann so fungieren, dass es die relative Position des Fahrzeugs in Bezug auf Straßeneigenschaften (z. B. Fahrspurmarkierung(en), Straßenrandstreifen, mittlere Leitplanke(n) oder andere Straßeneigenschaften) bestimmt und die Steuerung der Lenkung so einstellt, dass das Fahrzeug innerhalb einer Fahrspur gehalten wird. Die relative Position des Fahrzeugs in Bezug auf Straßeneigenschaften kann auf der Grundlage der GPS-Ortsdaten des Fahrzeugs, der vom Fahrzeug gemessenen relativen Entfernung zu Straßeneigenschaften oder anderen Informationen bestimmt werden. Die Fahrspurhaltungshilfeeinrichtung kann die Fahrzeuglenkung auf der Grundlage der bestimmten relativen Position des Fahrzeugs so steuern, dass das Fahrzeug innerhalb einer Fahrspur gehalten wird. Die Fahrspurhaltungshilfeeinrichtung kann die Richtung der Fahrzeugfahrt dadurch steuern, dass es den Lenkwinkel und/oder das Lenkdrehmoment des Fahrzeugs steuert, indem es einen Lenkwinkel- und/oder Lenkdrehmomentsteuerbefehl an eine EPS, an eine AFS oder an ein anderes System ausgibt. In einigen Ausführungsformen kann die Fahrspurhaltungshilfeeinrichtung den Lenkwinkel direkt oder mit einer oder ohne eine EPS, eine AFS oder ein anderes System steuern.
In Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein System zur Außerkraftsetzung der automatisierten Steuerung der Lenkung Fahrzeuglenkungsmesswerte oder Fahrzeuglenkungsbedingungen wie etwa den Lenkwinkel und das Lenkdrehmoment eines Fahrzeugs unter Verwendung eines dem Fahrzeug zugeordneten Sensors (dem Fahrzeug zugeordneter Sensoren) messen, schätzen oder auswerten.
Fahrzeuglenkungsmesswerte oder Fahrzeuglenkungsbedingungen können in vorgegebenen Intervallen (z. B. alle 10 Millisekunden) gemessen, geschätzt oder ausgewertet werden, während das Fahrzeug in Bewegung ist. In einigen Ausführungsformen kann das System zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Steuerung der Lenkung Lenkwinkelbedingungen und Bedingungen bezüglich des Lenkdrehmoments eines Fahrzeugs ununterbrochen messen, während das Fahrzeug in Bewegung ist. Andere Fahrzeugdynamikinformationen, z. B. die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, die Fahrtrichtung, die Gierrate, der Fahrspurversatz, die Fahrereingabe und andere Faktoren, können ebenfalls gemessen werden.
In Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein System zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Fahrzeuglenkung auf der Grundlage der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte (z. B. Lenkdrehmoment, Lenkwinkel) und/oder anderer Informationen (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Fahrtrichtung, Gierrate, einer anderen Fahrereingabe usw.) eines Fahrzeugs bestimmen, ob ein System zur Steuerung der automatisierten Fahrzeuglenkung außer Kraft zu setzen, zu deaktivieren oder auszuschalten ist. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können z. B. genutzt werden, während ein System zur automatisierten Fahrzeuglenkung eingeschaltet ist, aktiviert ist oder fungiert. Das System zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Fahrzeuglenkung kann den Lenkwinkel, das Lenkdrehmoment, die Beschleunigung, die Querbeschleunigung, die Längsbeschleunigung, die Geschwindigkeit, die Gierrate und/oder andere Fahrzeugdynamik- oder Lenkungsmesswerte messen, während das System zur Steuerung der automatisierten Fahrzeuglenkung aktiviert ist.
In Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein System zur automatischen Fahrzeugsteuerung aktiviert werden und einen Lenkwinkelbefehl an ein System zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Lenkung ausgeben. Ein System zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Lenkung kann z. B. auf der Grundlage des Lenkwinkelbefehls einen erwarteten Lenkwinkel und/oder ein erwartetes Lenkdrehmoment berechnen. Das System zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Lenkung kann den erwarteten Lenkwinkel und/oder das erwartete Lenkdrehmoment mit einem vom Sensor gemessenen, z. B. mit dem tatsächlichen Lenkwinkel und/oder mit einem von einem Sensor gemessenen Lenkdrehmoment, vergleichen. Falls der Absolutwert der Differenz zwischen dem gemessenen Lenkdrehmoment und dem erwarteten Lenkdrehmoment innerhalb einer Außerkraftsetzungsübergangszone liegt, kann ein System zur automatisierten Steuerung der Lenkung teilweise ausgeschaltet werden.
Die Außerkraftsetzungsübergangszone kann durch eine Untergrenze und durch eine Obergrenze charakterisiert werden. Die Untergrenze und die Obergrenze können z. B. Funktionen der Fahrzeuggeschwindigkeit oder anderer Fahrzeugdynamikparameter sein. Falls der Absolutwert der Differenz zwischen dem gemessenen Lenkwinkel und dem erwarteten Lenkwinkel innerhalb der Außerkraftsetzungsübergangszone liegt (z. B. größer oder gleich der Untergrenze ist und kleiner oder gleich der Obergrenze ist), kann ein automatisiertes System zur Steuerung der Lenkung über eine Zeitdauer, die hier als eine ”Übergangszeitdauer” bezeichnet ist, allmählich ausgeschaltet werden. Die Länge der Übergangszeitdauer kann z. B. in Übereinstimmung mit vorgegebenen Kriterien oder in Übereinstimmung mit gegenwärtigen Messgrößen bestimmt werden. Zu Beginn der Übergangszeitdauer kann das automatisierte System zur Steuerung der Lenkung die Lenkung des Fahrzeugs vollständig steuern. Somit kann das Fahrzeug zu Beginn der Übergangszeitdauer in einer Richtung gelenkt werden, die durch das automatisierte System zur Steuerung der Lenkung bestimmt ist. Am Ende der Übergangszeitdauer kann der Betreiber die Lenkung des Fahrzeugs vollständig steuern. Somit kann das Fahrzeug am Ende der Übergangszeitdauer in einer Richtung gelenkt werden, die durch den Betreiber bestimmt wird. Während der Übergangszeitdauer kann die Steuerung der Lenkung allmählich von dem System zur Steuerung der automatischen Lenkung an den Betreiber übertragen werden. Somit kann das Fahrzeug während der Übergangszeitdauer in einer Richtung gelenkt werden, die zwischen der durch das automatisierte System zur Steuerung der Lenkung bestimmten Richtung und der durch den Betreiber bestimmten Richtung liegt, wobei sich das automatisierte System zur Steuerung der Lenkung und der Betreiber in die Steuerung teilen oder gemeinsam steuern.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung kann das automatisierte System zur Steuerung der Lenkung sofort oder in einer kurzen Zeitdauer ausgeschaltet werden, falls der Absolutwert der Differenz zwischen dem gemessenen Lenkwinkel und dem erwarteten Lenkwinkel größer als die Außerkraftsetzungsübergangszone (z. B. größer als die Obergrenze) ist, wobei die Steuerung sofort oder in kurzer Zeitdauer an den Betreiber übertragen wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein System zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Lenkung ein automatisiertes System zur Steuerung der Lenkung allmählich ausschalten, falls der Absolutwert der Differenz zwischen dem gemessenen Lenkwinkel und dem erwarteten Lenkwinkel innerhalb einer Außerkraftsetzungsübergangs-Lenkwinkelzone liegt und/oder falls der Absolutwert der Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment und dem erwarteten Lenkdrehmoment innerhalb einer Außerkraftsetzungsübergangs-Drehmomentzone liegt. Außer der funktionalen Abhängigkeit von der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit können die Grenzen der Außerkraftsetzungsübergangszonen für den Lenkwinkel und für das gegenwärtige Drehmoment ebenfalls von einem Straßenzustand (Straßenzuständen), einer Krümmung der Straße, der Lenkungssystemdynamik, dem Typ des Fahrzeugs und/oder von anderen Faktoren abhängen oder auf deren Grundlage variieren. Bei der Entscheidung zur Außerkraftsetzung können andere oder unterschiedliche Fahrzeuglenkungs- oder Fahrzeugdynamikmesswerte berücksichtigt werden. In einigen Ausführungsformen können die Begriffe Messwert, Parameter, Wert und andere Begriffe austauschbar verwendet sein und eine äquivalente Bedeutung besitzen.
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem System zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Fahrzeuglenkung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Fahrzeug 10 (z. B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein anderes Fahrzeug) kann ein System 100 zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Fahrzeuglenkung enthalten. Das System 100 zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Fahrzeuglenkung kann mit einem oder mit mehreren Systemen 90 zur automatischen Fahrzeugsteuerung, Anwendungen 90 zum autonomen Fahren oder Systemen 90 zur automatisierten Fahrzeuglenkung zusammen oder getrennt von ihnen arbeiten. Das System 90 zur automatisierten Fahrzeuglenkung kann z. B. eine adaptive Fahrspurzentrierung, eine Niedergeschwindigkeits-Fahrspurzentrierung, eine Fahrspurhaltungshilfe oder andere Anwendungen sein. Eines oder mehrere Systeme 90 zur automatisierten Fahrzeuglenkung können eine Komponente (Komponenten) des Systems 100 sein oder das System (die Systeme) 90 zur automatisierten Fahrzeuglenkung kann (können) getrennt vom System 100 sein. Wenn das System 90 zur automatisierten Fahrzeuglenkung eingeschaltet ist, kann es die Lenkung des Fahrzeugs vollständig oder teilweise steuern und die Lenkungssteuereingabe des Fahrers (z. B. des Betreibers des Fahrzeugs) über das Lenkrad 82 und/oder über das Lenkungssystem, das ein elektrisches Servolenkungssystem (EPS-System) und/oder andere Komponenten enthalten kann, verringern.
An dem Fahrzeug 10 können einer oder mehrere Sensoren angebracht oder ihm zugeordnet sein. Ein Computersichtsensor (z. B. eine Kamera) 24, ein LIDAR-Sensor 20 oder ein Laserradarsensor (LADAR-Sensor) 20, ein Radarsensor 22, eine Abbildungseinrichtung oder eine andere Fernerfassungsvorrichtung können Daten erhalten, die ermöglichen, dass das System 100 den relativen Ort des Fahrzeugs in Bezug auf Straßeneigenschaften, z. B. Fahrspurmarkierung(en), Straßenrandstreifen, mittlere Leitplanke(n), Rand (Ränder) der Straße und andere Objekte, bestimmt. Die Kamera 24 kann z. B. den Fahrspurversatz, den Fahrtrichtungswinkel, die Fahrspurkrümmung und/oder andere Informationen (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Gierrate, eine andere Fahrereingabe usw.) messen und die Informationen für das System 90 bereitstellen. Das System 90 zur Steuerung der automatisierten Fahrzeuglenkung kann die Position eines Fahrzeugs in Bezug auf die Straße auf der Grundlage des vom Sensor gemessenen relativen Orts des Fahrzeugs in Bezug auf Straßeneigenschaften aufrechterhalten oder steuern.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Fahrzeug 10 eine oder mehrere Vorrichtungen oder Sensoren zur Messung von Fahrzeuglenkungsmesswerten, Fahrzeuglenkungsbedingungen, Fahrzeuglenkungsparametern, der Fahrzeugdynamik, einer Fahrereingabe oder anderer fahrzeugbezogener Bedingungen oder Messwerte enthalten. Die Fahrzeugdynamikmessvorrichtung(en) kann (können) einen oder mehrere (z. B. mit dem Lenkrad 82 und/oder mit einer anderen Komponente des Lenkungssystems verbundene) Lenkwinkelsensoren 70 und/oder einen Lenkdrehmomentsensor (Lenkdrehmomentsensoren) 80 (z. B. einen Torsionsstab, einen Drehmomentsensor, einen Drehmomentmesser, einen Drehmomentwandler oder eine andere Vorrichtung) enthalten. Der Lenkdrehmomentsensor (die Lenkdrehmomentsensoren) 80 kann (können) mit dem Lenkrad 82, mit einer Lenksäule, mit einer Lenkungszahnstange, mit einer Fahrzeugachse und/oder mit einer anderen Komponente des Lenkungssystems verbunden oder ihr zugeordnet sein. Außerdem kann die Fahrzeugdynamikmessvorrichtung (können die Fahrzeugdynamikmessvorrichtungen) einen oder mehrere Beschleunigungsmesser 72, Tachometer 74, Raddrehzahlsensor(en) 76, Trägheitsmesseinheiten (IMU) 78 oder andere Vorrichtungen enthalten. Die Fahrzeugdynamikmessvorrichtung(en) kann (können) Fahrzeugdynamikbedingungen oder eine Fahrereingabe einschließlich des Lenkwinkels, des Lenkdrehmoments, der Lenkrichtung, der Querbeschleunigung (z. B. der Winkel- oder Zentripetalbeschleunigung), der Längsbeschleunigung, der Gierrate, der Quer- und der Längsgeschwindigkeit, der Drehzahl, der Raddrehung und anderer Fahrzeugdynamikeigenschaften des Fahrzeugs 10 messen. Die gemessenen Fahrzeugdynamik-, Fahrzeugbedingungs-, Lenkungsmesswerte-, Lenkungsbedingungs- oder Fahrereingabeinformationen können z. B. über eine Drahtverbindung (z. B. einen Controller-Area-Network-Bus, CAN-Bus, eine Flexray-Verbindung, eine Ethernet-Verbindung) 40 oder eine drahtlose Verbindung an das System 100 übertragen werden. Die gemessenen Fahrzeugdynamik-, Fahrzeugbedingungs-, Lenkungsmesswerte-, Lenkungsbedingungs- oder Fahrereingabeinformationsdaten können vom System 100 oder von einem anderen System verwendet werden, um den Lenkwinkel, das Lenkdrehmoment, eine auf Koppelnavigation beruhende Fahrzeugposition und andere Berechnungen zu berechnen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das System 100 zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Fahrzeuglenkung eine an dem Armaturenbrett des Fahrzeugs, in dem Fahrgastraum 50 oder in dem Kofferraum 60 angebrachte Computervorrichtung sein oder enthalten. In alternativen Ausführungsformen kann sich das System 100 zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Fahrzeuglenkung in einem anderen Teil des Fahrzeugs befinden, kann es sich in mehreren Teilen des Fahrzeugs befinden oder kann sich seine gesamte Funktionalität oder ein Teil davon fern (z. B. in einem fernen Server oder in einer tragbaren Computervorrichtung wie etwa einem Mobiltelefon) befinden.
Obwohl verschiedene Sensoren und Eingaben diskutiert sind, kann in bestimmten Ausführungsformen nur ein Teilsatztyp (z. B. ein Typ) von Sensoren oder Eingabeeinrichtungen verwendet werden.
2 ist eine schematische Darstellung eines Systems zur automatisierten Fahrzeuglenkung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System 90 zur automatisierten Fahrzeuglenkung kann in ein Fahrzeug (z. B. in einen PKW, in ein Kraftfahrzeug, in einen LKW oder in ein anderes Fahrzeug) eingebaut sein. Das System 90 kann ein Lenkrad 82 enthalten, das mit einer Lenksäule 84 verbunden ist. Die Lenksäule 84 kann mit einer Zahnstange 86 verbunden sein, die die Drehbewegung des Lenkrads 82 und der Lenksäule 84 in eine lineare Bewegung oder Verlagerung der Fahrzeugreifen oder -räder 88 umwandelt oder transformiert. Ein Lenkwinkelsensor 70 kann an dem Lenkrad 82, an der Lenksäule 84, am EPS-System 92, am AFS-System 94 angebracht sein oder dem System 90 zur automatisierten Steuerung der Lenkung auf andere Weise zugeordnet sein. Ein Lenkdrehmomentsensor 80 (z. B. ein Lenkungstorsionsstab, ein Lenkdrehmomentsensor, ein Lenkdrehmomentmesser, ein Lenkdrehmomentwandler oder eine andere Vorrichtung) kann ebenfalls an der Lenksäule 84, an dem Lenkrad 82, an der Zahnstange 86, an der Radachse angebracht sein oder dem System 90 zur automatisierten Steuerung der Lenkung auf andere Weise zugeordnet sein. In einigen Ausführungsformen können der Lenkdrehmomentsensor 80 und der Lenkwinkelsensor 70 der EPS 92, der AFS 94 oder anderen Systemen zugeordnet oder an ihnen angebracht sein.
3 ist ein schematisches Diagramm eines Systems zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Fahrzeuglenkung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System 100 zur Detektierung der Außerkraftsetzung der autonomen oder automatisierten Lenkung kann einen oder mehrere Prozessoren oder Controller 110, Speicher 120, eine Langzeitablage 130, Eingabevorrichtung(en) oder -bereich(e) 140 und Ausgabevorrichtung(en) oder -bereich(e) 150 enthalten. Die Eingabevorrichtung(en) oder -bereich(e) 140 können z. B. einen Touchscreen, eine Tastatur, ein Mikrofon, eine Zeigevorrichtung oder eine andere Vorrichtung enthalten. Die Ausgabevorrichtung(en) oder -bereich(e) 150 können z. B. eine Anzeige, einen Bildschirm, eine Audiovorrichtung wie etwa einen Lautsprecher oder Kopfhörer oder eine andere Vorrichtung enthalten. Eingabevorrichtung(en) oder -bereich(e) 140 und Ausgabevorrichtung(en) oder -bereich(e) 150 können z. B. zu einer Touchscreenanzeige und -eingabe, die Teil des Systems 100 sein kann, kombiniert sein.
Das System 100 kann eine oder mehrere Datenbanken 170 enthalten, die z. B. Geschwindigkeitsbereiche, Lenkwinkelschwellenwerte, Lenkdrehmomentschwellenwerte, Lenkungsträgheitsinformationen, Lenkungsdämpfungsinformationen, Lenkungssteifheitsinformationen und andere Informationen oder Daten enthalten können. Die Datenbanken 170 können alle oder teilweise in dem Speicher 120 und/oder in der Langzeitablage 130 oder in einer anderen Vorrichtung gespeichert sein.
Der Prozessor oder Controller 110 kann z. B. eine Zentraleinheit (CPU), einen Chip oder irgendeine geeignete Computer- oder Rechenvorrichtung enthalten. Der Prozessor oder Controller 110 kann mehrere Prozessoren enthalten und kann Universalprozessoren und/oder dedizierte Prozessoren wie etwa Graphikverarbeitungschips enthalten. Der Prozessor 110 kann zum Ausführen von Code oder Anweisungen, die z. B. im Speicher 120 oder in der Langzeitablage 130 gespeichert sind, konfiguriert sein, um Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Der Speicher 120 kann z. B. ein Schreib-Lese-Speicher (RAM), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein dynamischer RAM (DRAM), ein synchroner DRAM (SD-RAM), ein Speicherchip mit doppelter Datenrate (DDR), ein Flash-Speicher, ein flüchtiger Speicher, ein nicht flüchtiger Speicher, ein Cache-Speicher, ein Puffer, eine Kurzzeitspeichereinheit, eine Langzeitspeichereinheit oder andere geeignete Speichereinheiten oder Ablageeinheiten sein oder enthalten. Der Speicher 120 kann mehrere Speichereinheiten sein oder enthalten.
Die Langzeitablage 130 kann z. B. ein Festplattenlaufwerk, ein Diskettenlaufwerk, ein Kompakt-Disk-Laufwerk (CD-Laufwerk), ein CD-Recordable-Laufwerk (CD-R-Laufwerk), eine Universal-Serial-Bus-Vorrichtung (USB-Vorrichtung) oder eine andere geeignete Wechselablageeinheit und/oder feste Ablageeinheit sein oder enthalten und kann mehrere solche Einheiten oder eine Kombination solcher Einheiten enthalten.
4 ist ein Blockschaltplan eines Systems, eines Prozesses und/oder eines Algorithmus zur Detektierung der Außerkraftsetzung der Lenkung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie im Block 202 gezeigt ist, kann durch ein System 90 zur automatisierten Fahrzeuglenkung (z. B. durch eine adaptive Fahrspurzentrierung, durch eine automatisierte Fahrspurzentrierung oder durch ein anderes System) ein Lenkwinkelbefehl δ_cmd ausgegeben werden. Wie im Block 204 gezeigt ist, kann auf der Grundlage des Lenkwinkelbefehls δ_cmd von dem System 90 zur Steuerung der automatisierten Fahrzeuglenkung ein Lenkdrehmomentbefehl τ_cmd berechnet werden.
In einigen Ausführungsformen kann der Lenkwinkelbefehl δ_cmd die Lenkwinkeländerung sein, die das System zur automatisierten Fahrzeugsteuerung an ein Fahrzeuglenkungssystem, an einen dem Fahrzeuglenkungssystem zugeordneten Motor oder an eine andere Komponente des Fahrzeuglenkungssystems ausgibt, um die Richtung des Fahrzeugs zu ändern. Der Lenkdrehmomentbefehl τ_cmd kann das Lenkdrehmoment sein, das das System 90 zur automatisierten Steuerung der Lenkung an das EPS-System 92, an das AFS-System 94 oder an ein anderes System ausgibt, um das Fahrzeug zu lenken und/oder um seine Richtung zu ändern. In einigen Ausführungsformen kann der Lenkdrehmomentbefehl τ_cmd die Summe eines Fahrerhilfsdrehmoments und eines Überlagerungsdrehmoments sein. Ein Fahrerhilfsdrehmoment kann das Drehmoment sein, das durch das EPS-System 92, durch das AFS-System 94 oder durch ein anderes System angewendet wird, um dem Fahrer beim Lenken des Fahrzeugs zu helfen. Das Fahrerhilfsdrehmoment kann null sein, wenn ein System 90 zur automatisierten Fahrzeuglenkung eingeschaltet ist und der Fahrer das Fahrzeug 10 nicht lenkt. Ein Überlagerungsdrehmoment kann das Drehmoment sein, das durch ein System 90 zur automatisierten Fahrzeuglenkung angewendet wird, um die Fahrzeuglenkung zu betätigen.
Die automatisierte Steuerung der Lenkung kann durch Betreiberaktionen außer Kraft gesetzt werden, falls ausgewertete Fahrzeuglenkungsbedingungen und eine ausgewertete Geschwindigkeit angeben, dass der Betreiber des Fahrzeugs die Anwendung zum automatischen Fahren außer Kraft setzt. Es können eine oder mehrere Fahrzeuglenkungsmessungen vorgenommen werden und es können einer oder mehrere erwartete Fahrzeuglenkungsmesswerte berechnet werden, wobei jeder erwartete Fahrzeuglenkungsmesswert einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte entspricht. Die Lenkungsmesswerte können z. B. ein angewendetes Drehmoment oder einen angewendeten Lenkwinkel enthalten. Die berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswerte können z. B. ein erwartetes Drehmoment oder einen erwarteten Lenkwinkel enthalten. Es kann wenigstens eine Differenz zwischen wenigstens einem der erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswerte und seinem entsprechenden gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswert berechnet werden. Jede berechnete Differenz kann mit den Grenzen einer entsprechenden Außerkraftsetzungsübergangszone verglichen werden. Die Grenzen oder Grenzwerte der Außerkraftsetzungsübergangszone können z. B. auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden. Eine oder mehrere der berechneten Differenzen können eine Untergrenze der entsprechenden Außerkraftsetzungsübergangszone übersteigen. In Abhängigkeit von einer bestimmten Ausführungsform kann das Übersteigen einer Untergrenze einer Außerkraftsetzungsübergangszone durch eine oder mehrere der Differenzen als Angabe einer Absicht durch den Fahrzeugbetreiber, die automatisierte Steuerung der Lenkung außer Kraft zu setzen, interpretiert werden. Wenn eine solche Absicht angegeben wird, kann die Steuerung des Fahrzeugs, z. B. während einer Übergangszeitdauer, allmählich an den Betreiber übertragen werden. Die Steuerung des Fahrzeugs kann z. B. dadurch allmählich an den Betreiber übertragen werden, dass das Lenkdrehmoment und/oder der Lenkwinkel, das bzw. der durch das automatisierte System zur Steuerung der Lenkung angewendet wird, verringert wird. Das Lenkdrehmoment und/oder der Lenkwinkel kann z. B. linear, sinusförmig, exponentiell oder in Übereinstimmung mit einer anderen Funktion (z. B. einer Funktion ersten Grades, zweiten Grades oder einer anderen Funktion) verringert werden.
Wie im Block 204 dargestellt ist, können in einigen Ausführungsformen ein erwartetes Lenkdrehmoment τ_expected und ein Lenkbefehlsdrehmoment τ_cmd berechnet werden. Das erwartete Lenkdrehmoment τ_expected kann das Drehmoment sein, von dem das System 100 erwartet, dass es auf das Fahrzeuglenkungssystem oder auf die Komponente(n) des Fahrzeuglenkungssystems angewendet wird, wenn der Fahrer oder Betreiber des Fahrzeugs das System zur automatisierten Steuerung der Lenkung nicht außer Kraft zu setzen versucht. In einigen Ausführungsformen kann das erwartete Lenkdrehmoment das Drehmoment sein, von dem das System 100 erwartet, dass es von dem System 90 zur automatisierten Fahrzeuglenkung ausgegeben wird. Das erwartete Lenkdrehmoment τ_expected kann auf der Grundlage des gemessenen Lenkwinkels δ_meas und eines Fahrzeuglenkungsparameters, von Konstanten und/oder vorgegebenen Werten unter Verwendung eines Modells, einer Herangehensweise oder eines Verfahrens zweiter Ordnung; einer Nachschlagetabelle; oder eines anderen Verfahrens oder einer anderen Herangehensweise berechnet werden. Das Lenkbefehlsdrehmoment τ_cmd kann auf der Grundlage des Lenkwinkelbefehls τ_cmd unter Verwendung eines Modells, einer Herangehensweise oder eines Verfahrens zweiter Ordnung; einer Nachschlagetabelle; oder eines anderen Verfahrens oder einer anderen Herangehensweise berechnet werden.
Wie im Block 206 dargestellt ist, kann das Lenkbefehlsdrehmoment τ_cmd in ein EPS-System, in ein AFS-System oder in ein anderes System eingegeben werden. Das Lenkbefehlsdrehmoment τ_cmd kann das Drehmoment sein, das ein dem EPS-System, dem AFS-System oder einem anderen System zugeordneter Motor auf das Lenkrad 82, auf die Lenksäule 84, auf eine Komponente des Systems 90 zur automatisierten Steuerung der Lenkung oder auf eine andere Komponente des Systems zur Steuerung der Lenkung anwendet.
Wie im Block 208 dargestellt ist, kann ein Lenkbefehlsdrehmoment τ_cmd in den Drehmomentsensor 80 (z. B. in einen Torsionsstab, in einen Drehmomentwandler oder in eine andere Vorrichtung) eingegeben werden. Der Drehmomentsensor 80 kann das auf das Fahrzeuglenkungssystem angewendete Drehmoment τ_meas messen. Das auf das Fahrzeuglenkungssystem angewendete Drehmoment oder das gemessene Drehmoment τ_meas kann z. B. auf das Lenkrad 82, auf die Lenksäule 84, auf die Fahrzeugachse oder auf einen anderen Abschnitt des Fahrzeuglenkungssystems oder der Fahrzeuglenkungsvorrichtung angewendet werden. Das auf das Fahrzeuglenkungssystem angewendete Drehmoment τ_meas kann das durch die EPS, durch die AFS oder durch ein anderes System angewendete Lenkbefehlsdrehmoment τ_cmd und das vom Fahrer eingegebene Drehmoment τ_driver, das die Größe des Drehmoments sein kann, das der Fahrer in das Lenkrad 82 eingibt, enthalten. Wie im Block 208 gezeigt ist, kann das gemessene Lenkdrehmoment τ_meas durch den Drehmomentsensor 80 (z. B. einen Torsionsstab, einen Drehmomentmesser, einen Drehmomentsensor oder eine andere Vorrichtung) gemessen oder ausgewertet werden. Das gemessene Lenkdrehmoment τ_meas kann die Größe des durch den Fahrer auf das Lenkrad 82 oder auf ein verwandtes System angewendeten Drehmoments, um z. B. die volle oder teilweise Steuerung des Fahrzeuglenkungssystems zurückzuerlangen, enthalten.
Wie im Block 210 gezeigt ist, kann die Differenz zwischen dem gemessenen Lenkdrehmoment τ_meas und dem erwarteten Lenkdrehmoment τ_expected berechnet werden. Falls der Absolutwert oder der Betrag der Differenz größer als eine gegenwärtige Untergrenze einer Außerkraftsetzungsübergangs-Drehmomentzone ist, kann ein System 90 zur automatisierten Steuerung der Lenkung durch das System 100 allmählich deaktiviert, ausgeschaltet oder außer Kraft gesetzt werden. Eine gegenwärtige Untergrenze kann auf der Grundlage einer gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder zusätzlicher Fahrzeugfaktoren berechnet werden. Die zusätzlichen Fahrzeugfaktoren können während oder vor der Herstellung des Fahrzeugs 10 bestimmt werden und können auf Fahrzeugtests, ergonomischen Untersuchungen oder anderen Faktoren beruhen. Die gegenwärtige Untergrenze kann ein Puffer- oder Zusatzdrehmoment enthalten, um diejenige Fahrerinteraktion mit dem Lenkungssystem, die das System 90 zur automatischen Steuerung der Lenkung nicht außer Kraft setzen soll, zu berücksichtigen.
Wie im Block 212 dargestellt ist, kann durch das System 100 in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage des Lenkwinkelbefehls δ_cmd von dem System 90 zur Steuerung der automatisierten Fahrzeuglenkung ein erwarteter Lenkwinkel δ_expected berechnet werden. Der erwartete Lenkwinkel δ_expected kann der Lenkwinkel oder der maximale Lenkwinkel sein, von dem das System erwartet, dass er auf das Fahrzeuglenkungssystem oder auf die Komponente(n) des Fahrzeuglenkungssystems angewendet wird, wenn der Fahrer oder Betreiber des Fahrzeugs das System zur automatisierten Steuerung der Lenkung nicht außer Kraft zu setzen versucht. Der erwartete Lenkwinkel δ_expected kann auf der Grundlage des Lenkwinkelbefehls δ_cmd unter Verwendung einer Nachschlagetabelle, eines einfachen Systems zweiter Ordnung, eines Systems zweiter Ordnung oder einer anderen mathematischen Herangehensweise oder eines anderen mathematischen Verfahrens berechnet werden. In einigen Ausführungsformen kann der erwartete Lenkwinkel δ_expected wegen Fahrzeugdynamik- und Lenkungssteuerungsvariablen (z. B. Latenzzeit, Verzögerung und Zurückbleiben des Systems in dem System zur Steuerung der Lenkung) von dem Lenkwinkelbefehl δ_cmd abweichen.
Wie im Block 214 gezeigt ist, kann der Lenkwinkelsensor 70 die auf das Fahrzeuglenkungssystem angewendete Lenkwinkeleingabe δ_meas messen. Die Lenkwinkeleingabe kann z. B. auf das Lenkrad 82, auf die Lenksäule 84, auf die Fahrzeugachse oder auf einen anderen Abschnitt des Fahrzeuglenkungssystems oder der Fahrzeuglenkungsvorrichtung angewendet werden. Der gemessene Lenkwinkel δ_meas kann die durch die EPS, durch die AFS oder durch ein anderes System auf das Fahrzeuglenkungssystem angewendete Lenkwinkeleingabe und die durch den Betreiber des Fahrzeugs (z. B. durch den Fahrer) auf das Lenkrad 82 angewendete Lenkwinkeleingabe enthalten. Wie im Block 214 gezeigt ist, kann der gemessene Lenkwinkel δ_meas durch den Lenkwinkelsensor (die Lenkwinkelsensoren) gemessen oder ausgewertet werden. Der gemessene Lenkwinkel δ_meas kann die Größe des durch den Fahrer auf das Lenkrad 82 oder ein verwandtes System angewendeten Lenkwinkels, um z. B. die volle oder teilweise Steuerung des Fahrzeuglenkungssystems zurückzuerlangen, enthalten.
Wie im Block 210 gezeigt ist, kann die Differenz zwischen dem gemessenen Lenkwinkel δ_meas und dem erwarteten Lenkwinkel δ_expected berechnet werden. Falls der Absolutwert oder der Betrag der Differenz größer als eine gegenwärtige Untergrenze einer Außerkraftsetzungsübergangs-Lenkwinkelzone ist, kann ein System 90 zur Steuerung der automatischen Lenkung durch das System 100 deaktiviert, ausgeschaltet oder außer Kraft gesetzt werden. Die gegenwärtige Untergrenze der Außerkraftsetzungsübergangs-Lenkwinkelzone kann auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit 213 des Fahrzeugs bestimmt werden. Die gegenwärtige Untergrenze einer Außerkraftsetzungsübergangs-Lenkwinkelzone kann z. B. auf der Grundlage von Faktoren berechnet werden, die während oder vor der Herstellung des Fahrzeugs 10 bestimmt werden. Diese Faktoren können z. B. auf Fahrzeugtests, ergonomischen Untersuchungen oder anderen Faktoren beruhen.
In einigen Ausführungsformen kann die gegenwärtige Untergrenze einer Außerkraftsetzungsübergangs-Lenkwinkelzone einen Puffer- oder Zusatzlenkwinkel enthalten, um eine Fahrerinteraktion mit dem Lenkungssystem, die das System 90 zur Steuerung der automatischen Lenkung nicht außer Kraft setzen soll, zu berücksichtigen. Während in einer Ausführungsform zwei Faktoren (Lenkdrehmoment und Lenkwinkel) verwendet werden, kann in anderen Ausführungsformen nur ein Faktor oder können andere Faktoren verwendet werden.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit 213 kann z. B. vom Tachometer 74 eingegeben werden oder kann aus einer anderen Mess- oder Navigationsvorrichtung wie etwa z. B. GPS, Radar oder LIDAR erhalten oder abgeleitet werden. Zum Beispiel kann die Fahrzeuggeschwindigkeit 213 durch Nachführen der Bewegung des Fahrzeugs durch GPS abgeleitet werden oder kann sie in Bezug auf ein feststehendes Objekt unter Verwendung von Radar oder LIDAR gemessen werden.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein System 100 zur Detektierung der Außerkraftsetzung der autonomen Lenkung ein erwartetes Drehmoment τ_expected (gelegentlich als τ_EPS, das von dem EPS-Motor ausgegebene Drehmoment, bezeichnet) unter Verwendung einer Modellnäherung zweiter Ordnung oder einer anderen mathematischen Herangehensweise berechnen. In einer Ausführungsform kann die folgende Formel oder Differentialgleichung algebraisch, numerisch, analytisch oder unter Verwendung eines anderen Verfahrens gelöst werden, um den erwarteten Wert τ_expected zu berechnen: I_equδ .. + c_equδ . + k_equδ_meas = τ_driver + τ_expected + τ_SelfAlign
Zum Berechnen des erwarteten Werts τ_expected kann ein Modell, eine Formel oder eine Differentialgleichung zweiter Ordnung verwendet werden, für das (die) ein Beispiel in der obigen Gleichung dargestellt ist. Das erwartete Drehmoment τ_expected kann auf der Grundlage der Lösung der Differentialgleichung zweiter Ordnung berechnet, bestimmt oder abgeleitet werden. Das erwartete Drehmoment τ_expected kann die einzige Unbekannte sein und kann auf der Grundlage vorgegebener oder gemessener Daten abgeleitet werden. Das erwartete Drehmoment τ_expected kann in regelmäßigen Intervallen oder Zeitschritten, z. B. alle 10 Millisekunden oder in einer anderen Zeitperiode, berechnet werden oder kann in Echtzeit aktualisiert werden, während das System zur Steuerung der automatisierten Fahrzeuglenkung eingeschaltet ist.
Die Ausdrücke I_equ, I_equ und k_equ können vorgegebene Konstanten oder Parameter sein. Die Ausdrücke können unter Verwendung von Schätztechniken für nicht modellierte Lenkungsdynamikparameter, während der Kalibrierung des Systems 100 zur Außerkraftsetzung der Steuerung der automatisierten Fahrzeuglenkung bei der Herstellung, in ergonomischen Untersuchungen oder anderen Verfahren oder Herangehensweisen bestimmt werden. Die äquivalente Lenkungsträgheit I_equ kann eine Neigung des Lenkrads, des Systems zur automatisierten Lenkung oder eines anderen Systems oder einer anderen Vorrichtung, sich einer Änderung der Drehbeschleunigung zu widersetzen, repräsentieren. Die äquivalente Lenkungsdämpfung c_equ kann eine Neigung des Lenkrads, des Systems zur automatisierten Lenkung oder eines anderen Systems, einer anderen Vorrichtung oder einer anderen Komponente, sich einer Änderung der Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl zu widersetzen, repräsentieren. Die äquivalente Lenkungssteifheit k_equ kann den Widerstand des Lenkrads, des Systems zur automatisierten Lenkung oder eines anderen Systems, einer anderen Vorrichtung oder Komponente gegen Verlagerung repräsentieren. Die Lenkwinkelgeschwindigkeit δ . kann eine erste Ableitung der Lenkwinkeleingabe repräsentieren und kann durch die Dynamik des Systems zur Außerkraftsetzung der automatisierten Steuerung der Lenkung, durch ergonomische Untersuchungen und/oder durch die Kalibrierung während der Herstellung des Systems 100 bekannt sein und/oder beschränkt werden. Die Lenkwinkelbeschleunigung δ .. kann eine zweite Ableitung des Lenkwinkels repräsentieren und kann durch die Dynamik des Systems zur Außerkraftsetzung der automatisierten Steuerung der Lenkung, durch ergonomische Untersuchungen und/oder durch die Kalibrierung während der Herstellung des Systems 100 bekannt sein und/oder beschränkt werden. Der gemessene Lenkwinkel δ_meas kann den durch den Lenkwinkelsensor 70 oder durch eine andere Vorrichtung gemessenen Lenkwinkel repräsentieren. Das vom Fahrer eingegebene Drehmoment τ_driver kann die Größe des Drehmoments, das der Fahrer in das Lenkrad eingibt, repräsentieren. In einigen Ausführungsformen kann τ_driver null oder ein anderer Wert sein, falls das System 90 zur Steuerung der autonomen Lenkung eingeschaltet ist und der Fahrer nicht mit dem Lenkrad interagiert. Das selbstjustierende Drehmoment τ_SelfAlign kann das durch die Fahrzeugbewegung automatisch erzeugte Drehmoment, das auf das Fahrzeuglenkungssystem ohne Fahrereingabe oder Eingabe von einem System 90 zur automatisierten Fahrzeuglenkung angewendet wird, repräsentieren. Mit dem selbstjustierenden Drehmoment τ_SelfAlign kann das Fahrzeug eine Neigung besitzen, selbst ohne ein Lenkdrehmoment des Fahrers geradeaus zu fahren. Das selbstjustierende Drehmoment τ_SelfAlign kann eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit, von Lenkwinkelmesswerten, der Reifeneigenschaften sein und kann ebenfalls von Faktoren abhängen, die im Entwurf des Fahrzeugs und/oder des Fahrzeuglenkungssystems inhärent sind und die während oder vor der Herstellung quantifiziert werden können.
Da das erwartete Drehmoment τ_expected durch das System 100 auf der Grundlage gemessener Fahrzeuglenkungsmesswerte und vorgegebener Konstanten berechnet werden kann und in regelmäßigen Zeitintervallen berechnet werden kann, kann das erwartete Drehmoment τ_expected durch das System 100 auf der Grundlage unterschiedlicher Fahrszenarien und/oder -bedingungen eingestellt werden. Zum Beispiel kann das erwartete Drehmoment τ_expected bei niedrigen Geschwindigkeiten höher als bei hohen Geschwindigkeiten sein. Zum Beispiel kann das System 100 in Abhängigkeit von der Richtung der Kurve oder Überhöhung auf gekrümmten oder überhöhten Straßen einen höheren erwarteten Wert τ_expected als auf ebenen Straßen berechnen. Somit kann das System 100 zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Fahrzeuglenkung bei niedrigen Geschwindigkeiten, bei hohen Geschwindigkeiten, auf überhöhten Straßen, auf gekrümmten Straßen und in anderen Fahrszenarien genau und präzise fungieren.
5A ist ein Graph, der eine Außerkraftsetzungsübergangszone in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In 5A ist die Außerkraftsetzungsübergangszone z. B. durch eine Außerkraftsetzungsübergangs-Drehmomentzone 304 dargestellt. Allerdings kann eine Außerkraftsetzungsübergangszone Lenkwinkelgrenzwerte repräsentieren oder Grenzwerte einer anderen Lenkungscharakteristik repräsentieren.
Das Graphensegment 300a stellt eine typische Abhängigkeit eines Drehmomentschwellenwerts θ_thresh-low an der Untergrenze der Außerkraftsetzungszone von der Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit v_x) dar. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner oder gleich einer Untergrenze v_low des Geschwindigkeitsbereichs ist (Sektor 302a) kann der Drehmomentschwellenwert τ_thresh-low an der Untergrenze gleich einem konstanten maximalen Drehmoment τ_max-low an der Untergrenze sein. Zum Beispiel kann der untere Grenzwert, der untere Schwellenwert oder die Untergrenze v_low des Geschwindigkeitsbereichs gleich 5 Meilen pro Stunde (mph) sein und kann das maximale Drehmoment τ_max-low an der Untergrenze gleich 1,8 Newtonmeter (Nm) oder ein anderer Wert sein. Ähnlich kann ein Drehmomentschwellenwert τ_thresh-low an der Untergrenze gleich einem konstanten Minimalschwellenwert τ_min-low an der Untergrenze sein, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v größer oder gleich einem oberen Grenzwert, einem oberen Schwellenwert oder einer Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs ist (Sektor 302c). Zum Beispiel kann die Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs 75 mph sein und kann das minimale Drehmoment τ_min-low an der Untergrenze gleich 0,8 Nm oder ein anderer Wert sein. Das maximale Drehmoment τ_max-low an der Untergrenze und das minimale Drehmoment τ_min-low an der Untergrenze können auf der Grundlage solcher Faktoren wie etwa des Typs des Fahrzeugs, vorhergehender Tests, einer Abstimmung des Fahrzeugs oder einfach fahrzeugabhängiger Faktoren bestimmt oder eingestellt werden. Es können andere Schwellenwerte und Bereiche verwendet werden.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v größer als die Untergrenze v_low des Geschwindigkeitsbereichs und kleiner als die Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs ist, kann der Drehmomentschwellenwert τ_thresh-low an der Untergrenze als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v variieren. Zum Beispiel kann der Drehmomentschwellenwert τ_thresh-low an der Untergrenze mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v vom maximalen Drehmoment τ_max-low an der Untergrenze bis zum minimalen Drehmoment τ_min-low an der Untergrenze linear abnehmen (Sektor 302b). Eine solche lineare Abhängigkeit kann ausgedrückt werden als:
Als ein weiteres Beispiel kann der Drehmomentschwellenwert τ_thresh-low an der Untergrenze als ein Polynom (z. B. ein quadratisches oder kubisches) n-ten Grades, logarithmisch, sinusförmig, exponentiell oder mit einer anderen abnehmenden Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v in dem Bereich zwischen der Untergrenze v_low des Geschwindigkeitsbereichs und der Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs von dem maximalen Drehmoment τ_max-low an der Untergrenze bis zum minimalen Drehmoment τ_min-low an der Untergrenze abnehmen. Es können andere Schwellenwerte und Grenzen verwendet werden.
Der Graph 300b veranschaulicht eine typische Abhängigkeit eines Schwellenwerts τ_thresh-up an der Obergrenze der Außerkraftsetzungsübergangszone von der Fahrzeuggeschwindigkeit v (z. B. von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit v_x). Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner oder gleich der Untergrenze v_low des Geschwindigkeitsbereichs ist (Sektor 302a), kann der Drehmomentschwellenwert τ_thresh-up an der Obergrenze gleich einem konstanten maximalen Drehmoment τ_max-up an der Obergrenze sein. Zum Beispiel kann der untere Grenzwert, der untere Schwellenwert oder die Untergrenze v_low des Geschwindigkeitsbereichs gleich 5 Meilen pro Stunde (mph) oder ein anderer Wert sein und kann das maximale Drehmoment τ_max-up an der Obergrenze gleich 2,4 Nm oder ein anderer Wert sein. Ähnlich kann der Drehmomentschwellenwert τ_thresh-up an der Obergrenze gleich einem konstanten minimalen Drehmoment τ_min-up an der Obergrenze sein, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v größer oder gleich einem oberen Grenzwert, einem oberen Schwellenwert oder einer Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs ist (Sektor 302c). Zum Beispiel kann die Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs 75 mph oder ein anderer Wert sein und kann das minimale Drehmoment τ_min-up an der Obergrenze gleich 1,2 Nm oder ein anderer Wert sein. Das maximale Drehmoment τ_max-up an der Obergrenze und das minimale Drehmoment τ_min-up an der Obergrenze können auf der Grundlage solcher Faktoren wie des Typs des Fahrzeugs, vorhergehender Tests, Abstimmung des Fahrzeugs oder ähnlicher fahrzeugabhängiger Faktoren bestimmt oder eingestellt werden. Es können andere Schwellenwerte und Bereiche verwendet werden.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v größer als die Untergrenze v_low des Geschwindigkeitsbereichs und kleiner als die Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs ist, kann der Drehmomentschwellenwert τ_thresh-up an der Obergrenze als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v variieren. Zum Beispiel kann der Drehmomentschwellenwert τ_thresh-up an der Obergrenze mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v vom maximalen Drehmoment τ_max-up an der Obergrenze bis zum minimalen Drehmoment τ_min-up an der Obergrenze linear abnehmen (Sektor 302b). Eine solche lineare Abhängigkeit kann ausgedrückt werden als:
Als ein weiteres Beispiel kann der Drehmomentschwellenwert τ_thresh-up an der Obergrenze als ein Polynom (z. B. quadratisch oder kubisch), logarithmisch, sinusförmig, exponentiell oder mit einer anderen abnehmenden Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v in dem Bereich zwischen der Untergrenze v_low des Geschwindigkeitsbereichs und der Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs von dem maximalen Drehmoment τ_max-up an der Obergrenze bis zu dem minimalen Drehmoment τ_min-up an der Obergrenze abnehmen.
Wenn ein durch einen Fahrzeugbetreiber angewendetes Lenkdrehmoment größer als der Drehmomentschwellenwert τ_thresh-up an der Obergrenze ist, der durch den Graphen 300b (in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v) dargestellt ist, kann die Steuerung der Lenkung von einem automatisierten System zur Steuerung der Lenkung sofort (z. B. ohne einen allmählichen Übergang über eine Zeitdauer) vollständig an den Betreiber übertragen werden.
Die Außerkraftsetzungsübergangs-Drehmomentzone 304 ist durch den Drehmomentschwellenwert τ_thresh-low an der Untergrenze, der durch den Graphen 300a dargestellt ist, und durch den Drehmomentschwellenwert τ_thresh-up an der Obergrenze, der durch den Graphen 300b dargestellt ist, begrenzt. Wenn ein durch den Fahrzeugbetreiber angewendetes Lenkdrehmoment innerhalb der (von der Fahrzeuggeschwindigkeit v abhängigen) Außerkraftsetzungsübergangs-Drehmomentzone 304 liegt, kann die Steuerung der Lenkung (z. B. die Steuerung der Fahrzeuglenkung) allmählich von einem System zur Steuerung der automatischen Lenkung an den Betreiber übertragen werden. In einigen Ausführungsformen kann die Zeitdauer für den Übergang umso niedriger sein, umso mehr das durch den Fahrer angewendete Drehmoment über der Untergrenze liegt. Somit kann die Zeitdauer für die Übertragung kleiner sein, wenn eine berechnete Differenz zwischen einem erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert und einem gemessenen Lenkungsmesswert über der Untergrenze liegt; je mehr die Differenz darüber liegt, desto kürzer ist die Übergangszeit.
5B ist ein Graph, der die allmähliche Übertragung der Steuerung der Lenkung von einem System zur Steuerung der automatischen Lenkung an einen Betreiber eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die Steuerung der Lenkung durch das automatisierte System zur Steuerung der Lenkung ist durch das LC-Drehmoment τ_LC dargestellt, das durch ein Fahrspurzentrierungssystem (LC-System) angewendet wird. Allerdings kann die Steuerung der Lenkung allmählich von einem System zur Steuerung der automatischen Lenkung an einen Betreiber übertragen werden.
Wie in 5B dargestellt ist, beginnt die Steuerung zum Anfangszeitpunkt τ_start von einem LC-System an einen Betreiber übertragen zu werden. Zum Beispiel kann zum Anfangszeitpunkt τ_start durch den Betreiber ein Drehmoment angewendet worden sein, das den Drehmomentschwellenwert τ_thresh-low an der Untergrenze für die gegenwärtige Geschwindigkeit v übersteigt. Zum Anfangszeitpunkt τ_start wird die Fahrzeuglenkung vollständig durch das LC-System gesteuert, das auf die Fahrzeuglenkung ein volles LC-Drehmoment τ_LC-full anwendet. Wie durch den Graphen 310 beschrieben ist, kann das LC-Drehmoment τ_LC zwischen dem Anfangszeitpunkt τ_start und dem Endzeitpunkt τ_finish allmählich im Wesentlichen auf 0 abnehmen. Zum Beispiel kann der Graph 310 ein LC-Drehmoment τ_LC beschreiben, das vom vollen LC-Drehmoment τ_LC-full als eine Exponentialfunktion abnimmt. In einer anderen Ausführungsform kann der Graph 310 eine andere asymptotische oder eine andere allmählich abnehmende Funktion beschreiben.
Eine Form des Graphen 310 kann in der Weise berechnet werden, dass sichergestellt wird, dass die Fahrzeugbewegung nicht von vorgegebenen Grenzwerten der Fahrzeugbewegung abweicht. Die vorgegebenen Grenzwerte können z. B. in Übereinstimmung mit Komfortkriterien für die Insassen des Fahrzeugs oder mit Anforderungen zum Verhindern einer unerwünschten Bewegung einer Ladung in dem Fahrzeug ausgewählt werden. Die Zeitdauer zum Übertragen der Steuerung der Lenkung kann in der Weise ausgewählt werden, dass eine Charakteristik der Bewegung des Fahrzeugs (z. B. eine Querbeschleunigung oder eine Gierbeschleunigung) nicht von einem vorgegebenen Fahrzeugbewegungskriterium abweicht.
6 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrspurzentrierungs-Fahrzeugdynamikmodells eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrzeug 10 (das schematisch durch ein Vorderrad 13 in einem Längsabstand a von der Mitte des Fahrzeugs 10 zu der Vorderradmitte und durch ein Hinterrad 14 in einem Längsabstand b von der Mitte des Fahrzeugs 10 zu der Hinterradmitte angegeben ist) kann mit der Längsgeschwindigkeit v_x und mit der Quergeschwindigkeit v_y entlang einer Fahrspur fahren, deren Fahrspurmitte 12 eine Krümmung ρ aufweist. Das Fahrzeug 10 ist durch den Querversatz y von der Fahrspurmitte 12 versetzt. Der Orientierungswinkel φ beschreibt einen Winkel zwischen der Fahrspurmitte 12 und der Längsrichtung x des Fahrzeugs. Das Fahrzeug 10 kann durch eine Masse m und durch eine Trägheit (ein Trägheitsmoment) I charakterisiert werden und kann seine Orientierung mit einer Gierrate r (die z. B. durch einen Wendelkreisel, durch eine IMU 78, oder durch eine andere Vorrichtung messbar ist) ändern. Der Lenkwinkel δ (der z. B. unter Verwendung eines Lenkwinkelsensors (von Lenkwinkelsensoren) 70 oder anderer Sensoren messbar ist) kann eine Orientierung des Vorderreifens 13 relativ zu der Längsrichtung repräsentieren.
Größen, die sich auf die Fahrzeugquerdynamik beziehen, können mit dem Fahrkomfort eines Betreibers (z. B. eines Fahrers), eines Beifahrers oder eines anderen Insassen des Fahrzeugs, insbesondere mit der Änderungsrate von v ._y der Quergeschwindigkeit v_y (der Querbeschleunigung) und mit der Änderungsrater r . der Gierrate r (der Gierbeschleunigung), zusammenhängen. Zum Beispiel kann eine Komfortanforderung eine Querbeschleunigung größer als eine vorgegebene Beschleunigung ausschließen. Ein vorgegebener Querbeschleunigungsgrenzwert kann z. B. 0,13 g oder ein anderer Wert sein. Ein ähnlicher Grenzwert kann auf die Gierbeschleunigung r . angewendet werden. Ein allmählicher Übergang der Steuerung der Lenkung kann so ausgelegt sein, dass er sicherstellt, dass ein vorgegebener Grenzwert wie etwa ein vorgegebener Querbeschleunigungsgrenzwert nicht überschritten wird. Zum Beispiel kann ein automatisiertes System zur Steuerung der Lenkung ausreichend Steuerung der Lenkung behalten, um die Betreiberaktionen zu mildern, um sicherzustellen, dass ein solcher vorgegebener Grenzwert nicht überschritten wird.
Die Änderungsraten v ._y der Querbeschleunigung v_y (oder die Querbeschleunigung v ._y) und r . der Gierrate r (die Gierbeschleunigung) sowie die Änderungsraten y . des Querversatzes y und φ . des Fahrspurorientierungswinkels φ in Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung können über einen Satz von Fahrzeugquerdynamikgleichungen zusammenhängen. Die minimale Zeitdauer T_release zum Übertragen der Steuerung der Lenkung von dem automatisierten System zur Steuerung der Lenkung an den Betreiber kann unter Verwendung von Gleichungen wie etwa der Folgenden bestimmt oder berechnet werden:
Die Querbeschleunigung v ._y kann eine Funktion des Lenkwinkels δ sein, der wie oben beschrieben mit dem angewendeten Drehmoment zusammenhängt. Die Kurvenstabilität der Vorderräder kann durch C_f dargestellt werden und die Kurvenstabilität der Hinterräder kann durch C_r dargestellt werden. Lösen der Gleichungen kann somit eine Funktion (z. B. eine Exponentialfunktion) liefern, die das Drehmoment als Funktion der Zeit in der Weise beschreibt, dass die Querbeschleunigung v ._y oder die Gierbeschleunigung r . einen vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigt. Eine Analyse der Funktion kann somit eine minimale Zeitdauer T_release (z. B. eine ”Freigabezeit”) ergeben, um die Steuerung der Lenkung in der Weise von dem automatisierten System zur Steuerung der Lenkung an den Betreiber (der z. B. ein größeres Drehmoment als das automatisierte System zur Steuerung der Lenkung anwenden kann) zu übertragen, dass der vorgegebene Grenzwert nicht überschritten wird. Es können andere Variablen, Fahrzeugdynamikparameter und mathematische Herangehensweisen verwendet werden.
7 veranschaulicht ein System für den automatischen Fahrspurwechsel in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Es kann eine Fahreranforderung 600 für einen Fahrspurwechsel (z. B. über eine Steuereinrichtung, einen Knopf, einen Schalter usw., die bzw. der durch den Fahrer betrieben wird) eingegeben werden. Ein Wegerzeugungsmodul 602 kann unter Verwendung einer Eingabe von einem Fahrspurmarkierungs-Detektierungsmodul (614) einen gewünschten Weg berechnen. Der gewünschte Weg kann in das Lenkungssteuermodul 604 eingegeben werden. Außerdem kann in das Lenkungssteuermodul 604 von einem Modul 606 zur Vorhersage eines gegenwärtigen Wegs (wiederum unter Verwendung einer Eingabe vom Fahrzeugzustands-Schätzmodul 612) eine Vorhersage eines gegenwärtigen Wegs eingegeben werden. Das Entscheidungsmodul 609 kann bestimmen, in welchem Umfang eine durch das Lenkungssteuermodul 604 erzeugte Steuerung der Lenkung die EPS 610 steuern soll, und in welchem Umfang eine Fahreraktion die EPS 610 steuern soll. Das Entscheidungsmodul 609 kann z. B. eine Eingabe für das Modul 608 für den allmählichen Übergang enthalten. Das Modul 608 für den allmählichen Übergang kann z. B. einen wie oben beschriebenen allmählichen Übergang anwenden, um die Querbeschleunigung oder die Gierbeschleunigung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zu halten.
8 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Die Vorgänge können durch das System 100 zur Detektierung einer Außerkraftsetzung der automatisierten Fahrzeuglenkung oder durch andere dem Fahrzeug 10 zugeordnete oder von ihm getrennte Systeme ausgeführt werden.
In Bezug auf diesen Ablaufplan und alle hier erwähnten Ablaufpläne ist festzustellen, dass die Reihenfolge der Blöcke, soweit nicht das Gegenteil angegeben ist, nur zur Zweckmäßigkeit und Klarheit gewählt ist. Vorgänge, die durch Blöcke des Ablaufplans dargestellt sind, können mit äquivalenten Ergebnissen in einer anderen Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden. Es ist festzustellen, dass alle solche alternativen Reihenfolgen der Vorgänge in Ausführungsformen der Erfindung enthalten sind.
Wie in den Blöcken 402 und 404 gezeigt ist, kann das System oder der Prozess initiiert werden, wenn das System 90 zur Steuerung der automatisierten Fahrzeuglenkung nicht eingeschaltet oder aktiviert ist. Wie im Block 406 dargestellt ist, kann durch einen Fahrer eine Aktion (z. B. ein Niederdrücken eines Druckknopfs, eine Aktivierung eines Schalters usw.) ausgeführt werden, um ein System 90 zur automatisierten Steuerung der Lenkung einzuschalten. Wie im Block 408 dargestellt ist, kann durch das System 90 bestimmt werden, ob das System zur automatisierten Steuerung der Lenkung verfügbar ist und aktiviert werden kann. Wie im Block 410 gezeigt ist, kann das System eingeschaltet werden, falls das System 90 zur automatisierten Steuerung der Lenkung verfügbar ist. Wenn das System 90 zur automatisierten Steuerung der Lenkung eingeschaltet worden ist, kann es die Richtung und/oder die Fahrtrichtung der Fahrzeugfahrt automatisch steuern. Während das System 90 zur automatisierten Steuerung der Lenkung eingeschaltet ist, können durch das System 100, wie im Block 412 gezeigt ist, jederzeit ein erwartetes Lenkdrehmoment τ_expected und ein erwarteter Lenkwinkel δ_expected berechnet, bestimmt oder formuliert werden. Das erwartete Lenkdrehmoment τ_expected und der erwartete Lenkwinkel δ_expected können unter Verwendung eines Modells zweiter Ordnung, eines einfachen Modells zweiter Ordnung, der Lösung einer Differentialgleichung, einer Nachschlagetabelle, einer linearen Transformation oder eines anderen mathematischen Modells oder einer anderen mathematischen Herangehensweise berechnet werden. Das erwartete Lenkdrehmoment τ_expected und der erwartete Lenkwinkel δ_expected können in regelmäßigen Intervallen (z. B. alle 10 Millisekunden oder eine andere Zeitperiode) berechnet werden oder können durch das System 100 ununterbrochen berechnet werden, während das System 90 zur automatisierten Steuerung der Lenkung eingeschaltet ist. Wie im Block 414 dargestellt ist, kann das Fahrzeug unter Verwendung mehrerer dem Fahrzeug 10 zugeordneter Sensoren mehrere Fahrzeuglenkungsbedingungen auswerten. Zum Beispiel können das Lenkdrehmoment τ_meas und der Lenkwinkel δ_meas durch das System 100 unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren, die dem Fahrzeug 10 zugeordnet sind, ausgewertet oder gemessen werden. Das gemessene Lenkdrehmoment τ_meas und der gemessene Lenkwinkel δ_meas können in regelmäßigen Intervallen (z. B. alle 10 Millisekunden oder eine andere Zeitperiode) gemessen oder ausgewertet werden oder können durch das System 100 ununterbrochen gemessen werden, während das System 90 zur automatisierten Steuerung der Lenkung eingeschaltet ist.
Wie im Block 415 dargestellt ist, können die gegenwärtigen Grenzen einer Außerkraftsetzungsübergangs-Drehmomentzone auf der Grundlage eines Messwerts der Fahrzeuggeschwindigkeit v (z. B. einer Längsgeschwindigkeit) berechnet werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit v kann z. B. durch das System 100 vom Tachometer 74 erhalten oder empfangen werden (oder von einer anderen Mess- oder Navigationsvorrichtung wie etwa z. B. vom GPS, Radar oder LIDAR erhalten oder abgeleitet werden).
Die Berechnung der gegenwärtigen Grenzen der Außerkraftsetzungsübergangs-Drehmomentzone kann z. B. auf einer Nachschlagetabelle beruhen. Eine Nachschlagetabelle kann z. B. im Speicher 120 oder auf der Platte 130 gespeichert sein. Alternativ kann die Berechnung gegenwärtiger Grenzen einer Außerkraftsetzungsübergangs-Drehmomentzone auf einer numerischen Berechnung auf der Grundlage einer vorgegebenen Funktionsbeziehung zwischen gegenwärtigen Grenzen einer Außerkraftsetzungsübergangszone und der Fahrzeuggeschwindigkeit v beruhen. Zum Beispiel kann eine numerische Berechnung durch den Prozessor 110 auf der Grundlage von Parametern oder Koeffizienten, die im Speicher 120 oder auf der Platte 130 gespeichert sind, ausgeführt werden. Es können andere Verfahren oder mathematische Herangehensweisen verwendet werden.
Ähnlich kann eine Berechnung der gegenwärtigen Grenzen einer Außerkraftsetzungsübergangs-Lenkwinkelzone auf einer Nachschlagetabelle beruhen. Eine Nachschlagetabelle kann z. B. im Speicher 120 oder auf der Platte 130 gespeichert sein. Alternativ kann die Berechnung der gegenwärtigen Grenzen der Außerkraftsetzungsübergangs-Lenkwinkelzone auf einer numerischen Berechnung auf der Grundlage einer vorgegebenen Funktionsbeziehung zwischen den gegenwärtigen Grenzen der Außerkraftsetzungsübergangs-Lenkwinkelzone und der Fahrzeuggeschwindigkeit v beruhen. Eine numerische Berechnung kann z. B. durch den Prozessor 110 auf der Grundlage von Parametern oder Koeffizienten ausgeführt werden, die im Speicher 120 oder auf der Platte 130 gespeichert sind. Es können andere Verfahren oder mathematische Herangehensweisen verwendet werden.
Wie im Block 416 dargestellt ist, kann durch das System 100 eine Differenz zwischen dem erwarteten Lenkdrehmoment τ_expected und dem gemessenen Lenkdrehmoment τ_meas berechnet werden. Die Differenz zwischen dem erwarteten Lenkdrehmoment τ_expected und dem gemessenen Lenkdrehmoment τ_meas kann z. B. ein Maß dafür sein, wie viel Steuerung oder Eingabe ein Fahrer auf das Fahrzeug anwendet oder anzuwenden versucht. Die Differenz zwischen dem erwarteten Lenkdrehmoment τ_expected und dem gemessenen Lenkdrehmoment τ_meas kann durch das System 100 mit einer Untergrenze der Außerkraftsetzungsübergangs-Drehmomentzone verglichen werden. In einer Ausführungsform kann der Absolutwert der Differenz zwischen dem erwarteten Lenkdrehmoment τ_expected und dem gemessenen Lenkdrehmoment τ_meas durch das System 100 mit der Untergrenze der Außerkraftsetzungsübergangs-Drehmomentzone verglichen werden. Falls die Differenz zwischen dem erwarteten Lenkdrehmoment τ_expected und dem gemessenen Lenkdrehmoment τ_meas oder der Absolutwert der Differenz größer als die Untergrenze der Außerkraftsetzungsübergangs-Drehmomentzone ist, kann die berechnete Differenz (z. B. ihr Absolutwert), wie im Block 418 gezeigt ist, mit der Obergrenze der Außerkraftsetzungsübergangs-Drehmomentzone verglichen werden. Falls die berechnete Differenz kleiner als die Obergrenze der Außerkraftsetzungsübergangs-Drehmomentzone ist, kann (z. B. durch das System 100), wie im Block 419 gezeigt ist, ein allmählicher Übergang der Steuerung von dem automatisierten System 90 zur Steuerung der Lenkung an den Fahrer angewendet werden. Wie durch den Block 420 gezeigt ist, kann die Steuerung der Lenkung vollständig oder teilweise dem Fahrer überlassen werden. Falls die berechnete Differenz größer als die Obergrenze der Außerkraftsetzungsübergangs-Drehmomentzone ist, kann die Steuerung der Lenkung, wie durch den Block 420 gezeigt ist, vollständig oder teilweise dem Fahrer überlassen werden, ohne den allmählichen Übergang der Steuerung auszuführen.
Wie im Block 416 dargestellt ist, kann durch das System 100 ähnlich die Differenz zwischen dem erwarteten Lenkwinkel τ_expected und dem gemessenen Lenkwinkel τ_meas berechnet werden. Die Differenz zwischen dem erwarteten Lenkwinkel τ_expected und dem gemessenen Lenkwinkel τ_meas kann durch das System 100 mit einer Untergrenze der Außerkraftsetzungsübergangs-Lenkwinkelzone verglichen werden. Die Differenz zwischen dem erwarteten Lenkwinkel δ_expected und dem gemessenen Lenkwinkel δ_meas kann z. B. ein Maß dafür sein, wie viel Steuerung oder Eingabe der Fahrer auf das Fahrzeug anwendet oder anzuwenden versucht. In einer Ausführungsform können der Absolutwert der Differenz zwischen dem erwarteten Lenkwinkel δ_expected und dem gemessenen Lenkwinkel θ_meas durch das System 100 mit der Untergrenze der Außerkraftsetzungsübergangs-Lenkwinkelzone verglichen werden. Falls die Differenz zwischen dem erwarteten Lenkwinkel δ_expected und dem gemessenen Lenkwinkel δ_meas oder der Absolutwert der Differenz größer als die Untergrenze der Außerkraftsetzungsübergangs-Lenkwinkelzone ist, kann die berechnete Differenz (z. B. ihr Absolutwert), wie im Block 418 gezeigt ist, mit der Obergrenze der Außerkraftsetzungsübergangs-Lenkwinkelzone verglichen werden. Falls die berechnete Differenz kleiner als die Obergrenze der Außerkraftsetzungsübergangs-Lenkwinkelzone ist, kann (z. B. durch das System 100), wie im Block 419 gezeigt ist, ein allmählicher Übergang der Steuerung von dem automatisierten System 90 zur Steuerung der Lenkung auf den Fahrer angewendet werden. Wie durch den Block 420 gezeigt ist, kann die Steuerung der Lenkung dem Fahrer vollständig oder teilweise überlassen werden. Falls die berechnete Differenz größer als die Obergrenze der Außerkraftsetzungsübergangs-Lenkwinkelzone ist, kann die Steuerung der Lenkung, wie durch den Block 420 gezeigt ist, dem Fahrer vollständig oder teilweise überlassen werden, ohne einen allmählichen Übergang der Steuerung anzuwenden. Es können andere Lenkungsmesswerte als das Lenkdrehmoment oder der Lenkwinkel verwendet werden. Wie allmählich der Übergang ist oder wie lang der Übergang ist (z. B. die Dauer des Übergangs), kann dadurch beeinflusst werden, um wie viel über einer Untergrenze der Fahrer die Differenz zu liegen veranlasst.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann sowohl die Differenz zwischen dem erwarteten Lenkdrehmoment τ_expected und dem gemessenen Lenkdrehmoment τ_meas als auch die Differenz zwischen dem erwarteten Lenkwinkel δ_expected und dem gemessenen Lenkwinkel δ_meas durch das System 100 berechnet und mit den Grenzen der entsprechenden Außerkraftsetzungsübergangszone verglichen werden. In Übereinstimmung mit anderen Ausführungsformen kann die eine oder die andere Differenz (oder eine Differenz einer anderen Größe in Bezug auf die Lenkung) berechnet und mit den Grenzen einer entsprechenden Außerkraftsetzungsübergangszone verglichen werden.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der Erfindung kann eine Entscheidung zum Anwenden eines allmählichen Übergangs der Steuerung der Lenkung, wie durch den Block 419 gezeigt ist, oder eine vollständige oder teilweise Überlassung der Steuerung der Lenkung an den Fahrer, wie durch den Block 420 gezeigt ist, auf den beiden Bedingungen, die durch den Block 416 oder durch den Block 418 dargestellt sind, beruhen. In Übereinstimmung mit anderen Ausführungsformen der Erfindung kann eine Entscheidung zum allmählichen Anwenden des Übergangs der Steuerung, wie durch den Block 419 gezeigt ist, oder zum vollständigen oder teilweisen Überlassen der Steuerung der Lenkung an den Fahrer, wie durch den Block 420 gezeigt ist, auf einer der durch den Block 416 oder durch den Block 418 dargestellten Bedingungen beruhen. In Übereinstimmung mit anderen Ausführungsformen der Erfindung kann eine Entscheidung zum Anwenden eines allmählichen Übergangs der Steuerung der Lenkung, wie durch den Block 419 gezeigt ist, oder zum vollständigen oder teilweisen Überlassen der Steuerung der Lenkung an den Fahrer, wie durch den Block 420 gezeigt ist, auf der einen oder auf der anderen der durch den Block 416 oder durch den Block 418 dargestellten Bedingungen unabhängig von der anderen Bedingung beruhen (wobei z. B. die Bedingung in Bezug auf das Drehmoment oder auf den Lenkwinkel, die entweder durch den Block 416 oder durch den Block 418 angegeben ist, ignoriert oder weggelassen werden kann).
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung kann eine Bedingung das Vergleichen einer Differenz zwischen einem gemessenen und einem erwarteten Wert einer Größe, die mit einem Drehmoment oder mit einem Lenkwinkel oder mit einem anderen auf die Lenkung oder auf die Steuerung der Lenkung bezogenen Parameter in Beziehung gesetzt werden kann oder davon abgeleitet werden kann, mit einem geschwindigkeitsabhängigen Schwellenwert enthalten. Es können andere Parameter als das Drehmoment und der Winkel verwendet werden.
Vor oder nach dem Ausschalten und/oder Deaktivieren des Systems 90 zur automatisierten Steuerung der Lenkung kann durch das System 100 eine Warnung, eine Angabe, ein Alarm oder ein Signal für den Fahrer geliefert werden. Die Warnung kann z. B. eine hörbare Warnung, ein Licht, ein Signal, eine Benachrichtigung oder eine andere Form einer Warnung sein.
Es können andere oder unterschiedliche Reihenfolgen der Vorgänge verwendet werden.
9 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Im Betrieb 500 können eine oder mehrere Fahrzeuglenkungsmesswerte eines Fahrzeugs gemessen werden. Der eine oder die mehreren Fahrzeuglenkungsmesswerte können z. B. durch einen Lenkwinkelsensor (z. B. durch den Lenkwinkelsensor 70 in 1), durch einen Lenkdrehmomentsensor (z. B. durch einen Torsionsstab, durch einen Torsionssensor oder durch einen Lenkdrehmomentsensor 80 in 1) oder durch eine andere Vorrichtung gemessen werden.
Im Betrieb 510 können auf der Grundlage des einen oder der mehreren gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte einer oder mehrere erwartete Fahrzeuglenkungsmesswerte berechnet werden. Der eine oder die mehreren erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswerte können z. B. unter Verwendung einer mathematischen Herangehensweise eines Systems zweiter Ordnung, einer Nachschlagetabelle oder eines anderen Verfahrens oder einer anderen Herangehensweise berechnet werden.
Im Betrieb 516 können eine oder mehrere Außerkraftsetzungsübergangs-Zonengrenzen (z. B. eine Obergrenze oder eine Untergrenze der Außerkraftsetzungsübergangs-Drehmomentzone oder eine Obergrenze oder eine Untergrenze der Außerkraftsetzungsübergangs-Lenkwinkelzone) eingestellt, gesetzt oder berechnet werden. Die Berechnung kann auf einer gemessenen oder abgeleiteten Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. durch ein Tachometer 74 in 1 gemessen oder von einer anderen Mess- oder Navigationsvorrichtung wie etwa z. B. GPS, Radar oder LIDAR erhalten oder abgeleitet) beruhen. Zum Beispiel kann ein GPS-Messwert (oder können eine Reihe von GPS-Messwerten) eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs angeben. Ein Radar- oder LIDAR-Messwert (oder eine Reihe solcher Messwerte) eines feststehenden Objekts kann eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Bezug auf das feststehende Objekt angeben. Jede der Außerkraftsetzungsübergangs-Zonengrenzen kann einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und einem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert entsprechen.
Im Betrieb 520 kann die Steuerung der Lenkung des Fahrzeugs von einem System zur automatischen Fahrzeugsteuerung (z. B. dem System 90 in 1) an den Fahrer übertragen werden. Eine Entscheidung, ob die Steuerung der Lenkung übertragen werden soll oder nicht und mit welcher Rate, kann auf dem einen oder auf den mehreren gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerten und auf dem einen oder auf den mehreren erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswerten beruhen. Die Zeitdauer der Übertragung der Steuerung der Lenkung (z. B. lang, was allmählich entspricht, oder kurz, was plötzlich entspricht) kann durch eine Berechnung auf der Grundlage des einen oder der mehreren gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und des einen oder der mehreren erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswerte bestimmt werden. Die Zeitdauer kann für den Fall, dass eine berechnete Differenz bei oder gerade über einer Untergrenze liegt, festgesetzt oder vorgegeben sein, kann aber verringert werden, während die Differenz über die Untergrenze steigt. Zum Beispiel kann eine Differenz zwischen einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und einem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert gemessen werden und kann dieser mit den entsprechenden weiteren Außerkraftsetzungsübergangs-Zonengrenzen verglichen werden. Zum Beispiel kann das System 100 ein Signal oder einen Befehl zum Übertragen der Steuerung der Lenkung von dem automatischen Lenkungssystem an den Fahrer an das System 90 senden. Der eine oder die mehreren Fahrzeuglenkungsmesswerte können einen Fahrzeuglenkwinkelmesswert – hier auch als gemessener Lenkwinkel des Fahrzeugs bezeichnet –, einen Fahrzeuglenkdrehmomentmesswert – hier auch als gemessenes Lenkdrehmoment des Fahrzeugs bezeichnet –, eine Lenkwinkelbedingung, eine Lenkdrehmomentbedingung, eine Fahrzeuggierrate, eine Fahrzeugquerbeschleunigung, eine Fahrzeuglängsbeschleunigung oder andere Fahrzeugdynamikmesswerte enthalten. Eine Berechnung einer Übertragungsrate oder -zeitdauer kann vorgegebene Begrenzungen an die Fahrzeugbewegung (z. B. Querbeschleunigung oder Gierbeschleunigung) enthalten.
Im Betrieb 530 kann das System 100 eine Warnung liefern, bevor die Steuerung der Lenkung von dem System 90 zur automatischen Fahrzeugsteuerung an den Fahrer übertragen wird. Die Warnung kann z. B. an einen Fahrer oder an ein System 90 zur automatischen Steuerung der Fahrzeuglenkung ausgegeben werden. Die Warnung kann den Fahrer informieren, dass das System 90 zur automatischen Steuerung der Lenkung ausgeschaltet werden kann.
Es können andere oder unterschiedliche Reihenfolgen der Vorgänge verwendet werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Vorrichtungen zum Ausführen der hier beschriebenen Vorgänge enthalten. Diese Vorrichtungen können speziell für die gewünschten Zwecke konstruiert sein oder können Computer oder Prozessoren enthalten, die durch ein in den Computern gespeichertes Computerprogramm wahlweise aktiviert oder rekonfiguriert werden. Diese Computerprogramme können in einem computerlesbaren oder prozessorlesbaren nicht temporären Speichermedium, in irgendeiner Art Platte einschließlich Disketten, optischer Platten, CD-ROMs, magnetooptischer Platten, Nur-Lese-Speicher (ROMS), Schreib-Lese-Speicher (RAMs), elektrisch programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROMs), elektrisch löschbarer und programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROMs), magnetischer oder optischer Karten oder irgendeines anderen Typs zum Speichern elektronischer Anweisungen geeigneter Medien gespeichert sein. Es ist einzusehen, dass zur Implementierung der wie hier beschriebenen Lehren der Erfindung eine Vielzahl von Programmiersprachen verwendet werden können. Ausführungsformen der Erfindung können einen Artikel wie etwa ein durch einen nicht temporären Computer oder Prozessor lesbares nicht temporäres Ablagemedium wie etwa z. B. einen Speicher, ein Plattenlaufwerk oder einen USB-Flash-Speicher, der (das) Anweisungen, z. B. durch einen Computer ausführbare Anweisungen, die, wenn sie durch einen Prozessor oder Controller ausgeführt werden, veranlassen, dass der Prozessor oder Controller hier offenbarte Verfahren ausführt, codiert, enthält oder speichert, enthalten. Die Anweisungen können veranlassen, dass der Prozessor oder Controller Prozesse ausführt, die hier offenbarte Verfahren ausführen.

Claims

Verfahren, das umfasst: Messen (208, 214, 414, 500) eines oder mehrerer Fahrzeuglenkungsmesswerte eines Fahrzeugs; Berechnen (204, 212, 412, 510) eines oder mehrerer erwarteter Fahrzeuglenkungsmesswerte, wobei jeder berechnete erwartete Fahrzeuglenkungsmesswert einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte entspricht; Berechnen (210, 416, 418) wenigstens einer Differenz zwischen einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert; Berechnen (516) einer Untergrenze und einer Obergrenze wenigstens einer Außerkraftsetzungsübergangszone in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei jede der Außerkraftsetzungsübergangszonen einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert entspricht; und Übertragen (520) der Steuerung der Lenkung des Fahrzeugs von einem System zur automatischen Fahrzeugsteuerung allmählich an einen Fahrer des Fahrzeugs über eine vorgegebene Zeitdauer, wenn eine oder mehrere der wenigstens einen berechneten Differenz dem Betrage nach zwischen der berechneten Untergrenze und der berechneten Obergrenze der entsprechenden Außerkraftsetzungsübergangszone liegen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der berechneten Untergrenze oder der berechneten Obergrenze abnimmt, während eine gemessene Geschwindigkeit des Fahrzeugs zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren Fahrzeuglenkungsmesswerte einen Fahrzeuglenkwinkelmesswert oder einen Fahrzeuglenkdrehmomentmesswert umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Lenkung durch das System zur automatischen Fahrzeugsteuerung in Übereinstimmung mit einer Exponentialfunktion der Zeit verringert wird.
System (100), das umfasst: ein automatisiertes Fahrzeuglenkungssystem (90, 202); einen oder mehrere Sensoren (20, 22, 24, 70, 72, 74, 76, 78, 80); und einen Controller (110) zum: Messen (208, 214, 414, 500) eines oder mehrerer Fahrzeuglenkungsmesswerte eines Fahrzeugs; Berechnen (204, 212, 412, 510) eines oder mehrerer erwarteter Fahrzeuglenkungsmesswerte, wobei jeder berechnete erwartete Fahrzeuglenkungsmesswert einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte entspricht; Berechnen (204, 212, 412, 510) wenigstens einer Differenz zwischen einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert; Berechnen (210, 416, 418) einer Untergrenze und einer Obergrenze wenigstens einer Außerkraftsetzungsübergangszone in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei jede der Außerkraftsetzungsübergangszonen einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert entspricht; und Übertragen (520) der Steuerung der Lenkung des Fahrzeugs von einem System zur automatischen Fahrzeugsteuerung allmählich an einen Fahrer des Fahrzeugs über eine Zeitdauer, wenn eine oder mehrere der wenigstens einen berechneten Differenz dem Betrage nach zwischen der berechneten Untergrenze und der berechneten Obergrenze der entsprechenden Außerkraftsetzungsübergangszone liegen.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren Fahrzeuglenkungsmesswerte einen Lenkwinkelmesswert oder einen Lenkdrehmomentmesswert umfassen.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das automatisierte Fahrzeuglenkungssystem ein adaptives Fahrspurzentrierungssystem umfasst.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller vor Übertragung der Steuerung der Lenkung eine Warnung liefert.