DE10312513B4 - System zur Spurhaltelenkunterstützung in einem Fahrzeug - Google Patents

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    • B60W2540/18—Steering angle

Abstract

System zur Spurhaltelenkunterstützung in einem Fahrzeug, bei dem die Position des Fahrzeugs relativ zur Fahrspur mithilfe einer Lageerkennungseinrichtung (1) ermittelt und der Bestimmung eines Soll-Lenkwinkels (δsoll) in einem Fahrspurregler (11) zugrunde gelegt wird, aus dem ein Soll-Lenkmoment (MLenk,soll) bestimmt wird, welches einem vom Fahrer erzeugten Fahrer-Lenkmoment (MLenk,Fahrer) überlagert und einer die lenkbaren Räder beaufschlagenden Lenkvorrichtung (4) zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Fahrspurregler (11) eine separat ausgebildete Berechnungseinheit (12) nachgeschaltet ist, in der gemäß einer inversen Lenkaktuatorfunktion (F–1Lenk ) aus dem Soll-Lenkwinkel (δsoll) des Fahrspurreglers (11) das Soll-Lenkmoment (MLenk,soll) bestimmt wird, wobei die inverse Lenkaktuatorfunktion (F–1Lenk ) der Bestimmung des Soll-Lenkmoments (MLenk,soll) gemäß der Beziehung MLenk,soll = F–1Lenk (δsoll)zugrunde gelegt wird, wobei
MLenk,soll das Soll-Lenkmoment,
δsoll den Soll-Lenkwinkel,
F –1 / Lenk die inverse, bekannte Lenkaktuatorfunktion
bezeichnen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Spurhaltelenkunterstützung in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Ein derartiges System wird in der Druckschrift EP 1 170 651 A2 beschrieben. Bei dem Spurhaltelenkunterstützungssystem wird die Position des Fahrzeugs relativ zur Fahrspur mit Hilfe einer Lageerkennungseinrichtung ermittelt und der Bestimmung eines Soll-Lenkwinkels zugrunde gelegt, aus dem der Strom für einen anzusteuernden Elektromotor ermittelt wird, über den der gewünschte Soll-Lenkwinkel in der Lenkeinrichtung eingestellt wird. In dem Spurhaltelenkunterstützungssystem werden zwei hintereinander geschaltete Regelkreise verwendet, wobei aus dem ersten Regelkreis der Soll-Lenkwinkel ermittelt wird, aus dem im zweiten Regelkreis der Strom für den anzusteuernden Elektromotor bestimmt wird.
  • Nachteilig hierbei ist, dass Nichtlinearitäten, welche sich aus der Lenkaktuatorik ergeben, in den Regelkreisen nicht berücksichtigt werden. Die doppelte Regelung erfordert darüber hinaus einen erheblichen Aufwand bei der Realisierung der Spurhaltelenkunterstützung.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein System zur Spurhaltelenkunterstützung in einem Fahrzeug zu schaffen, welches sich bei einem verhältnismäßig geringen Aufwand durch eine hohe Variabilität auszeichnet. Zweckmäßig sollen auch Nichtlinearitäten der Lenkungseinrichtung berücksichtigt werden.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Fahrspurregelungssystem wird die Position des Fahrzeuges in Bezug zur Fahrspur mit Hilfe einer Lageerkennungseinrichtung ermittelt und der Bestimmung eines Soll-Lenkwinkels in einem Fahrspurregler zugrunde gelegt. Aus dem Soll-Lenkwinkel wird ein Soll-Lenkmoment erzeugt, welches einer Lenkvorrichtung zur Einstellung des Ist-Lenkwinkels zuzuführen ist. Das Soll-Lenkmoment kann dem vom Fahrer erzeugten Fahrer-Lenkmoment überlagert werden.
  • Das System umfasst einen Fahrspurregler sowie eine dem Fahrspurregler nachgeschaltete, separat ausgebildete und entkoppelte Berechnungseinheit, in der eine inverse Lenkaktuatorfunktion realisiert ist, aus der aus dem Soll-Lenkwinkel des Fahrspurreglers das der Lenkvorrichtung zuzuführende Soll-Lenkmoment bestimmt wird. Die Entkopplung von Fahrspurregler und nachgeschalteter Berechnungseinheit mit der inversen Lenkaktuatorfunktion bietet den Vorteil, dass die Eigenschaften des Lenkaktuatorsystems nicht im Spurreglerentwurf berücksichtigt werden müssen. Auf diese Weise können standardisierte Fahrspurregler eingesetzt werden, denen jeweils eine fahrzeugabhängige, die inverse Lenkaktuatorfunktion enthaltende Berechnungseinheit nachgeschaltet wird. Diese Vorgehensweise bietet unter anderem die Möglichkeit, verschiedenartige Fahrspurregler mit jeweils der gleichen, nachgeschalteten Berechnungseinheit zu kombinieren oder umgekehrt einen gemeinsamen Fahrreglertyp mit unterschiedlichen, nachgeschalteten Berech nungseinheiten zu kombinieren. Insgesamt wird der Auslegungsaufwand für eine Vielzahl unterschiedlicher Fahrspurregelungssysteme reduziert.
  • Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass Nichtlinearitäten in der Lenkaktuatorik über die inverse Lenkaktuatorfunktion kompensiert werden können. Die Spurhaltung wird hierdurch erheblich verbessert. Außerdem kann auf eine zweite unterlagerte Regelung verzichtet werden.
  • Die inverse Lenkaktuatorfunktion in der nachgeschalteten Berechnungseinheit folgt einer bekannten Beziehung, aus der das Soll-Lenkmoment in Abhängigkeit des vom vorgeschalteten Fahrspurregler gelieferten Soll-Lenkwinkels bestimmt wird. Die Beziehung des Soll-Lenkmoments in Abhängigkeit des Soll-Lenkwinkels kann hierbei entweder als mathematischer, funktionaler Zusammenhang oder als abgespeichertes Kennfeld vorliegen.
  • Im Falle eines mathematischen Zusammenhangs kann sowohl ein statischer Anteil in der inversen Lenkaktuatorfunktion, welcher in Abhängigkeit des Soll-Lenkwinkels zu bestimmen ist, als auch ein dynamischer Anteil in Abhängigkeit der ersten und/oder der zweiten Ableitung des Soll-Lenkwinkels berücksichtigt werden. In den dynamischen Anteilen können insbesondere die Massenträgheit der die lenkbaren Räder beaufschlagenden Lenkvorrichtung als auch ein Dämpfungsanteil in der Lenkvorrichtung berücksichtigt werden.
  • Im Falle eines abgespeicherten Kennfelds kann dieses aus Messungen bei Testfahrten eines realen Fahrzeugs ermittelt werden, bei denen als stationäre Arbeitspunkte der zu einem vorgegebenen Lenkmoment sich einstellende Ist-Lenkwinkel ermittelt wird.
  • Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
  • 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Systems zur Fahrspurregelung eines Fahrzeuges, mit dessen Hilfe die Spurhaltung eines Kraftfahrzeuges auf einer Fahrbahn unterstützt werden kann und das einen Fahrspurregler sowie eine weitere, vom Fahrspurregler separat ausgebildete Berechnungseinheit mit einer inversen Lenkaktuatorfunktion umfasst,
  • 2 ein Blockschaltbild mit einer detaillierten Darstellung der nachgeschalteten Berechnungseinheit mit der inversen Lenkaktuatorfunktion,
  • 3 ein schematisches Blockschaltbild einer Bedieneinrichtung für das Fahrspurregelungssystem.
  • In den Figuren sind gleiche Baueinheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Das in 1 mit Bezugszeichen 100 bezeichnete Fahrspurregelungssystem dient zur Unterstützung des Fahrers bei der Spurhaltung eines Kraftfahrzeuges entlang einer vorgegebenen Fahrspur, indem zu dem vom Fahrer aufgebrachten Lenkmoment ein Soll-Lenkmoment addiert und einer Lenkvorrichtung zugeführt wird. Das Fahrspurregelungssystem 100 umfasst eine Lageerkennungseinrichtung 1, einen Sollspurgeber 2, eine Sensorik 3 zur Erkennung des momentanen Fahrzustandes sowie eine Spurunterstützungsregeleinrichtung 10, in welcher das Soll-Lenkmoment erzeugt und anschließend der Überlagerungslenkvorrichtung 4 zugeführt wird.
  • Die von der Lageerkennungseinrichtung 1 ermittelten Fahrspurinformationen und Positionsinformationen des Fahrzeugs relativ zur Fahrbahn bzw. Fahrspur umfassen insbesondere den lateralen Versatz Δy zum Fahrspurrand, den Gierwinkel Δψ des Fahrzeugs relativ zur Fahrspur sowie die Fahrbahnkrümmung C. Diese Daten werden in Signalform als Eingangsgrößen von der Lageerkennungseinrichtung 1 an die Spurunterstützungsregeleinrichtung 10 übergeben.
  • Des Weiteren werden der Spurunterstützungsregeleinrichtung 10 als Eingangsgrößen Daten von dem Sollspurgeber 2 über den einzuhaltenden, lateralen Soll-Versatz Δysoll relativ zur Fahrbahn zugeführt. Aus der Fahrzustandserkennungssensorik 3 werden Informationen z über den aktuellen Fahrzustand des Fahrzeuges ebenfalls als Eingangsgrößen an die Spurunterstützungsregeleinrichtung 10 geleitet. Die Informationen z aus der Sensorik 3 über den momentanen Fahrzustand bzw. Fahrzeugbetriebszustand umfassen wenigstens eine oder mehrere der Größen Lenkradwinkel, Giergeschwindigkeit, Quergeschwindigkeit, Querbeschleunigung sowie insbesondere die Fahrgeschwindigkeit v.
  • Die Spurunterstützungsregeleinrichtung 10 ist dreistufig aufgebaut und umfasst einen Fahrspurregler 11, eine dem Fahrspurregler nachgeschaltete Berechnungseinheit 12 mit einer inversen Lenkaktuatorfunktion sowie als weitere, nachgeschaltete Stufe einen Begrenzer 13. In der ersten Stufe, dem Fahrspurregler 11, ist ein geeigneter Spurregelalgorithmus hinterlegt. Dem Fahrspurregler 11 werden die Signale bzw. Informationen aus der Lageerkennungseinrichtung 1, dem Sollspurgeber 2 sowie der Fahrzustandserkennungssensorik 3 zugeführt, die im Spurregelalgorithmus verarbeitet werden und aus denen als Ausgangsgröße ein reglerinterner Soll-Radlenkwinkel δRad,soll erzeugt wird, welcher als Eingangsgröße der nachgeschalteten Berechnungseinheit 12 zugeführt wird.
  • Die Berechnungseinheit 12 bestimmt aus dem Soll-Radlenkwinkel δRad,soll sowie unter Berücksichtigung der ihr von der Sensorik 3 zugeführten Fahrzustandsinformation z entsprechend einer in der Berechnungseinheit 12 hinterlegten, inversen Lenkaktuatorfunktion als Ausgangsgröße ein Soll-Lenkmoment MLenk,soll. Das Soll-Lenkmoment MLenk,soll wird nachfolgend als Eingangsgröße dem Begrenzer 13 zugeführt, in welcher das Soll-Lenkmoment auf einen vorgebbaren, zulässigen Maximalwert M max / Lenk,soll begrenzt wird. Dieser Maximalwert M max / Lenk,soll wird schließlich der Überlagerungslenkvorrichtung 4 zugeführt, in welcher der Maximalwert M
    Figure 00060001
    für das Soll-Lenkmoment additiv mit dem Fahrer-Lenkmoment MLenk,Fahrer, welches dieser über das Lenkrad 5 vorgibt, überlagert und zur Einstellung des tatsächlichen Radlenkwinkels zur Einhaltung der gewünschten Fahrspur herangezogen wird.
  • Dem Begrenzer 13 werden als zusätzliche Eingangssignale das vom Fahrer über das Lenkrad aufgebrachte Lenkmoment MLenk,Fahrer sowie die vom Fahrer am Lenkrad erzeugte Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit
    Figure 00060002
    Lenk,Fahrer zugeführt. Diese zusätzlichen Eingangssignale ermöglichen das Ausschalten der Spurhaltelenkunterstützung durch schnelle Lenkbewegungen des Fahrers und/oder durch Vorgabe von großen Lenkmomenten durch den Fahrer. Hierzu kann zum Beispiel das von der Spurunterstützungsregeleinrichtung 10 abgegebene Lenkmoment M
    Figure 00060003
    in Abhängigkeit von dem vom Fahrer über das Lenkrad aufgebrachten Lenkmoment MLenk,Fahrer und/oder der aufgebrachten Lenkrad- Winkelgeschwindigkeit
    Figure 00070001
    Lenk,Fahrer bis auf den Wert Null begrenzt werden.
  • 2 zeigt eine detaillierte Darstellung der Berechnungseinheit 12 mit der inversen Lenkaktuatorfunktion. Grundlage dieser Lenkaktuatorfunktion bildet der Zusammenhang zwischen dem am Lenkrad vorgegebenen Lenkmoment MLenk und dem sich über das Lenkgetriebe an den gelenkten Rädern des Fahrzeugs einstellenden Radlenkwinkel δRad gemäß der Beziehung δRad = FLenk(MLenk),wobei mit FLenk ein bekannter, funktionaler Zusammenhang bezeichnet ist. Aus der Momentenbilanz am Lenkrad bzw. am lenkradseitigen Eingang des Lenkgetriebes ergibt sich mit Jφ ..Lenk = MLenk – MLenk,Last – MLenk,D der Zusammenhang zwischen der Radlenkwinkelbeschleunigung φ ..Lenk und den auf das Lenkrad bzw. das Lenkgetriebe wirkenden Momenten. MLenk stellt hierin das am Lenkrad vorgegebene Lenkmoment dar, MLenk,Last das am Lenkrad wirkende Rückstell- bzw. Lastmoment, welches aufgrund der an den gelenkten Rädern – insbesondere den Vorderrädern – wirkenden Seitenkraft SRad entsteht, und MLenk,D das lenkradseitig wirkende Dämpfungsmoment in der Lenkung. Mit J ist das Trägheitsmoment der Lenkung bezeichnet.
  • Die zweimalige mathematische Integration liefert den Lenkradwinkel φLenk als Funktion des vorgegebenen Stell- bzw. Lenkmomentes: φLenk = F*Lenk (MLenk).
  • Die Lenkaktuatorfunktion, welches den Zusammenhang zwischen dem am Lenkrad vorgegebenen Lenkmoment MLenk und dem Lenkwinkel δRad am gelenkten Rad beschreibt, kann mit der sich im Lenkgetriebe vorhandenen Lenkübersetzung iL gemäß der Beziehung δRad = FLenk(MLenk) = iLφLenk = iLF*Lenk (MLenk)beschrieben werden. Die inverse Lenkaktuatorfunktion lässt sich auf der Ebene der Sollgrößen als Funktion des Soll-Radlenkwinkels δRad,soll gemäß der Beziehung MLenk,soll = F–1Lenk (δRad,soll) = MstatLenk,soll (δRad,soll) + MdynLenk,soll (δ .Rad,soll, δ ..Rad,soll)bzw. allgemein als Funktion eines Soll-Lenkwinkels δsoll gemäß MLenk,soll = F–1Lenk (δsoll) = MstatLenk,soll (δsoll) + MdynLenk,soll (δ .soll, δ ..soll)beschreiben, wobei jeweils zusätzlich zum Lenkwinkel auf Lageebene der jeweilige Geschwindigkeits- und Beschleunigungswert Eingang finden.
  • 2 zeigt im Einzelnen die diversen Einheiten, welche Bestandteil der Berechnungseinheit 12 mit der inversen Lenkaktuatorfunktion sind. Der Berechnungseinheit 12 wird als Eingangsgröße der Soll-Radlenkwinkel δRad,soll zugeführt. Die Berechnungseinheit umfasst zwei Subsysteme: Zum einen ein Subsystem 20 mit statischen Anteilen der inversen Lenkaktuator funktion, zum anderen ein Subsystem 30 mit dynamischen Anteilen der inversen Lenkaktuatorfunktion. Beiden Subsystemen 20 und 30 wird der Soll-Radlenkwinkel δRad,soll, als Eingangsgröße zugeführt. Das Subsystem 20 zur Berechnung der statischen Anteile liefert als Ausgangsgröße den statischen Anteil M stat / Lenk,soll des Soll-Lenkmomentes; in entsprechender Weise wird im Subsystem 30 ein dynamischer Anteil M dyn / Lenk,soll des Soll-Lenkmomentes berechnet. Die beiden Anteile M stat / Lenk,soll und M dyn / Lenk,soll aus den Subsystemen 20 und 30 werden anschließend addiert und als gemeinsames Soll-Lenkmoment MLenk,soll der nachfolgenden Berechnungseinheit – dem Begrenzer 13 aus 1 – zugeführt.
  • Das Subsystem 20 zur Berechnung der statischen Anteile des Soll-Lenkmoments umfasst eine erste Einheit 21, in welcher ein Modell zur Bestimmung des Soll-Rückstellmoments bzw. Soll-Lastmoments hinterlegt ist. Die Einheit 21 liefert als Ausgangsgröße ein auf den lenkgestängeseitigen Eingang des Lenkgetriebes bezogenes Sollmoment M stat / Rad,soll, welches als Eingangsgröße der nachfolgenden Einheit 22 zugeführt wird, in welcher ein inverses Modell des Lenkgetriebes abgelegt ist. In der Einheit 22 wird aus dem Sollmoment M
    Figure 00090001
    das statische, auf das Lenkrad bezogene Soll-Lenkmoment M
    Figure 00090002
    berechnet.
  • Gemäß einer einfachen Ausführung eines der Einheit 22 zugrunde liegenden, inversen Modells des Lenkgetriebes wird der statische Anteil M stat / Lenk,soll, in Abhängigkeit des Sollmomentes M stat / Rad,soll gemäß der Beziehung
    Figure 00090003
    ermittelt, wobei mit KL die Lenkverstärkung des Lenkgetriebes und mit iL die Lenkübersetzung bezeichnet ist.
  • In der Einheit 21 wird unter Berücksichtigung der Informationen z über den aktuellen Fahrzustand, die von der Sensorik 3 (1) geliefert werden, sowie des Soll-Radlenkwinkels δRad,soll mit der Eingangsgröße Fahrgeschwindigkeit v das Sollmoment M stat / Rad,soll gemäß der Beziehung MstatRad,soll = nrSRad,soll in Abhängigkeit des Reifennachlaufs nr und der Radseitenkraft SRad,soll ermittelt. Die Radseitenkraft SRad,soll ist eine Funktion des Soll-Schräglaufwinkels. Vereinfacht kann diese Seitenkraft bzw. der Soll-Schräglaufwinkel als Funktion des Soll-Radlenkwinkels δRad,soll linearisiert werden zu
    Figure 00100001
  • In dieser Beziehung bezeichnet CRad die Seitensteifigkeit der Räder, welche aus Reifenkennlinien bekannt ist, lRad den Abstand zwischen Fahrzeugschwerpunkt zur Radachse mit den gelenkten Rädern, Kβ die stationäre Schwimmwinkelverstärkung und Kψ die von der Geschwindigkeit v abhängige, stationäre Giergeschwindigkeitsverstärkung.
  • Das Subsystem 30 mit den dynamischen Anteilen der inversen Lenkaktuatorfunktion umfasst im Einzelnen eine Differenziereinheit 31, welcher als Eingangsgröße der Soll-Radlenkwinkel δRad,soll zugeführt wird und die als Ausgangsgröße als erste und zweite zeitliche Ableitung die Soll-Radlenkwinkelgeschwindigkeit
    Figure 00110001
    Rad,soll und die Soll-Radlenkwinkelbeschleunigung δ ..Rad,soll liefert. In einer vorteilhaften Ausführung beinhaltet die Differenziereinheit 31 einen Zustandsvariablenfilter, welcher im Vergleich zur numerischen Differenziation einen glätteren Signalverlauf für die differenzierten Signale liefert.
  • Die Soll-Radlenkwinkelbeschleunigung δ ..Rad,soll wird einer nachgeschalteten Einheit 32 als Eingangsgröße zugeführt, in welcher ein Modell zur Bestimmung des trägheitsbedingten Soll-Lenkmomentes hinterlegt ist. In der Einheit 32 wird aus der Eingangsgröße δ ..Rad,soll gemäß der Beziehung
    Figure 00110002
    der das Trägheitsmoment J der Lenkvorrichtung berücksichtigende, dynamische Anteil MLenk,T,soll des Soll-Lenkmomentes ermittelt. Parallel zur Einheit 32 wird in einer weiteren Einheit 33, in welcher ein Modell zur Bestimmung des dämpfungsbedingten Soll-Lenkmomentes abgelegt ist, in Abhängigkeit der Soll-Radlenkwinkelgeschwindigkeit δ .Rad,soll gemäß der Beziehung
    Figure 00110003
    der den Dämpfungsanteil berücksichtigende, dynamische Anteil MLenk,D,soll des Soll-Lenkmomentes berechnet. DL bezeichnet hierin die Dämpfungskonstante der Lenkung.
  • Die aus den Einheiten 32 und 33 ermittelten, dynamischen Momentenanteile werden gemäß der Beziehung MdynLenk,soll = MLenk,T,soll + MLenk,D,soll zum dynamischen Anteil M dyn / Lenk,soll des Soll-Lenkmomentes addiert. Anschließend wird aus dem dynamischen und dem statischen Anteil gemäß der Beziehung MLenk,soll = MstatLenk,soll + MdynLenk,soll das resultierende Soll-Lenkmoment MLenk,soll berechnet.
  • Die Begrenzereinheit 13 ermöglicht das selbständige Ausschalten der Spurhaltelenkunterstützung. Dies kann beispielsweise durch schnelle Lenkbewegungen des Fahrers und/oder durch Vorgabe von großen Lenkmomenten durch den Fahrer erfolgen.
  • 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Bedieneinrichtung für das erfindungsgemäße Fahrspurregelungssystem 100, mit einer dem Fahrspurregelungssystem zugeordneten Bedieneinheit 50, und einer Anzeigeeinheit 54. Die Bedieneinheit 50 (z. B. ein Multifunktionslenkrad) besitzt Bedienelemente 50a, 50b zur Aktivierung bzw. Deaktivierung des Fahrspurregelungssystems. Ein alternatives Bedienelement 51 zur Aktivierung bzw. Deaktivierung des Fahrspurregelungssystems ist ebenfalls dargestellt.
  • Über die als zwei Tasten eines Multifunktionslenkrades ausgebildeten Bedienelemente 50a und 50b erzeugt der Fahrer ein Aktivierungssignal SAKT bzw. ein Deaktivierungssignal SDEAKT zur Aktivierung bzw. Deaktivierung des Fahrspurregelungssystems. Diese Bedienfunktion lässt sich alternativ mit einem einzigen Bedienhebel 51 mit entgegengesetzten Bedienrichtungen für die Aktivierung bzw. Deaktivierung des Fahrspurregelungssystems realisieren. Bei aktiviertem Fahrspurregelungssystem kann jederzeit durch Betätigen des Bedienhebels in entgegengesetzter Bedienrichtung bzw. durch Drücken der gegensätzlichen Bedientaste die Spurhaltelenkunterstützung abgebrochen (deaktiviert) werden.
  • Alternativ kann zusätzlich ein (nicht gezeigter) griffgünstig platzierter Notschalter vorgesehen sein, der vom Fahrer im Notfall betätigt werden kann. Bei Betätigung des Notschalters wird die Spurhaltelenkunterstützung sofort abgebrochen und der Fahrer erhält die volle Kontrolle über das Fahrzeug wieder zurück. Bei diesem Notfall ist die Lenkeinrichtung, die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung durch den Fahrer in gewohnter Weise bedienbar. Die Notschalterfunktion kann auch beispielsweise mit dem Brems- oder Fahrpedal gekoppelt sein, so dass die Spurhaltelenkunterstützung bei plötzlichem Bremsen oder Gasgeben durch den Fahrer abgebrochen wird.
  • Über die Bedieneinheit 50 kann auch der Grad der Spurhaltelenkunterstützung vom Fahrer eingestellt werden. Hierzu wird über ein Bedienelement – beispielsweise einen Drehknopf – ein vom Fahrer erzeugtes Signal SUG an das Fahrspurregelungssystem 100 übermittelt, wobei das Signal SUG einen Wert zwischen 0% und 100% einnehmen kann und in einem entsprechenden Maße der Grad der Spurhaltelenkunterstützung eingestellt wird.
  • Beispielsweise kann der Maximalwert M
    Figure 00130001
    für das Soll-Lenkmoment MLenk,soll in dem Begrenzer innerhalb vorgegebener Grenzen vom Fahrer beeinflusst werden.
  • Die Anzeigeeinheit 54 zeigt dem Fahrer das Gesamtsystem an und ob die Spurhaltelenkunterstützung aktiviert ist oder nicht. Der Bereitschaftszustand wird mit dem Signal SBZ an die Anzeigeeinheit 54 übermittelt. Die Anzeigeeinheit 54 enthält ein Anzeigeelement 54a, das dem Fahrer den aktuellen Systemzustand einschließlich des aktuell eingestellten Grades der Spurhaltelenkunterstützung angezeigt.

Claims (18)

  1. System zur Spurhaltelenkunterstützung in einem Fahrzeug, bei dem die Position des Fahrzeugs relativ zur Fahrspur mithilfe einer Lageerkennungseinrichtung (1) ermittelt und der Bestimmung eines Soll-Lenkwinkels (δsoll) in einem Fahrspurregler (11) zugrunde gelegt wird, aus dem ein Soll-Lenkmoment (MLenk,soll) bestimmt wird, welches einem vom Fahrer erzeugten Fahrer-Lenkmoment (MLenk,Fahrer) überlagert und einer die lenkbaren Räder beaufschlagenden Lenkvorrichtung (4) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fahrspurregler (11) eine separat ausgebildete Berechnungseinheit (12) nachgeschaltet ist, in der gemäß einer inversen Lenkaktuatorfunktion (F–1Lenk ) aus dem Soll-Lenkwinkel (δsoll) des Fahrspurreglers (11) das Soll-Lenkmoment (MLenk,soll) bestimmt wird, wobei die inverse Lenkaktuatorfunktion (F–1Lenk ) der Bestimmung des Soll-Lenkmoments (MLenk,soll) gemäß der Beziehung MLenk,soll = F–1Lenk (δsoll)zugrunde gelegt wird, wobei MLenk,soll das Soll-Lenkmoment, δsoll den Soll-Lenkwinkel, F –1 / Lenk die inverse, bekannte Lenkaktuatorfunktion bezeichnen.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die inverse Lenkaktuatorfunktion (F–1Lenk ) als das inverse Verhalten der Lenkaktuatorik beschreibendes, mathematisches Ersatzmodell realisiert ist.
  3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der inversen Lenkaktuatorfunktion (F–1Lenk ) zu bestimmende Soll-Lenkmoment (MLenk,soll) einen statischen Anteil (MstatLenk,soll ) und einen dynamischen Anteil (MdynLenk,soll ) umfasst: MLenk,soll = F–1Lenk (δsoll) = MstatLenk,soll( δsoll) + MdynLenk,soll (δ .soll, δ ..soll).
  4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Anteil des Soll-Lenkmoments (MLenk,soll) das Trägheitsmoment (J) der Lenkvorrichtung (4) und die Soll-Lenkwinkelbeschleunigung (δ ..soll) berücksichtigt.
  5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Anteil (δdynLenk,soll ) des Soll-Lenkmoments (MLenk,soll) einen Dämpfungsanteil (DL) in der Lenkvorrichtung (4) und die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit (δ .soll) berücksichtigt.
  6. System nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die das Trägheitsmoment und den Dämpfungsanteil berücksichtigenden, dynamischen Anteile additiv überlagert werden.
  7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die inverse Lenkaktuatorfunktion (F–1Lenk ) als Kennfeld in der nachgeschalteten Berechnungseinheit (12) vorliegt.
  8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld aus Messungen an einem realen Fahrzeug ermittelt wird.
  9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Berechnungseinheit (12) mit der inversen Lenkaktuatorfunktion (F–1Lenk ) ein Begrenzer (13) nachgeschaltet ist, in welchem das Soll-Lenkmoment (MLenk,soll) auf einen Maximalwert (MmaxLenk,soll ) begrenzt wird.
  10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Spurhaltelenkunterstützung vom Fahrer einstellbar ist.
  11. System nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert (MmaxLenk,soll ) für das Soll-Lenkmoment (MLenk,soll) in dem Begrenzer (13) innerhalb vorgegebener Grenzen vom Fahrer beeinflussbar ist.
  12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein- und ausschaltbar ausgebildet ist.
  13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das System manuell vom Fahrer aktivierbar und deaktivierbar ist.
  14. System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das System deaktiviert wird, falls eine den Fahrzustand beschreibende Größe einen Grenzwert überschreitet.
  15. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das System deaktiviert wird, falls eine vom Fahrer erzeugte Lenkwinkelgeschwindigkeit einen Grenzwert überschreitet.
  16. System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das System deaktiviert wird, falls ein vom Fahrer aufgebrachtes Lenkmoment einen Grenzwert überschreitet.
  17. System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeeinrichtung zur Darstellung des aktuellen Systemzustandes einschließlich der Darstellung des aktuell eingestellten Grades der Spurhaltelenkunterstützung vorgesehen ist.
  18. System nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Soll-Lenkwinkel (δsoll) der Soll-Radlenkwinkel (δRad,soll) herangezogen wird.
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