WO2004103798A1 - Verfahren zur lenkungsregelung - Google Patents

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Bernhard Giers
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/008—Changing the transfer ratio between the steering wheel and the steering gear by variable supply of energy, e.g. by using a superposition gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications

Definitions

  • the invention relates to a method for steering control.
  • the conventional steering process consists of a control component and a control component.
  • the driver implements his wish to steer by first setting a steering wheel angle that corresponds to his expectation of a vehicle reaction. If the vehicle reaction does not change to the expected extent, the driver determines this control deviation and adjusts the steering wheel angle he has set accordingly to the steering characteristics, that is to say he "adapts" the steering wheel angle. This adaptation by the driver takes place continuously Observe novice drivers clearly.
  • the steering characteristics are largely determined by the steering ratio.
  • the term steering ratio here means the overall ratio, that is to say the ratio of the steering wheel angle of rotation to the wheel angle. It is capped by the directness of the steering response at high speeds; values below 14 are rare here.
  • the upper limit follows from the height of the reasonable steering effort during parking (parking area). This is directly related to the presence of servo assistance and is hardly less than 20.
  • the determination of a specific value is determined by the desired positioning of the vehicle (sporty agile or comfort-oriented).
  • Systems with a variable steering ratio are currently in the market launch stage. In principle, they enable the steering characteristics to be adapted to a steering behavior desired by the driver.
  • the translation of the steering gear can be changed either statically or dynamically.
  • the steering ratio can be changed, for example, depending on a driver's desired mode, such as sport mode or comfort mode, or depending on the vehicle speed.
  • the aim of this invention is to provide a steering control for a steering system with a variable steering ratio, which does not cause any irritation to the driver and rather represents a gain in comfort and / or safety that is perceptible to the driver.
  • the object is achieved in that a driver's steering behavior is determined and the steering ratio can be changed in accordance with a change in driver steering behavior.
  • the adaptation of the driver to the set steering ratio is determined and evaluated for the purpose of adapting the steering ratio to the detected adaptive driver steering behavior.
  • the driver For drivers who have not (yet) adjusted their steering behavior to existing vehicle steering (non-adapted driver steering behavior), the driver tends to drive "serpentine lines". The driver first recognizes a steering angle position as insufficient to achieve the desired vehicle course and takes This correction is too strong or too weak and therefore the driver will correct it again. This creates an oscillation, which is referred to here as a "serpentine line”. After all, the driver usually learns to assign steering actuation and vehicle reaction. The oscillation mentioned is reduced. This is referred to here as "adaptation" of the driver's steering activity. The invention advantageously uses the adaptation process to analyze the driver's reaction.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention consists in continuously determining the driver's steering behavior. Through a constant analysis of the driver's steering behavior and its evaluation, a continuous determination of optimization parameters for a control system of the vehicle steering is possible. The steering ratio is then determined using the optimization parameters continuously changed. The adaptation of the driver, his adaptation or his adaptability, is particularly advantageously taken into account.
  • a measured steering wheel angle is continuously (mathematically) integrated in the determination of the driver's steering behavior; the resulting direction of travel is set in relation to the steering activities.
  • a speed of the driver's adaptation to a steering ratio and possibly a mathematical derivation thereof are determined.
  • the completion of a driver adaptation process can be determined as an alternative or in addition.
  • a driver's steering behavior in particular an adaptation or a fortune to adapt the driver to a steering ratio or a change in steering ratio
  • the steering behavior of the vehicle steering in particular a rate of change of the steering ratio
  • an overreaction and an underreaction of the driver are taken into account when determining the driver's steering behavior, and the steering ratio in the event of an overreaction is reduced and the steering ratio in the case of an underreaction is increased.
  • a steering ratio optimized for the driver is preferably advantageously automatically adapted.
  • the steering angle ratio does not just follow a driver's request adjustment, e.g. by a switch for a sporty or comfortable steering function, or depending on the vehicle speed.
  • the steering angle ratio is adapted to the driver's habits or his behavior learned from other learning processes. If the driver changes between different vehicles, for example, after the start of the journey in a vehicle with automatically adapting steering ratio, he will initially show his expected steering behavior.
  • the analysis of his behavior is used according to the invention to change the steering ratio in such a way that it corresponds to his expectation.
  • the steering angle ratio is reduced or increased.
  • the inventive method greatly improves comfort and safety when using variable steering ratio systems.
  • the possibilities of the variable steering ratio are used optimally, since the driver's adaptation speed is determined and therefore the electronic control system can optimally adapt the variation of the steering angle ratio to the driver parameters. So that a given system dynamic does not overwhelm the driver, it is advantageously adapted to the condition of the driver.
  • the steering ratio is changed so that safety-critical steering overreactions are avoided. The compromises to define parameters due to a large spread of typical driver parameters and the associated restrictions in system dynamics for above-average drivers can thus be dispensed with.
  • the adaptability of the driver to a change in the steering ratio is determined. According to instructions
  • the change in steering ratio is determined by the length of time that the driver needs until the oscillation of his steering activity, the "serpentine line", has ended. At this point, it is assumed that the driver has adjusted his steering behavior to an existing steering ratio (adapted driver-steering behavior). The speed of the change in the steering ratio is then approximated to the driver's adaptability.

Abstract

Bei einem Verfahren zur Lenkungsregelung wird ein Fahrerlenkverhalten ermittelt. Die Lenkübersetzung wird nach Massgabe einer Änderung des Fahrerlenkverhaltens automatisch verändert.

Description

Verfahren zur Lenkungsregelung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lenkungsregelung.
Der herkömmliche Lenkvorgang setzt sich zusammen aus einem Steuerungsanteil und einem Regelungsanteil. Der Fahrer setzt seinen Lenkwunsch um, indem er zunächst einen Lenkradwinkel einstellt, der seiner Erwartung einer Fahrzeugreaktion entspricht. Ändert sich die Fahrzeugreaktion nicht im erwarteten Maß, so stellt der Fahrer diese Regelabweichung fest und passt seinen von ihm eingestellten Lenkradwinkel der Lenkungscharakteristik entsprechend an, dass heißt er „adaptiert" den Lenkradwinkel. Diese Adaption durch den Fahrer findet kontinuierlich statt. Sie ist insbesondere bei Fahranfängern deutlich zu beobachte .
Die Lenkungscharakteristik wird wesentlich von der Lenkübersetzung bestimmt. Unter dem Begriff Lenkübersetzung ist hier die Gesamtübersetzung gemeint, also das Verhältnis von Lenkraddrehwinkel zu Radwinkel gemeint. Es wird nach unten begrenzt von der Direktheit des Lenkungsansprechens bei hohen Fahrgeschwindigkeiten; hier sind Werte unterhalb von 14 selten. Die obere Grenze folgt aus der Höhe des zumutbaren Lenkaufwands bei Einparkvorgängen (Parkierbereich) . Dies hängt unmittelbar mit dem Vorhandensein einer Servounterstützung zusammen und unterschreitet den Wert von 20 kaum. Die Festlegung eines konkreten Wertes wird durch die gewünschte Positionierung des Fahrzeugs {sportlich agil oder komfortbetont) mitbestimmt.
Systeme mit einer variablen Lenkübersetzung befinden sich derzeit im Stadium der Markteinführung. Sie ermöglichen im Grundsatz eine Anpassung der Lenkcharakteristik an ein vom Fahrer gewünschtes Lenkverhalten. Die Änderung der Übersetzung des Lenkgetriebes kann entweder statisch oder dynamisch erfolgen. Die Lenkübersetzung kann beispielsweise abhängig von einem Fahrerwunschmodus, wie Sportmodus oder Komfortmodus oder abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert werden .
Problematisch ist es, dass eine Veränderung der Lenkübersetzung zu Irritationen des Fahrers führt, wenn das Verhalten des Fahrzeugs auf seine Lenktätigkeit von dem von ihm gewohnten und erwarteten Verhalten abweicht.
Ziel dieser Erfindung ist es, eine Lenkungsregelung für ein Lenksystem mit einer variablen Lenkübersetzung bereitzustellen, die zu keiner Irritationen des Fahrers führt und vielmehr einen für den Fahrer wahrnehmbaren Komfortgewinn und/oder Sicherheitsgewinn darstellt.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Fahrerlenkverhalten ermittelt wird und die Lenkübersetzung nach Maßgabe einer Änderung des Fahrerlenkverhaltens veränderbar ist.
Erfindungsgemäß wird dabei insbesondere die Adaption des Fahrers auf die eingestellte Lenkübersetzung ermittelt und ausgewertet, zwecks Anpassung der Lenkübersetzung an das erkannte adaptive Fahrerlenkverhalten.
Bei Fahrern, die ihr Lenkverhalten (noch) nicht auf eine vorliegende Fahrzeuglenkung eingestellt haben (nicht adaptiertes Fahrer-Lenkverhalten) tendiert der Fahrer zum Fahren von „Schlangenlinien". Der Fahrer erkennt zunächst eine Lenkwinkelstellung als nicht ausreichend um den gewünschten Fahrzeugkurs zu erzielen und nimmt eine Korrektur vor. Diese Korrektur ist aber zu stark oder zu schwach und daher wird der Fahrer erneut korrigieren. So entsteht eine Oszillation, die hier als „Schlangenlinie" bezeichnet wird. Schließlich lernt der Fahrer in der Regel eine Zuordnung von Lenkbetätigung und Fahrzeugreaktion. Die genannte Oszillation wird geringer. Dies wird hier als „Adaption" der Lenktätigkeit des Fahrers bezeichnet. Die Erfindung nutzt den Vorgang der Adaption vorteilhaft zur Analyse der Fahrerreaktion.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, das Fahrerlenkverhalten kontinuierlich zu ermitteln. Durch eine ständige Analyse des Lenkverhaltens des Fahrers und dessen Auswertung ist eine kontinuierliche Ermittlung von Optimierungsparametern für ein Regelsystem der Fahrzeuglenkung möglich. Mittels der Optimierungsparameter wird dann die Lenkübersetzung kontinuierlich verändert . Besonders vorteilhaft wird dabei die Anpassung des Fahrers, seine Adaption bzw. seine Adaptionsfähigkeit, berücksichtigt .
Erfindungsgemäß wird bei der Ermittlung des Fahrerlenkverhaltens ein gemessener Lenkradwinkel kontinuierlich (mathematisch) integriert; die resultierende Fahrrichtung wird in Relation zu den Lenkaktivitäten gesetzt. Nach Maßgabe des (mathematisch) integrierten Lenkradwinkels wird eine Geschwindigkeit der Anpassung des Fahrers auf eine Lenkübersetzung und ggf. eine mathematische Ableitung hiervon ermittelt. Darüber hinaus kann dadurch alternativ oder zusätzlich der Abschluss eines Fahreranpassungsvorgangs (abgeschlossene Adaption) ermittelt werden .
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass ein Fahrerlenkverhalten, insbesondere eine Anpassung bzw. ein Vermögen an eine Anpassung des Fahrers an eine Lenkübersetzung oder eine Lenkübersetzungsänderung, ermittelt wird und das Lenkverhalten der Fahrzeuglenkung, insbesondere eine Änderungsgeschwindigkeit der Lenkübersetzung, an das ermittelte Fahrerlenkverhalten angepasst wird.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Ermittlung des Fahrerlenkverhaltens eine Überreaktion und eine Unterreaktion des Fahrers mitberücksichtigt und die Lenkübersetzung bei einer Überreaktion wird reduziert und die Lenkübersetzung bei einer Unterreaktion wird erhöht. Vorzugsweise wird eine für den Fahrer optimierte Lenkübersetzung vorteilhaft automatisch angepasst.
Insbesondere folgt die Lenkwinkelübersetzung nicht nur unmittelbar einer Fahrerwunschanpassung, z.B. durch einen Schalter für eine sportliche oder komfortable Lenkungsfunktionsweise, oder fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig. Die Lenkwinkelübersetzung wird den Gewohnheiten des Fahrers bzw. seinem aus anderen Lernvorgängen erlernten Verhalten angepasst. Wechselt der Fahrer beispielsweise zwischen verschiedenen Fahrzeugen, so wird er nach Beginn der Fahrt in einem Fahrzeug mit automatisch adaptierender Lenkübersetzung zunächst sein erwartetes Lenkverhalten zeigen. Die Analyse seines Verhaltens wird erfindungsgemäß genutzt, um die Lenkübersetzung derart zu ändern, dass sie seiner Erwartung entspricht. So wird je nach dem ermittelten Fahrerverhalten, beispielsweise eine Lenküberreaktion oder eine Lenkunterreaktion, die Lenkwinkelübersetzung reduziert oder erhöht.
Vorteilhaft wird durch das erfindungsgemäße Verfahren der Komfort und Sicherheit bei dem Einsatz variabler LenkübersetzungsSysteme stark verbessert. Die Möglichkeiten der variablen Lenkübersetzung werden optimal ausgenutzt, da die Adaptionsgeschwindigkeit des Fahrers bestimmt wird und daher das elektronische Regelsystem die Variation der Lenkwinkelübersetzung optimal an die Fahrerparameter anpassen kann . Damit eine vorgegebene Systemdynamik den Fahrer aber nicht überfordert, wird diese vorteilhaft an die Kondition des Fahrers angepasst. Die Lenkübersetzung wird so verändert, dass sicherheitskritische Lenküberreaktionen vermieden werden. Die Kompromisse zur Festlegung von Parameter aufgrund einer großen Streuung von typischen Fahrerparametern und die damit verbundenen Einschränkungen der Systemdynamik bei überdurchschnittlichen Fahrern können so entfallen.
Die Erfindung wird durch das nachfolgende Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Bei einer Lenkungsregelung nach der Erfindung wird das Anpassungsvermögen des Fahrers an eine Änderung der Lenkübersetzung ermittelt. Nach Vorgabe
Lenkübersetzungsänderung wird die Zeitdauer festgestellt, die der Fahrer benötigt, bis die Oszillation seiner Lenktätigkeit, die „Schlangenlinie", beendet ist. Zu diesem Zeitpunkt wir davon ausgegangen, dass der Fahrer sein Lenkverhalten auf eine vorliegende Lenkübersetzung eingestellt hat (adaptiertes Fahrer-Lenkverhalten) . Danach wird die Geschwindigkeit der Übersetzungsänderung der Lenkung dem ermittelten Adaptionsvermögen des Fahrers angenähert .
Dieses führt zu einem unmittelbaren Komfortgewinn für den Fahrer und zur Vermeidung von sicherheitskritischen Lenküberreaktionen oder Lenkunterreaktionen. Beispielsweise wird ein langsames Fahren einer Haarnadelkurve unmittelbar nach einem starken Abbremsen aus hoher Geschwindigkeit dadurch unterstützt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Lenkungsregelung, dadurch gekennzeichnet, das ein Fahrerlenkverhalten ermittelt wird und die Lenkübersetzung nach Maßgabe einer Änderung des Fahrerlenkverhaltens veränderbar ist .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerlenkverhalten kontinuierlich ermittelt wird und die Lenkübersetzung kontinuierlich veränderbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Fahrerlenkverhaltens eine Anpassung des Fahrers auf eine Lenkübersetzung mitberücksichtigt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Fahrerlenkverhalten ein gemessener Lenkradwinkel kontinuierlich integriert wird und nach Maßgabe des integrierten Lenkradwinkels eine Geschwindigkeit der Anpassung des Fahrers auf eine Lenkübersetzung und/oder der Abschluss einer Anpassung des Fahrers auf eine Lenkübersetzung ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrerlenkverhalten, insbesondere eine Anpassung bzw. ein Vermögen an eine Anpassung des Fahrers an eine Lenkübersetzung oder eine Lenkübersetzungsänderung, ermittelt wird und das Lenkverhalten der Fahrzeuglenkung, insbesondere eine Änderungsgeschwindigkeit der Lenkübersetzung, an das ermittelte Fahrerlenkverhalten erfolgt .
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkübersetzung dem ermittelten Fahrerlenkverhalten automatisch angepasst wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Fahrerlenkverhaltens eine Überreaktion und eine Unterreaktion des Fahrers mitberücksichtigt wird und dass die Lenkübersetzung bei einer Überreaktion reduziert wird und die Lenkübersetzung bei einer Unterreaktion erhöht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkübersetzung so verändert wird, dass sicherheitskritische Lenkreaktionen vermieden werden .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Fahrerlenkverhaltens insbesondere die Adaption des Fahrers auf die eingestellte Lenkübersetzung ermittelt und ausgewertet wird, zwecks Anpassung der Lenkübersetzung an das erkannte adaptive Fahrerlenkverhalten .
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