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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrassistenzsystem zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs, ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrassistenzsystem, ein Fahrassistenzverfahren zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs und ein Speichermedium zum Ausführen des Fahrassistenzverfahrens. Die vorliegende Offenbarung betrifft insbesondere eine Anpassung einer Reglerdynamik bei Lenkeingriffen eines Fahrers bei aktivem Fahrassistenzsystem.
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Stand der Technik
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Die Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen beispielsweise zum automatisierten Fahren gewinnt stetig an Bedeutung. Ein beispielhaftes Fahrerassistenzsystem ist der Spurhalteassistent. Unter Verwendung einer Kamera überprüft der Spurhalteassistent Fahrspurmarkierungen und vergleicht diese mit der Position des Fahrzeugs in der Fahrspur. Droht das Fahrzeug, die Fahrspur unbeabsichtigt zu verlassen, warnt der Spurhalteassistent den Fahrer durch ein optisches, akustisches und/oder haptisches Signal. Setzt der Fahrer jedoch den Blinker, um die Fahrspur zu wechseln oder abzubiegen, greift der Spurhalteassistent nicht in die Lenkung ein.
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Neben derartigen Warnungen existieren aktive Spurhalteassistenten. Auch der aktive Spurhalteassistent nutzt das Kamerabild und vergleicht es mit der Position des eigenen Fahrzeugs. Unterschreitet das Fahrzeug einen Mindestabstand zur Fahrbahnbegrenzung, lenkt der Spurhalteassistent das Fahrzeug wieder zurück zur Mitte der Fahrspur. Da der Fahrer auch bei aktiviertem Spurhalteassistenten in der Verantwortung steht, misst der Spurhalteassistent ständig ein am Lenkrad anliegendes Fahrerhandmoment und überprüft, ob sich die Hände des Fahrers noch am Lenkrad befinden. Ist dies nicht der Fall, wird der Fahrer diesbezüglich gewarnt und der Spurhalteassistent deaktiviert.
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Das Fahrerhandmoment eignet sich jedoch nur bedingt zur Erkennung einer Fahrerinteraktion bei aktivem Spurhalteassistenten, da sowohl externe Störungen (z.B. Schlaglöcher, Wind etc.) als auch der Spurhalteassistent selbst auf das Fahrerlenkmoment einwirken. Somit kann eine Reaktion des Spurhalteassistenten auf einen vermeintlichen Fahrereingriff erfolgen, obwohl in der Realität kein Fahrereingriff vorliegt.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Fahrassistenzsystem zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs, ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrassistenzsystem, ein Fahrassistenzverfahren zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs und ein Speichermedium zum Ausführen des Fahrassistenzverfahrens anzugeben, die eine Interkation mit einem Fahrer verbessern können. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Sicherheit beim Betrieb eines Fahrassistenzsystems zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einem unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrassistenzsystem zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, angegeben. Das Fahrassistenzsystem kann zum Beispiel ein Spurhalteassistent sein.
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Das Fahrassistenzsystem umfasst ein Lenkassistenzmodul, das eingerichtet ist, um eine Soll-Lenkeinstellung auszugeben; ein Erfassungsmodul, das eingerichtet ist, um eine Ist-Lenkeinstellung zu erfassen; und ein Bestimmungsmodul, das eingerichtet ist, um die Soll-Lenkeinstellung und die Ist-Lenkeinstellung miteinander in Beziehung zu setzten, um ein Maß einer Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung zu ermitteln, wobei das Lenkassistenzmodul weiter eingerichtet ist, um ein Lenkmoment basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung einzustellen.
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Erfindungsgemäß erfolgt eine Auswertung der angeforderten Lenkeinstellung im Vergleich zur realen bzw. tatsächlichen Lenkeinstellung. Das durch das Fahrassistenzsystem angelegte Lenkmoment wird basierend auf dem Vergleich, insbesondere entsprechend einem Maß der Abweichung zwischen angeforderter Lenkeinstellung und tatsächlicher Lenkeinstellung, gewählt.
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Beispielsweise kann es bei einer fehlerhaften Spurerkennung vorkommen, dass das Fahrassistenzsystem in einer Kurve stärker lenkt als dies erforderlich ist. Wenn der Fahrer nun gegenlenkt, um das Fahrzeug in der Spur zu halten, ist die Abweichung zwischen der vom Fahrassistenzsystem angeforderten Lenkeinstellung und der durch den Fahrer bewirkten tatsächlichen Lenkeinstellung groß. Das Fahrassistenzsystem kann dies erkennen und die Reglerdynamik reduzieren, so dass der Fahrer nicht gegen das Fahrassistenzsystem bzw. das Lenkmoment arbeiten muss.
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Damit kann eine verbesserte Reaktion auf Fahrereingaben ermöglicht werden. Zudem kann ein Einfluss von Störungen, wie zum Beispiel von Schlaglöcher, minimiert werden. Des Weiteren kann eine Sicherheit des Fahrassistenzsystems verbessert werden, da der Fahrer und das Fahrassistenzsystem nicht gegeneinander arbeiten.
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Vorzugsweise bestimmt das Lenkassistenzmodul das Lenkmoment basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung und gibt das bestimmte Lenkmoment an ein Lenksystem des Fahrzeugs aus, um den Fahrer bei der Querführung des Fahrzeugs z.B. in Bezug auf eine Fahrspur zu unterstützen. Das Lenkmoment ist ein sogenanntes Rückführmoment, das in das Lenksystem des Fahrzeugs bzw. den entsprechenden Aktuator eingeleitet wird, so dass das Fahrzeug in die Fahrspur zurückgeführt wird. Der wenigstens eine Aktuator kann zudem eingerichtet sein, um ein Unterstützungsmoment bereitzustellen, das den Fahrer beim Aufbringen eines gewünschten (manuellen) Lenkmoments unterstützt.
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Das Einstellen des Lenkmoments erfolgt beispielsweise derart, dass eine Stärke des Lenkmoments durch das Lenkassistenzmodul bestimmt und als Befehl bzw. Anweisung an das Lenksystem des Fahrzeugs ausgegeben wird. Der Ausdruck „Stärke des Lenkmoments“ bezieht sich dabei auf eine Größe (bzw. einen Betrag oder eine Intensität) der dem Lenkmoment entsprechenden Kraft, die zum Beispiel durch den wenigstens einen Aktuator des Lenksystems bereitgestellt wird. Die Stärke des Lenkmoments bzw. des Rückführmoments gibt insbesondere an, wie stark die Lenkwirkung durch das Fahrerassistenzsystem beeinflusst wird. Die Stärke des Lenkmoments bzw. des Rückführmoments gibt insbesondere eine Intensität des Eingriffs des Fahrerassistenzsystems auf das Lenksystem bzw. das Lenkrad an.
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Dabei kann das Rückführmoment betragsmäßig so ausgelegt sein, dass das Fahrzeug nicht gegen den Willen des Fahrers in der Fahrspur gehalten wird und es dem Fahrer möglich ist, das Fahrerassistenzsystem zu übersteuern. Hierfür legt der Fahrer ein entsprechend großes Handmoment am Lenkrad an, so dass ein Grenzwert überschritten wird, was zu einer Deaktivierung des Fahrerassistenzsystems führt.
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Vorzugsweise umfasst das Fahrassistenzsystem wenigstens eine Erfassungseinheit, die eingerichtet ist, um wenigstens eine Fahrspur zu erfassen. Basierend auf den Erfassungsdaten der wenigstens einen Erfassungseinheit unterstützt das Fahrassistenzsystem den Fahrer bei der Querführung des Fahrzeugs in Bezug auf die wenigstens eine Fahrspur.
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Vorzugsweise umfasst (oder ist) die wenigstens eine Erfassungseinheit wenigstens eine Kamera, die eingerichtet ist, um die wenigstens eine Fahrspur zu erfassen. Die wenigstens eine Kamera kann zum Beispiel eine hinter einer Windschutzscheibe montierte CMOS-Kamera sein. Aus den erfassten Bildern erkennt das Fahrerassistenzsystem Fahrspurmarkierungen und ermittelt einen optimalen Lenkwinkel, um das Fahrzeug in der Mitte der Fahrspur zu halten. Wenn das Fahrzeug die erkannte Fahrspurmitte zu verlassen droht, wird das Rückführmoment an das Lenkrad angelegt.
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Vorzugsweise ist die Soll-Lenkeinstellung ein Soll-Lenkwinkel oder gibt einen Soll-Lenkwinkel an. Zudem kann die Ist-Lenkeinstellung ein Ist-Lenkwinkel sein oder einen Ist-Lenkwinkel angeben. Der Soll-Lenkwinkel und der Ist-Lenkwinkel können sich zum Beispiel auf eine Vorderachse des Fahrzeugs beziehen und einen Stellwinkel der Lenkung in Bezug auf eine Nullstellung, d.h. eine Fahrt geradeaus, angeben.
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Vorzugsweise ist das Erfassungsmodul eingerichtet, um den Ist-Lenkwinkel zu erfassen. Beispielsweise kann das Erfassungsmodul wenigstens einen Sensor umfassen oder mit wenigstens einem Sensor verbunden sein, der eingerichtet ist, um den Lenkwinkel an der Vorderachse des Fahrzeugs zu bestimmen.
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Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf den Lenkwinkel begrenzt und es können andere Mittel verwendet werden, die eine Lenkeinstellung angeben. Beispielsweise kann die Lenkeinstellung eine Stellung des Lenkrads sein.
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Die Soll-Lenkeinstellung, wie zum Beispiel der Soll-Lenkwinkel, ist ein durch das Fahrassistenzsystem bestimmter und beim Lenksystem angeforderter Lenkwinkel. Die Ist-Lenkeinstellung, wie zum Beispiel der Ist-Lenkwinkel, ist ein durch das Lenksystem eingestellter tatsächlicher bzw. realer Lenkwinkel. Durch das Eingreifen des Fahrers bzw. durch ein Handmoment, das der Fahrer am Lenkrad anlegt, kann die Soll-Lenkeinstellung von der Ist-Lenkeinstellung abweichen. Anders gesagt kann der Fahrer in das Fahrassistenzsystem eingreifen.
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Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird dabei eine Situation betrachtet, bei der das Eingreifen des Fahrers noch nicht stark genug ist, dass sich das Fahrassistenzsystem abschaltet. Anders gesagt betreffen die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein aktives Fahrassistenzsystem.
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Vorzugsweise ist das Bestimmungsmodul weiter eingerichtet, um basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung eine Lenksituation zu erkennen. Der Begriff „Lenksituation“ bezieht sich dabei auf ein Lenken des Fahrers in Bezug auf ein Wirken des Fahrassistenzsystems. Damit werden die beiden Größen „Soll-Lenkeinstellung“ und „Ist-Lenkeinstellung“ so ins Verhältnis gesetzt, dass eine Aussage darüber getroffen werden kann, was der Fahrer aktuell tut bzw. was seine Lenkabsicht ist.
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Beispielsweise kann die Lenksituation aus der Gruppe ausgewählt sein, die ein Mitlenken des Fahrers, ein Überlenken des Fahrers und ein Gegenlenken des Fahrers umfasst, oder die daraus besteht. Das Mitlenken kann dabei ein leichtes Lenken in dieselbe Richtung wie das Fahrassistenzsystem angeben. Das Überlenken kann ein starkes Lenken in dieselbe Richtung wie das Fahrassistenzsystem angeben, allerdings mit einem größeren Lenkwinkel als beim Mitlenken. Das Gegenlenken kann ein Lenken in die entgegengesetzte Richtung wie das Fahrassistenzsystem angeben.
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Vorzugsweise ist das Bestimmungsmodul weiter eingerichtet, um das Mitlenken des Fahrers zu erkennen, wenn ein Betrag einer Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung gleich oder kleiner als eine erste Schwelle ist. Die erste Schwelle kann dabei die Lenksituation „Mitlenken“ von der Lenksituation „Überlenken“ trennen oder diese unterscheiden. Insbesondere kann das Bestimmungsmodul weiter eingerichtet sein, um das Überlenken des Fahrers zu erkennen, wenn der Betrag der Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung gleich oder größer als die erste Schwelle ist.
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Wenn ein Mitlenken des Fahrers erkannt wird, kann die Regelung durch das Fahrassistenzsystem unbeeinflusst vom Fahrereingriff erfolgen, d.h. es erfolgt keine durch das Handmoment des Fahrers bewirkte Änderung des Lenkmoments. Die Einstellung des Lenkmoments entspricht somit dem Fall ohne Fahrereingriff.
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Vorzugsweise kann das Bestimmungsmodul eingerichtet sein, um das Überlenken des Fahrers zu erkennen, wenn eine Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung negativ ist. Anders gesagt wird ein Überlenken des Fahrers erkannt, wenn die Ist-Lenkeinstellung größer als die Soll-Lenkeinstellung ist, also wenn der Fahrer stärker in dieselbe Richtung lenkt wie das Fahrassistenzsystem.
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Vorzugsweise kann das Bestimmungsmodul eingerichtet sein, um das Überlenken des Fahrers zu erkennen, wenn die Ist-Lenkeinstellung (oder das Maß für die Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung) außerhalb eines ersten Toleranzbereichs um die Soll-Lenkeinstellung herum liegt. Beispielsweise kann ein Toleranzbereich von 20% um die Soll-Lenkeinstellung herum definiert sein. Wenn der Soll-Lenkwinkel 10° ist, kann die Schwelle für das Erkennen des Überlenkens 12° (10° . 0,2 = 2°) sein. Bei einer Ist-Lenkeinstellung von 11° wird daher kein Überlenken des Fahrers bestimmt, bei einer Ist-Lenkeinstellung von 13° hingegen schon.
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In einigen Ausführungsformen kann das Überlenken des Fahrers dann bestimmt werden, wenn (i) die Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung negativ ist, (ii) ein Betrag der Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung gleich oder größer als die erste Schwelle ist, und (iii) die Ist-Lenkeinstellung außerhalb des ersten Toleranzbereichs um die Soll-Lenkeinstellung herum liegt.
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In einem Beispiel kann die Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung negativ sein, und die Ist-Lenkeinstellung kann außerhalb des ersten Toleranzbereichs um die Soll-Lenkeinstellung herum liegen. Wenn nun auch der Betrag der Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung gleich oder größer als die erste Schwelle ist, kann das Überlenken bestimmt werden. Wenn der Betrag der Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung jedoch kleiner als die erste Schwelle ist, kann das Mitlenken bestimmt werden.
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Die erste Schwelle ist vorgesehen, um das Mitlenken vom Überlenken zu trennen bzw. zu unterscheiden. Der erste Toleranzbereich und der zweite Toleranzbereich sind vorgesehen, um zu definieren, ab welcher Abweichung von der Soll-Lenkeinstellung eine Reduzierung der Reglerdynamik erfolgt. Liegt die Abweichung von der Soll-Lenkeinstellung innerhalb des Toleranzbereichs, erfolgt keine Reduzierung der Reglerdynamik.
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Der Begriff „Reglerdynamik“, wie er im Rahmen der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, beschreibt ein gewünschtes Zeitverhalten der Regelung. Eine hohe Dynamik entspricht der Anforderung eines schnellen Erreichen des Sollwertes, respektive dem Einsatz von großen Werten der Stellgröße (in diesem Fall z.B. also großes Lenkmoment). Eine geringe Dynamik entspricht der Anforderung eines langsamen Erreichen des Sollwertes, respektive dem Einsatz von kleinen Werten der Stellgröße (in diesem Fall z.B. also kleines Lenkmoment).
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Die erste Schwelle kann zum Beispiel ein fester Lenkwinkelwert sein, wie 2° oder 5°. Der erste Toleranzbereich kann hingegen als prozentualer Wert der Soll-Lenkeinstellung definiert sein, wie 10% oder 20%.
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Vorzugsweise kann das Bestimmungsmodul weiter eingerichtet sein, um das Gegenlenken des Fahrers zu erkennen, wenn eine Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung positiv ist. Anders gesagt wird ein Gegenlenken des Fahrers erkannt, wenn die Soll-Lenkeinstellung größer als die Ist-Lenkeinstellung ist, also wenn der Fahrer in die entgegengesetzte Richtung lenkt wie das Fahrassistenzsystem.
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Vorzugsweise kann das Bestimmungsmodul eingerichtet sein, um das Gegenlenken des Fahrers zu erkennen, wenn die Ist-Lenkeinstellung (oder das Maß für die Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung) außerhalb eines zweiten Toleranzbereichs um die Soll-Lenkeinstellung herum liegt. Beispielsweise kann ein Toleranzbereich von 20% um die Soll-Lenkeinstellung herum definiert sein. Wenn der Soll-Lenkwinkel 30° ist, kann die Schwelle für das Erkennen des Gegenlenkens 24° (30° . 0,2 = 6°) sein. Bei einer Ist-Lenkeinstellung von 25° wird daher kein Gegenlenken des Fahrers bestimmt, bei einer Ist-Lenkeinstellung von 23° hingegen schon.
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In einigen Ausführungsformen kann das Gegenlenken des Fahrers dann bestimmt werden, wenn (i) die Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung positiv ist, und (ii) die Ist-Lenkeinstellung außerhalb des zweiten Toleranzbereichs um die Soll-Lenkeinstellung herum liegt.
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Der erste Toleranzbereich und der zweite Toleranzbereich können in einigen Ausführungsformen identisch sein (z.B. 20%). In anderen Ausführungsformen können der erste Toleranzbereich und der zweite Toleranzbereich verschieden sein.
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Dabei ist zu verstehen, dass zum Beispiel der Lenkwinkel geeignet definiert werden kann, um die oben genannten Verhältnisse ihrem Sinn entsprechend zu erfüllen bzw. um die Lenksituationen entsprechend abzubilden. Insbesondere können Vorzeichen des Lenkwinkels bei Linksstellung und Rechtsstellung geeignet gewählt werden und/oder es können Beträge der Soll-Lenkwinkel und der Ist-Lenkwinkel verwendet werden und/oder es kann eine geeignete Winkelskala zwischen maximaler Linksstellung (z.B. +a) und maximaler Rechtsstellung (z.B. ebenfalls +a, wobei 0° eine neutrale Lenkeinstellung bzw. Geradeausfahrt angibt) festgelegt werden.
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Vorzugsweise ist das Lenkassistenzmodul weiter eingerichtet, um das Lenkmoment nur dann zu ändern, wenn das Überlenken oder das Gegenlenken erkannt werden. Wenn ein Mitlenken erkannt wird, kann dies als „kein Fahrereingriff‟ interpretiert werden und keine Änderung der Regelungsdynamik erfolgen.
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Vorzugsweise kann bei einem Erkennen des Überlenkens ein Maß bestimmt werden, wie stark der Fahrer überlenkt. Das Maß des Überlenkens kann zum Beispiel als prozentualer Wert bestimmt werden. Beispielsweise gibt 0% kein Überlenken an. Zum Beispiel entspricht hier die Ist-Lenkeinstellung der Soll-Lenkeinstellung oder liegt innerhalb des ersten Toleranzbereichs um die Soll-Lenkeinstellung. 100% gibt hingegen ein maximales Überlenken an. Zum Beispiel weicht hier die Ist-Lenkeinstellung maximal von der Soll-Lenkeinstellung ab. Die maximale Abweichung kann zum Beispiel als Wert festgelegt werden. Beispielsweise ist bei einer Abweichung von 10° zwischen dem Ist-Lenkwinkel und dem Soll-Lenkwinkel das maximale Überlenken erreicht.
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Ähnlich kann bei einem Erkennen des Gegenlenkens ein Maß bestimmt werden, wie stark der Fahrer gegenlenkt. Das Maß des Gegenlenkens kann zum Beispiel als prozentualer Wert bestimmt werden. Beispielsweise gibt 0% kein Gegenlenken an. Zum Beispiel entspricht hier die Ist-Lenkeinstellung der Soll-Lenkeinstellung oder liegt innerhalb des zweiten Toleranzbereichs um die Soll-Lenkeinstellung. 100% gibt hingegen ein maximales Gegenlenken an. Zum Beispiel weicht die Ist-Lenkeinstellung hier maximal von der Soll-Lenkeinstellung ab. Die maximale Abweichung kann zum Beispiel als Wert festgelegt werden. Beispielsweise ist bei einer Abweichung von 10° zwischen dem Ist-Lenkwinkel und dem Soll-Lenkwinkel das maximale Gegenlenken erreicht.
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Vorzugsweise ist das Lenkassistenzmodul weiter eingerichtet, um das Lenkmoment basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung zu reduzieren. Insbesondere kann die Reglerdynamik bei einer hohen Abweichung reduziert werden, so dass der Fahrer nicht gegen das Fahrassistenzsystem bzw. das angelegte Lenkmoment arbeiten muss. Beispielsweise kann das Lenkassistenzmodul eingerichtet sein, um das Lenkmoment kleiner einzustellen je größer das Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, angegeben. Das Fahrzeug umfasst das Fahrassistenzsystem zum Unterstützen einer Querführung des Fahrzeugs gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Der Begriff Fahrzeug umfasst PKW, LKW, Busse, Wohnmobile, Krafträder, etc., die der Beförderung von Personen, Gütern, etc. dienen. Insbesondere umfasst der Begriff Kraftfahrzeuge zur Personenbeförderung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrassistenzverfahren zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, angegeben. Das Fahrassistenzverfahren umfasst ein Ausgeben einer Soll-Lenkeinstellung; ein Erfassen einer Ist-Lenkeinstellung; ein Bestimmen eines Maßes einer Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung; und ein Einstellen eines Lenkmoments basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung.
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Das Fahrassistenzverfahren kann die Aspekte des in diesem Dokument beschriebenen Fahrassistenzsystems implementieren.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Software (SW) Programm angegeben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Fahrassistenzverfahren zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs auszuführen.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Speichermedium angegeben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Fahrassistenzverfahren zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs auszuführen.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Software mit Programmcode zur Durchführung des Fahrassistenzverfahrens zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs auszuführen, wenn die Software auf einer oder mehreren softwaregesteuerten Einrichtungen abläuft.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 schematisch ein Fahrzeug mit einem Fahrassistenzsystem zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
- 2 schematisch ein Mitlenken, ein Überlenken und ein Gegenlenken in Bezug auf eine Soll-Lenkeinstellung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
- 3 schematisch ein Überlenken in Bezug auf eine Soll-Lenkeinstellung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
- 4 schematisch ein Gegenlenken in Bezug auf eine Soll-Lenkeinstellung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, und
- 5 ein Flussdiagram eines Fahrassistenzverfahrens zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Ausführungsformen der Offenbarung
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Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 10 mit einem Fahrassistenzsystem 100 zum Unterstützen einer Querführung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Fahrassistenzsystem 100 kann zum Beispiel ein Spurhalteassistent sein.
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Das Fahrassistenzsystem 100 unterstützt den Fahrer bei der Querführung des Fahrzeugs 10. Hierzu steuert das Fahrassistenzsystem 100 die Lenkung 26 über nicht dargestellte Zwischeneinheiten. Optional kann das Fahrassistenzsystem 100 auch für eine automatische Längsführung des Fahrzeugs 10 eingerichtet sein. Hierzu steuert das Fahrassistenzsystem 100 den Antrieb 20, das Getriebe 22 und die hydraulische Betriebsbremse 24 über nicht dargestellte Zwischeneinheiten.
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Zur Planung und Durchführung der Querführung werden Umfeldinformationen einer Umfeldsensorik, die das Fahrzeugumfeld beobachtet, vom Fahrerassistenzsystem 100 entgegengenommen. Insbesondere kann das Fahrzeug wenigstens einen Umgebungssensor 12 umfassen, der zur Aufnahme von Umgebungsdaten, die das Fahrzeugumfeld angeben, eingerichtet ist. Der wenigstens eine Umgebungssensor 12 kann beispielsweise ein oder mehrere LiDAR-Systeme, ein oder mehrere Radar-Systeme und/oder eine oder mehrere Kameras umfassen. Insbesondere kann die Umfeldsensorik für eine Spurerkennung verwendet werden.
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Das Fahrassistenzsystem 100 umfasst ein Lenkassistenzmodul 110, das eingerichtet ist, um eine Soll-Lenkeinstellung auszugeben; ein Erfassungsmodul 120, das eingerichtet ist, um eine Ist-Lenkeinstellung zu erfassen; und ein Bestimmungsmodul 130, das eingerichtet ist, um die Soll-Lenkeinstellung und die Ist-Lenkeinstellung miteinander in Beziehung zu setzten, um ein Maß einer Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung zu ermitteln, wobei das Lenkassistenzmodul 110 weiter eingerichtet ist, um ein Lenkmoment basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung einzustellen.
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Damit erfolgt eine Auswertung der angeforderten Lenkeinstellung im Vergleich zur realen bzw. tatsächlichen Lenkeinstellung. Das durch das Fahrassistenzsystem 100 angelegte Lenkmoment wird basierend auf dem Vergleich, insbesondere entsprechend einem Maß der Abweichung zwischen angeforderter Lenkeinstellung und tatsächlicher Lenkeinstellung, gewählt. Beispielsweise kann es bei einer fehlerhaften Spurerkennung vorkommen, dass das Fahrassistenzsystem 100 in einer Kurve stärker lenkt als dies erforderlich ist. Wenn der Fahrer nun gegenlenkt, um das Fahrzeug 10 in der Spur zu halten, ist die Abweichung zwischen der vom Fahrassistenzsystem 100 angeforderten Lenkeinstellung und der durch den Fahrer bewirkten tatsächlichen Lenkeinstellung groß. Das Fahrassistenzsystem 100 kann dies erkennen und die Reglerdynamik reduzieren, so dass der Fahrer nicht gegen das Fahrassistenzsystem 100 bzw. das angelegt Lenkmoment arbeiten muss.
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Typischerweise ist die Soll-Lenkeinstellung ein Soll-Lenkwinkel oder gibt einen Soll-Lenkwinkel an. Zudem kann die Ist-Lenkeinstellung ein Ist-Lenkwinkel sein oder einen Ist-Lenkwinkel angeben. Der Soll-Lenkwinkel und der Ist-Lenkwinkel können sich zum Beispiel auf eine Vorderachse des Fahrzeugs 10 beziehen und einen Stellwinkel der Lenkung in Bezug auf eine Nullstellung, d.h. eine Fahrt geradeaus, angeben.
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Das Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung kann beispielsweise eine Differenz aus Soll-Lenkwinkel und Ist-Lenkwinkel sein.
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Das Erfassungsmodul 120 kann eingerichtet sein, um den Ist-Lenkwinkel zu erfassen. Beispielsweise kann das Erfassungsmodul mit wenigstens einem Sensor 14 verbunden sein, der eingerichtet ist, um den Lenkwinkel an der Vorderachse des Fahrzeugs zu detektieren.
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Das Lenkassistenzmodul 110 und/oder das Erfassungsmodul 120 und/oder das Bestimmungsmodul 130 können in einem gemeinsamen Software- und/oder Hardware-Modul realisiert sein. Alternativ dazu können das Lenkassistenzmodul 110 und/oder das Erfassungsmodul 120 und/oder das Bestimmungsmodul 130 jeweils in getrennten Software- und/oder Hardware-Modulen realisiert sein.
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2 zeigt schematisch ein Mitlenken, ein Überlenken und ein Gegenlenken in Bezug auf eine Soll-Lenkeinstellung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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In 2 ist die Lenkeinstellung beispielhaft als Lenkwinkel dargestellt. Die Winkelskala ist zwischen einer maximalen Linksstellung bei +α und einer maximalen Rechtsstellung ebenfalls bei +α definiert, wobei 0° eine neutrale Lenkeinstellung bzw. Geradeausfahrt angibt. Die gesamte Winkelskala umspannt damit einen Winkelbereich von 2a. Der beispielhaft gezeigte Soll-Lenkwinkel SOLL gibt damit eine Linkskurve an.
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Ein erster Ist-Lenkwinkel ML gibt eine kleine Abweichung vom Soll-Lenkwinkel SOLL in dieselbe Lenkrichtung (also nach links) an. Bei dieser geringen Abweichung kann basierend auf dem ersten Ist-Lenkwinkel ML ein Mitlenken bestimmt werden. In diesem Fall kann keine Reduzierung der Reglerdynamik erfolgen. Anders gesagt kann das Lenkmoment entsprechend einem Fall ohne Fahrereingriff eingestellt werden.
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Ein zweiter Ist-Lenkwinkel UL gibt eine große Abweichung vom Soll-Lenkwinkel SOLL in dieselbe Lenkrichtung (also nach links) an. Bei dieser großen Abweichung kann basierend auf dem zweiten Ist-Lenkwinkel UL ein Überlenken bestimmt werden. In diesem Fall kann eine Reduzierung der Reglerdynamik erfolgen, so dass der Fahrer nicht gegen das durch das Fahrassistenzsystem angelegte Lenkmoment arbeiten muss.
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Ein dritter Ist-Lenkwinkel GL gibt eine Abweichung vom Soll-Lenkwinkel SOLL in eine Richtung entgegengesetzt zur Lenkrichtung (also nach rechts) an. Bei dieser Abweichung kann basierend auf dem dritten Ist-Lenkwinkel GL ein Gegenlenken bestimmt werden. In diesem Fall kann ebenfalls eine Reduzierung der Reglerdynamik erfolgen, so dass der Fahrer nicht gegen das durch das Fahrassistenzsystem angelegte Lenkmoment arbeiten muss.
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3 zeigt schematisch ein Überlenken in Bezug auf eine Soll-Lenkeinstellung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Das Fahrassistenzsystem kann eingerichtet sein, um das Überlenken des Fahrers zu erkennen, wenn die Ist-Lenkeinstellung IST1 außerhalb eines ersten Toleranzbereichs T1 um die Soll-Lenkeinstellung SOLL1 herum liegt. Beispielsweise kann ein Toleranzbereich von 20% um die Soll-Lenkeinstellung SOLL1 herum definiert sein. Wenn der Soll-Lenkwinkel SOLL1 10° ist, kann die Schwelle für das Erkennen des Überlenkens 12° (10° . 0,2 = 2°) sein. Bei einer Ist-Lenkeinstellung von 11° wird daher kein Überlenken des Fahrers bestimmt, bei einer Ist-Lenkeinstellung von 13° hingegen schon.
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4 zeigt schematisch ein Gegenlenken in Bezug auf eine Soll-Lenkeinstellung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Das Fahrassistenzsystem kann eingerichtet sein, um das Gegenlenken des Fahrers zu erkennen, wenn die Ist-Lenkeinstellung IST2 außerhalb eines zweiten Toleranzbereichs T2 um die Soll-Lenkeinstellung SOLL2 herum liegt. Beispielsweise kann ein Toleranzbereich von 20% um die Soll-Lenkeinstellung SOLL2 herum definiert sein. Wenn der Soll-Lenkwinkel 30° ist, kann die Schwelle für das Erkennen des Gegenlenkens 24° (30° . 0,2 = 6°) sein. Bei einer Ist-Lenkeinstellung von 25° wird daher kein Gegenlenken des Fahrers bestimmt, bei einer Ist-Lenkeinstellung von 23° hingegen schon.
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In einem Beispiel fährt ein Fahrer mit aktivem Spurhalteassistent in eine Kurve ein. Durch fehlerhafte Interpretation der Spurmarkierungen durch die Kamera lenkt der Spurhalteassistent zu stark (z.B. mit einem Lenkwinkel von 30°) ein und der Fahrer lenkt aktiv dagegen (z.B. 10° Grad), um ein Verlassen der eigentlichen Fahrspur zu verhindern. In dieser Situation erfolgt eine Reduzierung der Reglerdynamik, um den Fahrer nicht unnötig bei der Korrektur der Fahrzeugbewegung zu behindern.
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Die im vorliegenden Fall ermittelte Differenz der beiden Lenkwinkel liegt bei 30° - 10° = 20°. Unter Annahme einer 20%-Toleranzzone in Bezug auf den Soll-Lenkwinkel liegt die Grenze für ein Gegenlenken bei 24° (0,2 . 30° = 6°). Da der Lenkwinkel von 10° kleiner ist als die ermittelte Grenze von 24° liegt ein Gegenlenken vor.
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Um einen relativen Grad an Gegenlenken bestimmen zu können, kann der eingestellte Lenkwinkel von 10° in Relation zur Grenze von 24° gestellt und ein Prozentwert ermittelt werden. Dieser Wert kann an die Reglerfunktion weitergeleitet werden, so dass eine entsprechende Reduzierung der Reglerdynamik um die ermittelte Prozentzahl erfolgt.
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5 zeigt schematisch ein Flussdiagramm eines Fahrassistenzverfahrens 500 zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Fahrassistenzverfahren 500 kann durch eine entsprechende Software implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren (z.B. eine CPU) ausführbar ist.
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Das Fahrassistenzverfahren 500 umfasst im Block 510 ein Ausgeben einer Soll-Lenkeinstellung; im Block 520 ein Erfassen einer Ist-Lenkeinstellung; im Block 530 ein Bestimmen eines Maßes einer Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung; und im Block 540 ein Einstellen eines Lenkmoments basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung.
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Erfindungsgemäß erfolgt eine Auswertung der angeforderten Lenkeinstellung im Vergleich zur realen bzw. tatsächlichen Lenkeinstellung. Das durch das Fahrassistenzsystem angelegte Lenkmoment wird basierend auf dem Vergleich, insbesondere entsprechend einem Maß der Abweichung zwischen angeforderter Lenkeinstellung und tatsächlicher Lenkeinstellung, gewählt. Damit kann eine verbesserte Reaktion auf Fahrereingaben ermöglicht werden. Zudem kann ein Einfluss von Störungen, wie zum Beispiel von Schlaglöcher, minimiert werden. Des Weiteren kann eine Sicherheit des Fahrassistenzsystems verbessert werden, da der Fahrer und das Fahrassistenzsystem nicht gegeneinander arbeiten.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind.
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Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
