DE102017202468B4

DE102017202468B4 - Warneinrichtung eines Fahrzeuges zur Warnung eines Fahrzeugfahrers beim Verlassen einer Spur

Info

Publication number: DE102017202468B4
Application number: DE102017202468.2A
Authority: DE
Inventors: Johannes Albrecht; Matthias Schölzel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2037-02-16
Also published as: DE102017202468A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Warneinrichtung eines Fahrzeuges zur Warnung eines Fahrzeugfahrers beim Verlassen einer Spur umfassend einen elektromechanische Servolenkung, welcher einen Aktuator umfasst der ein Lenkmoment erzeugen kann, wobei das Lenkmoment bei ungewolltem Verlassen der Fahrspur in Form einer haptischen Rückmeldung vom Fahrzeugfahrer an einer Lenkhandhabe spürbar ist, sowie eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Lenkmoments bei Erfassen eines unerwünschten Spurverlassens des Fahrzeuges. Die Warneinrichtung umfasst dabei zumindest einen Sensor, der zumindest einen für das die haptische Rückmeldung erzeugende Lenkmoment charakteristischen Kennwert erfasst und wobei die Steuereinheit eine Regeleinheit umfasst, welche das Lenkmoment in Abhängigkeit des zumindest einen erfassten charakteristischen Kennwertes von einem Ist-Wert auf einen Soll-Wert verändert

Description

Die Erfindung betrifft eine Warneinrichtung eines Fahrzeuges zur Warnung eines Fahrzeugfahrers beim Verlassen einer Spur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Spurverlassenswarnung für einen Fahrzeugfahrer. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 102 49 354 A1 und die DE 10 2010 014 946 A1 verwiesen.
Eine Spurverlassenswarnung ist üblicherweise eine Teilfunktion eines sogenannten Spurhalteassistenten, welche den Fahrer eines Fahrzeuges vor bzw. während dem Verlassen einer Fahrspur auf einer Straße warnt. Hierzu kommen unterschiedliche optische Systeme und Steuerungen zum Einsatz, mit welchen die Position des Fahrzeuges innerhalb der Fahrspur bestimmt wird. Bei Unterschreitung eines bestimmten Abstandes zur Fahrbahnmarkierung und eines möglichen Fahrbahnverlassens warnt das System.
Die Warnung an den Fahrer erfolgt dabei je nach Fahrzeug durch unterschiedliche Wahrnehmungskanäle. Beispielsweise kann eine Warnung über eine optische Anzeige im Head-Up-Display (HUD), über ein akustisches Signal oder über eine haptische Rückmeldung (vgl. DE 102 49 354 A1 ) erfolgen. Eine aus dem Stand der Technik bekannte haptische Rückmeldung stellt dabei eine Lenkradvibration dar.
Dabei ist es zum einen möglich die Lenkradvibration mittels eines oder mehreren am Lenkrad angebrachten Unwuchtmotoren zu erzeugen. Alternativ ist es bekannt, wie in der DE 10 2010 014 946 A1 aufgezeigt, derartige Lenkradvibrationen in Form von synthetischen Lenkmomenten durch einen elektrischen Motor in der Lenkanlage zu realisiert. Zur Erzeugung derartiger Lenkmomente am Lenkrad wird die bereits im Fahrzeug vorhandene Servolenkung bzw. sogenannte Electrical-Power-Steering (kurz EPS) genutzt. Synthetische Lenkmomente können demnach mit geringem bzw. bei vorhandener EPS ohne zusätzlichen Hardwareaufwand generiert werden. Mittels einer geeigneten Steuereinheit wird die Aktuatorik der EPS bzw. der Servolenkung derart angesteuert, dass bei Überschreiten einer Fahrspur ein Lenkmoment in Form einer Vibration des Lenkrades erzeugt wird.
Nachteilig am genannten Stand der Technik ist jedoch, dass die Aufschaltung des Lenkmoments zur Erzeugung der Lenkradvibration mit vordefinierten Kennwerten bzw. Parametern erfolgt. Einflussfaktoren, wie beispielsweise die aktuell herrschende Temperatur und Toleranzstreuungen führen dabei zu einer unterschiedlichen Ausprägung der Vibration am Lenkrad. Der Fahrer verspürt so je nach Einflussfaktoren unterschiedliche Ausprägungen der Lenkradvibration für die gleiche Warnung.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Warneinrichtung eines Fahrzeuges zur haptischen Warnung eines Fahrzeugfahrers beim Verlassen einer Spur aufzuzeigen, bei welcher der Fahrer in jeder Situation bei gleicher Warnintension die gleiche Ausprägung der haptischen Rückmeldung verspürt.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch eine Warneinrichtung eines Fahrzeuges zur Warnung eines Fahrzeugfahrers beim Verlassen einer Spur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mittels einem Verfahren zur Spurverlassenswarnung nach Anspruch 6. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Es wird eine Warneinrichtung eines Fahrzeuges zur Warnung eines Fahrzeugfahrers beim Verlassen einer Spur vorgeschlagen. Die Warneinrichtung umfasst dabei ein Lenksystem, welches einen Aktuator umfasst der bei ungewolltem Verlassen der Fahrspur eine haptischen Rückmeldung an einen Fahrzeugfahrer ausgibt. Außerdem umfasst die Warneinrichtung eine Steuereinheit zur Ansteuerung der haptischen Rückmeldung bei Erfassen eines unerwünschten Spurverlassens des Fahrzeuges.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Warneinrichtung zumindest einen Sensor umfasst, der zumindest einen für die haptische Rückmeldung charakteristischen Kennwert erfasst, wobei die Steuereinheit eine Regeleinheit umfasst, welche die haptische Rückmeldung in Abhängigkeit des zumindest einen erfassten charakteristischen Kennwertes von einem Ist-Wert auf einen Soll-Wert verändert.
Besonders bevorzugt umfasst eine solche Warneinrichtung ein elektromechanisches Lenksystem, wie beispielsweise eine elektromotorische Servolenkung bzw. eine sogenannte elektromechanische Lenkung (auch EPS genannt), welches über einen Aktuator verfügt, der in der Lage ist ein Lenkmoment zu erzeugen. Verlässt das Fahrzeug (ungewollt) die Fahrspur, so wird der Aktuator von einer Steuereinheit derart angesteuert, dass der Fahrzeugfahrer eine haptische Rückmeldung an einer Lenkhandhabe, beispielsweise an einem Lenkrad, verspürt.
Eine derartige haptische Rückmeldung stellt insbesondere eine Lenkradvibration bzw. eine Vibration der Lenkhandhabe dar, welche beispielsweise durch ein schnell alternierendes Lenkmoment erzeugt werden kann. Alternativ dazu ist ebenfalls ein Klopfen oder Rütteln des Lenkrades bzw. der Lenkhandhabe als haptische Rückmeldung bzw. als Spurverlassenswarnung denkbar.
Wie bereits genannt, wird die haptische Rückmeldung, insbesondere die Lenkradvibration als Spurverlassenswarnung bevorzugt mittels einer elektromechanischen Lenkung (EPS) bzw. einer elektromechanischen Servolenkung erzeugt. Hierbei unterstützt und überlagert ein programmgesteuerter Elektrostellmotor bzw. Aktuator an der Mechanik der Lenkung (Lenksäule oder Lenkgetriebe) die Lenkbewegungen des Fahrers. Anders herum ist es auch machbar mit Hilfe der EPS ein Lenkmoment an der Lenkhandhabe zu stellen und somit eine haptische Rückmeldung an den die Lenkhandhabe berührenden Fahrzeugfahrer auszugeben. Wird ein alternierendes Lenkmoment gestellt, so nimmt der Fahrer dieses an der Lenkhandhabe bzw. am Lenkrad als Vibration wahr.
Eine solche Warnung für den Fahrzeugführer soll jedoch nur dann geschehen, wenn das Fahrzeug eine Spur ungewollt verlässt. Ist also beispielsweise kein Blinker gesetzt und das Fahrzeug überquert bzw. nähert sich einer Fahrspur, so kann davon ausgegangenen werden, dass der Fahrer des Fahrzeuges die Fahrspur nicht absichtlich verlassen möchte. Um diesen darauf aufmerksam zu machen wird der Fahrer haptisch, insbesondere in Form einer Lenkradvibration, gewarnt.
Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Warneinrichtung zumindest einen Sensor umfasst, der zumindest einen charakterisierenden Kennwert für die haptische Rückmeldung, insbesondere einen charakterisierenden Kennwert für das die haptische Rückmeldung erzeugende Lenkmoment, erfasst. Anhand des erfassten Kennwerts lässt sich ein aktueller Ist-Wert der Ausprägung der haptischen Rückmeldung durch die Steuereinheit ableiten. Nach einem Abgleich dieses Ist-Werts mit einem vorgegebenen Soll-Wert der Ausprägung der haptischen Rückmeldung durch die Steuereinheit und bei Feststellung einer Abweichung dieser beiden voneinander, wird der Ist-Wert auf einen Soll-Wert verändert.
Anstatt kontinuierlich gleicher Parameter zur Ansteuerung der haptischen Rückmeldung, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, geschieht die Parameterwahl zur Ansteuerung der haptische Rückmeldung in dieser Erfindung mittels einer geregelten Funktion. Dies ermöglicht es auf Einflussfaktoren der Ausprägung der Warnung zu reagieren und die für den Fahrer spürbare Ausprägung bzw. Intensität der haptischen Rückmeldung zu jeder Zeit konstant (ohne Schwankungen) zu halten.
So können beispielsweise die aktuell herrschende Temperatur, Toleranzstreuungen der haptischen Rückmeldung, Streuungen der haptischen Rückmeldung durch Rückmeldungen von Straßengegebenheiten bzw. Fahrbahnrückmeldungen oder auch Streuungen durch unterschiedlich verbaute Bauteile sowie ein sich verändernder Händedruck am Lenkrad zu unterschiedlicher Ausprägung der haptischen Rückmeldung, insbesondere der Lenkradvibration führen. Derartige Schwankungen und Ungenauigkeiten werden im Stand der Technik nicht bei der Ansteuerung des Lenkmoments mitberücksichtigt. Dies kann dazu führen, dass der Fahrer zu unterschiedlichen Zeitpunkten während einer Fahrt mit einer unterschiedlich hohen Intensität der haptischen Rückmeldung gewarnt wird, obwohl immer vor einer gleichen Situation, nämlich einem Verlassen der Spur gewarnt werden soll. Den Fahrer kann dies irritieren bzw. sogar aufgrund der unterschiedlichen Intensität der Warnung denken lassen, dass ihn das Fahrzeug vor etwas anderem warnen möchte als vor einem Spurverlassen. Durch eine erfindungsgemäße geregelte Ansteuerung der haptischen Rückmeldung kann ermöglicht werden, dass der Fahrer bei jedem Spurverlassen konstant eine gleiche Ausprägung der haptischen Rückmeldung verspürt.
Wie bereits genannt, stellt die haptische Rückmeldung in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung eine Lenkradvibration dar. Diese Vibration kann beispielsweise durch ein schnell alternierendes Lenkmoment erreicht werden. Um stets die gleiche Intensität bzw. Ausprägung dieser Vibration zu gewährleisten, weist die Soll-Vibration bevorzugt eine vorgegebene Soll-Frequenz und eine vorgegebene Soll-Amplitude auf.
Genannte Schwankungen bzw. Störeinflüsse, welche während einer haptischen Rückmeldung bzw. einer Lenkradvibration auftreten können, beeinflussen insbesondere die Amplitude der Lenkradvibration. Es ist deswegen in einer weiteren bevorzugten Ausführung vorgesehen, dass der charakteristische Kennwert, in dessen Abhängigkeit die haptische Rückmeldung, insbesondere das Lenkmoment verändert wird, die Amplitude der haptischen Rückmeldung bzw. der Lenkradvibration bzw. des Lenkmoments ist.
Wird demnach festgestellt, dass die aktuelle Ist-Amplitude der haptischen Rückmeldung, insbesondere des aufgeschalteten Lenkmoments nicht der vorgegebenen Soll-Amplitude entspricht, so ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Steuereinheit die aktuelle Ist-Amplitude derart anpasst, dass diese zumindest annähernd der Soll-Amplitude entspricht.
Die aktuelle Ist-Amplitude der haptischen Rückmeldung, insbesondere der Lenkradvibration kann beispielsweise über einen Drehstabmomentensensor gemessen werden. Dieser befindet sich bereits im Fahrzeug und ist üblicherweise an einer Lenkspindel angebracht. Dabei ist es möglich, dass der Sensor die Ist-Amplitude in immer wiederkehrenden Zeitabschnitten, beispielsweise alle 10 ms, erfasst. Eine Schwingung einer Lenkradvibration ist ca. 40 ms lang. Demnach kann die Steuereinheit mit ca. vier Messpunkten innerhalb einer Schwingung die Ist-Amplitude auf die Soll-Amplitude nachregeln.
Einige Einflussfaktoren, welche eine Streuung bzw. Schwankung der Ausprägung der haptischen Rückmeldung bewirken, ändern sich im zeitlichen Verlauf nur geringfügig bzw. gar nicht. Beispielsweise sind die durch unterschiedliche Bauteile in unterschiedlichen Fahrzeugen entstehende Streuungen oder die Schwankungen der Amplitude durch verändernde Temperaturen verhältnismäßig sich langsam ändernde Größen. Auf derartige sich langsam ändernder Einflussgrößen kann die Warneinrichtung während der Fahrt als lernendes System reagieren. Dabei kann die Schwankung bzw. die Streuung über mehrere Zyklen (Zyklen der haptischen Rückmeldung) gemittelt werden und der Ist-Wert konkret auf den Soll-Wert bereits vor einer haptischen Rückmeldung eingestellt bzw. vorgemerkt werden. Bei sich ständig verändernden Einflussgrößen, wie beispielsweise dem Händedruck des Fahrers am Lenkrad oder Störeinflüssen durch Fahrbahnrückmeldungen, ist es dagegen vorteilhaft zusätzlich einen ständigen Ist-Soll-Abgleich und eine darauffolgende Regelung durchzuführen.
Es ist des Weiteren vorgesehen, neben einer Warneinrichtung gemäß einer der Ansprüche 1 bis 5, ein Verfahren zur Spurverlassenswarnung eines Fahrzeugfahrers mittels einer Warneinrichtung gemäß einer der Ansprüche 1 bis 5 aufzuzeigen. Dabei wird eine haptische Rückmeldung an einer Lenkhandhabe, insbesondere ein eine haptische Rückmeldung erzeugendes Lenkmoment, bei Erfassen eines Verlassens der Spur eines Fahrzeuges erzeugt. Diese haptische Rückmeldung wird durch einen Aktuator eines Lenksystems, insbesondere eines elektromechanischen Lenksystems, erzeugt. Eine Sensoreinheit erfasst dabei zumindest einen für die haptische Rückmeldung charakteristischen Kennwert. Dieser Kennwert ist dabei insbesondere eine Ist-Amplitude der haptischen Rückmeldung bzw. des eine haptische Rückmeldung erzeugenden Lenkmoments. In Abhängigkeit des erfassten Kennwerts, beispielsweise in Abhängigkeit der Ist-Amplitude, wird die haptische Rückmeldung, insbesondere das Lenkmoment verändert bzw. angepasst. Dabei wird insbesondere ein erfasster Ist-Wert, also beispielsweise eine erfasste Ist-Amplitude, auf einen vorgegebenen bzw. gespeicherten Soll-Wert, also beispielsweise auf eine vorgegebene Soll-Amplitude angepasst. Eine Anpassung geschieht nur dann, wenn der Ist-Wert vom Soll-Wert abweicht.
Als Ausführungsbeispiel sei folgende Situation genannt:
Überfährt ein Fahrzeug eine Straßenspur so wird der Fahrer, welcher das Lenkrad festhält bzw. berührt, durch eine Lenkradvibration darauf aufmerksam gemacht bzw. gewarnt. Die Lenkradvibration wird durch ein alternierendes Lenkmoment erzeugt, welches wiederrum durch eine elektromechanische Lenkung bzw. Servolenkung erzeugt wird. Die Lenkradvibration zur Warnung bei einem Spurverlassen hat dabei eine bestimmte vorgegebene Intensität. Dadurch, dass es möglich ist, dass eine Lenkradvibration auch für andere Warnhinweise genutzt werden soll, ist es wünschenswert, dass die Intensität der Warnung bei einem Spurverlassen jeweils gleich hoch ist und der Fahrer die Intension der Warnung (nämlich einem Spurverlassen) anhand der Intensität wiedererkennt. Greift nun der Fahrer mit einem etwas stärkeren Händedruck an das Lenkrad, so wird die Intensität der Lenkradvibration, insbesondere die Amplitude der Vibration verändert. Der Fahrer verspürt dadurch eine andere Ausprägung der Vibration. Um dies zu vermeiden, ist es vorgesehen, dass die aktuelle Ist-Amplitude durch einen Drehmomentensensor an der Lenkspindel erfasst wird und an eine vorgegebene Soll-Amplitude angepasst wird. Unabhängig von äußeren Einflussfaktoren, wie beispielsweise einem Händedruck des Fahrers, Temperaturunterschiede oder andere Streuungen oder Schwankungen, kann so eine immer gleichbleibende Ausprägung der Lenkradvibration erfolgen.
Es wird außerdem ein Computerprogramm oder ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches eingerichtet ist ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6 - 9 auf einer elektronischen Rechen- und/oder Steuereinheit auszuführen.
Einzelne Merkmale dieser Erfindung können jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen, für die hier Schutz beansprucht wird.

Claims

Warneinrichtung eines Fahrzeuges zur Warnung eines Fahrzeugfahrers beim Verlassen einer Spur umfassend ein Lenksystem, welches einen Aktuator umfasst der bei ungewolltem Verlassen der Fahrspur eine haptische Rückmeldung an einen Fahrzeugfahrer ausgibt, sowie eine Steuereinheit zur Ansteuerung der haptischen Rückmeldung bei Erfassen eines unerwünschten Spurverlassens des Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass die Warneinrichtung zumindest einen Sensor umfasst, der zumindest einen für die haptische Rückmeldung charakteristischen Kennwert erfasst, mittels welchem Kennwert ein Ist-Wert der Ausprägung der haptischen Rückmeldung feststellbar ist und wobei eine Abweichung des Ist-Werts von einem vorgegebenen Soll-Wert der Ausprägung feststellbar ist und wobei die Steuereinheit eine Regeleinheit umfasst, welche die haptische Rückmeldung in Abhängigkeit des zumindest einen erfassten charakteristischen Kennwertes von dem Ist-Wert auf den Soll-Wert verändert.
Warneinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Lenksystem ein elektromechanisches Lenksystem ist und wobei der Aktuator ein Lenkmoment erzeugen kann, welches Lenkmoment bei ungewolltem Verlassen der Fahrspur in Form der haptischen Rückmeldung vom Fahrzeugfahrer an einer Lenkhandhabe spürbar ist und wobei der Sensor zumindest einen für das die haptische Rückmeldung erzeugende Lenkmoment charakteristischen Kennwert erfasst und wobei die Regeleinheit das Lenkmoment in Abhängigkeit dieses charakteristischen Kennwertes von einem Ist-Wert auf einen Soll-Wert verändert.
Warneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die haptische Rückmeldung eine Lenkradvibration ist, welche eine vorgegebene Soll-Frequenz und eine vorgegebene Soll-Amplitude aufweist.
Warneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der charakteristische Kennwert die Amplitude einer durch die haptische Rückmeldung erzeugten Schwingung ist.
Warneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Sensor zum Erfassen des charakteristischen Kennwerts ein Drehstabmomentensensor ist.
Verfahren zur Spurverlassenswarnung für einen Fahrzeugfahrer mittels einer Warneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine haptische Rückmeldung an einer Lenkhandhabe bei Erfassen eines Verlassens der Spur eines Fahrzeuges von einem Aktuator erzeugt wird und wobei zumindest eine Sensoreinheit zumindest einen für die haptische Rückmeldung charakteristischen Kennwert erfasst und mittels welchem Kennwert ein Ist-Wert der Ausprägung der haptischen Rückmeldung erfasst wird wobei bei Feststellung einer Abweichung des Ist-Werts von einem Soll-Wert der Ausprägung eine Steuereinheit die haptische Rückmeldung verändert.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die haptische Rückmeldung durch ein Lenkmoment erzeugt wird, welches Lenkmoment wiederum durch den Aktuator eines elektromechanischen Lenksystems erzeugt wird und wobei die Sensoreinheit zumindest einen für die haptische Rückmeldung erzeugendes Lenkmoment charakteristischen Kennwert erfasst und wobei eine Steuereinheit in Abhängigkeit des erfassten charakteristischen Kennwerts das Lenkmoment verändert.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Steuereinheit einen Ist-Soll-Abgleich der Amplitude der haptischen Rückmeldung durchführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6-8, wobei bei Erfassen einer Abweichung einer Ist-Amplitude der haptischen Rückmeldung von einer Soll-Amplitude der haptischen Rückmeldung eine Amplitudenanpassung erfolgt.
Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt, welches eingerichtet ist ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6-9 auf einer elektronischen Rechen- und/oder Steuereinheit auszuführen.