DE102012215305B4

DE102012215305B4 - System und Verfahren für die Deaktivierung einer automatischen Fahrzeugsteuerung

Info

Publication number: DE102012215305B4
Application number: DE102012215305.5A
Authority: DE
Inventors: Jin-woo Lee; Bakhtiar Litkouhi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2021-03-25
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: US8965633B2; CN102975716A; CN102975716B; US20130060413A1; DE102012215305A1

Abstract

Verfahren, das umfasst:Messen (414, 500) eines oder mehrerer Fahrzeuglenkungsmesswerte (τmeasδmeas) eines Fahrzeugs;Berechnen (412, 510) eines oder mehrerer erwarteter Fahrzeuglenkungsmesswerte (τexpected, δexpected), wobei jeder berechnete erwartete Fahrzeuglenkungsmesswert (τexpected, δexpected) einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte (τmeas, δmeas) entspricht;Berechnen (416, 418) wenigstens einer Differenz zwischen einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte (τmeas, δmeas) und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert (τexpected, δexpected);Messen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (vx);Berechnen (516) eines oder mehrerer gegenwärtiger Schwellenwerte (τthresh, δthresh) auf der Grundlage der gemessenen Geschwindigkeit (vx), wobei jeder der gegenwärtigen Schwellenwerte (τthresh, δ̇̇thresh) einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte (τmeas, δmeas) und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert (τexpected, δexpected) entspricht; undDeaktivieren (520) eines Systems zur automatischen Fahrzeugsteuerung, wenn eine oder mehrere der wenigstens einen berechneten Differenz dem Betrage nach ihren entsprechenden gegenwärtigen Schwellenwert (τthresh, δthresh) übersteigen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf ein System für die Deaktivierung einer automatischen Fahrzeugsteuerung.
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 jederzeit 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 und DE 10 2005 057 251 A1 bekannt ist. 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.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Lösung vorstehend genannter Problematik erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung können eine oder mehrere Fahrzeuglenkungsmesswerte eines Fahrzeugs gemessen werden. Es können einer oder mehrere erwartete Fahrzeuglenkungsmesswerte berechnet werden, wobei jeder berechnete erwartete Fahrzeuglenkungsmesswert einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte entspricht. Es kann wenigstens eine Differenz zwischen wenigstens einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert berechnet werden. Es kann eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemessen werden. Auf der Grundlage der gemessenen Geschwindigkeit können einer oder mehrere gegenwärtige Schwellenwerte berechnet werden, wobei jeder der gegenwärtigen Schwellenwerte einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert entspricht. Wenn einer oder mehrere der berechneten Differenzen ihren entsprechenden gegenwärtigen Schwellenwert übersteigen, kann ein System zur automatischen Fahrzeugsteuerung deaktiviert werden. Die Fahrzeuglenkungsmesswerte können einen Fahrzeuglenkwinkelmesswert, einen Fahrzeuglenkdrehmomentmesswert oder andere Fahrzeugdynamikmesswerte enthalten. Das System zur automatischen Fahrzeugsteuerung kann ein automatisches Fahrspurzentrierungssystem, ein Fahrspurwechselsystem, eine Fahrspureinhaltungshilfe oder ein anderes autonomes System zur Steuerung der Fahrzeuglenkung enthalten.
Figurenliste
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;
5 ein schematisches Diagramm eines Fahrspurzentrierungs-Fahrzeugdynamikmodells eines Fahrzeugs ist;
6A ein Graph einer Abhängigkeit eines Drehmomentschwellenwerts von der Fahrzeuggeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
6B ein Graph einer Abhängigkeit eines Schwellenlenkwinkels von der Fahrzeuggeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
7 ein Ablaufplan eines Verfahrens in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
8 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. Wenn ein Fahrzeug die Fahrtrichtung ändert, während es auf einer gekrümmten oder überhöhten Straße fährt, kann je nach der Richtung der Richtungsänderung mehr oder weniger Lenkdrehmoment erforderlich sein, um das Fahrzeug zu lenken, als auf einer geraden oder horizontalen Straße erforderlich wäre. In Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann sich ein System zur Außerkraftsetzung der automatisieren Steuerung der Fahrzeuglenkung an verschiedene Fahrszenarien oder -bedingungen anpassen. Ein System zur Außerkraftsetzung der automatisieren Steuerung der Fahrzeuglenkung kann sich dadurch an Fahrszenarien anpassen, dass es auf der Grundlage gemessener, berechneter und/oder vorgegebener Fahrzeuglenkungsmesswerte erwartete Lenkdrehmoment- und Lenkwinkelwerte berechnet.
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), an eine aktive Hinterradlenkung (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, eine ARS 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, 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 Straßenmerkmalen 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. Das Fahrspurhaltungshilfemerkmal 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, an eine ARS oder an ein anderes System ausgibt. In einigen Ausführungsformen kann die Fahrspurhaltungshilfeeinrichtung den Lenkwinkel direkt oder mit einer oder ohne eine EPS, eine AFS, eine ARS 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 Lenkdrehmomentbedingungen 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 von einem 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 größer als ein Drehmomentschwellenwert ist, kann ein System zur automatisierten Steuerung der Lenkung teilweise ausgeschaltet werden. Falls der Absolutwert der Differenz zwischen dem gemessenen Lenkwinkel und dem erwarteten Lenkwinkel größer als ein gegenwärtiger Schwellenwert des Lenkwinkelwerts ist, kann ein System zur automatischen Steuerung der Lenkung ausgeschaltet werden. Der gegenwärtige Schwellenwert des Lenkwinkelwerts kann als eine Funktion der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit variieren. Somit kann der gegenwärtige Lenkwinkelschwellenwert, der zum Bestimmen des Ausschaltens des Systems zur automatisierten Steuerung der Lenkung angewendet wird, abnehmen, während die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Umgekehrt kann der gegenwärtige Lenkwinkelschwellenwert zunehmen, während die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt. Die Änderung oder Anpassung des gegenwärtigen Lenkwinkelschwellenwerts als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit kann auf Bedingungen, wenn die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von Geschwindigkeiten liegt, begrenzt werden. Zum Beispiel kann dem gegenwärtigen Lenkwinkelschwellenwert ein konstanter vorgegebener Minimalwert zugewiesen werden, wenn die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit höher als der vorgegebene Bereich von Geschwindigkeiten ist. Ähnlich kann dem gegenwärtigen Lenkwinkelschwellenwert ein konstanter vorgegebener Maximalwert zugewiesen werden, wenn die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der vorgegebene Bereich von Geschwindigkeiten ist. Solche Bereiche brauchen nicht verwendet zu werden oder ein Bereich kann alle Geschwindigkeiten umfassen, die das Fahrzeug erzielen kann.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein System zur Detektierung der Außerkraftsetzung der automatisierten Lenkung ein automatisiertes System zur Steuerung der Lenkung ausschalten, falls der Absolutwert der Differenz zwischen dem gemessenen Lenkwinkel und dem erwarteten Lenkwinkel größer als der gegenwärtige Lenkwinkelschwellenwert ist und/oder falls der Absolutwert der Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment und dem erwarteten Lenkdrehmoment größer als ein gegenwärtiger Drehmomentschwellenwert ist. Außer der funktionalen Abhängigkeit von der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit können der gegenwärtige Schwellenlenkwinkel und der gegenwärtige Drehmomentschwellenwert ebenfalls von einem Straßenzustand (Straßenzuständen), einer Krümmung der Straße, der Lenkungssystemdynamik, der Fahrzeugbeschleunigung, 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, Bedingung, 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 PKW, ein LKW 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 Lenkwinkelsensor (Lenkwinkelsensoren) 80 (z. B. einen Torsionsstab, einen Torsionssensor, 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, Flexray, Ethernet) 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 ist oder enthält 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. 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, am ARS-System 96 angebracht sein oder dem System 90 zur automatisierten Steuerung der Lenkung auf andere Weise zugeordnet sein. Ein Lenkdrehmomentsensor 80 (z. B. ein Lenkungstorsionsstab, ein Lenktorsionssensor, 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, der ARS 96 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 δcmd 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, an das ARS-System 96 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, durch das ARS-System 96 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 (z. B. durch Fahreraktionen) 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 einem entsprechenden gegenwärtigen Schwellenwert verglichen werden, der auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden kann. Eine oder mehrere der berechneten Differenzen können ihren entsprechenden gegenwärtigen Schwellenwert übersteigen. In Abhängigkeit von einer bestimmten Ausführungsform kann das Übersteigen eines Schwellenwerts durch eine oder mehrere der Differenzen als Angabe einer Absicht durch den Fahrzeugbetreiber, die automatisierte Steuerung der Lenkung oder eine andere Anwendung zum autonomen Fahren außer Kraft zu setzen, interpretiert werden. Wenn eine solche Absicht angegeben wird, kann die Steuerung des Fahrzeugs vollständig oder teilweise an den Betreiber übertragen 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 δ_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, in ein ARS-System oder in ein anderes System eingegeben werden. Das Lenkbefehlsdrehmoment τ_cmd kann das Drehmoment sein, das ein dem EPS-System, dem AFS-System, dem ARS-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, durch die ARS 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 Torsionssensor 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 ein gegenwärtiger Drehmomentschwellenwert τ_thresh ist, kann ein System 90 zur automatischen Steuerung der Lenkung durch das System 100 deaktiviert, ausgeschaltet oder außer Kraft gesetzt werden. Der gegenwärtige Drehmomentschwellenwert τ_thresh kann auf der Grundlage einer gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit und von Fahrzeugfaktoren, die während oder vor der Herstellung des Fahrzeugs 10 bestimmt werden, berechnet werden und kann auf Fahrzeugtests, ergonomischen Untersuchungen oder anderen Faktoren beruhen. Der gegenwärtige Drehmomentschwellenwert x_thresh 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 δcmd 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 δcmd 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, durch die ARS 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, wird die Differenz zwischen dem gemessenen Lenkwinkel δ_meas und dem erwarteten Lenkwinkel δ_expected berechnet. Falls der Absolutwert oder der Betrag der Differenz größer als ein gegenwärtiger Schwellenlenkwinkel δ_thresh ist, kann ein System 90 zur Steuerung der automatischen Lenkung durch das System 100 deaktiviert, ausgeschaltet oder außer Kraft gesetzt werden. Der gegenwärtige Schwellenlenkwinkel δ_thresh kann auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit 213 des Fahrzeugs bestimmt werden. Außerdem kann der gegenwärtige Schwellenlenkwinkel δ_thresh 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.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit 213 kann z. B. vom Tachometer 74 eingegeben werden oder kann von einer anderen Mess- oder Navigationsvorrichtung wie etwa z. B. GPS, Radar oder LIDAR erhalten oder abgeleitet werden.
In einigen Ausführungsformen kann der gegenwärtige Schwellenlenkwinkel δ_thresh 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.
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: $I_{equ} \ddot{δ} = c_{equ} \dot{δ} + k_{equ} δ_{meas} = τ_{driver} + τ_{expected} + τ_{SelgAlign}$
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, c_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 δ̇̇̇̇ 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 Lenkwinkelbeschleunigunδ̈ 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 auf das Fahrzeuglenkungssystem ohne Fahrereingabe oder Eingabe von einem System 90 zur automatisierten Fahrzeuglenkung angewendete Drehmoment repräsentieren. 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.
5 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrspurzentrierungs-Fahrzeugdynamikmodells eines Fahrzeugs. 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) fährt mit der Längsgeschwindigkeit v_x und mit der Quergeschwindigkeit v_y entlang einer Fahrspur, 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. 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 eines anderen Sensors messbar ist) kann eine Orientierung des Vorderreifens 13 relativ zu der Längsrichtung repräsentieren.
Geschätzte Werte (z. B. der Änderungsraten ẏ des Querversatzes y, ̇̇φ_̇ des Fahrspurorientierungswinkels φ in Bezug auf im Fahrzeug zentrierte Koordinaten, v̇_y der Querbeschleunigung v_y und r der Gierrate r) derart, dass das Fahrzeug 10 seinen Querversatz y in Bezug auf die Fahrspurmitte 12 aufrechterhält, können aus einem Gleichungssystem berechnet werden, das wie folgt ausgedrückt werden kann (wobei die Kurvenstabilität der Vorderräder durch C_f dargestellt ist und die Kurvenstabilität der Hinterräder durch C_r dargestellt ist): $[\begin{matrix} \dot{y} \\ \dot{φ} \\ {\dot{ν}}_{y} \\ \dot{r} \end{matrix}] = [\begin{matrix} 0 & ν_{x} & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & - \frac{C_{f} + C_{r}}{m ν_{x}} & \frac{b C_{r} - a C_{f}}{m ν_{x}} \\ 0 & 0 & \frac{b C_{r} - a C_{f}}{I ν_{x}} & \frac{a^{2} C_{f} + b^{2} C_{r}}{I ν_{x}} \end{matrix}] \cdot [\begin{matrix} \dot{y} \\ \dot{φ} \\ {\dot{ν}}_{y} \\ \dot{r} \end{matrix}] + [\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ \frac{C_{f}}{m} \\ \frac{a C_{f}}{I} \end{matrix}] \cdot δ [\begin{matrix} 0 \\ v_{x} \\ 0 \\ 0 \end{matrix}] \cdot ρ$
Wie oben diskutiert wurde, können ein Drehmomentschwellenwert τ_thresh oder ein gegenwärtiger Schwellenlenkwinkel δ_thresh von der Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit v_x oder von einer anderen Fahrzeuggeschwindigkeit) abhängen.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung kann ein gegenwärtiger Schwellenwert, z. B. des Drehmoments oder des Lenkwinkels, einen konstanten Wert aufweisen, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit außerhalb eines vorgegebenen Bereichs von Fahrzeuggeschwindigkeiten liegt, z. B. größer oder kleiner als dieser ist. Der vorgegebene Bereich kann durch einen oberen und einen unteren Geschwindigkeitsgrenzwert, durch einen oberen und durch einen unteren Geschwindigkeitsschwellenwert oder durch eine Geschwindigkeitsobergrenze und durch eine Geschwindigkeitsuntergrenze definiert sein.
6A ist ein Graph einer Abhängigkeit des Drehmomentschwellenwerts von der Fahrzeuggeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Graph 300 stellt eine typische Abhängigkeit des Drehmomentschwellenwerts τ_thresh von der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x (z. B. von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit) dar. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v_x kleiner oder gleich der Geschwindigkeitsuntergrenze v_lowist (Segment 300a), kann ein Drehmomentschwellenwert τ_thresh gleich einem konstanten maximalen Drehmomentschwellenwert τ_max 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 der maximale Drehmomentschwellenwert τ_max gleich 2 Newtonmeter (Nm) sein. Ähnlich kann der Drehmomentschwellenwert τ_thresh gleich einem konstanten minimalen Schwellenwert τ_min sein, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v_x größer oder gleich einem oberen Grenzwert, einem oberen Schwellenwert oder einer Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs ist (Segment 300c). Die Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs kann z. B. 75 mph sein und der minimale Drehmomentschwellenwert τ_min kann gleich 1,2 Nm sein. Der maximale Drehmomentschwellenwert τ_max und der minimale Drehmomentschwellenwert τ_min können auf der Grundlage solcher Faktoren wie des Typs des Fahrzeugs, vorhergehender Tests, Abstimmung des Fahrzeugs oder ähnlicher fahrzeugabhängiger Verfahren bestimmt oder angepasst werden. Es können andere Schwellenwerte und Bereiche verwendet werden,
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v_x größer als die Untergrenze v_low des Geschwindigkeitsbereichs und kleiner als die Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs ist, kann der Drehmomentschwellenwert τ_thresh als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x variieren. Zum Beispiel kann der Drehmomentschwellenwert τ_thresh mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v_x vom maximalen Drehmomentschwellenwert τ_max bis zum minimalen Drehmomentschwellenwert τ_min, linear abnehmen (Segment 302b). Eine solche lineare Abhängigkeit kann ausgedrückt werden als: $τ_{t h r e s h} = \frac{τ_{min} - τ_{max}}{ν_{h i g h} - ν_{l o w}} (ν_{x} - ν_{l o w}) + τ_{max}$
Als ein weiteres Beispiel kann der Drehmomentschwellenwert τ_thresh als ein Polynom (z. B. quadratisch oder kubisch), logarithmisch, sinusförmig, exponentiell oder mit einer anderen abnehmenden Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x in dem Bereich zwischen der Untergrenze v_low des Geschwindigkeitsbereichs und der Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs von dem maximalen Drehmoment τ_max bis zu dem minimalen Drehmoment τ_min abnehmen.
6B ist ein Graph einer Abhängigkeit des Schwellenlenkwinkels von der Fahrzeuggeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Graph 302 stellt eine typische Abhängigkeit des Schwellenlenkwinkels δ_thresh von der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x dar. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v_x kleiner oder gleich einem unteren Grenzwert, einem unteren Schwellenwert oder einer Untergrenze v_low des Geschwindigkeitsbereichs ist (Segment 302a), kann ein Lenkwinkelschwellenwert δ_thresh gleich einem konstanten maximalen Lenkwinkelschwellenwert δ_max sein. Zum Beispiel kann die Untergrenze v_low des Geschwindigkeitsbereichs 5 mph sein und kann der maximale Lenkwinkelschwellenwert δ_max gleich 2 Grad sein. Ähnlich kann der Lenkwinkelschwellenwert δ_thresh gleich einem konstanten minimalen Lenkwinkelschwellenwert δ_min sein, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v_x größer oder gleich einem oberen Grenzwert, einem oberen Schwellenwert oder einer Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs ist (Segment 302c). Die Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs kann z. B. 75 mph sein und der minimale Lenkwinkelschwellenwert δ_min kann gleich 1,2 Grad sein. Der maximale Lenkwinkelschwellenwert δ_max und der minimale Lenkwinkelschwellenwert δ_min können auf der Grundlage solcher Faktoren wie etwa des Typs des Fahrzeugs, vorhergehender Tests, Abstimmung des Fahrzeugs oder ähnlicher fahrzeugabhängiger Faktoren bestimmt oder angepasst werden. Es können andere Bereiche verwendet werden. In anderen Ausführungsformen kann der Schwellenwert auf eine Konstante eingestellt werden, wenn er in bestimmten Bereichen nicht verwendet zu werden braucht, oder können die Untergrenze und die Obergrenze des Geschwindigkeitsbereichs alle Geschwindigkeiten umfassen, die das Fahrzeug erreichen kann.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v_x größer als die Untergrenze v_low des Geschwindigkeitsbereichs und kleiner als die Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs ist, kann der Lenkwinkelschwellenwert δ_thresh als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x variieren. Zum Beispiel kann der Lenkwinkelschwellenwert δ_thresh mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v_x vom maximalen Lenkwinkelschwellenwert δ_max bis zum minimalen Lenkwinkelschwellenwert δ_min linear abnehmen (Segment 302b). Eine solche lineare Abhängigkeit kann ausgedrückt werden als: $δ_{t h r e s h} = \frac{δ_{min} - δ_{max}}{ν_{h i g h} - ν_{l o w}} (ν_{x} - ν_{l o w}) + δ_{max}$
Als ein weiteres Beispiel kann der Lenkwinkelschwellenwert δ_thresh als ein Polynom (z. B. quadratisch oder kubisch), logarithmisch, sinusförmig, exponentiell oder mit einer anderen abnehmenden Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x in dem Bereich zwischen der Untergrenze v_low des Geschwindigkeitsbereichs und der Obergrenze v_high des Geschwindigkeitsbereichs von dem maximalen Lenkwinkelschwellenwert δ_max bis zu dem minimalen Lenkwinkelschwellenwert δ_min abnehmen.
7 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Die Vorgänge können durch das Fahrzeugortssystem 100 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 durch den 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 ein gegenwärtiger Drehmomentschwellenwert τ_thresh und ein gegenwärtiger Lenkwinkelschwellenwert δ_thresh auf der Grundlage eines Messwerts der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x berechnet werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit v_x 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 des gegenwärtigen Drehmomentschwellenwerts τ_thresh 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 des gegenwärtigen Drehmomentschwellenwerts τ_thresh auf einer numerischen Berechnung auf der Grundlage einer vorgegebenen Funktionsbeziehung zwischen dem gegenwärtiger Drehmomentschwellenwert τ_thresh und der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x 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.
Ähnlich kann eine Berechnung des gegenwärtigen Lenkwinkelschwellenwerts δ_thresh auf einer Nachschlagetabelle beruhen. Eine Nachschlagetabelle kann z. B. im Speicher 120 oder auf der Platte 130 gespeichert sein. Alternativ kann die Berechnung des gegenwärtigen Lenkwinkelschwellenwerts δ_thresh auf einer numerischen Berechnung auf der Grundlage einer vorgegebenen Funktionsbeziehung zwischen dem Lenkwinkelschwellenwert δ_thresh und der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x 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.
Wie im Block 416 dargestellt ist, kann durch das System 100 die 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 durch das System 100 mit einem gegenwärtigen Drehmomentschwellenwert τ_thresh 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 einem gegenwärtigen Drehmomentschwellenwert τ_thresh verglichen werden. In Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x kann der gegenwärtige Drehmomentschwellenwert z. B. zwischen 1,2 Nm und 2 Nm variieren. Es können andere Bereiche verwendet werden. Falls die Differenz zwischen dem erwarteten Lenkdrehmoment τ_expected und dem gemessenen Lenkdrehmoment τ_meas oder der Absolutwert der Differenz größer als der gegenwärtige Drehmomentschwellenwert τ_thresh ist, kann das System 90 zur Steuerung der automatisierten Fahrzeuglenkung (z. B. durch das System 100) ausgeschaltet werden und kann die Steuerung der Lenkung, wie durch den Block 420 gezeigt ist, vollständig oder teilweise dem Fahrer überlassen werden.
Wie im Block 418 dargestellt ist, kann durch das System 100 die Differenz zwischen dem erwarteten Lenkwinkel δ_expected und dem gemessenen Lenkwinkel δ_meas berechnet werden. Die Differenz zwischen dem erwarteten Lenkwinkel δ_expected und dem gemessenen Lenkwinkel δ_meas kann durch das System 100 mit einem gegenwärtigen Schwellenwinkel δ_thresh verglichen werden. In einer Ausführungsform kann der Absolutwert der Differenz zwischen dem erwarteten Lenkwinkel δ_expected und dem gemessenen Lenkwinkel δ_meas durch das System 100 mit einem gegenwärtigen Lenkwinkelschwellenwert τ_thresh verglichen werden. Falls die Differenz zwischen dem erwarteten Lenkwinkel δ_expected und dem gemessenen Lenkwinkel δ_meas oder der Absolutwert der Differenz größer als der gegenwärtige Lenkwinkelschwellenwert τ_thresh ist, kann das System 90 zur Steuerung der automatisierten Fahrzeuglenkung (z. B. durch das System 100) ausgeschaltet werden und kann die Steuerung der Lenkung, wie durch den Block 420 gezeigt ist, vollständig oder teilweise dem Fahrer überlassen werden.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann durch das System 100 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 berechnet werden. Falls die Differenz, der Absolutwert der Differenz oder die Größe der Differenz zwischen dem erwarteten Lenkdrehmoment τ_expected und dem gemessenen Lenkdrehmoment τ_meas größer als der gegenwärtige Drehmomentschwellenwert τ_thresh ist und die Differenz, der Absolutwert der Differenz oder der Betrag der Differenz zwischen dem erwarteten Lenkwinkel δ_expected und dem gemessenen Lenkwinkel δ_meas größer als der gegenwärtige Lenkwinkelschwellenwert δ_thresh ist, kann das System 90 zur Steuerung der automatischen Fahrzeuglenkung ausgeschaltet werden und kann die Lenksteuerung, wie durch den Block 420 gezeigt ist, vollständig oder teilweise dem Fahrer überlassen werden. Somit kann die Anwendung zum autonomen Fahren (z. B. das adaptive Fahrspurzentrierungssystem) deaktiviert werden, falls die ausgewerteten Fahrzeugdynamikbedingungen angeben, dass der Betreiber des Fahrzeugs (z. B. der Fahrer) die Anwendung zum autonomen Fahren außer Kraft setzt.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Steuerung der Lenkung, wie durch den Block 420 gezeigt ist, nur dann vollständig oder teilweise dem Fahrer überlassen werden, wenn die im Block 416 und im Block 418 dargestellten Bedingungen beide erfüllt sind. In Übereinstimmung mit anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Steuerung der Lenkung, wie durch den Block 420 gezeigt ist, vollständig oder teilweise dem Fahrer überlassen werden, falls eine der entweder durch den Block 416 oder durch den Block 418 dargestellten Bedingungen erfüllt ist. In Übereinstimmung mit anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Steuerung der Lenkung, wie durch den Block 420 gezeigt ist, unabhängig von der anderen Bedingung vollständig oder teilweise dem Fahrer überlassen werden, falls die durch den einen oder den anderen des Blocks 416 oder des Blocks 418 dargestellte Bedingung erfüllt ist (wobei z. B. die entweder durch den Block 416 oder durch den Block 418 angegebene Bedingung 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.
8 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Im Vorgang 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 Vorgang 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 Vorgang 516 können auf der Grundlage 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. einem GPS, Radar oder LIDAR erhalten oder abgeleitet) einer oder mehrere gegenwärtige Schwellenwerte (z. B. ein gegenwärtiger Drehmomentschwellenwert oder ein gegenwärtiger Lenkwinkelschwellenwert) eingestellt, gesetzt oder berechnet werden. 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 von Messwerten) eines feststehenden Objekts kann eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Bezug auf das feststehende Objekt angeben. Jeder der gegenwärtigen Schwellenwerte kann einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und einem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert entsprechen.
Im Vorgang 520 kann ein System zur automatischen Fahrzeugsteuerung (z. B. das System 90 in 1) auf der Grundlage des einen oder der mehreren gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und des einen oder der mehreren erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswerte deaktiviert werden. Zum Beispiel kann eine Differenz zwischen einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte und einem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert gemessen werden und kann dieser mit einem entsprechenden Schwellenwert verglichen werden. Zum Beispiel kann das System 100 ein Signal oder einen Befehl zum Deaktivieren an das System 90 senden. Der eine oder die mehreren Fahrzeuglenkungsmesswerte können einen Fahrzeuglenkwinkelmesswert, einen Fahrzeuglenkdrehmomentmesswert, eine Lenkwinkelbedingung, eine Lenkdrehmomentbedingung, eine Fahrzeuggierrate, eine Fahrzeugquerbeschleunigung, eine Fahrzeuglängsbeschleunigung oder andere Fahrzeugdynamikmesswerte enthalten.
Im Vorgang 530 kann das System 100 vor der Deaktivierung oder dem Ausschalten des Systems 90 zur automatischen Fahrzeugsteuerung eine Warnung an den Fahrer liefern. 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 (414, 500) eines oder mehrerer Fahrzeuglenkungsmesswerte (τ_meas δ_meas) eines Fahrzeugs; Berechnen (412, 510) eines oder mehrerer erwarteter Fahrzeuglenkungsmesswerte (τ_expected, δ_expected), wobei jeder berechnete erwartete Fahrzeuglenkungsmesswert (τ_expected, δ_expected) einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte (τ_meas, δ_meas) entspricht; Berechnen (416, 418) wenigstens einer Differenz zwischen einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte (τ_meas, δ_meas) und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert (τ_expected, δ_expected); Messen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (v_x); Berechnen (516) eines oder mehrerer gegenwärtiger Schwellenwerte (τ_thresh, δ_thresh) auf der Grundlage der gemessenen Geschwindigkeit (v_x), wobei jeder der gegenwärtigen Schwellenwerte (τ_thresh, δ̇̇_thresh) einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte (τ_meas, δ_meas) und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert (τ_expected, δ_expected) entspricht; und Deaktivieren (520) eines Systems zur automatischen Fahrzeugsteuerung, wenn eine oder mehrere der wenigstens einen berechneten Differenz dem Betrage nach ihren entsprechenden gegenwärtigen Schwellenwert (τ_thresh, δ_thresh) übersteigen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des berechneten gegenwärtigen Schwellenwerts (τ_thresh, δ_thresh) abnimmt, während die gemessene Geschwindigkeit (v_x) zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren Fahrzeuglenkungsmesswerte (τ_meas, δ_meas) einen Fahrzeuglenkwinkelmesswert (δ_meas) oder einen Fahrzeuglenkdrehmomentmesswert (τ_meas) umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System (100) zur automatischen Fahrzeugsteuerung ein automatisiertes Fahrspurzentrierungssystem umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Liefern einer Warnung vor Deaktivieren des Systems zur automatischen Fahrzeugsteuerung umfasst.
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 (414, 500) eines oder mehrerer Fahrzeuglenkungsmesswerte (τ_meas, δ_meas) eines Fahrzeugs; Berechnen (412, 510) eines oder mehrerer erwarteter Fahrzeuglenkungsmesswerte (τ_expected, δ_expected), wobei jeder berechnete erwartete Fahrzeuglenkungsmesswert (τ_expected, δ_expected) einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte (τ_meas, δ_meas) entspricht; Berechnen (416, 418) wenigstens einer Differenz zwischen einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte (τ_meas, δ_meas) und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert (τ_expected, δ_expected); Messen einer Geschwindigkeit (v_x) des Fahrzeugs (10); Berechnen (516) eines oder mehrerer gegenwärtiger Schwellenwerte (τ_thresh, δ_thresh) auf der Grundlage der gemessenen Geschwindigkeit (v_x), wobei jeder der gegenwärtigen Schwellenwerte (τ_thresh, δ̇̇thresh) einem der gemessenen Fahrzeuglenkungsmesswerte (τ_meas, δ_meas) und seinem entsprechenden berechneten erwarteten Fahrzeuglenkungsmesswert (τ_expected, δ_expected) entspricht; und Deaktivieren (520) des automatisierten Fahrzeuglenkungssystems, wenn eine oder mehrere der wenigstens einen berechneten Differenz dem Betrage nach ihren entsprechenden gegenwärtigen Schwellenwert (τ_thresh, δ _thresh) übersteigen.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des berechneten gegenwärtigen Schwellenwerts (τ_thresh, δ _thresh) abnimmt, während die gemessene Geschwindigkeit (v_x) zunimmt.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren Fahrzeuglenkungsmesswerte (τ_meas, δ_meas) einen Lenkwinkelmesswert (δ_meas) oder einen Lenkdrehmomentmesswert (τ_meas) umfassen.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gegenwärtige Schwellenwert (τ_thresh, δ_thresh) einen konstanten Wert aufweist, wenn die gemessene Geschwindigkeit (v_x) größer oder kleiner als ein vorgegebener Bereich von Geschwindigkeiten ist.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das automatisierte Fahrzeuglenkungssystem ein adaptives Fahrspurzentrierungssystem umfasst.