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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung von Lenkradwinkeländerungen eines Lenkrades eines Fahrzeuges sowie die Verwendung eines solchen Verfahrens.
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Zur Unterstützung eines Fahrers werden Fahrzeuge mit so genannten Fahrerassistenzsystemen ausgestattet.
DE 10 2013 021 269 A1 beschreibt beispielsweise ein Verfahren zur Ermittlung eines Fahrbahnzustandes einer Fahrbahn, bei dem Raddrehzahlen wenigstens eines Rades eines Fahrzeugs erfasst und ausgewertet werden. Aus den erfassten Raddrehzahlen wird mittels einer Signalfilterung ein Radaktivitätssignal gebildet und anhand des Radaktivitätssignals wird auf einen Fahrbahnzustand der Fahrbahn geschlossen.
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DE 10 2009 028 647 A1 offenbart ein Verfahren zum Erkennen eines Bedienungszustands eines Lenkrads in einem Lenksystem in einem Fahrzeug, wobei der Bedienungszustand beschreibt, ob ein Fahrer das Lenkrad bedient. Dabei werden ein aktueller, hoch aufgelöster Lenkradwinkel und ein aktuelles Lenkmoment ermittelt, in Abhängigkeit von dem Lenkradwinkel und dem Lenkmoment wird ein von dem Fahrer aktuell aufgebrachtes Fahrerhandmoment bestimmt und in Abhängigkeit von einem Verlauf des Fahrerhandmoments wird der Bedienungszustand des Lenkrads bestimmt.
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DE 10 2005 019 316 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung eines von einem Fahrer verursachten Lenkeingriffs in ein Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs. Zur Erkennung des Lenkeingriffs wird vorgeschlagen, die Bestimmung eines aufgebrachten Zusatzmoments zur Einleitung eines Lenkzusatzmoments anhand eines mathematischen Modells vorzunehmen, einen Schwellenwert daraus zu bilden und diesen mit einer weiteren Systemgröße zu verknüpfen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur Auswertung von Lenkradwinkeländerungen eines Lenkrades eines Fahrzeuges anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 5 und 6.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Auswertung von Änderungen eines Lenkradwinkels eines Lenkrades eines Fahrzeuges werden eine Handmomentänderung eines von einem Fahrer des Fahrzeuges erzeugten Handmoments zur Lenkraddrehung und eine Lenkradwinkeländerung des Lenkradwinkels ermittelt, Vorzeichen der ermittelten Handmomentänderung und der ermittelten Lenkradwinkeländerung ausgewertet und aus dem Ergebnis dieser Auswertung wird darauf geschlossen, ob eine Änderung des Lenkradwinkels von dem Fahrer verursacht wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, Änderungen eines Lenkradwinkels zu erkennen, die nicht von dem Fahrer des Fahrzeugs verursacht werden. Dadurch können beispielsweise Änderungen des Lenkradwinkels erkannt werden, die durch Schlaglöcher oder durch Fahrerassistenzsysteme mit einer Lenkassistenzfunktion verursacht werden. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für Fahrerassistenzsysteme können erkannte Änderungen des Lenkradwinkels, die von dem Fahrer nicht verursacht werden, von den Fahrerassistenzsystemen vorteilhaft unterdrückt oder anders als vom Fahrer verursachte Änderungen bewertet werden. Dadurch kann die Güte von Fahrerassistenzsystemen verbessert werden. Insbesondere kann eine so genannte Hands-Off-Erkennung eines Fehlens einer aktiven Lenktätigkeit des Fahrers verbessert werden. Ferner kann die Systemabstimmung vereinfacht werden bzw. es kann eine automatische Trajektorientrimmung von Fahrtrajektorien ermöglicht oder verbessert werden, indem eine Erkennung ermöglicht oder vereinfacht wird, ob der Fahrer mit einer ermittelten Fahrtrajektorie kooperiert oder einen anderen Kurs wünscht. Eine derartige automatische Trajektorientrimmung kann beispielsweise auch situationsbezogen erfolgen. Das Verfahren nutzt aus, dass das Vorzeichen von Lenkradwinkeländerungen, die von dem Fahrer verursacht werden, in unterschiedlicher Weise mit dem Vorzeichen von Handmomentänderungen korreliert ist als nicht von dem Fahrer verursachte Lenkradwinkeländerungen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
- 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Auswertung von Änderungen eines Lenkradwinkels.
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Die einzige Figur zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung 1 zur Auswertung von Änderungen eines Lenkradwinkels eines Lenkrads eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Handmomentsensor 3, einen Lenkradwinkelsensor 5, einen Fahrgeschwindigkeitssensor 7, Tiefpässe 9 bis 14, ein Kompensationsglied 16, Differenzierer 18, 19, ein Betragsbildungsglied 21, Vergleichsglieder 23, 24, ein Und-Glied 26, Schaltglieder 28, 29, Multiplizierer 31, 32, ein Vorzeichenänderungsglied 34, Dioden 36, 37, einen Subtrahierer 39, ein Maximumglied 41, ein Ausnahmebehandlungsglied 43, einen Dividierer 45 und ein Ausgabeglied 47.
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Mittels des Handmomentsensors 3 wird laufend ein Handmoment zur Lenkraddrehung erfasst. Die von dem Handmomentsensor 3 erfassten Handmomente werden durch einen ersten Tiefpass 9 und einen diesem nachgeschalteten zweiten Tiefpass 10 mit einer ersten Filterkonstante F1 tiefpassgefiltert. Der zeitliche Handmomentverlauf dieses tiefpassgefilterten Handmoments wird einem ersten Differenzierer 18 zugeführt, der daraus eine Handmomentänderung A ermittelt, die eine erste Ableitung des tiefpassgefilterten Handmoments nach der Zeit ist.
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Falls im Handmoment stärkere Reibung sichtbar ist, die sprunghafte Änderungen des Handmoments bewirken, wird das tiefpassgefilterte Handmoment vor dem Ableiten durch den ersten Differenzierer 18 über ein erstes Schaltglied 28 einem Kompensationsglied 16 zur Kompensation dieser reibungsbedingten Änderungen des Handmoments zugeführt und anschließend wird das kompensierte tiefpassgefilterte Handmoment zur Ermittelung der Handmomentänderung A durch den ersten Differenzierer 18 nach der Zeit abgeleitet. Diese Reibungskompensation ist eine optionale Ausgestaltung der Erfindung, d. h. braucht in einfacheren Ausführungsbeispielen nicht umgesetzt werden.
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Mittels des Lenkradwinkelsensors 5 wird laufend ein Lenkradwinkel des Lenkrads erfasst. Die von Lenkradwinkelsensor 5 erfassten Lenkradwinkel werden durch einen dritten Tiefpass 11 und einen diesem nachgeschalteten vierten Tiefpass 12 mit einer zweiten Filterkonstante F2 tiefpassgefiltert. Der zeitliche Lenkradwinkelverlauf dieses tiefpassgefilterten Lenkradwinkels wird einem zweiten Differenzierer 19 zugeführt, der daraus eine Lenkradwinkeländerung B ermittelt, die eine erste Ableitung des tiefpassgefilterten Lenkradwinkels nach der Zeit ist.
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Der von dem Lenkradwinkelsensor 5 erfasste Lenkradwinkel wird ferner dem Betragsbildungsglied 21 zugeführt, das den Betrag des erfassten Lenkradwinkels ermittelt. Mittels eines ersten Vergleichsgliedes 23 wird ermittelt, ob der Betrag des erfassten Lenkradwinkels einen vorgebbaren Winkelschwellenwert T1 unterschreitet. Mittels des Fahrgeschwindigkeitssensors 7 wird laufend eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst. Mittels eines zweiten Vergleichsgliedes 24 wird ermittelt, ob die erfasste Fahrgeschwindigkeit einen vorgebbaren Geschwindigkeitsschwellenwert T2 überschreitet. Aus den Signalen der Vergleichsglieder 23, 24 wird mittels des Und-Gliedes 26 ermittelt, ob sowohl der Betrag des erfassten Lenkradwinkels den Winkelschwellenwert T1 unterschreitet und als auch die erfasste Fahrgeschwindigkeit den Geschwindigkeitsschwellenwert T2 überschreitet. Nur wenn dies der Fall ist, wird mittels eines zweiten Schaltgliedes 29 ein Aktivierungssignal C auf einen Aktivierungswert V1 = 1 gesetzt. In allen anderen Fällen wird das Aktivierungssignal C auf Deaktivierungswert V2 = 0 gesetzt und dadurch die Auswertung von Änderungen des Lenkradwinkels verhindert. Dadurch wird vorteilhaft berücksichtigt, dass eine erfindungsgemäße Auswertung von Änderungen des Lenkradwinkels nur bei höheren Geschwindigkeiten und kleineren Lenkradwinkeln sinnvoll ist. Beispielsweise werden als Winkelschwellenwert T1 ein Winkel von 40° und als Geschwindigkeitsschwellenwert T2 eine Geschwindigkeit von 50 km/h gewählt. Die Bildung des Aktivierungssignals C ist eine weitere optionale Ausgestaltung der Erfindung, d. h. braucht in einfacheren Ausführungsbeispielen nicht umgesetzt werden.
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Die ersten vier Tiefpässe 9 bis 12 unterdrücken vorteilhaft höherfrequente Anteile der erfassten Handmomente und Lenkradwinkel, beispielsweise beim Durchfahren eines Schlaglochs in einer Fahrbahn.
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Die ermittelte Handmomentänderung A, die ermittelte Lenkradwinkeländerung B und das Aktivierungssignal C werden mittels eines ersten Multiplizierers 31 miteinander multipliziert. Die Multiplikationsergebnisse werden mittels der Dioden 36, 37 und des Vorzeichenänderungsgliedes 34 in positive und negative Multiplikationsergebnisse getrennt. Die positiven Multiplikationsergebnisse werden von einem fünften Tiefpass 13 mit einer dritten Filterkonstante F3 tiefpassgefiltert, die negativen Multiplikationsergebnisse werden mittels des Vorzeichenänderungsgliedes 34 in ebenfalls positive Werte umgewandelt und von einem sechsten Tiefpass 14 mit der dritten Filterkonstante F3 tiefpassgefiltert, so dass hochfrequente Vorzeichenwechsel vorteilhaft unterdrückt werden und auf Vorzeichenwechsel nicht sofort reagiert wird.
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Aus von dem fünften Tiefpass 13 ausgegebenen ersten Tiefpassignalen S und von dem sechsten Tiefpass 14 ausgegebenen zweiten Tiefpassignalen F wird mittels des Subtrahierers 39 eine Differenz S - F gebildet und mittels des Maximumgliedes 41 ein Maximum max(S, F) ermittelt. Die Differenz S - F wird mittels des Dividierers 45 durch das Maximum max(S, F) dividiert, sofern mittels des Ausnahmebehandlungsgliedes 43 festgestellt wurde, dass das Maximum von Null verschieden ist. Anschließend wird das Divisionsergebnis (S - F) / max(S, F) dieser Division mittels eines zweiten Multiplizierer 32 mit dem Wert des Aktivierungssignals C multipliziert und das Ergebnis dieser Multiplikation wird mittels des Ausgabegliedes 47 als Ausgabeergebnis R ausgegeben. Das Ausgabeergebnis R ergibt sich daher zu
falls das Aktivierungssignal C den Aktivierungswert V1 = 1 annimmt. Andernfalls ergibt sich das Ausgabeergebnis R zu R = 0.
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Das Ausgabeergebnis R nimmt also Werte zwischen -1 und +1 an. Aus dem Wert des Ausgabeergebnis' R wird darauf geschlossen, ob eine Lenkradwinkeländerung von dem Fahrer verursacht wird. Beispielsweise werden die Vorzeichen der Handmomentänderung A und Lenkradwinkeländerung B derart festgelegt, dass bei einem negativen Wert des Ausgabeergebnis' R darauf geschlossen wird, dass die Änderung des Lenkradwinkels zu einem größerem Anteil von dem Fahrer verursacht wird, und bei einem positiven Wert des Ausgabeergebnis' R darauf geschlossen wird, dass die Änderung des Lenkradwinkels zu einem größerem Anteil nicht von dem Fahrer verursacht wird. Bei R = - 1 wird darauf geschlossen, dass die Änderung des Lenkradwinkels ausschließlich von dem Fahrer verursacht wird. Bei R = 1 wird darauf geschlossen, dass die Änderung des Lenkradwinkels überhaupt nicht von dem Fahrer verursacht wird.
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Ein alternatives Ausführungsbeispiel sieht vor, das Maximumglied 41 durch einen Addierer zu ersetzen. In diesem Fall ergibt sich das Ausgabeergebnis R zu
falls das Aktivierungssignal C den Aktivierungswert V1 = 1 annimmt. Andernfalls ergibt sich das Ausgabeergebnis R wiederum zu R = 0.
