DE102016008791A1 - Method for operating a vehicle - Google Patents
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- B62D15/025—Active steering aids, e.g. helping the driver by actively influencing the steering system after environment evaluation
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (1). Erfindungsgemäß lenkt ein Querführungsassistenzsystem (2) das Fahrzeug (1) autonom oder es unterstützt einen Lenkvorgang eines Fahrzeugführers, wobei Eingriffe des Querführungsassistenzsystems (2) in eine Lenkvorrichtung (5) des Fahrzeugs (1) durch Sicherheitslenkkraftgrenzwerte begrenzt werden und wobei diese Sicherheitslenkkraftgrenzwerte in Abhängigkeit von einem durch den Fahrzeugführer auf ein Lenkrad des Fahrzeugs (1) ausgeübten Handmoment angepasst und/oder in Abhängigkeit von einem jeweiligen Fahrzustand des Fahrzeugs (1) verschoben werden.The invention relates to a method for operating a vehicle (1). According to the invention, a transverse guidance assistance system (2) steers the vehicle (1) autonomously or supports a steering operation of a vehicle driver, interventions of the lateral guidance assistance system (2) in a steering device (5) of the vehicle (1) being limited by safety steering force limit values and these safety steering force limit values being dependent on a hand moment applied by the vehicle driver to a steering wheel of the vehicle (1) is adjusted and / or shifted in dependence on a respective driving state of the vehicle (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a method for operating a vehicle according to the features of the preamble of claim 1.
Aus dem Stand der Technik sind, wie in der
In der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved method for operating a vehicle.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a method for operating a vehicle having the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs lenkt ein Querführungsassistenzsystem das Fahrzeug autonom oder es unterstützt einen Lenkvorgang eines Fahrzeugführers, wobei Eingriffe des Querführungsassistenzsystems in eine Lenkvorrichtung des Fahrzeugs durch zweckmäßigerweise einer Lenkunterstützungsvorrichtung vorgegebene Sicherheitslenkkraftgrenzwerte, auch als Safety-Limits bezeichnet, begrenzt werden und wobei diese Sicherheitslenkkraftgrenzwerte in Abhängigkeit von einem durch den Fahrzeugführer auf ein Lenkrad des Fahrzeugs ausgeübten Handmoment angepasst und/oder in Abhängigkeit von einem jeweiligen Fahrzustand des Fahrzeugs verschoben werden.In a method according to the invention for operating a vehicle, a transverse guidance assistance system steers the vehicle autonomously or supports a steering operation of a vehicle driver, interventions of the transverse guidance assistance system in a steering device of the vehicle being limited by safety steering force limit values, also referred to as safety limits, which are suitably assigned to a steering assistance device Safety steering limits are adjusted in response to a force applied by the driver to a steering wheel of the vehicle manual torque and / or moved in response to a respective driving condition of the vehicle.
Die Lenkunterstützungsvorrichtung wird auch als Servolenkung bezeichnet und ist zweckmäßigerweise als eine elektromechanische Servolenkung ausgebildet. Die autonome Lenkung oder die Unterstützung des Lenkvorgangs des Fahrzeugführers durch das Querführungsassistenzsystem erfolgt zweckmäßigerweise durch eine der Grundlenkfunktion additiv überlagerte Lenkkraftvorgabe oder durch eine Winkelvorgabe eines Radwinkels, die durch ein Regelgesetz in eine additive Lenkkraftvorgabe gewandelt wird. Bei einer üblicherweise verwendeten Zahnstangenlenkung wird die Lenkkraftvorgabe auch als Rackforce bezeichnet. Die Sicherheitslenkkraftgrenzwerte werden daher auch als Rackforce-Limits bezeichnet.The steering assist device is also referred to as power steering and is expediently designed as an electromechanical power steering. The autonomous steering or the support of the steering operation of the vehicle driver by the transverse guidance assistance system is expediently by a basic steering function additively superimposed steering force specification or by an angle of a wheel angle, which is converted by a control law in an additive steering force specification. In a commonly used rack and pinion steering power specification is also referred to as Rackforce. The safety steering force limits are therefore also referred to as rack force limits.
Bisher werden für lenkende Fahrerassistenzsysteme, d. h. für Querführungsassistenzsysteme, üblicherweise quasi-statische fahrgeschwindigkeitsabhängige Sicherheitsgrenzwerte vorgegeben, die jedoch insbesondere bei einem Durchfahren langgezogener Kurven an ihre Grenzen kommen können. Durch die erfindungsgemäße Lösung werden vom Fahrzeugführer beherrschbare Grenzen, die von der funktionalen Sicherheit stammen, besser ausgenutzt. Dadurch wird eine Leistungsfähigkeit des Querführungsassistenzsystems verbessert. Insbesondere ist das Querführungsassistenzsystem durch die erfindungsgemäße Lösung auch in Verkehrssituationen voll einsatzfähig, in welchen es derzeit an seine Grenzen stößt, beispielsweise auch in engen Kurven. Das erfindungsgemäße Verfahren baut zweckmäßigerweise nur derart auf Signalen auf bzw. setzt die verwendeten Signale derart zusammen, dass vorgegebene funktionale Anforderungen und Sicherheitsanforderungen weiterhin erfüllt werden.So far, for steering driver assistance systems, i. H. for transverse guidance assistance systems, usually given quasi-static driving speed-dependent safety limits, which, however, can reach their limits, in particular when passing through elongated curves. The solution according to the invention makes better use of limits that are manageable by the driver and stem from functional safety. This improves the performance of the lateral guidance assistance system. In particular, the transverse guidance assistance system is fully operational by the solution according to the invention in traffic situations in which it currently reaches its limits, for example, in tight bends. The method according to the invention expediently builds on signals only in such a way or assembles the signals used in such a way that predetermined functional requirements and safety requirements are still met.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.
Dabei zeigt:Showing:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Zum autonomen Lenken des Fahrzeugs
Bisher werden für lenkende Fahrerassistenzsysteme, d. h. für Querführungsassistenzsysteme
Die Sicherheitsgrenzwerte der Lenkkraftvorgaben, d. h. die Sicherheitslenkkraftgrenzwerte, sind an ihre Wirkungen am Lenkrad und am Fahrzeug
Lenkt der Fahrzeugführer gegen eine additive Lenkkraft, welche durch das Querführungsassistenzsystem
Durch Überblenden der Sicherheitslenkkraftgrenzwerte in Abhängigkeit vom Handmoment am Lenkrad lässt sich ein handmomentbasiertes Limiter-Konzept, d. h. Begrenzerkonzept, realisieren, das einerseits die Wirkung am Lenkrad und anderseits am Fahrzeug
Zur Realisierung eines handmomentbasierten Rackforce-Limiters, d. h. Lenkkraftbegrenzers, müssen zwei fahrgeschwindigkeitsabhängige Kennlinien für die Sicherheitslenkkraftgrenzwerte aus Handmoment und Fahrzustand implementiert werden.To realize a hand-moment based Rackforce limiter, i. H. Lenkkraftbegrenzers, two vehicle speed-dependent characteristics for the safety steering force limits from manual torque and driving condition must be implemented.
Die Auswahl der maximal zulässigen Lenkkraft, d. h. des maximal zulässigen Sicherheitslenkkraftgrenzwertes RFMax, soll vereinfacht über einen normierten Gewichtungsfaktor μ erfolgen: The selection of the maximum permissible steering force, ie the maximum permissible safety steering force limit value RF Max , should be simplified via a normalized weighting factor μ:
Der normierte Gewichtungsfaktor μ beschreibt dabei den Anteil der Sicherheitslenkkraftgrenzwerte RFMax,StW, die aus dem Handmoment stammen, an den maximal zulässigen Sicherheitslenkkraftgrenzwerten RFMax. Der normierte Gewichtungsfaktor μ soll nur dann zum Einsatz kommen, wenn die Sicherheitslenkkraftgrenzwerte RFMax,Veh aus dem Fahrzustand größer gleich den Sicherheitslenkkraftgrenzwerten RFMax,StW aus dem Handmoment sind. Sind die Sicherheitslenkkraftgrenzwerte RFMax,Veh aus dem Fahrzustand kleiner als die Sicherheitslenkkraftgrenzwerte RFMax,StW aus dem Handmoment, sollen die Sicherheitslenkkraftgrenzwerte RFMax,Veh aus dem Fahrzustand als maximal zulässiger Sicherheitslenkkraftgrenzwert RFMax verwendet werden. Dies entspricht einem normierten Gewichtungsfaktor μ von null.The standardized weighting factor μ describes the proportion of the safety steering force limit values RF Max, StW , which originate from the manual torque, at the maximum permissible safety steering force limit values RF Max . The normalized weighting factor μ should only be used if the safety steering force limit values RF Max, Veh from the driving state are greater than or equal to the safety steering force limit values RF Max, StW from the manual torque. If the safety steering force limit values RF Max, Veh from the driving state are smaller than the safety steering force limit values RF Max, StW from the manual torque, the safety steering force limit values RF Max, Veh from the driving state should be used as the maximum permissible safety steering force limit value RF Max . This corresponds to a normalized weighting factor μ of zero.
Um die Änderungsdynamik der maximal zulässigen Sicherheitslenkkraftgrenzwerte RFMax gezielt zu begrenzen, kann der normierte Gewichtungsfaktor μ einer zeitlichen Filterung unterliegen, zum Beispiel einem Tiefpassfilter 1. Ordnung, um einen gefilterten normierten Gewichtungsfaktor μ* zu erhalten.In order to limit the change dynamics of the maximum permissible safety steering force limit values RF Max in a targeted manner, the normalized weighting factor μ may be subjected to temporal filtering, for example a first-order low-pass filter, in order to obtain a filtered normalized weighting factor μ *.
Da der Übergang von größeren maximal zulässigen Sicherheitslenkkraftgrenzwerten RFMax zu kleineren maximal zulässigen Sicherheitslenkkraftgrenzwerten RFMax schneller erfolgen soll als von kleineren maximal zulässigen Sicherheitslenkkraftgrenzwerten RFMax zu größeren maximal zulässigen Sicherheitslenkkraftgrenzwerten RFMax, soll keine einheitliche Zeitkonstante T1 verwendet werden, sondern es sollen unterschiedliche Zeitkonstanten T1,up und T1,down für den Auf- bzw. Abbau des normierten Gewichtungsfaktors μ verwendet werden. Die Zeitkonstante T1,up für den Aufbau des normierten Gewichtungsfaktors μ muss hierzu relativ klein sein, beispielsweise 0,1 Sekunden. Die Zeitkonstante T1,down für den Abbau des normierten Gewichtungsfaktors μ muss signifikant größer als die Zeitkonstante T1,up für den Aufbau des normierten Gewichtungsfaktors μ sein, beispielsweise eine Sekunde. Die genauen Werte für die Zeitkonstanten T1,up und T1,down werden zweckmäßigerweise in der Entwicklung des Verfahrens, d. h. in der Implementierung des Verfahrens in die Praxis und in das Fahrzeug
Um die Fälle Mit- und Gegenlenken unterschiedlich behandeln zu können, muss der Eingang des Filters abhängig von der Lenkkraftvorgabe der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit des Querführungsassistenzsystems
Um ein Mit- bzw. Gegenlenken zuverlässig erkennen zu können, müssen vom Fahrzeugführer wahrnehmbare minimale Lenkkräfte RFMin und zwei Schwellwerte MH,Min und MH,Max für das Handmoment MH definiert werden. Ist die vom Querführungsassistenzsystem
Alternativ oder zweckmäßigerweise zusätzlich zu der beschriebenen handmomentbasierten Anpassung der Sicherheitslenkkraftgrenzwerte erfolgt eine im Folgenden beschriebene fahrzustandsabhängige Verschiebung der Sicherheitslenkkraftgrenzwerte. Die bisher verwendeten quasi-statischen Sicherheitslenkkraftgrenzwerte sind auf geraden Fahrbahnabschnitten funktional vollkommen ausreichend. In langgezogen Kurven können, insbesondere bei höheren Fahrgeschwindigkeiten, funktional die Sicherheitslenkkraftgrenzwerte ohne die Unterstützung durch den Fahrzeugführer schnell erreicht werden. Eine Erhöhung des Eingriffs des Querführungsassistenzsystems
Um sicherzustellen, dass die Verschiebung nur dann erfolgt, wenn der Fahrzeugführer nicht mit- bzw. gegenlenkt, muss das Handmoment MH bei einer Verschiebung berücksichtigt werden. Da nicht alle mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit des Querführungsassistenzsystems
Die Anpassung der Sicherheitslenkkraftgrenzwerte erfolgt anhand einer asymmetrischen Verschiebung der minimalen Sicherheitslenkkraftgrenzwerte RFDyn,Min bzw. maximalen Sicherheitslenkkraftgrenzwerte RFDyn,Max.
Die asymmetrische Verschiebung soll durch einen quasi fahrzustandsabhängigen Wert σ realisiert werden. Der Absolutwert des fahrzustandsabhängige Werts σ muss auf einen Maximalwert σMax kleiner 1/2 begrenzt werden.
Der Auf- und Abbau der fahrzustandsabhängigen Verschiebung kann über einen aperiodischen Tiefpassfilter 2. Ordnung erfolgen.
Die Zeitkonstante T1 in Formel 12 ist üblicherweise nicht identisch zur oben in Formeln 2 bis 4 verwendeten Zeitkonstante T1. Um einerseits eine große Variabilität und anderseits die Beherrschbarkeit der Verschiebung sicherzustellen, muss die Zeitkonstante T1 zwischen 0,5 Sekunden und 2 Sekunden liegen.The time constant T 1 in formula 12 is usually not identical to the time constant T 1 used in formulas 2 to 4 above. On the one hand to ensure great variability and on the other hand the controllability of the shift, the time constant T 1 must be between 0.5 seconds and 2 seconds.
Der Eingang des Filters soll durch das Produkt aus dem Maximalwert σMax der Verschiebung, einem normierten Fahrzustand ρ und einem handmomentbasierten Anteil ϑ gebildet werden. Der normierte Fahrzustand ρ repräsentiert die Querbewegung des Fahrzeugs
Da sich zwischen der vom Querführungsassistenzsystem
Dabei ist ∧ der logische Operator „und” und ∨ oder logische Operator „oder”. Um die Größen vergleichen zu können, werden die gemessenen Größen Gierrate und Querbeschleunigung ay zweckmäßigerweise offsetkorrigiert. Anschließend werden die offsetfreien Größen angeforderte Lenkkraft RFRq, Querbeschleunigung ay und Gierrate normiert. Die Normierung der einzelnen Größen muss über fahrgeschwindigkeitsabhängige Maximalwerte, d. h. über eine maximale Querbeschleunigung ay,Max und Gierrate und die Sicherheitslenkkraftgrenzwerte RFMax,Veh, erfolgen. D. h. als Bezugsgröße für die angeforderte Lenkkraft RFRq werden die Sicherheitslenkkraftgrenzwerte RFMax,Veh verwendet, die aus den Fahrzustandsänderungen stammen. Für die normierte Gierrate bzw. Querbeschleunigung kann eine gemeinsame fahrgeschwindigkeitsabhängige Kennlinie angelegt werden.Where ∧ is the logical operator "and" and ∨ or logical operator "or". In order to be able to compare the sizes, the measured quantities become yaw rate and lateral acceleration a y suitably offset corrected. Subsequently, the offset-free quantities requested steering force RF Rq , lateral acceleration a y and yaw rate normalized. The normalization of the individual quantities must be based on maximum speed-dependent maximum values, ie on a maximum lateral acceleration a y, max and yaw rate and the safety steering force limits RF Max, Veh , occur. Ie. As a reference for the requested steering force RF Rq , the safety steering force limit values RF Max, Veh are used which originate from the driving state changes. For the normalized yaw rate or lateral acceleration, a common vehicle speed-dependent characteristic curve can be created.
Die Umrechnung der maximalen Querbeschleunigung ay,Max und Gierrate erfolgt zweckmäßigerweise über die Fahrgeschwindigkeit vx. The conversion of the maximum lateral acceleration a y, max and yaw rate expediently takes place via the driving speed v x .
Besitzen die normierte angeforderte Lenkkraft, die normierte Querbeschleunigung und die normierte Gierrate ein positives Vorzeichen, soll der normierte Fahrzustand ρ dem kleinsten Wert entsprechen. Besitzen die normierte angeforderte Lenkkraft, die normierte Querbeschleunigung und die normierte Gierrate ein negatives Vorzeichen, soll der normierte Fahrzustand ρ dem größten Wert entsprechen. Besitzen die normierte Querbeschleunigung und die normierte Gierrate unterschiedliches Vorzeichen, soll der normierte Fahrzustand ρ auf den Wert Null gesetzt werden. If the normalized requested steering force, the normalized lateral acceleration and the normalized yaw rate have a positive sign, the normalized driving state ρ should correspond to the lowest value. If the normalized requested steering force, the normalized lateral acceleration and the normalized yaw rate have a negative sign, the normalized driving state ρ should correspond to the largest value. If the normalized lateral acceleration and the standardized yaw rate have different signs, the normalized driving state ρ should be set to the value zero.
Alternativ oder ergänzend zu den normierten Einzelgrößen kann auch ein normierter Lenkradwinkel bzw. Lenkwinkel zur Bildung des normierten Fahrzustands verwendet werden. Die Normierung der Winkel kann dabei über einen fahrzustandsbezogenen maximalen Lenkradwinkel bzw. Lenkwinkel erfolgen.Alternatively or in addition to the normalized individual variables, a normalized steering wheel angle or steering angle can also be used to form the normalized driving state. The normalization of the angle can be done via a driving state related maximum steering wheel angle or steering angle.
Der handmomentbasierten Anteil ϑ im Eingang des Tiefpassfilters soll Mit- und Gegenlenken gleich behandeln. Die Steuerung des handmomentbasierten Anteils ϑ soll über eine normierte quadratische Abhängigkeit beschrieben werden.The hand torque-based portion θ in the input of the low-pass filter should treat equal and opposite steering equal. The control of the hand torque-based component θ shall be described by means of a normalized quadratic dependence.
Ohne Handmoment MH soll der handmomentbasierte Anteil ϑ im Filtereingang den Wert Eins betragen. Überschreitet das Handmoment MH betragsmäßig ein maximales Handmoment, muss der handmomentbasierte Anteil ϑ den Wert Null annehmen. Ist das Handmoment MH betragsmäßig kleiner als das maximale Handmoment, soll der handmomentbasierte Anteil ϑ über eine normierte quadratische Abhängigkeit zurückgenommen werden. Als Bezugsgröße für die Normierung des Handmoments MH wird zweckmäßigerweise ein fahrgeschwindigkeitsabhängiges maximales Handmoment verwendet. Idealerweise entspricht das maximale Handmoment dem oberen Schwellwert MH,Max des Handmoments MH, der bereits zur Erkennung des Gegenlenkens beim oben beschriebenen handmomentbasierten Lenkkraftbegrenzer eingesetzt wird.Without manual torque M H , the hand torque-based component θ in the filter input should be one. If the manual torque M H exceeds a maximum manual torque in absolute terms, the hand torque-based component θ must assume the value zero. If the manual torque M H is smaller in magnitude than the maximum manual torque, the hand-torque-based component θ should be reduced by a normalized quadratic dependence. As a reference for the normalization of the manual torque M H is advantageously a driving speed-dependent maximum manual torque is used. Ideally, the maximum manual torque corresponds to the upper threshold value M H, Max of the manual torque M H , which is already used to detect the counter-steering in the hand-torque-based steering force limiter described above.
Zum Aktiveren der fahrzustandsabhängigen Verschiebung der Sicherheitslenkkraftgrenzwerte empfängt die elektromechanische Servolenkung zweckmäßigerweise ein Steuerungssignal von der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit des Querführungsassistenzsystems
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- QuerführungsassistenzsystemLateral control assistance system
- 33
- gelenktes Radsteered wheel
- 44
- LenkunterstützungsvorrichtungSteering assist device
- 55
- Lenkvorrichtungsteering device
- FF
- vorausfahrendes weiteres Fahrzeugpreceding vehicle
- FBFB
- Fahrbahnroadway
- FSFS
- Fahrspurlane
- FSMFSM
- Fahrspurmarkierunglane marker
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009000868 A1 [0002] DE 102009000868 A1 [0002]
- DE 102011055339 A1 [0003] DE 102011055339 A1 [0003]
Claims (5)
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DE102016008791.9A Withdrawn DE102016008791A1 (en) | 2016-07-01 | 2016-07-19 | Method for operating a vehicle |
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US11091194B2 (en) | 2018-02-02 | 2021-08-17 | Ford Global Technologies, Llc | Operating motor vehicle electrically assisted steering |
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-
2016
- 2016-07-19 DE DE102016008791.9A patent/DE102016008791A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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