DE102014204601A1

DE102014204601A1 - Verfahren zur Notausweichassistenz für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102014204601A1
Application number: DE102014204601.7A
Authority: DE
Inventors: Kai Bretzigheimer; Ulrich Stählin; Bernd Hartmann; Frank Seurer
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-05-21
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: DE102014204601B4

Abstract

Es wird ein Verfahren für ein Notausweichassistenzsystem für ein Fahrzeug abgegeben. Das Notausweichassistenzsystem umfasst ein Umfelderfassungssystem, einen Lenkwinkelsensor, einen Handlenkmomentsensor, Mittel zur Erfassung einer Fahrzeugquerbeschleunigung und Mittel zur Ausgabe eine Überlagerungsmoments auf eine Lenkung. Eine Kollisionsgefahr wird mit der Vorrichtung zur Umfelderfassung und ein Ausweichmanöver des Fahrers wird mit Signalen des Lenkwinkels oder Handlenkmomentsensors erkannt. Bei erkannter Kollisionsgefahr wird das Ausweichmanöver des Fahrers auf ein drohendes Übersteuern hin überprüft und bei Erkennung eines drohenden Übersteuerns wird ein erstes Überlagerungsmoment entgegen der Richtung eines Handlenkmoments auf die Lenkung gegeben.

Description

Die Erfindung betrifft das technische Gebiet eines Notausweichassistenzsystems für Kraftfahrzeuge.
In einer Notausweichsituation könnte ein Fahrer das Lenkrad eines Fahrzeugs unnötig heftig, insbesondere zu weit oder zu schnell drehen. Eine zu schnelle oder starke Lenkbewegung birgt die Gefahr die Stabilitätsgrenzen des Fahrzeugs zu überschreiten und/oder das Risiko von der Fahrbahn abzukommen. Weiterhin könnte es schwierig sein, nach einer anfänglich sehr starken Lenkung vom Hindernis weg (Übersteuern), das Fahrzeug zurück in eine Ausweichgasse neben dem Hindernis zu lenken.
Es ist die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers in einer Notausweichsituation anzugeben.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Es wird ein Verfahren für ein Notausweichassistenzsystem für ein Fahrzeug angegeben. Das System umfasst ein Umfelderfassungssystem, das z. B. als Radar-, Lidar- oder Kamerasensorsystem oder Fahrzeug-zu-X Kommunikationssystem ausgebildet ist, einen Lenkwinkelsensor, einen Handlenkmomentsensor, der insbesondere in der Lenksäule verbaut ist, Mittel zur Erfassung einer Fahrzeugquerbeschleunigung, wobei die Fahrzeugbeschleunigung aus einem Querbeschleunigungssensor, oder aus einem Bremsen-, oder Airbagsteuergerät, bzw. aus einem zentralen Fahrwerk Steuergerät ermittelt werden kann, und Mittel zur Ausgabe eines Überlagerungsmoments auf eine elektrische Lenkung. Die Ausgabe des Überlagerungsmoments kann realisiert werden durch die entsprechende Rücknahme an unterstützendem Lenkmoment einer (elektrischen) Servolenkung oder durch das Aufschalten eines entsprechenden Moments entgegen der Drehrichtung des Lenkrads. Eine Kollisionsgefahr wird mit der Vorrichtung zur Umfelderfassung erkannt, die Objekte in der Fahrzeugumgebung erfasst. Ein Ausweichmanöver des Fahrers wird mit Signalen des Lenkwinkelsensors und/oder Handlenkmomentsensors erkannt. Es ist ein Kerngedanke der Erfindung, dass bei erkannter Kollisionsgefahr das Ausweichmanöver des Fahrers auf ein drohendes Übersteuern hin überwacht wird und bei Erkennung eines drohenden Übersteuerns ein erstes Überlagerungsmoment entgegen der Richtung des Handlenkmoments auf die Lenkung gegeben wird. Das erste Überlagerungsmoment soll also einem Übersteuern durch den Fahrer entgegenwirken.
Zur Erkennung eines drohenden Übersteuerns durch den Fahrer wird vorgeschlagen, dass ein Wert für eine prognostizierte Fahrzeugquerbeschleunigung von einer aktuellen Fahrzeugquerbeschleunigung überschritten werden muss. Die prognostizierte Fahrzeugquerbeschleunigung wird vorzugsweise aus den Eingangsgrößen Lenkwinkel und/oder Lenkwinkelgeschwindigkeit abgeleitet. Dazu können die aktuellen Werte und/oder die Historie, d. h. früheren Messungen, der Werte der genannten Eingangsgrößen benutzt werden. Es muss also für die Erkennung des Übersteuerns gerade keine Solltrajektorie für das Ausweichmanöver berechnet werden.
In einer positiven Ausgestaltung der Erfindung wird erst wenn eine Fahrzeugquerbeschleunigung infolge des Lenkens mit einem Wert oberhalb eines Schwellwerts erfolgt ist, das erste Überlagerungsmoment aktiviert. So wird verhindert, dass eine anfängliche starke vom Fahrer so gewollter Lenkbewegung, die dem Ausweichen vor dem Kollisionsobjekt dient, durch ein Überlagerungsmoment gedämpft wird.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Überlagerungsmoment in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel und/oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder einer Lenkwinkelbeschleunigung und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit gewählt wird. Vorzugsweise gilt je größer Lenkwinkel und/oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder die Lenkwinkelbeschleunigung desto größer wird das hemmende Überlagerungsmoment gewählt. Insbesondere soll das Überlagerungsmoment mit der Intensität der Lenkbewegung durch den Fahrer skalieren und letzterer entgegenwirken (viskose Dämpfung). Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Dämpfungsmoment so gewählt wird, dass ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen Dämpfung und Winkelbeschleunigung erzielt wird: Dämpfungsmoment = Faktor × Lenkradwinkelbeschleunigung. Idealerweise wird dabei der Faktor mit größerer Lenkwinkelbeschleunigung ebenfalls größer, wobei u. U. ab einem bestimmten Wert eine Sättigung des Faktors eingestellt wird. Diese Überlegung ist natürlich auch auf die Abhängigkeit von Lenkwinkel und/oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit übertragbar.
Je größer die Fahrzeuggeschwindigkeit desto größer wird vorzugsweise das hemmende Überlagerungsmoment gewählt, weil das Fahrzeug gerade bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten besonders kritisch auf intensive Lenkbewegungen reagiert.
Je kritischer die Situation, d. h. je kleiner die Zeit bis zur Kollision (TTC: Time to Collision), desto größer wird in einer Ausgestaltung der Erfindung das hemmende Überlagerungsmoment gewählt. In einer kritischen Situation ist ein unbeabsichtigtes Überreißen wahrscheinlicher als in weniger kritischen Situationen. Je geringer der wahrscheinlich oder sicher notwendige seitliche Versatz, der für ein Ausweichmanöver benötigt wird, desto größer wird die Dämpfung gewählt. Der seitliche Versatz kann z. B. mit der Vorrichtung zur Umfelderfassung erkannt werden, die die Breite des Kollisionsobjekts bestimmt. Insbesondere kann aus der Breite des Kollisionsobjekts allein oder in Kombination mit einer vorgebbaren Breite eines Egofahrzeugs der seitliche Versatz bestimmt werden. Je agiler die grundsätzliche Fahrzeugauslegung, desto größer die Dämpfung. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird das erste Überlagerungsmoment derart gewählt, dass das Überlagerungsmoment einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das erste Überlagerungsmoment derart gewählt, dass kein Nulldurchgang bzw. Richtungswechsel des Handlenkmoments erfolgt. So wird sichergestellt, dass die Richtung der vom Fahrer auf das Lenkrad aufgegebenen Lenkbewegung nicht verändert wird, sondern nur eine Dämpfung erfolgt. Die maximale Größe des Überlagerungsmoments ist also derart, dass ein Handlenkmomentsensor, der typischerweise in der Lenksäule verbaut ist, 0 Nm misst. Beispielsweise lenkt der Fahrer mit 8 Nm während ein Rückstellmoment von 6 Nm herrscht. Resultierend würde die Lenkung mit 2 Nm in Ausweichrichtung bewegt, dieser Wert wird vom Handlenkmomentsensor erfasst. Durch das Aufschalten eines Überlagerungsmoments in Richtung des Rückstellmoments z. B. in der Höhe von 1 Nm kann die Lenkgeschwindigkeit reduziert und somit gedämpft werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das erste Überlagerungsmoment deaktiviert, wenn das Handlenkmoment die Richtung wechselt und somit ein Lenken in eine Ausweichgasse neben dem Hindernis anzeigt.
In einer positiven Ausgestaltung der Erfindung wird nach einem Richtungswechsel des Handlenkmoments ein zweites Überlagerungsmoment in Richtung des Handlenkmoments zur Unterstützung des Fahrers beim Einscheren in eine Ausweichgasse ausgegeben.
In einer weiteren positiven Ausgestaltung der Erfindung wird dem Fahrer eine Lenkempfehlung zum Einlenken in die Ausweichgasse gegeben wird, wenn ein Winkel α zwischen der Fahrzeuglängsrichtung vor dem Ausweichmanöver und der aktuellen Fahrzeuglängsrichtung einen vorgebbaren Schwellwert S_a überschreitet. Der Winkel α kann aus der Historie der Quergeschwindigkeit und/oder des Gierwinkels und/oder der Gierrate des Fahrzeugs bestimmt werden. Alternativ kann eine Abschätzung des Winkels α aus zumindest einem der aktuellen Werte von Quergeschwindigkeit, Gierwinkels oder Gierrate erfolgen. Durch die Lenkempfehlung kann ein Abkommen des Fahrzeugs von der Fahrbahn vermieden werden. Die Lenkempfehlung kann durch die Aufschaltung eines dritten (das Handlenkmomet) hemmenden Überlagerungsmoments gegeben werden. Das dritte Überlagerungsmoment wird derart gewählt, dass ein Nulldurchgang des Handlenkmoments erfolgt. So wird ein Richtungswechsel in die Ausweichgasse hinein sichergestellt. Alternativ kann die Lenkempfehlung als kurzer Lenkruck entgegengesetzt zur Richtung des Handlenkmoments umgesetzt werden, so dass die Aufmerksamkeit des Fahrers auf die Einleitung eines Richtungswechsels gelenkt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Schwellwert S_a in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs während des Ausweichmanövers vorgegeben. Vorzugsweise wird bei einer großen Geschwindigkeit des Fahrzeugs der Schwellwert S_a kleiner gewählt als bei einer kleinen Geschwindigkeit.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein viertes Überlagerungsmoment auf die Lenkung gegeben, wenn ein Einlenken in eine Ausweichgasse und anschließendes Übersteuern erkannt worden ist. Das vierte Überlagerungsmoment ist so ausgestaltet, dass das Fahrzeug in eine Richtung, die der Fahrzeuglängsrichtung vor dem Ausweichmanöver entspricht, manövriert wird. Insbesondere wird ein Übersteuern in der Ausweichgasse erkannt, wenn eine Gierrate des Fahrzeugs einen vorgebbaren Schwellwert S_G übersteigt. Ein Einlenken in eine Ausweichgasse kann z. B. an einem Richtungswechsel des Handlenkmoments während eines Ausweichmanövers erkannt werden.

Claims

Verfahren für ein Notausweichassistenzsystem für ein Fahrzeug, wobei das Notausweichassistenzsystem ein Umfelderfassungssystem, einen Lenkwinkelsensor, einen Handlenkmomentsensor, Mittel zur Erfassung einer Fahrzeugquerbeschleunigung und Mittel zur Ausgabe eines Überlagerungsmoments auf eine Lenkung umfasst, und eine Kollisionsgefahr mit der Vorrichtung zur Umfelderfassung erkannt wird und ein Ausweichmanöver des Fahrers mit Signalen des Lenkwinkelsensors oder Handlenkmomentsensors erkannt wird dadurch gekennzeichnet, dass bei erkannter Kollisionsgefahr das Ausweichmanöver des Fahrers auf ein drohendes Übersteuern hin überwacht wird und bei Erkennung eines drohenden Übersteuerns ein erstes Überlagerungsmoment auf eine Lenkung gegeben wird, das ein Handlenkmoment dämpft.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein drohendes Übersteuern erkannt wird, wenn eine prognostizierte Fahrzeugquerbeschleunigung oder eine Gierrate von einer aktuellen Fahrzeugquerbeschleunigung oder aktuellen Gierrate überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die prognostizierte Fahrzeugquerbeschleunigung wird aus zumindest einer der Größen Lenkwinkel oder Lenkwinkelgeschwindigkeit abgeleitet.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erst wenn eine Fahrzeugquerbeschleunigung mit einem Wert oberhalb eines Schwellwerts erfolgt ist, das erste Überlagerungsmoment aktiviert werden kann.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Überlagerungsmoment in Abhängigkeit von zumindest einer der folgenden Größen gewählt wird: Lenkwinkel, Lenkwinkelgeschwindigkeit, einer Lenkwinkelbeschleunigung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Zeitdauer bis zur Kollision, seitlicher Versatz, der zum Umfahren des Kollisonsobjekts benötigt wird und Agilität eines Fahrzeugs.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Überlagerungsmoment derart gewählt wird, dass das Überlagerungsmoment einen vorgebenen Maximalwert nicht überschreitet und/oder kein Nulldurchgang des Handlenkmoments erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Überlagerungsmoment deaktiviert wird, wenn das Handlenkmoment eine Richtung wechselt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Richtungswechsel des Handlenkmoments ein zweites Überlagerungsmoment in Richtung des Handlenkmoments zur Unterstützung des Fahrers beim Einscheren in eine Ausweichgasse ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fahrer eine Lenkempfehlung zum Einlenken in eine Ausweichgasse gegeben wird, wenn ein Winkel α zwischen der Fahrzeuglängsrichtung vor dem Ausweichmanöver und der aktuellen Fahrzeuglängsrichtung einen vorgebbaren Schwellwert S_a überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkempfehlung ein drittes Überlagerungsmoment ist, wobei i) das dritte Überlagerungsmoment derart gewählt wird, dass ein Nulldurchgang des Handlenkmoments erfolgt oder ii) das dritte Überlagerungsmoment als ein kurzer Lenkruck entgegengesetzt zur Richtung des Handlenkmoments ist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert S_a in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs während des Ausweichmanövers vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein Einlenken in eine Ausweichgasse und anschließendes Übersteuern erkannt worden ist, ein viertes Überlagerungsmoment auf die Lenkung gegeben wird, das so ausgestaltet ist, dass das Fahrzeug in Fahrzeuglängsrichtung vor dem Ausweichmanöver manövriert wird.
Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass ein Übersteuern in der Ausweichgasse erkannt wird, eine Gierrate des Fahrzeugs einen vorgebbaren Schwellwert S_G übersteigt.
Notausweichassistenzsystem für ein Fahrzeug unfassend – einen Umfelderfassungssystem, – einen Lenkwinkelsensor, – einen Handlenkmomentsensor, – Mittel zur Erfassung einer Fahrzeugquerbeschleunigung – Mittel zur Ausgabe eine Überlagerungsmoments auf eine Lenkung und – eine Auswerte- und Steuereinheit mit einem elektronischen Speicher, auf dem ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche hinterlegt ist, und einem Prozessor zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche.