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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Benutzerschnittstelle zur Eingabe einer Fahrerwunsch-Trajektorie zum Einparken des Kraftfahrzeugs, einen Lenkaktuator zum Einstellen eines Lenkwinkels von Rädern des Kraftfahrzeugs, eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Umgebung des Kraftfahrzeugs und eine Steuerungsvorrichtung zum Ermitteln einer Soll-Trajektorie des Kraftfahrzeugs zum Einparken in Abhängigkeit der Fahrerwunsch-Trajektorie sowie der erfassten Umgebung und zum Steuern des Lenkaktuators. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem gattungsgemäßen Lenksystem sowie ein Verfahren zum Einparken eines Kraftfahrzeugs.
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Es sind Kraftfahrzeuge bekannt, die ein sogenanntes Einparkhilfesystem aufweisen. Die Aufgabe eines Einparkhilfesystems ist das Erleichtern eines Einparkvorgangs. Grundsätzlich wird zwischen automatischen bzw. pilotierten Einparkhilfesystemen und assistierenden Einparkhilfesystemen unterschieden. Pilotierte Einparkhilfen sind ausgebildet, eine Soll-Trajektorie zum Einparken zu bestimmen und die Lenkbewegungen zum Abfahren der Soll-Trajektorie komplett zu übernehmen. Assistierende Lenksysteme sind ausgebildet, die Soll-Trajektorie zu bestimmen und Lenkbefehle des Fahrers, welche von der Soll-Trajektorie abweichen, entgegenzuwirken, um die Soll-Trajektorie einzuhalten.
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Aus der
DE 10 337 842 A1 ist ein assistierendes Lenksystem mit einer Servolenkung bekannt, welches ausgebildet ist, geringfügigen Abweichungen des Lenkbefehls von der Soll-Trajektorie automatisch entgegenzuwirken. Eine derartige Korrektur ist für den Fahrer über das Lenkrad wahrnehmbar. Die Dokumente
DE 10 2004 055 584 A1 und
DE 10 2009 046 731 A1 offenbaren Lenksysteme, die ausgebildet sind, über einen Aktuator bei einer Abweichung des Lenkbefehls von der Soll-Trajektorie aktiv auf das Lenkrad einzuwirken und somit einen für den Fahrer deutlich spürbaren Lenkwiderstand bereitzustellen.
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Bekannte Lenksysteme haben den Nachteil, dass bereits bei kleinen Abweichungen von der Soll-Trajektorie ein Eingreifen in das Steuerverhalten des Fahrers über das Lenkrad deutlich wahrnehmbar ist. Ein solches Eingreifen wird von den Fahrern zudem oftmals als negativ empfunden. Ferner werden zusätzliche Lenkmomente bei vielen Fahrern mitunter als Fehlfunktion des Lenksystems empfunden, was sie zu einem noch stärkeren Gegenlenken veranlasst, wodurch das Lenkmoment bei bekannten Lenksystemen weiter erhöht wird. Solche Lenksysteme genießen daher eine geringe Akzeptanz bei den Fahrern.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Lenksystem für ein Kraftfahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Lenksystem, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Einparken eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise einen Einparkvorgang verbessern und dabei den Fahrer möglichst wenig Irritationen auszusetzen, die ihn beim Einparkvorgang unnötig aus der Ruhe bringen können.
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Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 9 sowie durch ein Verfahren zum Einparken eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Lenksystem weist eine Benutzerschnittstelle zur Eingabe einer Fahrerwunsch-Trajektorie zum Einparken des Kraftfahrzeugs, einen Lenkaktuator zum Einstellen eines Lenkwinkels von Rädern des Kraftfahrzeugs, eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Umgebung des Kraftfahrzeugs und eine Steuerungsvorrichtung zum Ermitteln einer Soll-Trajektorie des Kraftfahrzeugs zum Einparken in Abhängigkeit der Fahrerwunsch-Trajektorie sowie der erfassten Umgebung und zum Steuern des Lenkaktuators auf. Erfindungsgemäß ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, eine Abweichung zwischen der Fahrerwunsch-Trajektorie und der Soll-Trajektorie zu ermitteln, eine Abweichungs-Trajektorie auf Basis der Abweichung sowie der Fahrerwunsch-Trajektorie und/oder der Soll-Trajektorie zu bestimmen und den Lenkaktuator mit der Abweichungs-Trajektorie zu steuern.
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Das Lenksystem ist als sogenanntes „Steer-by-Wire“ Lenksystem ausgebildet. Das bedeutet, dass ein über die Benutzerschnittstelle eingegebener Lenkbefehl elektronisch an den Lenkaktuator übermittelbar ist. Auf diese Weise ist die Benutzerschnittstelle von der Lenkachse des Kraftfahrzeugs, welche mittels des Lenkaktuators lenkbar ist und an welcher Räder des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, mechanisch entkoppelbar. Auf die Lenkachse von außen wirkende mechanische Stöße, wie beispielsweise aufgrund von Schlaglöchern, Bodenwellen oder dergleichen, sind somit vom Lenksystem kompensierbar, ohne dass diese direkt an die Benutzerschnittstelle übertragen werden.
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Die Benutzerschnittstelle ist zur Eingabe der Fahrerwunsch-Trajektorie zum Einparken des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Die Benutzerschnittstelle kann erfindungsgemäß beispielsweise als Lenkrad, Joystick, Trackball, Touchscreen oder dergleichen ausgebildet sein. Unter der Fahrerwunsch-Trajektorie wird eine Bahnkurve verstanden, welche sich aus einer vom Fahrer über die Benutzerschnittstelle gewählte Winkelstellung der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs ergibt. Durch manuelles Verändern der Wahl der Winkelstellung der Räder ist somit auch die Fahrerwunsch-Trajektorie veränderbar. Zum Übermitteln der Fahrerwunsch-Trajektorie ist die Benutzerschnittstelle mit der Steuerungsvorrichtung datenkommunizierend, vorzugsweise über ein Kabel, eine Funkverbindung, einen Lichtleiter oder dergleichen, gekoppelt.
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Der Lenkaktuator ist zum Einstellen des Lenkwinkels der Räder des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Der Lenkaktuator weist beispielsweise einen Elektromotor mit einem Getriebe auf. Der Lenkaktuator ist mittels der Steuerungsvorrichtung betreibbar. Vorzugsweise weist der Lenkaktuator Lageermittlungsmittel zum Ermitteln des Lenkwinkels für die Steuerungsvorrichtung auf. Somit ist gewährleistbar, dass ein von der Steuerungsvorrichtung vorgegebener Lenkwinkel mittels des Lenkaktuators auch genau eingestellt wird. Zum Empfangen von Steuerbefehlen ist der Lenkaktuator mit der Steuerungsvorrichtung datenkommunizierend, vorzugsweise über ein Kabel, eine Funkverbindung, einen Lichtleiter oder dergleichen, gekoppelt. Vorzugsweise ist der Lenkaktuator zum Übermitteln des ermittelten Lenkwinkels mit der Steuerungsvorrichtung datenkommunizierend, vorzugsweise über ein Kabel, eine Funkverbindung, einen Lichtleiter oder dergleichen, gekoppelt.
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Die Erfassungsvorrichtung ist zum Erfassen der Umgebung des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Hierfür weist die Erfassungsvorrichtung einen oder mehrere Sensoren auf. Bevorzugte Sensoren sind beispielsweise Radarsensoren, Lidarsensoren, Kamerasensoren, Schallsensoren, insbesondere Ultraschallsensoren oder dergleichen. Die Erfassungsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, eine Parklücke sowie im Bereich der Parklücke angeordnete Hindernisse, wie beispielsweise andere Kraftfahrzeuge, Laternenmasten, Verkehrsschilder, Blumenkästen, Zäune, Bordsteinkanten, Fahrbahnmarkierungen, Ladesäulen oder dergleichen, zu erkennen. Die Erfassungsvorrichtung ist somit vorzugsweise ausgebildet, die Umgebung derart zu erfassen, dass mit dem Kraftfahrzeug befahrbare Umgebungsbereiche sowie mit dem Kraftfahrzeug nicht befahrbare Umgebungsbereiche der Umgebung des Kraftfahrzeugs identifizierbar sind. Zur Übertragung der erfassten Umgebung ist die Erfassungsvorrichtung mit der Steuerungsvorrichtung datenkommunizierend, vorzugsweise über ein Kabel, eine Funkverbindung, einen Lichtleiter oder dergleichen, gekoppelt.
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Die Steuerungsvorrichtung ist zum Empfangen der Fahrerwunsch-Trajektorie sowie der erfassten Umgebung ausgebildet. Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung zum Erfassen des Lenkwinkels, vorzugsweise durch Empfangen des Lenkwinkels vom Lenkaktuator, ausgebildet. Ferner ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, die Soll-Trajektorie des Kraftfahrzeugs zum Einparken in Abhängigkeit der Fahrerwunsch-Trajektorie sowie der erfassten Umgebung und zum Steuern des Lenkaktuators zu ermitteln. Hierfür ist die Steuerungsvorrichtung vorzugsweise ausgebildet, die Fahrerwunsch-Trajektorie in die erfasste Umgebung zu projizieren und die Soll-Trajektorie als Verbesserung bzw. Optimierung der Fahrerwunsch-Trajektorie zu ermitteln, vorzugsweise in Abhängigkeit vordefinierter Einparkkriterien, wie beispielsweise der Abstand zu anderen Fahrzeugen und Objekten, der Abstand zur Fahrbahn, der Abstand zum Bordstein, eine Lage innerhalb eines gekennzeichneten Stellplatzes oder dergleichen. Wenn die Fahrerwunsch-Trajektorie beispielsweise eine Kollision mit einem Hindernis, ein zu dichtes Parken an einer Fahrzeugtür oder ein zu schräges Abstellen in einer Parklücke vorsieht, kann die Steuerungsvorrichtung eine derartige Soll-Trajektorie ermitteln, welche diese Nachteile nicht aufweist oder zumindest verbessert. Vorzugsweise entspricht die Soll-Trajektorie einem von der Ausgangsposition des Kraftfahrzeugs aus gesehen optimalen Einpark-Trajektorie. Erfindungsgemäß kann die Soll-Trajektorie auch als Soll-Trajektorieband verstanden werden, welches mehrere Bahnkurven zum Einparken beinhaltet. Dies kann beispielsweise bei verhältnismäßig großen Parklücken der Fall sein, wenn die optimale Parkposition eine Fläche ist, die größer ist als das Kraftfahrzeug. Die Abweichung ist dann als Abstand der Fahrerwunsch-Trajektorie vom Soll-Trajektorieband ermittelbar.
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Erfindungsgemäß ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, die Abweichung zwischen der Fahrerwunsch-Trajektorie und der Soll-Trajektorie zu ermitteln. Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, die Abweichungs-Trajektorie auf Basis der Abweichung sowie der Fahrerwunsch-Trajektorie zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, die Abweichungs-Trajektorie auf Basis der Abweichung sowie der Soll-Trajektorie zu bestimmen. Unter einer Abweichungs-Trajektorie wird im Rahmen der Erfindung eine Bahnkurve verstanden, welche zwischen der Fahrerwunsch-Trajektorie und der Soll-Trajektorie liegt. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, die Abweichungs-Trajektorie in Abhängigkeit vordefinierter Bewertungsfaktoren, wie beispielsweise einer Höhe der Abweichung, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Lenkverhalten des Fahrers oder dergleichen, zu bestimmen. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Abweichungs-Trajektorie bei zunehmender Abweichung zunehmend der Fahrerwunsch-Trajektorie angenähert wird. Schließlich ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, den Lenkaktuator mit der Abweichungs-Trajektorie zu steuern.
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Ein erfindungsgemäßes Lenksystem hat gegenüber herkömmlichen Lenksystemen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Einparkvorgang verbesserbar ist, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls des Kraftfahrzeugs gegenüber herkömmlichen Lenksystemen reduziert ist. Mittels des erfindungsgemäßen Lenksystems sind Eingriffe in den Einparkvorgang derart durchführbar, dass der Fahrer diese nicht oder zumindest nur leicht wahrnimmt. Erhöhte Lenkmomente, die von vielen Fahrern oftmals als Fehlfunktion wahrgenommen werden, sind mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem vermeidbar. Auf diese Weise ist das Fahrerlebnis beim Einparken und somit die Akzeptanz derartiger Eingriffe erheblich verbesserbar.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Lenksystem vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, den Lenkaktuator mit der Soll-Trajektorie zu steuern, wenn die Abweichung unterhalb eines ersten Abweichungsgrenzwerts liegt. Der erste Abweichungsgrenzwert ist vorzugsweise derart niedrig gewählt, dass ein Unterschied zwischen eines Abfahrens der Fahrerwunsch-Trajektorie und eines Abfahrens der Soll-Trajektorie für einen durchschnittlichen Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht oder zumindest kaum wahrnehmbar ist. Mit anderen Worten merkt der Fahrer bei einer solchen Abweichung nicht, dass das Kraftfahrzeug die Soll-Trajektorie und nicht die von ihm gesteuerte Fahrerwunsch-Trajektorie abfährt. Ein Lenkwinkelunterschied einer solchen Abweichung kann beispielsweise zwischen 5° und 15°, vorzugsweise etwa 10°, betragen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Einparkvorgang weiter verbesserbar ist, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls reduziert ist.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, den Lenkaktuator mit der Fahrerwunsch-Trajektorie zu steuern, wenn die Abweichung oberhalb eines zweiten Abweichungsgrenzwerts liegt. Der zweite Abweichungsgrenzwert ist vorzugsweise derart hoch gewählt, dass ein Unterschied zwischen eines Abfahrens der Fahrerwunsch-Trajektorie und eines Abfahrens der Soll-Trajektorie für einen durchschnittlichen Fahrer des Kraftfahrzeugs gut wahrnehmbar ist. Mit anderen Worten würde es der Fahrer bei einer solchen Abweichung deutlich merken, wenn das Kraftfahrzeug die Soll-Trajektorie und nicht die von ihm gesteuerte Fahrerwunsch-Trajektorie abfährt. Ein Lenkwinkelunterschied einer solchen Abweichung kann beispielsweise mehr als 20°, vorzugsweise mehr als 30°, betragen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Einparkvorgang weiter verbesserbar ist, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls reduziert ist.
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Weiter bevorzugt ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, ein erstes optisches Signal und/oder ein erstes akustisches Signal auszugeben, wenn die Abweichung größer ist als ein dritter Abweichungsgrenzwert. Vorzugsweise entspricht der dritte Abweichungsgrenzwert dem ersten Abweichungsgrenzwert. Das erste optische Signal bzw. das erste akustische Signal kann beispielsweise anzeigen, dass ein geringfügiger Eingriff in den Lenkwinkel durch die Steuerungsvorrichtung aktuell erfolgt und das Kraftfahrzeug somit von der Fahrerwunsch-Trajektorie leicht abweist. Das erste optische Signal ist vorzugsweise als Warnlicht, insbesondere als grünes oder gelbes Warnlicht, Warnsymbol, Balkenanzeige mit einem Balken oder dergleichen ausgebildet. Das erste akustische Signal kann beispielsweise als verhältnismäßig langsames Piepen und/oder ein verhältnismäßig tiefer Ton oder dergleichen ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise dem Fahrer signalisierbar ist, dass ein verhältnismäßig schwacher aktiver Eingriff in den Lenkvorgang durch das Lenksystem erfolgt. Somit ist der Einparkvorgang weiter verbesserbar, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls reduziert ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann bei einem Lenksystem vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, ein zweites optisches Signal und/oder ein zweites akustisches Signal auszugeben, wenn die Abweichung größer ist als ein vierter Abweichungsgrenzwert, wobei der vierte Abweichungsgrenzwert größer ist als der dritte Abweichungsgrenzwert, wobei das das zweite optische Signal eine stärkere Signalwirkung aufweist als das erste optische Signal, und/oder wobei das zweite akustische Signal eine stärkere Signalwirkung aufweist als das erste akustische Signal. Vorzugsweise entspricht der vierte Abweichungsgrenzwert dem zweiten Abweichungsgrenzwert. Das zweite optische Signal bzw. das zweite akustische Signal kann beispielsweise anzeigen, dass ein stärkerer Eingriff in den Lenkwinkel durch die Steuerungsvorrichtung aktuell erforderlich wäre, um im Bereich der Soll-Trajektorie zu bleiben bzw. dass die Fahrerwunsch-Trajektorie von der Soll-Trajektorie deutlich abweicht. Das zweite optische Signal ist vorzugsweise als Warnlicht, insbesondere als gelbes oder rotes Warnlicht, Warnsymbol, Balkenanzeige mit mehreren Balken oder dergleichen ausgebildet. Das zweite akustische Signal kann beispielsweise als verhältnismäßig schnelles Piepen und/oder ein verhältnismäßig hoher Ton oder dergleichen ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise dem Fahrer signalisierbar ist, dass ein verhältnismäßig starker aktiver Eingriff in den Lenkvorgang durch das Lenksystem erfolgen müsste, um einen sicheren Einparkvorgang zu gewährleisten. Somit ist der Einparkvorgang weiter verbesserbar, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls reduziert ist.
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Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, ein erstes haptisches Vibrationssignal auszugeben, wenn die Abweichung größer ist als ein fünfter Abweichungsgrenzwert oder/oder ein zweites haptisches Vibrationssignal auszugeben, wenn die Abweichung größer ist als ein sechster Abweichungsgrenzwert. Der fünfte Abweichungsgrenzwert entspricht vorzugsweise dem ersten Abweichungsgrenzwert. Der sechste Abweichungsgrenzwert entspricht vorzugsweise dem zweiten Abweichungsgrenzwert. Das erste haptische Vibrationssignal ist vorzugsweise als leichtes Vibrieren eines Lenkrads, Joysticks oder dergleichen des Kraftfahrzeugs ausgebildet, wobei das zweite haptische Vibrationssignal vorzugsweise als stärkeres Vibrieren des Lenkrads, Joysticks oder dergleichen des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Das Vibrieren unterscheidet sich wesentlich von der Erhöhung des Lenkmoments des Stands der Technik, da der Fahrer weiterhin das Gefühl vermittelt bekommt, die alleinige Kontrolle über das Kraftfahrzeug auszuüben. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise dem Fahrer signalisierbar ist, dass ein verhältnismäßig wie stark ein Eingriff in den Lenkvorgang durch das Lenksystem erfolgt bzw. erfolgen müsste, um einen sicheren Einparkvorgang zu gewährleisten. Somit ist der Einparkvorgang weiter verbesserbar, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls reduziert ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Lenksystem ein Eingabeinterface aufweisen, wobei die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, in einem An-Zustand des Eingabeinterfaces den Lenkaktuator immer mit der Fahrerwunsch-Trajektorie zu steuern. Unter einem An-Zustand wird im Rahmen der Erfindung beispielsweise verstanden, dass das Eingabeinterface durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigt ist. Der An-Zustand kann als sogenannter Override Zustand verstanden werden, in welchem der Fahrer bestimmt, dass kein aktives Korrigieren der Trajektorie durch das Lenksystem erfolgen soll. Das Eingabeinterface kann beispielsweise als Druckschalter, Drucktaster oder dergleichen ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Eingabeinterface an einem Lenkrad, Joystick oder dergleichen des Kraftfahrzeugs angeordnet. Vorzugsweise ist das Eingabeinterface ausgebildet, automatisch bei Eintreten einer oder mehrerer Bedingungen wieder in einen Aus-Zustand überzugehen. Hierfür relevante Bedingungen können beispielsweise ein Beenden des Einparkvorgangs, Ausschalten eines Motors oder Bordnetzes des Kraftfahrzeugs, Überschreiten einer vordefinierten Geschwindigkeit oder dergleichen sein. Im Aus-Zustand hat das Eingabeinterface vorzugsweise keinen Einfluss auf das Lenksystem. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Einparkvorgang weiter verbesserbar ist, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls reduziert ist.
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Besonders bevorzugt ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, bei einer derartigen Veränderung der Fahrerwunsch-Trajektorie, die bei einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs innerhalb eines vordefinierten Zeitraums zu einem Fahrzeugcrash führen würde, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu reduzieren. Hierfür ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, die Veränderung der Fahrerwunsch-Trajektorie zu erfassen und auszuwerten, beispielsweise unter Zusammenschau mit der Soll-Trajektorie. Mitunter kann es vorkommen, dass die Fahrerwunsch-Trajektorie von der Soll-Trajektorie bzw. bei einer mittleren-Trajektorie eines Soll-Trajektoriebands erheblich abweicht und der Fahrer auf ein Eingreifen des Lenksystems in den Lenkwinkel mit einem Lenkbefehl reagiert, welcher dem Eingreifen des Lenksystems entgegenwirkt. Ein solches Verhalten des Fahrers kann beispielsweise auftreten, wenn der Fahrer ein Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs übersieht und die spürbare Abweichung des Kraftfahrzeugs von der Fahrerwunsch-Trajektorie für den Fahrer unplausibel erscheint. Durch das Reduzieren der Fahrzeuggeschwindigkeit wird der Fahrer darauf aufmerksam gemacht, dass die Fahrerwunsch-Trajektorie zu einem Fahrzeugcrash führen würde und erhält somit die Möglichkeit zu einer eigenständigen Korrektur zur Vermeidung des Fahrzeugcrashs. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Einparkvorgang weiter verbesserbar ist, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls reduziert ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Kraftfahrzeug weist ein Antriebssystem sowie lenkbare Räder auf. Erfindungsgemäß weist das Kraftfahrzeug zum Lenken der Räder ein erfindungsgemäßes Lenksystem auf. Das Kraftfahrzeug ist ausgebildet, beim Einparken durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs die Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen, anhand eines vom Fahrer eine Benutzerschnittstelle des Lenksystems eingegebenen Lenkbefehls sowie der erfassten Umgebung eine verbesserte Trajektorie zum Einparken zu ermitteln und den Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs anhand der verbesserten Trajektorie zu verbessern, ohne dass dies eine vom Fahrer spürbare Auswirkung auf die Benutzerschnittstelle, wie beispielsweise ein Lenkmoment, aufweist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Lenksystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Einparkvorgang verbesserbar ist, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls des Kraftfahrzeugs gegenüber herkömmlichen Lenksystemen reduziert ist. Mittels des erfindungsgemäßen Lenksystems sind Eingriffe in den Einparkvorgang derart durchführbar, dass der Fahrer diese nicht oder zumindest nur leicht wahrnimmt. Erhöhte Lenkmomente, die von vielen Fahrern oftmals als Fehlfunktion wahrgenommen werden, sind mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem vermeidbar. Auf diese Weise ist das Fahrerlebnis beim Einparken und somit die Akzeptanz derartiger Eingriffe erheblich verbesserbar.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Einparken eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs gelöst. Das Verfahren weist auf:
- - Ermitteln einer Fahrerwunsch-Trajektorie mittels der Steuerungsvorrichtung,
- - Erfassen einer Umgebung des Kraftfahrzeugs mittels der Erfassungsvorrichtung,
- - Ermitteln der Soll-Trajektorie des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit der Fahrerwunsch-Trajektorie sowie der erfassten Umgebung mittels der Steuerungsvorrichtung,
- - Ermitteln der Abweichung zwischen der Fahrerwunsch-Trajektorie und der Soll-Trajektorie mittels der Steuerungsvorrichtung,
- - Bestimmen der Abweichungs-Trajektorie zum Steuern des Lenkaktuators in Abhängigkeit der Abweichung und der Fahrerwunsch-Trajektorie und/oder der Soll-Trajektorie mittels der Steuerungsvorrichtung, und
- - Steuern des Lenkaktuators mit der Abweichungs-Trajektorie mittels der Steuerungsvorrichtung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein geführtes Einparkverfahren bei welchem die Lenkung des Kraftfahrzeugs von einem Fahrer übernommen wird und das Lenksystem im Wesentlichen nur korrigierend eingreift und das auf eine Art und Weise, dass der Eingriff vom Fahrer weitestgehend unbemerkt bleibt. Ein Aufprägen eines Lenkmoments als Folge einer Lenkwinkelkorrektur durch das Lenksystem soll vermieden werden. Somit bekommt der Fahrer insbesondere bei geringen Abweichungen den Eindruck, dass er das Kraftfahrzeug ohne Korrektur durch das Lenksystem steuert, selbst wenn das Lenksystem kleinere Korrekturen durchführt. Selbst größere Korrekturen durch das Lenksystem können derart erfolgen, dass diese dem Fahrer nicht direkt auffallen. Die Steuerungsvorrichtung, die Erfassungsvorrichtung und der Lenkaktuator sind allesamt Module eines Lenksystems des Kraftfahrzeugs. Zudem weist das Lenksystem eine Benutzerschnittstelle, wie beispielsweise ein Lenkrad, Joystick, Trackball oder dergleichen, auf, über welches die Fahrerwunsch-Trajektorie von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs an die Steuerungsvorrichtung übermittelbar ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einparken eines Kraftfahrzeugs ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Lenksystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie zu einem Kraftfahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Einparkvorgang verbesserbar ist, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls des Kraftfahrzeugs gegenüber herkömmlichen Lenksystemen reduziert ist. Mittels des erfindungsgemäßen Lenksystems sind Eingriffe in den Einparkvorgang derart durchführbar, dass der Fahrer diese nicht oder zumindest nur leicht wahrnimmt. Erhöhte Lenkmomente, die von vielen Fahrern oftmals als Fehlfunktion wahrgenommen werden, sind mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem vermeidbar. Auf diese Weise ist das Fahrerlebnis beim Einparken und somit die Akzeptanz derartiger Eingriffe erheblich verbesserbar.
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Ein erfindungsgemäßes Lenksystem, ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 in einer Draufsicht ein erstes Beispiel einer Lenkkorrektur durch das erfindungsgemäße Lenksystem,
- 2 in einer Draufsicht ein zweites Beispiel einer Lenkkorrektur durch das erfindungsgemäße Lenksystem,
- 3 in einer Draufsicht ein drittes Beispiel einer Lenkkorrektur durch das erfindungsgemäße Lenksystem,
- 4 in einer Draufsicht ein viertes Beispiel einer Lenkkorrektur durch das erfindungsgemäße Lenksystem,
- 5 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und
- 6 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis X jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein erstes Beispiel einer Lenkkorrektur eines Rads 5 durch das erfindungsgemäße Lenksystem 1 (vgl. Fig, 5) schematisch in einer Draufsicht abgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Soll-Trajektorie S als Soll-Trajektorieband ermittelt. Eine Fahrerwunsch-Trajektorie F weicht von der Soll-Trajektorie S derart ab, dass ein erster Abweichungsgrenzwert überschritten und ein zweiter Abweichungsgrenzwert unterschritten ist. Das Rad 5 wird mittels des Lenksystems 1 somit mit einer Abweichungs-Trajektorie A gelenkt, welche zwischen der Soll-Trajektorie S und der Fahrerwunsch-Trajektorie F liegt.
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2 zeigt ein zweites Beispiel einer Lenkkorrektur durch das erfindungsgemäße Lenksystem 1 schematisch in einer Draufsicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Soll-Trajektorie S als Soll-Trajektoriekurve ermittelt. Die Fahrerwunsch-Trajektorie F weicht von der Soll-Trajektorie S derart ab, dass der erste Abweichungsgrenzwert überschritten und der zweite Abweichungsgrenzwert unterschritten ist. Das Rad 5 wird mittels des Lenksystems 1 somit mit einer Abweichungs-Trajektorie A gelenkt, welche zwischen der Soll-Trajektorie S und der Fahrerwunsch-Trajektorie F liegt.
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In 3 ist ein drittes Beispiel einer Lenkkorrektur durch das erfindungsgemäße Lenksystem 1 schematisch in einer Draufsicht abgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Soll-Trajektorie S als Soll-Trajektoriekurve ermittelt. Die Fahrerwunsch-Trajektorie F weicht von der Soll-Trajektorie S nur geringfügig ab, sodass der erste Abweichungsgrenzwert und der zweite Abweichungsgrenzwert unterschritten sind. Das Rad 5 wird mittels des Lenksystems 1 somit mit einer Abweichungs-Trajektorie A gelenkt, welche der Soll-Trajektorie S entspricht.
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4 zeigt ein viertes Beispiel einer Lenkkorrektur durch das erfindungsgemäße Lenksystem 1 schematisch in einer Draufsicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Soll-Trajektorie S als Soll-Trajektoriekurve ermittelt. Die Fahrerwunsch-Trajektorie F weicht von der Soll-Trajektorie S derart ab, dass der erste Abweichungsgrenzwert und der zweite Abweichungsgrenzwert überschritten sind. Das Rad 5 wird mittels des Lenksystems 1 somit mit einer Abweichungs-Trajektorie A gelenkt, welche der Fahrerwunsch-Trajektorie F entspricht.
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In 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 2 schematisch in einer Seitenansicht abgebildet. Das Kraftfahrzeug 2 weist vier Räder 5, ein Antriebssystem 9 und zum Steuern der vorderen Räder 5 ein erfindungsgemäßes Lenksystem 1 auf. Das Lenksystem 1 weist zum Erfassen einer Fahrerwunsch-Trajektorie F eine als Lenkrad ausgebildete Benutzerschnittstelle 3 auf an welcher ein Eingabeinterface 8 zum Verhindern eines korrigierenden Eingreifens des Lenksystems 1 beim Einparken angeordnet ist. Zum Stellen eines Lenkwinkels der vorderen Räder 5 weist das Lenksystem 1 einen Lenkaktuator 4 auf. Zum Erfassen einer Umgebung U des Kraftfahrzeug 2 weist das Lenksystem 1 eine Erfassungsvorrichtung 6 mit mehreren Sensoren auf. Zum Verarbeiten der erfassten Umgebung U, zum Ermitteln der Fahrerwunsch-Trajektorie F, zum Ermitteln der Soll-Trajektorie S, zum Bestimmen der Abweichungs-Trajektorie A und zum Steuern des Lenkaktuators 4 weist das Lenksystem 1 eine Steuerungsvorrichtung 7 auf.
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6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einem Ablaufdiagramm. In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird mittels der Steuerungsvorrichtung 7 die über die Benutzerschnittstelle 3 eingegebene Fahrerwunsch-Trajektorie F ermittelt. In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird mittels der Erfassungsvorrichtung 6 die Umgebung U des Kraftfahrzeugs 2 ermittelt. Hierfür weist die Erfassungsvorrichtung 6 mehrere am Kraftfahrzeug 2 verteilt angeordnete Sensoren auf. Bei der Ermittlung der Umgebung U können beispielsweise Markierungen eines Parkplatzes, andere Kraftfahrzeuge, sonstige Hindernisse oder dergleichen ermittelt werden. In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird mittels der Steuerungsvorrichtung 7 die Soll-Trajektorie S des Kraftfahrzeugs 2 in Abhängigkeit der Fahrerwunsch-Trajektorie F sowie der erfassten Umgebung U ermittelt. Die Soll-Trajektorie S kann beispielsweise als Soll-Trajektoriekurve oder als Soll-Trajektorieband, welches eine Vielzahl von Soll-Trajektoriekurven aufweist, ermittelt werden.
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In einem vierten Verfahrensschritt 400 wird mittels der Steuerungsvorrichtung 7 die Abweichung zwischen der Fahrerwunsch-Trajektorie F und der Soll-Trajektorie S ermittelt. Eine weitere Korrektur des Lenksystems 1 am Lenkwinkel kann in Abhängigkeit der Abweichungshöhe der Abweichung erfolgen. In einem fünften Verfahrensschritt 500 wird mittels der Steuerungsvorrichtung 7 die Abweichungs-Trajektorie A zum Steuern des Lenkaktuators 4 in Abhängigkeit der Abweichung und der Fahrerwunsch-Trajektorie F und/oder der Soll-Trajektorie S bestimmt. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass bei kleinen Abweichungen die Abweichungs-Trajektorie A der Soll-Trajektorie S entspricht, bei mittleren Abweichungen die Abweichungs-Trajektorie A zwischen der Soll-Trajektorie S und der Fahrerwunsch-Trajektorie F liegt und bei größeren Abweichungen die Abweichungs-Trajektorie A der Fahrerwunsch-Trajektorie F entspricht. In einem sechsten Verfahrensschritt 600 wird mittels der Steuerungsvorrichtung 7 der Lenkaktuator 4 mit der Abweichungs-Trajektorie A gesteuert. Dies erfolgt vorzugsweise ohne ein Einprägen eines Lenkmoments auf die Benutzerschnittstelle 3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenksystem
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Benutzerschnittstelle
- 4
- Lenkaktuator
- 5
- Rad
- 6
- Erfassungsvorrichtung
- 7
- Steuerungsvorrichtung
- 8
- Eingabeinterface
- 9
- Antriebssystem
- 100
- erster Verfahrensschritt
- 200
- zweiter Verfahrensschritt
- 300
- dritter Verfahrensschritt
- 400
- vierter Verfahrensschritt
- 500
- fünfter Verfahrensschritt
- 600
- sechster Verfahrensschritt
- A
- Abweichungs-Trajektorie
- F
- Fahrerwunsch-Trajektorie
- U
- Umgebung
- S
- Soll-Trajektorie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10337842 A1 [0003]
- DE 102004055584 A1 [0003]
- DE 102009046731 A1 [0003]
