WO2008067867A1 - Verfahren zur unterstützung des fahrers eines fahrzeugs bei der querführung des fahrzeugs und fahrerassistenzsystem zur durchführung des verfahrens - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs bei der Querführung des Fahrzeugs, bei dem die Umgebung des Fahrzeugs erfasst wird, um Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs und/oder den Verlauf einer vom Fahrzeug befahrenen Fahrspur zu erkennen, und bei dem ein Querführungssystemeingriff zur Erzeugung eines kurskorrigierenden Systemgiermoments (Ms) oder einer kurskorrigierenden Systemgierrate (ψS) ausgelöst wird, wenn die Gefahr besteht, dass das Fahrzeug mit einem der erkannten Objekte kollidieren könnte oder die erkannte Fahrspur verlassen könnte. Der Fahrer kann den Querführungssystemeingriff durch eine Betätigung des Lenkrads des Fahrzeugs, des Fahrpedals des Fahrzeugs und/oder Bremspedals des Fahrzeugs unterbrechen, wenn das Ausmaß der jeweiligen Betätigung von einen der jeweiligen Betätigung zugeordneten Betätigungsreferenzwert (δr) betragsmäßig um mehr als ein vorgegebenes Toleranzmaß (Δδ) abweicht. Das Verfahren wird in einem Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs eingesetzt, um dem Fahrer die Übernahme der Kontrolle über die Querführung des Fahrzeugs nach einer systemseitigen Auslösung des Querführungssystemeingriffs zu ermöglichen.

Description

Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs bei der Querführung des Fahrzeugs und Fahrerassistenzsystem zur
Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs bei der Querführung des Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Fahrerassistenzsystem zur Durchführung des Verfahrens.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist beispielsweise aus der DE 103 36 986 Al bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Umgebung eines Fahrzeugs ständig erfasst, um Objekte als potentielle Kollisionspartner zu detektieren und um eine bevorstehende Kollision durch einen geeigneten Bremseingriff und/oder Lenkeingriff zu verhindern.
Aus der WO 2006/081936 Al ist des Weiteren ein Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs bei der Querführung des Fahrzeugs bekannt, bei dem eine vom Fahrzeug befahrene Fahrspur anhand von Spurmarkierungen erkannt wird und bei dem bei einem drohenden Verlassen der Fahrspur ein unterstützender Lenkeingriff durchgeführt wird
Bei solchen Verfahren kann es aufgrund von Fehlauslösungen zu unerwünschten und möglicherweise verkehrsgefährdenden Querführungseingriffen kommen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, mit dem ein automatisch ausgelöster Querführungssystemeingriff vom Fahrer auf einfache und intuitive Weise unterbrochen werden kann. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Fahrerassistenzsystem zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs bei der Querführung des Fahrzeugs, die Umgebung des Fahrzeugs erfasst, um Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs zu erkennen und/oder um den Verlauf einer vom Fahrzeug befahrenen Fahrspur zu erkennen, und um einen Querführungssystemeingriff zur Erzeugung eines kurskorrigierenden Systemgiermoments oder einer kurskorrigierenden Systemgierrate auszulösen, wenn die Gefahr besteht, dass das Fahrzeug mit einem der erkannten Objekte kollidieren könnte oder die erkannte Fahrspur verlassen könnte. Bei dem Verfahren wird weiterhin für eine Fahreraktion, die mindestens die Betätigung eines Lenkrads des Fahrzeugs, eines Fahrpedals des Fahrzeugs oder eines Bremspedals des Fahrzeugs umfasst, ein der jeweiligen Betätigung zugeordneter Betätigungsreferenzwert generiert und in Abhängigkeit des Querführungssystemeingriffs und des Ausmaßes der jeweiligen Betätigung fortlaufend aktualisiert. Der Querführungssystemeingriff wird unterbrochen, wenn das Ausmaß der jeweiligen Betätigung von dem der jeweiligen Betätigung zugeordneten Betätigungsreferenzwert betragsmäßig um mehr als ein vorgegebenes Toleranzmaß abweicht. Vorzugsweise wird der Querführungssystemeingriff als Einzelradbremseingriff durchgeführt, bei dem einzelne Räder des Fahrzeugs individuell abgebremst werden.
Vorzugsweise wird ein Systembremsmoment fortlaufend ermittelt, wobei das Systembremsmoment als Bremsmoment definiert ist, dessen Verzögerungswirkung einer durch den Einzelradbremseingriff maximal erzielbaren Bremswirkung entspricht .
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird das vorgegebene Toleranzmaß in Abhängigkeit des
Systembremsmoments festgelegt . Das Abbruchkriterium für den Querführungssystemeingriff wird somit an die Stärke des Querführungssystemeingriffs angepasst .
In einer vorteilhaften Weitbildung des Verfahrens wird ein dem Ausmaß der Betätigung des Lenkrads entsprechender Lenkradwinkel fortlaufend erfasst und der Betätigung des Lenkrads ein Referenzlenkwinkel als Betätigungsreferenzwert zugeordnet, wobei der Referenzlenkwinkel grundsätzlich dem fortlaufend erfassten Lenkradwinkel nachgeführt wird und ausnahmsweise auf dem vorherigen Wert des Referenzlenkwinkels festgehalten wird, sofern der Fahrer bei einem ein vorgegebenes Mindestausmaß überschreitenden Querführungssystemeingriff gegen den Querführungssystemeingriff lenkt .
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird eine dem Ausmaß der Betätigung des Fahrpedals entsprechende Fahrpedalauslenkung fortlaufend erfasst und der Betätigung des Fahrpedals wird ein Referenzfahrpedalwert als Betätigungsreferenzwert zugeordnet, wobei der Referenzfahrpedalwert grundsätzlich der Fahrpedalauslenkung nachgeführt wird und ausnahmsweise auf dem vorherigen Referenzfahrpedalwert festgehalten wird, sofern der Fahrer bei einem ein vorgegebenes Mindestausmaß überschreitenden Querführungssystemeingriff die Fahrpedalauslenkung durch Niederdrücken des Fahrpedals erhöht.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird ein durch die Betätigung des Fahrpedals vom Fahrer angefordertes Antriebsmoment fortlaufend ermittelt und ein Referenzantriebsmoment wird der Betätigung des Fahrpedals als Betätigungsreferenzwert zugeordnet, wobei das Referenzantriebsmoment grundsätzlich dem angeforderten Antriebsmoment nachgeführt wird und ausnahmsweise auf dem vorherigen Wert des Referenzantriebsmoments festgehalten wird, sofern der Fahrer bei einem ein vorgegebenes Mindestausmaß überschreitenden Querführungssystemeingriff das Antriebsmoment durch Niederdrücken des Fahrpedals erhöht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird ein dem Ausmaß der Betätigung des Bremspedals entsprechendes Fahrerbremsmoment fortlaufend ermittelt und ein Referenzbremsmoment wird der Betätigung des Bremspedals als Betätigungsreferenzwert zugeordnet, wobei das Referenzbremsmoment in Abhängigkeit des Systembremsmoments bestimmt wird und vorzugsweise derart bestimmt wird, dass es mindestens gleich dem doppelten Wert des Systembremsmoment ist.
Vorzugsweise wird der als Querführungssystemeingriff durchgeführte Einzelradbremseingriff derart durchgeführt, dass das daraus resultierende Systemgiermoment betragsmäßig auf ein vorgebbares maximal zulässiges Giermoment begrenzt wird. Die Begrenzung kann dabei in Abhängigkeit des durch die Betätigung des Bremspedals vorgegebenen Verzögerungswunsches des Fahrers, in Abhängigkeit des über die Fahrpedalbetätigung angeforderten Antriebsmoments oder in Abhängigkeit eines aktuellen Fahrzustands vorgenommen werden, der sich aus dem aktuellen Lenkradwinkel und der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ergibt .
Vorzugsweise wird das maximal zulässige Giermoment derart vorgegeben, dass es gegenüber einem durch einen Einzelradbremseingriff erzielbaren Maximalwert des Systemgiermoments um einen vom Verhältnis Fahrerbremsmoment zu Referenzbremsmoment abhängigen Reduktionsfaktor abgeschwächt ist, sofern das Fahrerbremsmoment kleiner ist als das Referenzbremsmoment. Das zur Begrenzung des Giermoments herangezogene Bremsmoment kann alternativ auch von einem Fahrerassistenzsystem vorgegeben werden, beispielsweise von einem Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung des Fahrers bei der Fahrzeuglängsführung, insbesondere ein Abstands- oder Geschwindigkeitsregelsystem.
Analog dazu kann das maximal zulässige Giermoment auch basierend auf einem in Abhängigkeit des Verhältnisses aus angefordertem Antriebsmoment zu Referenzantriebsmoment bestimmten Reduktionsfaktor bestimmt werden, wobei das Antriebsmoment entweder vom Fahrer vorgegeben wird oder von einem den Fahrer beispielsweise bei der Fahrzeuglängsführung unterstützenden Fahrerassistenzsystem vorgegeben wird.
Weiterhin kann der Maximalwert des Systemgiermoments in Abhängigkeit des aktuellen Fahrzustands dadurch begrenzt werden, dass er um einen von dem Lenkradwinkel und der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Reduktionsfaktor abgeschwächt wird, sofern eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs, die aus dem Lenkradwinkel und der Fahrgeschwindigkeit berechnet wird, einen vorgegebenen Referenzwert betragsmäßig nicht übersteigt
Vorzugsweise wird der Querführungssystemeingriff bei seiner Unterbrechung allmählich mit einem begrenzten Gradienten abgebaut, so dass der Fahrer durch die Unterbrechung des Eingriffs nicht überrascht wird und seine Fahraufgabe weiterhin beherrschbar bleibt .
Das Verfahren eignet sich bestens zum Einsatz in einem Fahrzeug, das ein Fahrerassistenzsystem zur Vermeidung von Kollisionen mit stehenden oder bewegten Objekten aus vorderen und seitlichen Fahrzeugumfeldbereich aufweist oder das ein Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung des Fahrers beim Spurhalten aufweist. Ein solches Fahrerassistenzsystem umfasst ein Umgebungserfassungssystem zur Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs, eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Fahreraktion, fahrkursbestimmende Stellmitteln zur Durchführung eines Querführungssystemeingriffs und eine Steuereinrichtung zur programmgesteuerten Abarbeitung der Verfahrensschritte des Verfahrens .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben. Die Figur zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm für den Ablauf des Verfahrens.
Das Verfahren selbst findet Anwendung in einem Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs, das mit einem radarbasierten und/oder videobasierten herkömmlichen Umgebungserfassungssystem die Umgebung des Fahrzeugs erfasst und in Antwort auf die erfasste Umgebung mit fahrkursbeeinflussenden Stellmitteln einen Querführungsstelleingriff durchführt, um das Fahrzeug im Falle einer drohenden Kollision mit erkannten Objekten aus der Umgebung des Fahrzeugs auf einen kollisionsvermeidenden oder zumindest kollisionsfolgenmindernden Fahrkurs zu bringen oder im Falle des Verlassene der momentanen Fahrspur zurück auf den Kurs der Fahrspur zu bringen. Das Verfahren ermöglicht nach dem Auslösen des Querführungssystemeingriffs eine situationsangepasste Übergabe der vom Fahrerassistenzsystem zumindest teilweise übernommenen Kontrolle über die Querführung des Fahrzeugs zurück an den Fahrer. Die Übergabe der Kontrolle erfolgt dabei als Reaktion auf eine mit einer Sensoreinrichtung erfassten Fahreraktion. Bei der Fahreraktion handelt es sich dabei um die Betätigung eines Lenkrads, eines Fahrpedals oder eines Bremspedals des Fahrzeugs oder um eine Kombination von solchen Betätigungen.
Das Flussdiagram gemäß der Figur stellt ein Teilprogramm dar, das von einem in einer Steuereinrichtung des
Fahrerassistenzsystems implementierten Hauptprogramm zyklisch aufgerufen und während eines Taktzyklus k abgearbeitet wird.
Der Aufruf des Teilprogramms erfolgt in Schritt 10. Im darauf folgenden Schritt 11 wird die Umgebung des Fahrzeugs mit dem Umgebungserfassungssystem erfasst, um Objekte zu detektieren, die mögliche Kollisionspartner darstellen, und/oder um den Verlauf der vom Fahrzeug befahrenen Fahrspur anhand von Spurbegrenzungen, insbesondere anhand von auf der Fahrbahn aufgebrachten Spurmarkierungen, zu erkennen.
Im darauf folgenden Schritt 12 bewirkt die Steuereinrichtung in Antwort auf die erfasste Umgebung eine Systemgierreaktion. Hierbei handelt es sich um einen Querführungssystemeingriff , der ausgelöst wird, wenn erkannt wird, dass die Gefahr besteht, dass das Fahrzeug mit einem der erkannten Objekte kollidieren könnte, oder wenn die Gefahr besteht, dass das Fahrzeug die erkannte Fahrspur verlassen könnte . Der Querführungssystemeingriff wird dabei als
Einzelradbremseingriff durchgeführt, durch den einzelne Räder des Fahrzeugs durch die Stellmittel gezielt derart abgebremst werden, dass hierdurch ein Systemgiermoment Ms oder eine Systemgierrate ψs resultiert, durch das bzw. durch die das Fahrzeug auf einen kollisionsvermeidenden oder kollisionsfolgenmindernden Ausweichkurs bzw. auf einen Kurs zurück in die Fahrspur gebracht wird. Die Größen Systemgiermoment Ms und Systemgierrate ψs sind dabei ebenso wie eine Größe Lenkradwinkel, die einen Verstellwinkel des Lenkrads des Fahrzeugs repräsentiert, derart definiert, dass ihre Vorzeichen bei einer Fahrt durch eine Linkskurve positiv sind.
Im darauf folgenden Schritt 12 wird die Fahreraktion δ, d.h. die fahrerseitige Betätigung des Lenkrads, des Fahrpedals oder des Bremspedals, detektiert und das Ausmaß der jeweiligen Betätigung erfasst und zwischengespeichert.
Im darauf folgenden Schritt 14 wird für die jeweilige Betätigung, d.h. für die Betätigung des Lenkrads, des Fahrpedals bzw. des Bremspedals, in Abhängigkeit des Querführungssystemeingriffs und in Abhängigkeit des Ausmaßes der jeweiligen Betätigung jeweils ein Betätigungsreferenzwert δr nach einem weiter unten beschriebenen Algorithmus generiert und zwischengespeichert.
Im nächsten Schritt 15 wird die Differenz zwischen dem Ausmaß der jeweiligen Betätigung δ und dem der jeweiligen Betätigung zugeordneten Betätigungsreferenzwert δr mit einem vorgegebenen Toleranzmaß Δδ verglichen. Ist diese Differenz δ - δr kleiner als das Tolerzanmaß Δδ wird zu Schritt 17 verzweigt. In Schritt 17 erfolgt dann ein Rücksprung zu dem das Teilprogramm aufrufenden Hauptprogramm.
Ansonsten wird zu Schritt 16 verzweigt, in dem bestimmt wird, in welchem Ausmaß die Gierreaktion beim nachfolgenden erneuten Abarbeiten des Schritts 12 in einem nachfolgenden Taktzyklus reduziert werden soll. Der Abbau der Gierreaktion erfolgt somit schrittweise, um den Fahrer nicht durch eine plötzliche Änderung des Systemgiermoments Ms zu überraschen, so dass die Fahraufgabe für den Fahrer immer beherrschbar bleibt. Durch eine Begrenzung des Ausmaßes der Reduktion der Gierreaktion wird zudem der Gradient, mit dem der Querführungssystemeingriff abgebaut wird, begrenzt.
Anschließend erfolgt in Schritt 18 ein Rücksprung zu dem aufrufenden Hauptprogramm.
Das Hauptprogramm ruft dann in einem nächsten Taktzyklus das Teilprogramm erneut auf, so dass dessen Schritte erneut abgearbeitet werden.
Nachfolgend wird der Algorithmus zur Bestimmung des Betätigungsreferenzwerts δr näher beschrieben.
Zunächst wird auf die Betätigung des Lenkrads als Fahreraktion δ abgestellt.
Während der Fahrt wird fortlaufend, d.h. in jedem Taktzyklus k, ein der Stellung des Lenkrads entsprechender Lenkradwinkel δL [k] erfasst . Ein Referenzlenkwinkel δLref [k] wird als Betätigungsreferenzwert δr definiert und bei normalem Fahrbetrieb, d.h. wenn kein Querführungssystemeingriff vorgenommen wird, auf den aktuell ermittelten Lenkradwinkel δL [k] gesetzt. Wenn hingegen ein Querführungssystemeingriff ausgelöst wird, wird der Referenzlenkwinkel δLref [k] wie folgt berechnet :
Min(δLref[k - 1] , δL[k] ) wenn Ms[k - 1] < -ΔMs δLreffk] = Max(δLref[k - 1] , δL[k] ) wenn Ms[k - 1] > ΔMs δL[k] wenn |Ms[k - 1]| > ΔMs
Hierbei bezeichnen δLref [k] den im aktuellen Taktzyklus k bestimmten
Referenzlenkwinkel , δLref [k-1] den vorherigen, im vorangehenden Taktzyklus k-1 bestimmten Wert des Referenzlenkwinkels, δL [k] den als Fahreraktion δ im aktuellen Taktzyklus k erfaßten aktuellen Lenkradwinkel,
Ms [k-1] ein im vorangehenden Taktzyklus k-1 durch den
Querführungssystemeingriff erzieltes Systemgiermoment Ms und
ΔMs eine vorgegebene GiermomentschwelIe für das
Systemgiermoment Ms.
Die Giermomentschwelle ΔMs und das Toleranzmaß ΔδL des Lenkradwinkels werden vorteilhafterweise mit der Fahrgeschwindigkeit variiert, beispielsweise mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit reduziert .
Demnach wird der Referenzlenkwinkel δLref [k] bei einem betragsmäßig geringen Querführungssystemeingriff, d.h. bei einem betragsmäßig unterhalb der Giermomentschwelle ΔMs liegenden Systemgiermoment Ms, auf den Wert des aktuellen Lenkradwinkels δL [k] gesetzt und somit dem Lenkradwinkel nachgeführt . Übersteigt das Systemgiermoment Ms hingegen vom Betrag her die Giermomentschwelle ΔMs, wird der Referenzlenkwinkel δLref [k] bei positivem Systemgiermoment Ms auf das Maximum aus dem zwischengespeicherten alten Referenzlenkwinkel δLref [k-1] und aktuellem Lenkradwinkel δL [k] gesetzt und bei negativem Systemgiermoment auf das Minimum aus dem zwischengespeicherten alten Referenzlenkwinkel δLref [k-1] und aktuellem Lenkradwinkel δL [k] gesetzt. Damit ist sichergestellt, dass der Referenzlenkwinkel δLref [k] grundsätzlich dem Lenkradwinkel δL [k] nachgeführt wird und ausnahmsweise auf den vorherigen Wert des Referenzlenkwinkels δLref [k-1] festgefroren wird, wenn der Fahrer bei einem nicht nur geringen Querführungssystemeingriff gegen das durch den Querführungssystemeingriff bewirkte Systemgiermoment Ms lenkt .
Dieser Algorithmus lässt sich auch auf die Systemgierrate ψs übertragen. Die obige Gleichung wird hierzu wie folgt modifiziert :
Min(δLref[k - 1] , δL[k] ) wenn ψs[k - 1] < -Δψs δLref[k] = Max(δLref[k - 1] , δL[k] ) wenn ψs[k - 1] > Δψs δL(k] wenn |ψs[k - 1]| > Δψs
wobei ψs[k - 1] die im vorangehenden Taktzyklus k-1 durch den Querführungssystemeingriff erzielte Systemgierrate ψs und Δψs eine vorgegebene Gierratenschwelle für die Systemgierrate ψs bezeichnen, wobei die Gierratenschwelle vorteilhafterweise mit der Fahrgeschwindigkeit variiert wird, beispielsweise mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit reduziert wird. Der Querführungssystemeingriff wird, wie bereits erwähnt, als Einzelradbremseingriff durchgeführt und hat somit eine einem bestimmten Bremsmoment entsprechende verzögernde Wirkung auf das Fahrzeug. Das bei einem gegebenen Einzelradbremseingriff als Verzögerungswirkung maximal erzielbare Bremsmoment wird nachfolgend als Systembremsmoment MBs [k] bezeichnet.
Wenn der Fahrer die verzögernde Wirkung des
Einzelradbremseingriffs kompensieren will, dann betätigt er intuitiv das Fahrpedal, um das Fahrzeug gegen die verzögernde Wirkung zu beschleunigen. Es ist daher sinnvoll, den Querführungssystemeingriff auch in Abhängigkeit der Fahrpedalbetätigung abzubauen.
Um dies zu erreichen, wird während der Fahrt in jedem Taktzyklus k die Fahrpedalauslenkung δF [k] , d.h. eine dem Ausmaß der Fahrpedalbetätigung entsprechende Größe als Fahreraktion δ erfasst . Ein Referenzfahrpedalwert δFref [k] wird als Betätigungsreferenzwert δr definiert und bei einem normalem Fahrbetrieb ohne Querführungssystemeingriff auf den aktuell ermittelten Wert der Fahrpedalauslenkung δF [k] gesetzt. Wird hingegen ein Querführungssystemeingriff ausgelöst, dann wird der Referenzfahrpedalwert δFref [k] wie folgt berechnet :
δFref[k] =
Figure imgf000014_0001
Hierbei bezeichnen δFref [k] den im aktuellen Taktzyklus k bestimmten
Referenzfahrpedalwert , δFref [k-1] den vorherigen, im vorangehenden Taktzyklus k-1 bestimmten und zwischengespeicherten Referenzfahrpedalwert, δF [k] die als Fahreraktion δ im aktuellen Taktzyklus k ermittelte aktuelle Fahrpedalauslenkung und
Ms[k-1] und ΔMs die oben bereits erläuterten Größen.
Demnach wird der Referenzfahrpedalwert δFref [k] bei einem betragsmäßig geringen Querführungssystemeingriff , d.h. bei einem unterhalb der Giermomentschwelle ΔMs liegenden Systemgiermoment Ms, auf den Wert der aktuellen Fahrpedalauslenkung δF [k] gesetzt und somit der Fahrpedalauslenkung nachgeführt. Übersteigt das Systemgiermoment Ms hingegen vom Betrag her die
Giermomentschwelle ΔMs, wird der Referenzfahrpedalwert δFref [k] auf das Minimum aus dem zwischengespeicherten alten Referenzfahrpedalwert δFref [k-1] und aktueller Fahrpedalauslenkung δF [k] gesetzt. Damit ist sichergestellt, dass der Referenzfahrpedalwert δFref [k] grundsätzlich der Fahrpedalauslenkung δF [k] nachgeführt wird und ausnahmsweise auf den vorherigen Wert des Referenzfahrpedalwerts δFref [k-1] festgefroren wird, wenn der Fahrer die Fahrpedalauslenkung δF [k] bei einem betragsmäßig nicht nur geringen Querführungssystemeingriff durch Niederdrücken des Fahrpedals erhöht .
Vorteilhafterweise wird ausgehend von der momentanen Fahrpedalauslenkung δF [k] berechnet, um welchen Betrag die Fahrpedalauslenkung erhöht werden muss, um ein zusätzliches Antriebsmoment zu erzielen, durch das die aus dem Einzelradbremseingriff resultierende Verzögerungswirkung kompensiert wird. Dieser berechnete Betrag wird dann als Toleranzmaß Δδ der Entscheidung über den Beginn des kontrollierten Abbaus des Querführungssystemeingriffs zugrunde gelegt. Alternativ kann das Toleranzmaß Δδ auch dadurch bestimmt werden, dass ein für den
Querführungssystemeingriff maximal zulässiges Giermoment mit einem vorgegebenen Skalierungsfaktor skaliert wird.
Dieser Algorithmus lässt sich auch auf das Antriebmoment übertragen, da dieses vom Fahrer durch Betätigung des Fahrpedals gesteuert wird und somit eine mit der Fahrpedalauslenkung δF [k] korrelierte Größe darstellt.
Während der Fahrt wird dann in jedem Taktzyklus k das durch die fahrerseitige Fahrpedalbetätigung angeforderte Antriebsmoment δMA[k] ermittelt und als Fahreraktion δ erfasst . Ein Referenzantriebsmoment δMAref [k] wird als Betätigungsreferenzwert δr definiert und bei einem normalem Fahrbetrieb ohne Querführungssystemeingriff auf den aktuellen Wert des Antriebsmoments δMA[k] gesetzt. Wird hingegen ein Querführungssystemeingriff ausgelöst, wird das Referenzantriebsmoment δMAref [k] in Analogie zu der obigen Gleichung wie folgt berechnet :
δMAref[k] =
Figure imgf000016_0001
Hierbei bezeichnen δMAref [k] das im aktuellen Taktzyklus k bestimmte
Referenzantriebsmoment , δMAref [k-1] den vorherigen, im vorangehenden Taktzyklus k-1 bestimmten und zwischengespeicherten Wert des
Referenzantriebsmoments , δMA [k] das im aktuellen Taktzyklus k als Fahreraktion δ ermittelte aktuelle Antriebsmoment und
Ms [k-1] und ΔMs die oben bereits erläuterten Größen. Demnach wird das Referenzantriebsmoment δMAref [k] bei einem betragsmäßig geringen Querführungssystemeingriff , d.h. bei einem unterhalb der Giermomentschwelle ΔMs liegenden Systemgiermoment Ms, dem durch die Fahrpedalbetätigung angeforderten aktuellen Antriebmoment δMA[k] nachgeführt. Übersteigt das Systemgiermoment Ms hingegen vom Betrag her die Giermomentschwelle ΔMs, wird das Referenzantriebsmoment δMAref [k] auf das Minimum aus dem zwischengespeicherten alten Referenzantriebsmoment δMAref [k-1] und aktuellem Antriebsmoment δMA [k] gesetzt. Damit ist sichergestellt, dass das Referenzantriebsmoment δMAref [k] grundsätzlich dem Antriebsmoment δMA [k] nachgeführt wird und ausnahmsweise auf den vorherigen Wert des Referenzantriebsmoments δMAref [k-1] festgefroren wird, wenn der Fahrer das Antriebsmoment δMA [k] bei nicht nur geringen Querführungssystemeingriff durch Niederdrücken des Fahrpedals erhöht.
Übersteigt das aktuelle Antriebsmoment δMA[k] den aktuellen Wert des Referenzantriebsmoments δMAref [k] um mehr als den Wert des vorgegebenen Toleranzmaßes Δδ, wird der als Querführungssystemeingriff durchgeführte Einzelradbremseingriff über die nächsten Taktzyklen kontrolliert abgebaut.
Das Toleranzmaß Δδ kann dabei an die Stärke des Einzelradbremseingriffs angepasst werden, indem er auf einen Wert gesetzt wird, der einem bestimmten Anteil des durch den Einzelradbremseingriff als Verzögerungswirkung maximal erzielbaren Systembremsmoments MBs [k] entspricht. Man erhält somit ein an den Querführungssystemeingriff angepasstes Abbruchkriterium für den Querführungssystemeingriff . Der Fahrer kann den Querführungssystemeingriff auch durch eine Betätigung des Bremspedals unterbrechen. Dies ist insbesondere in kritischen Verkehrssituationen sinnvoll, die der Fahrer durch eine Bremspedalbetätigung entschärfen könnte .
Während der Fahrt wird daher in jedem Taktzyklus k ein vom Fahrer durch die Bremspedalbetätigung angefordertes Fahrerbremsmoment δMB [k] ermittelt und als Fahreraktion δ erfasst . Ein Referenzbremsmoment δMBref [k] wird dann als Betätigungsreferenzwert δr definiert und auf einen vom Systemgiermoment Ms abhängigen Wert gesetzt. Beispielsweise wird das Referenzbremsmoment δMBref [k] auf einen Wert gesetzt, der proportional zu dem vom Einzelradbremseingriff maximal erzielbaren Systembremsmoment MBs [k] ist und mindestens gleich doppelt so hoch wie dieser Wert ist.
Falls das vom Fahrer aktuell angeforderte Fahrerbremsmoment δMB [k] das Referenzbremsmoment δMBref [k] um mehr als das Toleranzmaß Δδ übersteigt, wird der Einzelradbremseingriff abgebaut. Der Einzelradbremseingriff wird zudem in einer Übergangsphase, in der das Fahrerbremsmoment δMB [k] kleiner als das Referenzbremsmoment δMBref [k] ist, derart durchgeführt, dass das aus dem Einzelradbremseingriff resultierende Systemgiermoment Ms auf ein maximal zulässiges Giermoment Mszul begrenzt wird. Das maximal zulässige Giermoment Mszul wird wie folgt berechnet:
( δMB[k] "\
Mszul = n[k] • Ms max = 1 — • Ms max
I δMBref [k] J Hierbei bezeichnen
Mszul das maximal zulässige Giermoment, n[k] einen Reduktionsfaktor, δMB [k] das als Fahreraktion δ vom Fahrer aktuell angeforderte
Fahrerbremsmoment , δMBref [k] das aktuelle Referenzbremsmoment und
Msmax einen durch den Einzelradbremseingriff maximal erzielbaren Wert des Systemgiermoments Ms.
Auf diese Weise wird eine Anpassung des Systemgiermoments Ms an die Bremsanforderung des Fahrers in einem Bereich erreicht, in dem die Abschaltbedingung für die Unterbrechung des Querführungssystemeingriffs noch nicht erfüllt ist.
Analog dazu kann das maximal zulässige Giermoment Mszul auch basierend auf einem in Abhängigkeit des Verhältnisses aus angefordertem Antriebsmoment δMA [k] zu Referenzantriebsmoment δMref [k] vorgegebenen Reduktionsfaktor bestimmt werden.
Ebenso kann das maximal zulässige Giermoment Mszul in Abhängigkeit eines aktuellen Fahrzustands, der sich aus dem Lenkradwinkel δL [k] und der aktuellen Fahrgeschwindigkeit ergibt, bestimmt werden. Dazu wird der Maximalwert des Systemgiermoments Msmax um einen von dem Lenkradwinkel δL [k] und der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Reduktionsfaktor abgeschwächt, sofern eine aus dem Lenkradwinkel δL [k] und der Fahrgeschwindigkeit anhand einer modellbasierten Berechnung ermittelte Querbeschleunigung des Fahrzeugs einen vorgegebenen Referenzwert betragsmäßig nicht übersteigt.
Insgesamt bietet das erfindungsgemäße Verfahren dem Fahrer die Möglichkeit die Kontrolle über das Fahrzeug nach einen automatisch eingeleiteten Querführungssystemeingriff auf einfache Weise durch eine Lenkrad-, Fahrpedal- oder Bremspedalbetätigung zu übernehmen und einen kontrollierten Abbau des Querführungssystemeingriffs zu bewirken.

Claims

DaimlerChrysler AGPatentansprüche
1. Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs bei der Querführung des Fahrzeugs, bei dem die Umgebung des Fahrzeugs erfasst wird, um Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs und/oder den Verlauf einer vom Fahrzeug befahrenen Fahrspur zu erkennen, und bei dem ein Querführungssystemeingriff zur Erzeugung eines kurskorrigierenden Systemgiermoments (Ms) oder einer kurskorrigierenden Systemgierrate (ψs) ausgelöst wird, wenn die Gefahr besteht, dass das Fahrzeug mit einem der erkannten Objekte kollidieren könnte oder die erkannte Fahrspur verlassen könnte, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Fahreraktion (δ) , die mindestens die Betätigung eines Lenkrads des Fahrzeugs, eines Fahrpedals des Fahrzeugs oder eines Bremspedals des Fahrzeugs umfasst, ein der jeweiligen Betätigung zugeordneter
Betätigungsreferenzwert (δr) generiert und in Abhängigkeit des Querführungssystemeingriffs und des Ausmaßes der jeweiligen Betätigung fortlaufend aktualisiert wird, und dass der
Querführungssystemeingriff unterbrochen wird, wenn das Ausmaß der jeweiligen Betätigung vom zugeordneten Betätigungsreferenzwert (δr) betragsmäßig um mehr als ein vorgegebenes Toleranzmaß (Δδ) abweicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Querführungssystemeingriff als Einzelradbremseingriff durchgeführt wird, bei dem einzelne Räder des Fahrzeugs individuell abgebremst werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Systembremsmoment (MBs [k] ) fortlaufend ermittelt wird, wobei das Systembremsmoment (MBs [k] ) ein Bremsmoment darstellt, dessen Verzögerungswirkung einer durch den Einzelradbremseingriff maximal erzielbaren Bremswirkung entspricht .
4. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Toleranzmaß (Δδ) in Abhängigkeit des Systembremsmoments (MBs [k] ) festgelegt wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Ausmaß der Betätigung des Lenkrads entsprechender Lenkradwinkel (δL [k] ) fortlaufend erfasst wird und dass der Betätigung des Lenkrads ein Referenzlenkwinkel (δLref [k] ) als Betätigungsreferenzwert (δr) zugeordnet wird, wobei der Referenzlenkwinkel (δLref [k] ) grundsätzlich dem fortlaufend erfassten Lenkradwinkel (δL [k] ) nachgeführt wird und ausnahmsweise auf dem vorherigen Wert (δLref [k-1] ) des
Referenzlenkwinkels festgehalten wird, sofern der Fahrer bei einem ein vorgegebenes Mindestausmaß (ΔMs, Δψs ) überschreitenden Querführungssystemeingriff gegen den Querführungssystemeingriff lenkt .
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Ausmaß der Betätigung des Fahrpedals entsprechende Fahrpedalauslenkung (δF [k] ) fortlaufend erfasst wird, und dass der Betätigung des Fahrpedals ein Referenzfahrpedalwert (δFref [k] ) als
Betätigungsreferenzwert (δr) zugeordnet wird, wobei der Referenzfahrpedalwert (δFref [k] ) grundsätzlich der Fahrpedalauslenkung (δF [k] ) nachgeführt wird und ausnahmsweise auf dem vorherigen Referenzfahrpedalwert (δF[k-l]) festgehalten wird, sofern der Fahrer bei einem ein vorgegebenes Mindestausmaß (ΔMs, Δψs ) überschreitenden Querführungssystemeingriff die Fahrpedalauslenkung (δF [k] ) durch Niederdrücken des Fahrpedals erhöht.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch die Betätigung des Fahrpedals vom Fahrer angefordertes Antriebsmoment (δMA[k]) fortlaufend ermittelt wird, und dass der Betätigung des Fahrpedals ein Referenzantriebsmoment (δMAref [k] ) als Betätigungsreferenzwert (δr) zugeordnet wird, wobei das Referenzantriebsmoment (δMAref [k] ) grundsätzlich dem fortlaufend erfassten Antriebsmoment (δMA[k]) nachgeführt wird und ausnahmsweise auf dem vorherigen Wert (δMA[k-l]) des Referenzantriebsmoments festgehalten wird, sofern der Fahrer bei einem ein vorgegebenes Mindestausmaß (ΔMs, Δvj/s ) überschreitenden Querführungssystemeingriff das Antriebsmoment (δMA[k]) durch Niederdrücken des Fahrpedals erhöht.
8. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 , dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Ausmaß der Betätigung des Bremspedals entsprechendes Fahrerbremsmoment (δMBf [k] ) fortlaufend ermittelt wird, und dass ein in Abhängigkeit des Systembremsmoments (MBs [k] ) bestimmtes Referenzbremsmoment (δMBfref [k] ) der Betätigung des Bremspedals als Betätigungsreferenzwert (δr) zugeordnet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzbremsmoment (δMBfref [k] ) derart bestimmt wird, dass es mindestens gleich dem doppelten Wert des Systembremsmoments (MBs [k] ) ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einzelradbremseingriff derart durchgeführt wird, dass das daraus resultierende Systemgiermoment (Ms) betragsmäßig auf ein vorgebbares maximal zulässiges Giermoment (Msmax) begrenzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das maximal zulässige Giermoment (Msmax) in Abhängigkeit eines vom Fahrer durch eine Betätigung des Bremspedals oder eines von einem Fahrerassistenzsystem vorgegebenen Verzögerungswunsches bestimmt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das maximal zulässige Giermoment (Msmax) in Abhängigkeit eines vom Fahrer oder von einem eine Fahrerassistenzsystem vorgegebenen Antriebsmoments bestimmt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das maximal zulässige Giermoment (Msmax) in
Abhängigkeit des Lenkradwinkels (δL [k] ) und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das maximal zulässige Giermoment (Msmax) derart vorgegeben wird, dass es gegenüber einem durch einen Einzelradbremseingriff erzielbaren Maximalwert (Msmax) des Systemgiermoments (Ms) um einen vom Verhältnis
Fahrerbremsmoment (δMBf [k] ) zu Referenzbremsmoment (δMBfref [k] ) abhängigen Reduktionsfaktor (n [k] ) abgeschwächt ist, sofern das Fahrerbremsmoment (δMB [k] ) kleiner ist als das Referenzbremsmoment (δMBref [k] ) .
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querführungssystemeingriff bei seiner Unterbrechung allmählich mit einem begrenzten Gradienten abgebaut wird.
16. Fahrerassistenzsystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem Umgebungserfassungssystem zur Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs, mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Fahreraktion (δ) mit fahrkursbestimmenden Stellmitteln zur Durchführung eines Querführungssystemeingriffs und mit einer
Steuereinrichtung zur programmgesteuerten Abarbeitung der Verfahrensschritte (10 - 18) des Verfahrens.
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