DE102013015027A1 - Method for operating motor car electromechanical guidance assistance system, involves calculating deviation of original neutral position of steering wheel of motor car perceptible by operator when traveling toward curved section of roadway - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Lenkhilfesystems eines Kraftfahrzeugs sowie ein zur Durchführung dieses Verfahrens ausgebildetes Steuergerät. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Steuergerät.The invention relates to a method for operating a power steering system of a motor vehicle and to a trained for carrying out this method control unit. The invention further relates to a motor vehicle with such a control unit.
Radfahrzeuge weisen zur Richtungssteuerung in der Regel eine elektro-mechanische Lenkeinrichtung auf. Eine solche herkömmliche Lenkeinrichtung kann ein über eine stangen- oder röhrenförmige sogenannte Lenksäule mit einem Lenkgestänge verbundenes Lenkrad umfassen. Eine dem Fachmann als Lenkeinschlag geläufige Drehung des Lenkrads gegenüber seiner neutralen Stellung bewirkt, dass zumindest zwei auf Radträgern gelagerte Räder des Fahrzeugs eine durch die Fahrwerksgeometrie bestimmte Stellung einnehmen, die im Fahrbetrieb des Fahrzeugs eine Richtungsänderung herbeiführt. Der sich zwischen Radebene und Geradeauslaufstellung einstellende Winkel wird als Lenkwinkel bezeichnet.Wheeled vehicles usually have an electro-mechanical steering device for directional control. Such a conventional steering device may comprise a steering wheel connected via a rod-shaped or tubular so-called steering column with a steering linkage. A rotation of the steering wheel with respect to its neutral position familiar to a person skilled in the art causes at least two wheels of the vehicle mounted on wheel carriers to assume a position determined by the chassis geometry, which brings about a change in direction during driving of the vehicle. The angle that is established between the wheel plane and the straight-ahead running position is referred to as the steering angle.
Unter dem Begriff ”Lenkhilfesystem” sind im Folgenden jedwede Einrichtungen gefasst, welche die durch einen Bediener des Lenkrads aufzubringende Kraft zum Verstellen des Lenkrads gezielt zu reduzieren vermögen. Der Stand der Technik kennt solche Lenkhilfesysteme insbesondere unter dem Begriff ”Servolenkung” oder ”Electrical Power Steering” (EPS). Eine derartige Lenkhilfeunterstützung kann generell durch Verwendung geeigneter Hydrauliksysteme, oder aber, alternativ dazu, auf elektromechanischem Wege erfolgen. In letzterem Fall kann die elektromechanische Lenkhilfeunterstützung, deren Wirkprinzip auf der mittels eines Elektromotors programmgesteuerten Ansteuerung einer hydraulischen Servopumpe basiert- dazu herangezogen werden, den Fahrer des Kraftfahrzeugs beim Steuern desselben zu unterstützen.The term "power steering system" below any facilities are taken that are able to reduce the applied by an operator of the steering wheel force to adjust the steering wheel targeted. The prior art knows such power steering systems in particular under the term "power steering" or "Electrical Power Steering" (EPS). Such steering assist may generally be accomplished by use of suitable hydraulic systems or, alternatively, by electromechanical means. In the latter case, the electromechanical power steering assistance, the operating principle of which is based on the controlled by an electric motor program-controlled control of a hydraulic power steering pump to be used to assist the driver of the motor vehicle in controlling the same.
Insbesondere kann das Lenkhilfesystem in sicherheitskritischen Fahrsituation durch geeignete Ansteuerung mit Hilfe eines Fahrerassistenzsystems in die Steuerung des Fahrzeugs eingreifen, beispielsweise, indem es durch automatische Lenkeingriffe ein drohendes, unerwünschtes Verlassen der Fahrspur verhindert. Auch bei nichtsicherheitskritischen Fahrmanövern kann das Lenkhilfesystem als aktive Komponente eines dem einschlägigen Fachmann als Spurhalteassistent bekannten Assistenzsystems zum Einsatz kommen.In particular, the power steering system can intervene in a safety-critical driving situation by suitable control with the aid of a driver assistance system in the control of the vehicle, for example, by preventing an impending, unwanted leaving the lane by automatic steering interventions. Even in the case of non-safety-critical driving maneuvers, the power steering system can be used as an active component of an assistance system known to the relevant person skilled in the art as a lane departure warning system.
Die
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Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, beim Betreiben eines Lenkhilfesystems eines Kraftfahrzeugs, insbesondere beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts, neue Wege aufzuzeigen.The invention is concerned with the problem of finding new ways of operating a steering assist system of a motor vehicle, in particular when driving on a curved road section.
Dieses Problem wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This problem is solved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.
Grundgedanke der Erfindung ist demnach, beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts den Fahrer des Kraftfahrzeugs beim Einstellen des hierzu erforderlichen Lenkradwinkels zu unterstützen. Zu diesem Zweck wird eine vom Fahrer wahrnehmbare Neutralstellung des Lenkrads, welche eigentlich einem Geradeauslauf der Vorderräder des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, derart verstellt, dass besagte Neutralstellung nun einem Vorderradwinkel der Vorderräder entspricht, bei welchem das Kraftfahrzeug im Wesentlichen dem gekrümmten Verlauf des gerade befahrenen Fahrbahnabschnitts folgt. Auf diese Weise wird dem Fahrer im Sinne einer Fahrerassistenz mittgeteilt, welchen Lenkradwinkel er zum sicheren Durchfahren des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts am Lenkrad einstellen sollte. Selbstverständlich verbleibt die endgültige Entscheidung, welcher Lenkwinkel am Lenkrad tatsächlich eingestellt wird, letztlich beim Fahrer, welcher somit die volle Kontrolle über das Lenksystem des Fahrzeugs behält. Das hier vorgeschlagene Verfahren beeinträchtigt also nicht die Fähigkeit des Fahrers, die Position bzw. Fahrtrichtung des Fahrzeugs auf der Fahrbahn abweichend vom unterstützten Spurverhalten zu ändern, beispielsweise um einem Hindernis auszuweichen.The basic idea of the invention is therefore to assist the driver of the motor vehicle when setting the required steering wheel angle when driving on a curved road section. For this purpose, a perceivable by the driver neutral position of the steering wheel, which is actually associated with a straight-ahead of the front wheels of the motor vehicle, adjusted such that said neutral position now corresponds to a front wheel angle of the front wheels, in which the motor vehicle essentially follows the curved course of the road segment just traveled , In this way, the driver is informed in the sense of a driver assistance, which steering wheel angle he should set for safe driving through the curved lane section on the steering wheel. Of course, the final decision as to which steering angle is actually set on the steering wheel ultimately remains with the driver, who thus retains full control of the steering system of the vehicle. Thus, the method proposed here does not affect the ability of the driver to change the position or direction of travel of the vehicle on the lane deviating from the supported lane behavior, for example to avoid an obstacle.
Die Wahrnehmbarkeit der Neutralstellung kann dabei derart realisiert sein, dass die vom Lenkhilfesystem am Lenkrad bereitgestellte Unterstützungskraft bei eingestellter Neutralstellung reduziert wird. Der Fahrer mag eine solche Reduzierung der Unterstützungskraft in der Neutralstellung des Lenkrads in der Art eines ”Einrastens” empfinden. Denn das vom Fahrer aufzubringende sog. Handmoment – in Fachkreisen auch unter dem Begriff ”Lenkmoment” bekannt –, welches erforderlich ist, um das Lenkrad von der besagten Neutralstellung wegzubewegen, ist gegenüber dem zur Lenkradbewegung erforderlichen Handmoment, wenn dieses sich nicht in der Neutralstellung befindet, aufgrund der vom Lenkhilfesystem reduzierten Unterstützungskraft entsprechend erhöht.The perceptibility of the neutral position can be realized in such a way that the support force provided by the steering assistance system on the steering wheel is reduced when the neutral position is set. The driver may feel such a reduction of the assisting force in the neutral position of the steering wheel in the manner of a "latching". Because the applied by the driver so-called. Hand torque - in professional circles also known as the term "steering torque" - which is required to the steering wheel of the said neutral position To move away, compared to the manual torque required for the steering wheel movement, if this is not in the neutral position, increased accordingly due to the support force reduced by the power steering system.
Es ist klar, dass das erfindungsgemäße Verfahren in einem Kraftfahrzeug iterativ durchgeführt werden kann, so dass die vom Verfahren vorgeschlagene Verstellung der Neutralstellung kontinuierlich an einen sich ständigen ändernden Fahrbahnverlauf angepasst werden kann.It is clear that the method according to the invention can be carried out iteratively in a motor vehicle, so that the adjustment of the neutral position proposed by the method can be continuously adapted to a constantly changing road course.
Besondere Vorzüge bietet nun eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die zum Befahren des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts erforderliche Verstellung durch Bestimmen einer Krümmung des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts ermittelt wird. Unter dem Begriff ”Krümmung” ist dabei generell die Abweichung des Fahrbahnverlaufs – bezüglich einer Draufsicht auf die Fahrbahn – von einer Geraden zu verstehen. Die Bestimmung besagter Krümmung kann durch Verwendung geeigneter Sensor- bzw. Assistenzsysteme im Kraftfahrzeug erfolgen. Beispielsweise ist denkbar, die gesuchte Fahrbahnkrümmung mit Hilfe eines Navigationssystems zu ermitteln, indem das dem Navigationssystem zur Verfügung stehende Kartenmaterial unter Berücksichtigung einer – vorzugsweise GPS-gestützt ermittelten – momentanen bzw. vorausprojizierten Position des Kraftfahrzeugs ausgewertet wird.Particular advantages now provide an embodiment of the method according to the invention, in which the adjustment required for driving on the curved roadway section is determined by determining a curvature of the curved roadway section. The term "curvature" is generally the deviation of the road course - with respect to a plan view of the road - to understand by a straight line. The determination of said curvature can be made by using suitable sensor or assistance systems in the motor vehicle. For example, it is conceivable to determine the desired roadway curvature with the aid of a navigation system by evaluating the map material available to the navigation system, taking into account a current or pre-projected position of the motor vehicle, preferably determined by GPS.
Bevorzugt wird besagte Krümmung des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts jedoch durch ein Abbilden des Vorfelds des Kraftfahrzeugs mit einem im Kraftfahrzeug vorgesehenen Kamerasystem ermittelt. Derartige Kamerasysteme sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bereits vertraut, dienen sie doch als zentrale Komponente bei der Fahrerassistenz, beispielsweise im Zusammenhang mit einer automatischen Hinderniserkennung durch das Kraftfahrzeug. Im Zusammenhang mit dem hier vorgestellten Verfahren wird das vom Kamerasystem abgebildete Vorfeld des Kraftfahrzeugs mittels dem einschlägigen Fachmann im Bereich der Bildverarbeitung ebenfalls bekannten Bildanalyseverfahren ausgewertet und aus dem im Vorfeld des Kraftfahrzeug aufgezeichneten Bild der Fahrbahn die gegebenenfalls vorhandene Krümmung derselben extrahiert.However, said curvature of the curved roadway section is preferably determined by imaging the apron of the motor vehicle with a camera system provided in the motor vehicle. Such camera systems are already familiar to the person skilled in the art, since they serve as a central component in driver assistance, for example in connection with automatic obstacle detection by the motor vehicle. In connection with the method presented here, the apron of the motor vehicle imaged by the camera system is evaluated by the expert in the field of image processing also known image analysis method and extracted from the recorded in advance of the motor vehicle image of the roadway the possibly present curvature thereof.
Besonders zweckmäßig kann das Verstellen der Neutralstellung durch Ansteuerung eines, insbesondere elektromechanischen, Lenkhilfesystems des Kraftfahrzeugs erfolgen. Ein solches elektromechanisches Lenkhilfesystem kann das eingangs erwähnte EPS-System sein, welches die gewünschte, vom Bediener des Lenkrad wahrnehmbare Verstellung des Neutralpunkt durch eine eingangs beschriebene Reduzierung der vom EPS erzeugten Unterstützungskraft auf technisch einfach Weise gestattet.The adjustment of the neutral position can be carried out particularly suitably by controlling a, in particular electromechanical, power steering system of the motor vehicle. Such an electromechanical power steering system may be the above-mentioned EPS system, which allows the desired, perceivable by the operator of the steering wheel adjustment of the neutral point by a reduction of the generated by the EPS support force in a technically simple manner.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Steuergerät, welches zur Durchführung des vorangehend vorgestellten Verfahrens ausgebildet ist. Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Steuergerät derart ausgebildet, dass es beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts eine vom Bediener wahrnehmbare Abweichung einer Neutralstellung des Lenkrads, welche einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, berechnet. Die Berechnung der Abweichung erfolgt dabei derart, dass diese einem Vorderradwinkel der Vorderräder des Kraftfahrzeugs entspricht, bei welchem das Kraftfahrzeug im Wesentlichen dem gekrümmten Verlauf des Fahrbahnabschnitts folgt.The invention further relates to a control device, which is designed to carry out the method presented above. Preferably, the control unit according to the invention is designed such that when driving on a curved road section an operator perceivable deviation of a neutral position of the steering wheel, which is associated with a straight-ahead driving of the motor vehicle, calculated. The calculation of the deviation takes place in such a way that it corresponds to a front wheel angle of the front wheels of the motor vehicle, in which the motor vehicle essentially follows the curved course of the roadway section.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Steuergerät.Finally, the invention relates to a motor vehicle with such a control device.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawing and from the associated description of the figures with reference to the drawing.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description.
Am Kraftfahrzeug
Das Kraftfahrzeug
Die Wahrnehmbarkeit der Neutralstellung kann dabei derart realisiert sein, dass die von einem elektromechanischen Lenkhilfesystem
Die zum Befahren des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts
Alternativ ist daran zu denken, besagte Krümmung durch Verwendung anderer geeigneter Sensor- bzw. Assistenzsysteme des Kraftfahrzeugs
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009003147 A1 [0005] DE 102009003147 A1 [0005]
- DE 102010030646 A1 [0006] DE 102010030646 A1 [0006]
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