WO2010089061A1 - Verfahren zur steuerung eines spurhalteassistenten und spurhalteassistent - Google Patents

Verfahren zur steuerung eines spurhalteassistenten und spurhalteassistent Download PDF

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WO2010089061A1
WO2010089061A1 PCT/EP2010/000557 EP2010000557W WO2010089061A1 WO 2010089061 A1 WO2010089061 A1 WO 2010089061A1 EP 2010000557 W EP2010000557 W EP 2010000557W WO 2010089061 A1 WO2010089061 A1 WO 2010089061A1
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WO
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vehicle
lane departure
departure warning
lane
transverse deviation
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Application number
PCT/EP2010/000557
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus BRÖCKER
Original Assignee
Trw Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Application filed by Trw Automotive Gmbh filed Critical Trw Automotive Gmbh
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/025—Active steering aids, e.g. helping the driver by actively influencing the steering system after environment evaluation

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a lane departure warning in a vehicle and a lane departure warning.
  • the automotive industry has been known as so-called
  • Lane departure warning known that reduce the risk of accidents and improve overall road safety.
  • conventional lane departure warning systems calculate a lane assist torque in response to a lateral deviation of the vehicle from a desired line of travel.
  • a video camera measures the lateral offset of the vehicle to the ideal target driving line in a predefined distance.
  • the vehicle deviates from the desired driving line, so that the transverse deviation increases.
  • the lane departure warning is activated.
  • the latter then provides a tracking support torque, an asymmetrical braking force or any other suitable measure for influencing the direction of travel in order to reduce the transverse deviation again.
  • the lane departure warning system When the ideal nominal driving line of the vehicle is reached (as a rule the lane center), the lane departure warning system is usually deactivated, so that the determination of the direction of travel is again essentially the responsibility of the driver.
  • a lane departure warning system is shown, for example, in US Pat. No. 6,487,501 B1.
  • the object of the invention is to control a vehicle lane departure warning so that the driver is given a familiar and safe steering feel.
  • this object is achieved by a method for controlling a lane departure warning system in a vehicle, the method comprising the following steps: a) determining an actual position and a desired driving line of the vehicle; b) determining a transverse deviation of the vehicle taking into account the actual position and the target driving line; c) activating the lane departure warning as soon as the lateral deviation exceeds a predefined threshold; and d) deactivating the lane departure warning device before the actual position of the vehicle reaches the desired driving line.
  • the Lane Departure Correction measures are usually not abrupt, but gradually increasing, the vehicle will not reach a cross-deviation maximum until the Lane Departure Assistant is activated and then, under the control of the Lane Departure Warning Assist, return to the target vehicle's heading until this is achieved.
  • the driver's attention will usually increase again shortly after activation of the Lane Departure Warning Assist or shortly after reaching the maximum transverse deviation, so that he is "ready to steer” again after a period of carelessness Activated Lane Keeping Assist perform an "automatic cornering" towards the lane center.
  • the driver is accustomed, for example, by the centering of a power steering, that the steering force increases symmetrically to a straight ahead of the vehicle. Accordingly, the "automatic cornering" and the necessary, manual steering force for a straight-ahead driving of the vehicle are unfamiliar to the driver and lead to an asymmetrical steering impression Actual position of the vehicle reaches the target line.
  • the lane departure warning is deactivated only when the vehicle is already moving in the direction of the target driving line.
  • the transverse deviation of the vehicle after activation of the lane departure warning in step c) reaches a transverse deviation maximum and then decreases, wherein the transverse deviation maximum is at least approximately detected.
  • the vehicle After reaching the transverse deviation maximum, the vehicle approaches the target driving line again.
  • This movement toward the target driving line is maintained even with a deactivation of the lane departure warning, since the vehicle is usually applied after the deactivation of the lane departure warning by the centering of the power steering in a straight ahead.
  • this straight-ahead travel also leads, after exceeding the transverse deviation maximum, to a movement in the direction of the desired driving line.
  • This approach to the target line may take place slower than in an active cornering with activated lane departure warning, but gives the driver a familiar steering feel.
  • the driver is at any time free to accelerate the approach to the nominal driving line by means of a manually applied steering angle.
  • the lane departure warning is deactivated in step d) at the end of a predefined time interval, wherein the time interval preferably begins to run after detection of the transverse deviation maximum.
  • the mentioned, predefined time interval is preferably less than one second. Particularly preferably, the time interval is in the range of 0.15 s to 0.35 s, for example 0.25 s.
  • the transverse deviation maximum in step c) is determined at least approximately by means of a transverse deviation rate, wherein the transverse deviation maximum is considered to be reached when the magnitude of the lateral deviation rate falls below a predefined limit value.
  • the determination of the transverse deviation maximum using the lateral deviation rate is sensory with - A -
  • the transverse deviation maximum can also be determined directly or by means of further or other auxiliary variables.
  • the limit value of the lateral deviation rate may be below 0.3 m / s, preferably below 0.2 m / s. The closer this limit value is to 0, the more precisely can the transverse deviation maximum be determined.
  • a particularly accurate determination of the transverse deviation maximum is usually not necessary and due to the sensors used only limited possible.
  • the above-mentioned limit value of about 0.2 m / s usually allows a sufficiently accurate determination of the transverse deviation maximum.
  • the lane departure warning is deactivated in step d) if the transverse deviation falls below the predefined threshold again.
  • This condition for deactivating the lane departure warning may be linked to the condition of a predefined time interval.
  • the lane departure warning is deactivated only when a predefined time interval has expired after detection of the transverse deviation maximum and, moreover, that the transverse deviation falls below the predefined threshold value.
  • an "OR link" is also conceivable, so that the lane departure warning is deactivated when a predefined time interval has expired after detection of the lateral deviation maximum or when the transverse deviation again falls below the predefined threshold value.
  • a steering system of the vehicle is actively actuated by the lane departure warning in step c).
  • This is especially suitable for passenger cars a suitable way to influence the direction of travel of the vehicle.
  • trucks affecting the direction of travel can be done alternatively or additionally by an asymmetric brake operation.
  • the steering system In the event that the lane departure warning system actuates a steering system of the vehicle, the steering system generates a lane keeping assistance torque in step c) when a first predefined threshold value of the transverse deviation is exceeded, the lane-keeping assistance torque preferably being between the first threshold value and a second, larger defined threshold value of the transverse deviation and remains substantially constant when the second threshold is exceeded.
  • the invention further relates to a lane departure warning system of a vehicle.
  • FIG. 1 shows a sketch of the vehicle model on which the method according to the invention is based with relevant geometrical and physical variables
  • FIG. 2 shows an exemplary characteristic of a lane keeping assistance torque for the method according to the invention and the lane keeping assistance according to the invention
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a variant of the method according to the invention
  • FIG. 4 shows a flow diagram relating to a region "A" of the block diagram according to FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a diagram in which different variables are plotted over time when carrying out the method according to the invention.
  • FIG. 6 shows a diagram in which, when the method according to the invention is carried out, the transverse deviation and the lane-keeping assistance torque are plotted over time.
  • FIG. 1 shows schematically simplified a vehicle 10 with a center of gravity S on a roadway 12 in an actual position 14, wherein the actual position 14 of the vehicle 10 is defined, for example, as the position of the center of gravity S. Furthermore, a desired driving line 16 is drawn in, which, like the actual position 14, is determined in a known manner by means of at least one suitable vehicle sensor.
  • a corresponding vehicle sensor system has, for example, a video camera which can detect lane markings and calculate therefrom the actual position 14 and the desired driving line 16 of the vehicle 10.
  • FIG. 1 three coordinate systems as well as geometric and physical variables are shown, which are helpful for describing the vehicle situation.
  • the coordinate axes x E and y E define a global, "earth-fixed", first coordinate system.
  • a second coordinate system with the axes x v and y v is referred to as "vehicle-fixed" vehicle coordinate system and refers to the vehicle center of gravity S.
  • vehicle-fixed vehicle coordinate system On the target line 16 of the vehicle 10, finally, a third coordinate system with the axes x c and y c defined , Usually, the desired driving line 16 essentially corresponds to a lane center of the roadway 12.
  • the vehicle 10 is considered as an example and simplifying according to the Riekert and Schunck single-track model, which respectively makes the wheels on the front and rear axles a single wheel summarizes.
  • the vehicle physical variables are defined as follows:
  • a yaw angle ⁇ of the vehicle 10 is the relative angle between the x E axis of the first coordinate system and the Xv axis of the second
  • a steering angle or wheel angle ⁇ ⁇ is set; on the vehicle, a steering wheel angle ⁇ H is set;
  • a steering ratio i s is given as the ratio of the steering wheel angle ⁇ H to the steering angle ⁇ ⁇ ;
  • the front and rear axle have to the vehicle center of gravity S a distance l f or a distance l r on;
  • the transverse deviation ⁇ r of the vehicle 10 from the target driving line 16 is determined, for example, by means of a video camera.
  • This transverse deviation .DELTA.r is thus available as a sensor signal, preferably for torque superimposition in an active steering system.
  • a lane departure warning of the vehicle 10 is activated.
  • Lane departure warning is to be understood as a structural unit that records relevant physical variables in a passive state and checks predetermined conditions.
  • the assembly actively influences the direction of travel of the vehicle 10.
  • the lane departure warning system is in the passive or active state.
  • a steering system of the vehicle 10 is actively actuated by the lane departure warning, preferably by means of the variables shown in FIG.
  • the steering system then generates a lane keeping assistance torque when the predefined threshold value ⁇ r s of the lateral deviation ⁇ r is exceeded
  • FIG. 2 plots a possible course of the lane keeping assistance torque T UM over the transverse deviation ⁇ r.
  • the lane-keeping assistance torque TU M monotonously increases between a first threshold value ⁇ r S and a second, larger predefined threshold value ⁇ r S2 and remains substantially constant at a predetermined level of a maximum assist torque T MAX when the second threshold value ⁇ r S2 is exceeded.
  • FIG. 3 shows a block diagram with a schematic representation of the method for controlling the lane departure warning in the vehicle 10 according to a preferred variant of the method.
  • the illustrated procedure relates to the deactivation of the lane departure warning, since it is assumed that a lane-holding assistance torque TU M ⁇ 0.
  • the transverse deviation ⁇ r, a predefined limit value ⁇ f G of a lateral deviation rate ⁇ r and a predefined time interval t v are also used as further input signals.
  • the transverse deviation ⁇ r of the vehicle 10 after activation of the lane departure warning increases to a transverse deviation maximum ⁇ MAX (see Figures 5 and 6) and then decreases, wherein the lateral deviation maximum ⁇ MAX is approximately detected and the lane departure warning with expiration of the predefined time interval t v is deactivated after detection of the transverse deviation maximum ⁇ MAX.
  • the transverse deviation maximum ⁇ MAX is determined with the aid of the derivation of the transverse deviation ⁇ r, that is to say the so-called transverse deviation rate ⁇ f.
  • be less than or equal to the predefined limit .DELTA.f G and at the same time a tracking torque T U M ⁇ 0 are present so that a flag D is set.
  • FIG. 4 shows a flow chart for the inventive method, with reference to the marked in Figure 3 by "A" area.
  • the sequence for this procedure section for setting the flags D and F is shown in the flowchart according to FIG 5 shows the course of the lateral deviation ⁇ r, the lateral deviation rate ⁇ f and the lane keeping assistance torque TU M over the time t when the lane departure warning system is actuated in accordance with the above-mentioned method Furthermore, the limit deviation values ⁇ f G are also the transverse deviation rate ⁇ f and the times for setting the flags D and F.
  • the lane departure warning is already deactivated before the actual position 14 of the vehicle 10 reaches the target driving line 16.
  • the above-mentioned advantages are achieved in terms of driving feeling.
  • the predefined time interval ty is preferably less than one second, more preferably it is in the range of 0.15 s to 0.35 s, in particular 0.25 s.
  • the limit value ⁇ r G of the lateral deviation rate ⁇ f is preferably lower

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spurhalteassistenten und ein Verfahren zur Steuerung eines Spurhalteassistenten in einem Fahrzeug (10), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Ermitteln einer Ist-Position (14) sowie einer Soll-Fahrlinie (16) des Fahrzeugs (10); b) Bestimmen einer Querabweichung (Δr) des Fahrzeugs (10) unter Berücksichtigung der Ist-Position (14) und der Soll-Fahrlinie (16); c) Aktivieren des Spurhalteassistenten, sobald die Querabweichung (Δr) einen vordefinierten Schwellenwert (Δrs) übersteigt; und d) Deaktivieren des Spurhalteassistenten, bevor die Ist-Position (14) des Fahrzeugs (10) die Soll-Fahrlinie (16) erreicht.

Description

Verfahren zur Steuerung eines Spurhalteassistenten und Spurhalteassistent
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Spurhalteassistenten in einem Fahrzeug sowie einen Spurhalteassistenten. In der Automobilindustrie sind bereits seit geraumer Zeit sogenannte
Spurhalteassistenten bekannt, die die Unfallgefahr reduzieren und die Sicherheit im Straßenverkehr insgesamt verbessern.
Herkömmliche, aus dem Stand der Technik bekannte Spurhalteassistenten berechnen beispielsweise ein Spurhatteunterstützungsmoment in Abhängigkeit von einer Querabweichung des Fahrzeugs gegenüber einer Soll-Fahrlinie. Dabei misst eine Videokamera in einer definierten Vorausschaudistanz den lateralen Versatz des Fahrzeugs zur idealen Soll-Fahrlinie. Bei Unachtsamkeit des Fahrers weicht das Fahrzeug von der Soll-Fahrlinie ab, sodass sich die Querabweichung vergrößert. Sobald die Querabweichung einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, wird der Spurhalteassistent aktiviert. Dieser stellt dann ein Spur- halteunterstützungsmoment, eine asymmetrische Bremskraft oder eine sonstige geeignete Maßnahme zur Beeinflussung der Fahrtrichtung bereit, um die Querabweichung wieder zu reduzieren. Bei Erreichen der idealen Soll-Fahrlinie des Fahrzeugs (in der Regel der Fahrspurmitte) wird der Spurhalteassistent gewöhn- lieh deaktiviert, sodass die Bestimmung der Fahrtrichtung wieder im Wesentlichen dem Fahrer obliegt. Ein derartiger Spurhalteassistent ist beispielsweise in der US 6,487,501 B1 gezeigt.
Bei Versuchen mit herkömmlichen Spurhalteassistenten hat sich allerdings herausgestellt, dass der Fahrer die Fahrzeuglenkung bei aktiviertem Spurhalte- assistenten als „unsymmetrisch" empfindet, was zu einem unerwünschten und ungewohnten Lenkgefühl führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fahrzeug-Spurhalteassistenten so anzusteuern, dass dem Fahrer ein gewohntes und sicheres Lenkgefühl vermittelt wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung eines Spurhalteassistenten in einem Fahrzeug gelöst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Ermitteln einer Ist-Position sowie einer Soll-Fahrlinie des Fahrzeugs; b) Bestimmen einer Querabweichung des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Ist-Position und der Soll-Fahrlinie; c) Aktivieren des Spurhalteassistenten, sobald die Querabweichung einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt; und d) Deaktivieren des Spurhalteassistenten bevor die Ist-Position des Fahr- zeugs die Soll-Fahrlinie erreicht.
Durch Unachtsamkeit des Fahrers überschreitet die Querabweichung des Fahrzeugs den vordefinierten Schwellenwert, wodurch der Spurhalteassistent in bekannter Weise aktiviert wird. Da die Maßnahmen des Spurhalteassistenten zur Korrektur der Fahrtrichtung gewöhnlich nicht abrupt, sondern allmählich an- steigend einsetzen, wird das Fahrzeug erst nach der Aktivierung des Spurhalteassistenten ein Querabweichungsmaximum erreichen und sich anschließend, gesteuert vom Spurhalteassistenten, wieder der Soll-Fahrlinie des Fahrzeugs annähern, bis diese erreicht ist. Die Aufmerksamkeit des Fahrers wird sich in der Regel kurz nach der Aktivierung des Spurhalteassistenten oder kurz nach Erreichen der maximalen Querabweichung wieder soweit erhöhen, dass er nach einer Phase der Unachtsamkeit wieder „lenkbereit" ist. Das Fahrzeug führt zu diesem Zeitpunkt infolge des nach wie vor aktivierten Spurhalteassistenten eine „automatische Kurvenfahrt" in Richtung zur Fahrspurmitte durch. Im üblichen Lenkbetrieb ist der Fahrer jedoch gewohnt, beispielsweise durch die Mitten- Zentrierung einer Servolenkung, dass die Lenkkraft symmetrisch zu einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs ansteigt. Dementsprechend sind die „automatische Kurvenfahrt" und die notwendige, manuelle Lenkkraft für eine Geradeausfahrt des Fahrzeugs für den Fahrer ungewohnt und führen zu einem unsymmetrischen Lenkeindruck. Um dieses unerwünschte Lenkgefühl beim Fahrer zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Spurhalteassistenten bereits zu deaktivieren, bevor die Ist-Position des Fahrzeugs die Soll-Fahrlinie erreicht. Vorzugsweise wird der Spurhalteassistent erst dann deaktiviert, wenn sich das Fahrzeug bereits in Richtung zur Soll-Fahrlinie hin bewegt. Hierzu ist vorgesehen, dass die Querabweichung des Fahrzeugs nach der Aktivierung des Spurhalteassistenten im Schritt c) ein Querabweichungsmaximum erreicht und anschließend abnimmt, wobei das Querabweichungsmaximum zumindest näherungsweise erfasst wird.
Nach dem Erreichen des Querabweichungsmaximums nähert sich das Fahrzeug wieder der Soll-Fahrlinie an. Diese Bewegung in Richtung zur Soll- Fahrlinie hin wird auch bei einer Deaktivierung des Spurhalteassistenten beibehalten, da das Fahrzeug nach der Deaktivierung des Spurhalteassistenten üblicherweise durch die Mittenzentrierung der Servolenkung in eine Geradeausfahrt beaufschlagt wird. Diese Geradeausfahrt führt jedoch nach Überschreitung des Querabweichungsmaximums ebenfalls zu einer Bewegung in Richtung auf die Soll-Fahrlinie zu. Diese Annäherung an die Soll-Fahrlinie findet dabei unter Umständen langsamer statt als bei einer aktiven Kurvenfahrt mit aktiviertem Spurhalteassistenten, vermittelt dafür aber dem Fahrer ein vertrautes Lenkgefühl. Es steht dem Fahrer jederzeit frei, durch einen manuell aufgebrachten Lenkeinschlag die Annäherung zur Soll-Fahrlinie hin zu beschleunigen. Durch das frühere Abschalten des Spurhalteassistenten wird also eine sichere Spurführung sowie die Insassensicherheit in keinster Weise beeinträchtigt, sondern lediglich das Lenkgefühl für den Fahrer verbessert, was insgesamt eher zu einer verbesserten Verkehrssicherheit führt.
Insbesondere wird der Spurhalteassistent im Schritt d) mit Ablauf eines vordefinierten Zeitintervalls deaktiviert, wobei das Zeitintervall bevorzugt nach Erfassung des Querabweichungsmaximums zu laufen beginnt.
Das angesprochene, vordefinierte Zeitintervall liegt vorzugsweise unter einer Sekunde. Besonders bevorzugt liegt das Zeitintervall im Bereich von 0,15s bis 0,35s, beispielsweise bei 0,25s.
In einer Verfahrensvariante wird das Querabweichungsmaximum im Schritt c) zumindest näherungsweise mittels einer Querabweichungsrate bestimmt, wobei das Querabweichungsmaximum als erreicht gilt, wenn der Betrag der Querabweichungsrate unter einen vordefinierten Grenzwert sinkt. Die Bestimmung des Querabweichungsmaximums mithilfe der Querabweichungsrate ist sensorisch mit - A -
besonders geringem Aufwand durchführbar. Selbstverständlich kann das Quer- abweichungsmaximum aber auch direkt oder mittels weiterer bzw. anderer Hilfs- größen bestimmt werden. Der Grenzwert der Querabweichungsrate kann unter 0,3m/s, vorzugsweise unter 0,2m/s liegen. Je näher dieser Grenzwert bei 0 liegt, desto exakter lässt sich das Querabweichungsmaximum bestimmen. Allerdings ist eine besonders exakte Bestimmung des Querabweichungsmaximums in der Regel nicht notwendig und aufgrund der eingesetzten Sensorik auch nur eingeschränkt möglich. Der oben erwähnte Grenzwert von etwa 0,2m/s erlaubt üblicherweise eine hinreichend genaue Bestimmung des Querabweichungs- maximums.
In einer weiteren Verfahrensvariante wird der Spurhalteassistent im Schritt d) deaktiviert, wenn die Querabweichung den vordefinierten Schwellenwert wieder unterschreitet. Diese Bedingung zur Deaktivierung des Spurhalteassistenten kann unter Umständen mit der Bedingung eines vordefinierten Zeitintervalls verknüpft werden. So ist beispielsweise denkbar, dass der Spurhalteassistent erst dann deaktiviert wird, wenn ein vordefiniertes Zeitintervall nach Erfassung des Querabweichungsmaximums abgelaufen ist und darüber hinaus die Querabweichung den vordefinierten Schwellenwert unterschreitet. Alternativ ist auch eine „Oder-Verknüpfung" denkbar, sodass der Spurhalteassistent deaktiviert wird, wenn ein vordefiniertes Zeitintervall nach Erfassung des Querabweichungsmaximums abgelaufen ist oder wenn die Querabweichung den vordefinierten Schwellenwert wieder unterschreitet.
In einer weiteren Ausführungsvariante wird im Schritt c) ein Lenksystem des Fahrzeugs aktiv durch den Spurhalteassistenten betätigt. Dies ist vor allem bei Personenkraftwagen eine geeignete Möglichkeit, die Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Insbesondere bei Lastkraftwagen kann die Beeinflussung der Fahrtrichtung alternativ oder zusätzlich auch durch eine asymmetrische Bremsbetätigung erfolgen.
Für den Fall, dass der Spurhalteassistent ein Lenksystem des Fahrzeugs betätigt, erzeugt das Lenksystem im Schritt c) bei Überschreiten eines ersten vordefinierten Schwellenwerts der Querabweichung ein Spurhalteunterstützungs- moment, wobei das Spurhalteunterstützungsmoment vorzugsweise zwischen dem ersten Schwellenwert und einem betragsmäßig größeren, zweiten vor- definierten Schwellenwert der Querabweichung ansteigt und bei Überschreiten des zweiten Schwellenwerts im Wesentlichen konstant bleibt.
Die Erfindung betrifft ferner einen Spurhalteassistenten eines Fahrzeugs.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsvarianten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:
- Figur 1 eine Skizze des dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegenden Fahrzeugmodells mit relevanten geometrischen und physikalischen Größen; - Figur 2 eine beispielhafte Kennlinie eines Spurhalteunterstützungsmoments für das erfindungsgemäße Verfahren und den erfindungsgemäßen Spurhalteassistenten;
- Figur 3 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; - Figur 4 ein Ablaufdiagramm bezogen auf einen Bereich „A" des Blockschaltbilds gemäß Figur 3;
- Figur 5 ein Diagramm, in dem bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verschiedene Größen über der Zeit aufgetragen sind; und
- Figur 6 ein Diagramm, in dem bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Querabweichung und das Spurhalteunterstützungsmoment über der Zeit aufgetragen sind.
Die Figur 1 zeigt schematisch vereinfacht ein Fahrzeug 10 mit einem Schwerpunkt S auf einer Fahrbahn 12 in einer Ist-Position 14, wobei die Ist-Position 14 des Fahrzeugs 10 z.B. als Position des Schwerpunkts S definiert ist. Des Weiteren ist eine Soll-Fahrlinie 16 eingezeichnet, welche genau wie die Ist- Position 14 in bekannter Art und Weise mittels wenigstens eines geeigneten Fahrzeugsensors ermittelt wird. Eine entsprechende Fahrzeugsensorik weist beispielsweise eine Videokamera auf, welche Fahrbahnmarkierungen erfassen und daraus die Ist-Position 14 und die Soll-Fahrlinie 16 des Fahrzeugs 10 berechnen kann. Darüber hinaus sind in Figur 1 drei Koordinatensysteme sowie geometrische und physikalische Größen eingezeichnet, welche zur Beschreibung der Fahrzeugsituation hilfreich sind. Mit den Koordinatenachsen xE und yE wird ein globales, "erdfestes", erstes Koordinatensystem definiert. Ein zweites Koordinatensystem mit den Achsen xv und yv wird als "fahrzeugfestes" Fahrzeugkoordinatensystem bezeichnet und bezieht sich auf den Fahrzeugschwerpunkt S. Auf der Soll- Fahrlinie 16 des Fahrzeugs 10 ist schließlich noch ein drittes Koordinatensystem mit den Achsen xc und yc definiert. Üblicherweise entspricht die Soll-Fahrlinie 16 im Wesentlichen einer Fahrspurmitte der Fahrbahn 12. Wie in Figur 1 zu sehen, wird das Fahrzeug 10 beispielhaft und vereinfachend gemäß dem Einspurmodell nach Riekert und Schunck betrachtet, welches die Räder an Vorder- und Hinterachse jeweils zu einem Einzelrad zusammenfasst. Die fahrzeugseitigen, physikalischen Größen sind folgendermaßen definiert:
- Ein Gierwinkel Ψ des Fahrzeugs 10 ist der Relativwinkel zwischen der xE-Achse des ersten Koordinatensystems und der Xv-Achse des zweiten
Koordinatensystems; ein Schwimmwinkel ß des Fahrzeugs 10 ist der Relativwinkel zwischen der Xy-Achse des zweiten Koordinatensystems und einem Fahrzeuggeschwindigkeitsvektor v = [Vx vγ]τ, - an einem Fahrzeugrad greifen longitudinale Kräfte Fχ,f, Fx,r an;
- an einem Fahrzeugrad greifen laterale Kräfte Fγ,f, Fγ,r an; am Fahrzeug ist ein Lenkwinkel bzw. Radwinkel δω eingestellt; am Fahrzeug ist ein Lenkradwinkel δH eingestellt;
- als Verhältnis von Lenkradwinkel δH zu Lenkwinkel δω ist eine Lenküber- setzung is angegeben;
- die Vorder- und Hinterachse weisen zum Fahrzeugschwerpunkt S einen Abstand lf bzw. einen Abstand lr auf;
- ein vordefinierter Vorausschaupunkt P weist zum Fahrzeugschwerpunkt S einen Abstand lp auf, wobei der Vorausschaupunkt P ein fahrzeugfester Referenzpunkt ist; - eine Querabweichung Δr ist der Abstand des Punktes (xc.yc) = (0,0) des dritten Koordinatensystems zur Achse xv des zweiten Koordinatensystems.
In einem vorgegebenen Abstand von der Ist-Position 14 des Fahrzeugs 10 (Vorausschaudistanz lp) wird beispielsweise mithilfe einer Videokamera die Querabweichung Δr des Fahrzeugs 10 von der Soll-Fahrlinie 16 ermittelt. Diese Querabweichung Δr steht somit als Sensorsignal zur Verfügung, vorzugsweise für eine Momentenüberlagerung in einem aktiven Lenksystem. Sobald die Querabweichung Δr einen vordefinierten Schwellenwert Δrs der Querabweichung Δr übersteigt, wird ein Spurhalteassistent des Fahrzeugs 10 aktiviert. Unter Spurhalteassistent ist dabei eine Baueinheit zu verstehen, die in einem passiven Zustand relevante physikalische Größen erfasst und vorgegebene Bedingungen überprüft. In einem aktiven Zustand beeinflusst die Baueinheit darüber hinaus aktiv die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10. Je nachdem, ob die physikalischen Größen die vorgegebenen Bedingungen erfüllen oder nicht, befindet sich der Spurhalteassistent im passiven oder aktiven Zustand. Zur Beeinflussung der Fahrtrichtung wird beispielsweise ein Lenksystem des Fahrzeugs 10 aktiv durch den Spurhalteassistenten betätigt, vorzugsweise mit Hilfe der in Figur 1 dargestellten Größen. Das Lenksystem erzeugt dann bei Überschreitung des vordefinierten Schwellenwerts Δrs der Querabweichung Δr ein Spurhalteunterstützungsmoment
In Figur 2 ist ein möglicher Verlauf des Spurhalteunterstützungsmoments TUM über der Querabweichung Δr aufgetragen. Das Spurhalteunterstützungsmoment TUM steigt dabei zwischen einem ersten Schwellenwert ΔrSi und einem betrags- mäßig größeren, zweiten vordefinierten Schwellenwert ΔrS2 monoton an und bleibt bei Überschreiten des zweiten Schwellenwerts ΔrS2 im Wesentlichen konstant auf einem vorgegebenen Niveau eines maximalen Unterstützungsmoments TMAX.
Die Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild mit einer schematischen Darstellung des Verfahrens zur Steuerung des Spurhalteassistenten im Fahrzeug 10 gemäß einer bevorzugten Verfahrensvariante. Insbesondere betrifft der dargestellte Ablauf die Deaktivierung des Spurhalteassistenten, da von einem Spurhalteunterstützungsmoment TUM ≠ 0 ausgegangen wird. Neben dem Spurhalteunterstützungsmoment TUM werden als weitere Eingangssignale noch die Querabweichung Δr, ein vordefinierter Grenzwert ΔfG einer Querabweichungsrate Δr sowie ein vordefiniertes Zeitintervall tv verwendet. In dieser Verfahrensvariante steigt die Querabweichung Δr des Fahrzeugs 10 nach der Aktivierung des Spurhalteassistenten auf ein Querabweichungsmaximum ΔΓMAX (vgl. Figuren 5 und 6) an und nimmt anschließend ab, wobei das Querabweichungsmaximum ΔΓMAX näherungsweise erfasst wird und der Spurhalteassistent mit Ablauf des vordefinierten Zeitintervalls tv nach Erfassung des Querabweichungsmaximums ΔΓMAX deaktiviert wird. Gemäß Figur 3 wird das Querabweichungsmaximum ΔΓMAX mithilfe der Ableitung der Querabweichung Δr, also der sogenannten Querabweichungsrate Δf ermittelt. Dabei muss der Betrag der ermittelten Querabweichungsrate |Δf| kleiner oder gleich dem vordefinierten Grenzwert ΔfG sein und zugleich ein Spurhaltemoment TUM ≠ 0 vorliegen, damit ein Merker D gesetzt wird. Je kleiner dabei der Betrag des vordefinierten Grenzwerts ΔrG der Querabweichungsrate Δr gesetzt wird, desto genauer entspricht der Zeitpunkt, zu dem der Merker D gesetzt wird, dem Erreichen des Querabweichungsmaximums ΔΓMAX-
Die Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren, unter Bezugnahme auf den in Figur 3 mit „A" markierten Bereich. Mit dem Setzen des Merkers D wird auch ein Zeitzähler tint=t gesetzt. Falls t > tint + tv, wird ein weiterer Merker F auf den Wert 1 gesetzt. Sobald der Merker F den Wert 1 annimmt, wird der Spurhalteassistent deaktiviert und der Merker F wieder zu 0 gesetzt. Der Ablauf für diesen Verfahrensausschnitt zum Setzen der Merker D und F ist in dem Ablaufdiagramm gemäß Figur 4 detailliert dargestellt. Die Figur 5 gibt den Verlauf der Querabweichung Δr, der Querabweichungsrate Δf und des Spurhalteunterstützungsmoments TUM über der Zeit t an, wenn der Spurhalteassistent gemäß dem oben erwähnten Verfahren angesteuert wird. Des weiteren sind auch die Grenzwerte ΔfG der Querabweichungsrate Δf sowie die Zeitpunkte zum Setzen der Merker D und F eingezeichnet. Die Besonderheit des Verfahrens zur Steuerung des Spurhalteassistenten besteht darin, dass das Spurhalteunterstützungsmoment TUM bereits auf 0 absinkt, bevor das Fahrzeug 10 seine Soll-Fahrlinie 16 (Δr=0) erreicht hat. Mit anderen Worten wird der Spurhalteassistent bereits deaktiviert, bevor die Ist-Position 14 des Fahrzeugs 10 die Soll-Fahrlinie 16 erreicht. Durch ein solches, gegenüber dem Stand der Technik vorgezogenes Abschalten des Spurhalteassistenten werden hinsichtlich des Fahrgefühls die eingangs erwähnten Vorteile erreicht. Maßgebend für die Deaktivierung des Spurhalteassistenten sind in der dargestellten Verfahrensvariante die zumindest näherungsweise Erfassung des Querabweichungsmaximums ΔΓMAX sowie ein vordefiniertes Zeitintervall tv. Nach Ablauf dieses Zeitintervalls tv, ausgehend vom Zeitpunkt der Erfassung des Querabweichungsmaximums ΔΓMAX. ist bei der Abschaltung des Spurhalteassis- tenten sichergestellt, dass sich das Fahrzeug 10 auch ohne aktive Spurhaltung in Richtung zur Soll-Fahrlinie 16 hin bewegt. Somit bleibt auch bei vorgezogener Deaktivierung des Spurhalteassistenten eine maximale Fahrzeugsicherheit erhalten.
Vorzugsweise wird der Spurhalteassistent spätestens dann deaktiviert, wenn die Querabweichung Δr den vordefinierten Schwellenwert Δrs (Figur 6: Δrs=0,5m) wieder unterschreitet. Dies ist in Figur 6 mit der gepunkteten Linie TUM angedeutet.
Obwohl die Zahlenwerte in den Figuren 5 und 6 lediglich als Beispiele zu verstehen sind und vom jeweiligen Fahrzeugtyp sowie der Konstruktion der Fahrzeuglenkung bzw. der Fahrzeugbremsanlage abhängen, haben sich die nachfolgenden Zahlenwerte in ihrer Größenordnung als geeignet und vorteilhaft erwiesen. So beträgt z.B. das vordefinierte Zeitintervall ty vorzugsweise weniger als eine Sekunde, besonders bevorzugt liegt es im Bereich von 0,15s bis 0,35s, insbesondere bei 0,25s. Der Grenzwert ΔrG der Querabweichungsrate Δf liegt vorzugsweise unter
0,3m/s, besonders bevorzugt unter 0,2m/s.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung eines Spurhalteassistenten in einem Fahrzeug (10), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Ermitteln einer Ist-Position (14) sowie einer Soll-Fahrlinie (16) des Fahrzeugs (10); b) Bestimmen einer Querabweichung (Δr) des Fahrzeugs (10) unter Berücksichtigung der Ist-Position (14) und der Soll-Fahrlinie (16); c) Aktivieren des Spurhalteassistenten sobald die Querabweichung (Δr) einen vordefinierten Schwellenwert (Δrs) übersteigt; und d) Deaktivieren des Spurhalteassistenten bevor die Ist-Position (14) des
Fahrzeugs (10) die Soll-Fahrlinie (16) erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Querabweichung (Δr) des Fahrzeugs (10) nach der Aktivierung des Spurhalteassistenten im Schritt c) ein Querabweichungsmaximum (ΔΓMAX) erreicht und anschließend abnimmt, wobei das Querabweichungsmaximum (ΔΓMAX) zumindest näherungsweise erfasst und der Spurhalteassistent erst dann deaktiviert wird, wenn das Fahrzeug in Richtung Soll-Fahrlinie bewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spurhalteassistent im Schritt d) mit Ablauf eines vordefinierten Zeitintervalls (tv) deaktiviert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deaktivierung des Spurhalteassistenten nach Erfassung des Querabweichungs- maximums (ΔΓMAX) erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das vordefinierte Zeitintervall (tv) weniger als 1,0s, vorzugsweise etwa 0,15s bis 0,35s beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Querabweichungsmaximum (ΔΓMAX) im Schritt c) zumindest näherungsweise mittels einer Querabweichungsrate (Δr) bestimmt wird, wobei das Querabweichungsmaximum (ΔΓMAX) als erreicht gilt, wenn der Betrag der Querabweichungsrate (|Δr|) unter einen vordefinierten Grenzwert (ΔrG) sinkt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert (Are) der Querabweichungsrate (Δf) unter 0,3m/s, vorzugsweise unter 0,2m/s liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Spurhalteassistent im Schritt d) deaktiviert wird, wenn die
Querabweichung (Δr) den vordefinierten Schwellenwert (Δrs) wieder unterschreitet.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lenksystem des Fahrzeugs (10) im Schritt c) aktiv durch den Spurhalteassistenten betätigt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem im Schritt c) bei Überschreiten eines ersten vordefinierten Schwellenwerts (ΔrSi) der Querabweichung (Δr) ein Spurhalteunterstützungsmoment (TUM) erzeugt, wobei das Spurhalteunterstützungsmoment (TUM) zwischen dem ersten Schwellenwert (ΔrSi) und einem betragsmäßig größeren, zweiten vordefinierten Schwellenwert (ΔrS2) der Querabweichung (Δr) ansteigt und bei Überschreiten des zweiten Schwellenwerts (ΔrS2) im wesentlichen konstant bleibt.
11. Spurhalteassistent eines Fahrzeugs, mit einer Steuerung und wenigstens einem Sensor zur Ermittlung einer Ist-Position (14) und einer Soll-Fahrlinie (16) des Fahrzeugs, wobei die Steuerung so ausgebildet ist, dass der Spurhalte- assistent aktiviert wird, sobald die Querabweichung (Δr) einen vordefinierten Schwellenwert (Δrs) übersteigt, und deaktiviert wird, bevor die Ist-Position (14) des Fahrzeugs (10) die Soll-Fahrlinie (16) erreicht.
12. Spurhalteassistent nach Anspruch 11 , mit dem ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10 ausführbar ist.
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