WO2022214560A1 - Fahrassistenzsystem und fahrassistenzverfahren zum unterstützen einer querführung eines fahrzeugs - Google Patents

Fahrassistenzsystem und fahrassistenzverfahren zum unterstützen einer querführung eines fahrzeugs Download PDF

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WO2022214560A1
WO2022214560A1 PCT/EP2022/059152 EP2022059152W WO2022214560A1 WO 2022214560 A1 WO2022214560 A1 WO 2022214560A1 EP 2022059152 W EP2022059152 W EP 2022059152W WO 2022214560 A1 WO2022214560 A1 WO 2022214560A1
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WO
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steering
setting
driver
actual
assistance system
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Application number
PCT/EP2022/059152
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Goetz
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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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
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • 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 present disclosure relates to a driving assistance system for supporting lateral guidance of a vehicle, a vehicle having such a driving assistance system, a driving assistance method for supporting lateral guidance of a vehicle, and a storage medium for executing the driving assistance method.
  • the present disclosure relates in particular to an adjustment of controller dynamics when a driver makes steering interventions when the driver assistance system is active. State of the art
  • An exemplary driver assistance system is the lane departure warning system.
  • the Spurhai teaassist uses a camera to check lane markings and compares them with the vehicle's position in the lane. If the vehicle threatens to unintentionally leave its lane, the lane departure warning system warns the driver with an optical, acoustic and/or haptic signal. However, if the driver uses the indicator to change lanes or to turn, the lane departure warning system does not intervene in the steering.
  • the active lane departure warning system also uses the camera image and compares it with the position of your own vehicle. If the vehicle falls below a minimum distance from the lane boundary, the lane departure warning system steers the vehicle back to the center of the lane. Since the driver is still responsible when the lane departure warning system is activated, the lane departure warning system constantly measures the driver's hand torque on the steering wheel and checks whether the driver's hands are still on the steering wheel. If this is not the case, the driver is warned about this and the lane departure warning system is deactivated.
  • the driver's manual torque is only suitable to a limited extent for recognizing a driver interaction when the lane departure warning system is active, since both external disturbances (e.g. potholes, wind, etc.) and the lane departure warning system itself have an effect on the driver's steering torque.
  • the lane departure warning system can react to an alleged driver intervention, although in reality there is no driver intervention.
  • a driving assistance system for supporting lateral guidance of a vehicle
  • a driving assistance method for supporting lateral guidance of a vehicle
  • a storage medium for executing the driving assistance method
  • a driver assistance system for supporting lateral guidance of a vehicle, in particular a motor vehicle, is specified.
  • the driver assistance system can be a lane departure warning system, for example.
  • the driver assistance system includes a steering assistance module that is set up to output a target steering setting; a detection module configured to detect an actual steering setting; and a determination module configured to relate the target steering setting and the actual steering setting to determine a measure of a deviation between the target steering setting and the actual steering setting, wherein the steering assistance module is further configured to adjust a steering torque based on the amount of deviation between the desired steering setting and the actual steering setting.
  • the requested steering setting is evaluated in comparison to the real or actual steering setting.
  • the steering torque applied by the driver assistance system is selected based on the comparison, in particular according to a measure of the deviation between the requested steering setting and the actual steering setting.
  • the driver assistance system may steer more in a curve than is necessary. If the driver now countersteers in order to keep the vehicle in lane, the deviation between the steering setting requested by the driver assistance system and the actual steering setting effected by the driver is large. The driver assistance system can recognize this and reduce the controller dynamics so that the driver does not have to work against the driver assistance system or the steering torque.
  • the steering assistance module preferably determines the steering torque based on the extent of the deviation between the target steering setting and the actual steering setting and outputs the determined steering torque to a steering system of the vehicle in order to assist the driver in lateral guidance of the vehicle, for example in relation to a lane .
  • the steering torque is what is known as a return torque, which is introduced into the vehicle's steering system or the corresponding actuator so that the vehicle is returned to its lane.
  • the at least one actuator can also be set up to provide a support torque that supports the driver when applying a desired (manual) steering torque.
  • the steering torque is adjusted, for example, in such a way that the strength of the steering torque is determined by the steering assistance module and is output as a command or instruction to the steering system of the vehicle.
  • the expression “strength of the steering torque” relates to a size (or an amount or an intensity) of the force corresponding to the steering torque, which is provided, for example, by the at least one actuator of the steering system.
  • the strength of the steering torque or the return torque indicates, in particular, how strongly the steering action is influenced by the driver assistance system.
  • the strength of the steering torque or the return torque indicates, in particular, an intensity of the intervention of the driver assistance system on the steering system or the steering wheel.
  • the amount of the return torque can be designed such that the vehicle is not kept in the lane against the will of the driver and the driver is able to override the driver assistance system.
  • the driver applies a correspondingly large manual torque to the steering wheel, so that a limit value is exceeded, which leads to the driver assistance system being deactivated.
  • the driver assistance system preferably includes at least one detection unit that is set up to detect at least one lane. Based on the detection data of the at least one detection unit, the driver assistance system supports the driver in guiding the vehicle laterally in relation to the at least one lane.
  • the at least one detection unit preferably includes (or is) at least one camera that is set up to detect the at least one lane.
  • the at least one camera may be a CMOS camera mounted behind a windshield. From the captured images, the driver assistance system recognizes lane markings and determines an optimal steering angle to keep the vehicle in the middle of the lane. When the vehicle threatens to leave the center of the detected lane, the feedback torque is applied to the steering wheel.
  • the target steering setting is preferably a target steering angle or indicates a target steering angle.
  • the actual steering setting can be an actual steering angle or indicate an actual steering angle.
  • the target steering angle and the actual steering angle can, for example, relate to a front axle of the vehicle and indicate an adjustment angle of the steering in relation to a neutral position, i.e. driving straight ahead.
  • the detection module is preferably set up to detect the actual steering angle.
  • the detection module can include at least one sensor or be connected to at least one sensor that is set up to determine the steering angle on the front axle of the vehicle.
  • the present disclosure is not limited to steering angle and other means of indicating steering adjustment may be used.
  • the steering adjustment can be a position of the steering wheel.
  • the setpoint steering setting is a steering angle that is determined by the driver assistance system and requested by the steering system.
  • the actual steering setting such as the actual steering angle, is an actual or real steering angle set by the steering system.
  • the target steering setting can deviate from the actual steering setting as a result of the driver's intervention or a manual torque that the driver applies to the steering wheel. In other words, the driver can intervene in the driver assistance system.
  • the embodiments of the present disclosure relate to an active driver assistance system.
  • the determination module is preferably also set up to recognize a steering situation based on the extent of the deviation between the setpoint steering setting and the actual steering setting.
  • the term “steering situation” relates to the driver steering in relation to an action of the driver assistance system. This means that the two variables "target Steering setting” and “actual steering setting” in relation to each other so that a statement can be made about what the driver is currently doing or what his steering intention is.
  • the steering situation can be selected from the group that includes or consists of the driver co-steering, the driver oversteering and the driver countersteering.
  • the co-steering can specify a slight steering in the same direction as the driver assistance system.
  • Oversteering may indicate heavy steering in the same direction as the driver assistance system, but at a greater steering angle than co-steering.
  • the countersteering may indicate steering in the opposite direction as the driver assistance system.
  • the determination module is also set up to recognize the driver's co-steering if an amount of a difference between the target steering setting and the actual steering setting is equal to or smaller than a first threshold.
  • the first threshold can separate the steering situation “co-steer” from the steering situation “over-steer” or distinguish them.
  • the determination module can also be set up to detect the oversteering of the driver when the absolute value of the difference between the target steering setting and the actual steering setting is equal to or greater than the first threshold.
  • the driver assistance system can control the steering without being influenced by the driver's intervention, i.e. there is no change in the steering torque caused by the driver's manual torque.
  • the setting of the steering torque thus corresponds to the case without driver intervention.
  • the determination module can be set up to detect oversteering by the driver when a difference between the setpoint steering setting and the actual steering setting is negative.
  • oversteering by the driver is detected when the actual steering setting is greater than the target steering setting, ie when the driver steers more in the same direction as the driver assistance system.
  • driver oversteer may be determined when (i) the difference between the desired steering setting and the actual steering setting is negative, (ii) a magnitude of the difference between the desired steering setting and the actual steering setting equals or is greater than the first threshold, and (iii) the actual steering adjustment is outside the first tolerance range around the desired steering adjustment.
  • the difference between the desired steering setting and the actual steering setting may be negative, and the actual steering setting may be outside of the first tolerance range around the desired steering setting. If the amount of the difference between the target steering setting and the actual steering setting is equal to or greater than the first threshold, the oversteering can be determined. However, if the magnitude of the difference between the target steering setting and the actual steering setting is less than the first threshold, co-steering can be determined.
  • the first threshold is provided to separate or distinguish co-steering from oversteering.
  • the first tolerance range and the second tolerance range are provided in order to define the deviation from the setpoint steering setting from which the controller dynamics are reduced. If the deviation from the target steering setting is within the tolerance range, the controller dynamics are not reduced.
  • controller dynamics as used within the scope of the present disclosure describes a desired time behavior of the control.
  • a high level of dynamics corresponds to the requirement to reach the target value quickly, or to use large values for the manipulated variable (in this case, for example, a large steering torque).
  • a low level of dynamics corresponds to the requirement that the target value be reached slowly, or the use of small values of the manipulated variable (in this case, e.g. small steering torque).
  • the first threshold may be a fixed steering angle value, such as 2° or 5°.
  • the first tolerance range can be defined as a percentage value of the target steering setting, such as 10% or 20%.
  • the determination module can also be set up to detect countersteering by the driver if there is a difference between the target steering setting and the actual steering adjustment is positive.
  • countersteering by the driver is detected when the setpoint steering setting is greater than the actual steering setting, ie when the driver steers in the opposite direction to the driver assistance system.
  • the determination module can be set up to detect countersteering by the driver when the actual steering setting (or the measure of the deviation between the target steering setting and the actual steering setting) is outside a second tolerance range around the target steering setting.
  • a tolerance range of 20% can be defined around the target steering setting.
  • driver counter-steering may be determined when (i) the difference between the desired steering setting and the actual steering setting is positive, and (ii) the actual steering setting is outside of the second tolerance range around the desired steering setting .
  • the first tolerance range and the second tolerance range may be identical (e.g., 20%) in some embodiments. In other embodiments, the first tolerance range and the second tolerance range can be different.
  • the steering angle can be suitably defined in order to fulfill the above-mentioned conditions in accordance with their meaning or in order to depict the steering situations accordingly.
  • the signs of the steering angle for the left and right positions can be suitably selected and/or amounts of the target steering angle and the actual steering angle can be used and/or a suitable angle scale can be used between the maximum left position (e.g. +a) and the maximum right position (e.g. +a). also +a, where 0° indicates a neutral steering setting or driving straight ahead).
  • the steering assistance module is preferably also set up to change the steering torque only when oversteering or countersteering is detected. If steering is detected, this can be interpreted as "no driver intervention" and there is no change in the control dynamics.
  • a measure can be determined of how severely the driver oversteers.
  • the amount of oversteer can be determined, for example, as a percentage. For example, 0% indicates no oversteer.
  • the actual steering setting here corresponds to the target steering setting or is within the first tolerance range around the target steering setting. 100%, on the other hand, indicates maximum oversteer.
  • the actual steering setting deviates at most from the target steering setting.
  • the maximum deviation can be specified as a value. For example, maximum oversteering is reached if there is a deviation of 10° between the actual steering angle and the setpoint steering angle.
  • a measure of how much the driver is counter-steering can be determined.
  • the degree of countersteering can be determined, for example, as a percentage value. For example, 0% indicates no countersteering.
  • the actual steering setting here corresponds to the target steering setting or is within the second tolerance range around the target steering setting.
  • 100% indicates maximum countersteering.
  • the actual steering setting deviates here from the target steering setting at most.
  • the maximum deviation can be specified as a value.
  • the maximum countersteering is reached with a deviation of 10° between the actual steering angle and the target steering angle.
  • the steering assistance module is preferably also set up to reduce the steering torque based on the extent of the deviation between the target steering setting and the actual steering setting.
  • the controller dynamics can be reduced when there is a large deviation, so that the driver does not have to work against the driver assistance system or the applied steering torque.
  • the steering assistance module can be set up to set the steering torque smaller the greater the degree of deviation between the setpoint steering setting and the actual steering setting.
  • a vehicle in particular a motor vehicle, is specified.
  • the vehicle includes the driver assistance system for supporting lateral guidance of the vehicle according to the embodiments of the present disclosure.
  • vehicle includes cars, trucks, buses, mobile homes, motorcycles, etc., which are used to transport people, goods, etc.
  • the term includes motor vehicles for passenger transport.
  • a driver assistance method for supporting lateral guidance of a vehicle in particular a motor vehicle, is specified.
  • the driver assistance method includes outputting a target steering setting; detecting an actual steering setting; determining an amount of deviation between the desired steering setting and the actual steering setting; and adjusting a steering torque based on the amount of deviation between the desired steering setting and the actual steering setting.
  • the driver assistance method can implement the aspects of the driver assistance system described in this document.
  • SW software program
  • the SW program can be set up to be executed on one or more processors and thereby to execute the driver assistance method for supporting lateral guidance of a vehicle described in this document.
  • a storage medium can include a software program which is set up to be executed on one or more processors and to thereby execute the driver assistance method for supporting lateral guidance of a vehicle described in this document.
  • software with program code for carrying out the driver assistance method for supporting lateral guidance of a vehicle is to be executed when the software runs on one or more software-controlled devices.
  • Figure 1 schematically shows a vehicle with a driver assistance system for supporting lateral guidance of a vehicle according to embodiments of the present disclosure
  • FIG. 2 schematically shows co-steering, oversteering and countersteering in relation to a target steering setting according to embodiments of the present disclosure
  • FIG. 3 schematically shows oversteering in relation to a target steering setting according to embodiments of the present disclosure
  • FIG. 4 shows a schematic of countersteering in relation to a target steering setting according to embodiments of the present disclosure
  • FIG. 5 shows a flow chart of a driver assistance method for supporting lateral guidance of a vehicle according to embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 1 schematically shows a vehicle 10 with a driver assistance system 100 for supporting lateral guidance according to embodiments of the present disclosure.
  • the driver assistance system 100 can be a lane departure warning system, for example.
  • Driver assistance system 100 supports the driver in lateral guidance of vehicle 10.
  • driver assistance system 100 controls steering 26 via intermediate units (not shown).
  • driver assistance system 100 can also be set up for automatic longitudinal guidance of vehicle 10 .
  • driver assistance system 100 controls drive 20, transmission 22 and hydraulic service brake 24 via intermediate units (not shown).
  • environmental information from an environmental sensor system that monitors the vehicle environment is received by driver assistance system 100 .
  • the vehicle can include at least one surroundings sensor 12 which is set up to record surroundings data which indicate the surroundings of the vehicle.
  • the at least one environment sensor 12 can include, for example, one or more LiD AR systems, one or more radar systems and/or one or more cameras.
  • the environment sensors can be used for lane detection.
  • the driver assistance system 100 includes a steering assistance module 110 which is set up to output a target steering setting; a detection module 120 configured to detect an actual steering setting; and a determination module 130 configured to relate the target steering setting and the actual steering setting to determine a measure of a deviation between the target steering setting and the actual steering setting, wherein the steering assistance module 110 is further configured to adjust a steering torque based on the amount of deviation between the desired steering setting and the actual steering setting.
  • the requested steering setting is thus evaluated in comparison to the real or actual steering setting.
  • the steering torque applied by driver assistance system 100 is selected based on the comparison, in particular according to a measure of the deviation between the requested steering setting and the actual steering setting. For example, in the event of faulty lane detection, driver assistance system 100 may steer more in a curve than is necessary. If the driver now countersteers in order to keep vehicle 10 in lane, the deviation between the steering setting requested by driver assistance system 100 and the actual steering setting effected by the driver is large. Driver assistance system 100 can recognize this and reduce the controller dynamics, so that the driver does not have to work against driver assistance system 100 or the applied steering torque.
  • the target steering setting is a target steering angle or indicates a target steering angle.
  • the actual steering setting can be an actual steering angle or indicate an actual steering angle.
  • the target steering angle and the actual steering angle can, for example, relate to a front axle of the vehicle 10 and can specify an adjustment angle of the steering in relation to a zero position, ie driving straight ahead.
  • the extent of the deviation between the setpoint steering setting and the actual steering setting can be a difference between the setpoint steering angle and the actual steering angle, for example.
  • the acquisition module 120 can be set up to acquire the actual steering angle.
  • the detection module can be connected to at least one sensor 14 that is set up to detect the steering angle on the front axle of the vehicle.
  • the steering assistance module 110 and/or the detection module 120 and/or the determination module 130 can be implemented in a common software and/or hardware module. As an alternative to this, the steering assistance module 110 and/or the detection module 120 and/or the determination module 130 can each be implemented in separate software and/or hardware modules.
  • FIG. 2 schematically shows co-steering, oversteering and countersteering in relation to a target steering setting according to embodiments of the present disclosure.
  • the steering setting is shown as a steering angle by way of example.
  • the angle scale is defined between a maximum left position at +a and a maximum right position also at +a, with 0° indicating a neutral steering setting or driving straight ahead.
  • the entire angular scale thus spans an angular range of 2a.
  • the target steering angle SOLL shown as an example thus indicates a left turn.
  • a first actual steering angle ML indicates a small deviation from the target steering angle SOLL in the same steering direction (ie to the left). With this small deviation, co-steering can be determined based on the first actual steering angle ML. In this case, the controller dynamics cannot be reduced. In other words, the steering torque can be adjusted according to a case without driver intervention.
  • a second actual steering angle UL indicates a large deviation from the target steering angle SOLL in the same steering direction (ie to the left). With this large deviation, oversteering can be determined based on the second actual steering angle UL. In this case, the controller dynamics can be reduced so that the driver does not have to work against the steering torque applied by the driver assistance system.
  • a third actual steering angle GL indicates a deviation from the target steering angle SOLL in a direction opposite to the steering direction (ie to the right). With this deviation, countersteering can be determined based on the third actual steering angle GL. In this In this case, the controller dynamics can also be reduced, so that the driver does not have to work against the steering torque applied by the driver assistance system.
  • FIG. 3 schematically shows oversteering in relation to a target steering setting according to embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 4 schematically shows countersteering in relation to a target steering setting according to embodiments of the present disclosure.
  • a driver with the Spurhai teaassist stent active enters a curve. Due to incorrect interpretation of the lane markings by the camera, the lane departure warning system steers too much (e.g. with a steering angle of 30°) and the driver actively steers against it (e.g. 10° degrees) to prevent leaving the actual lane. In this situation, the controller dynamics are reduced in order not to unnecessarily hinder the driver in correcting the vehicle movement.
  • the set steering angle of 10° can be set in relation to the limit of 24° and a percentage value can be determined. This value can be forwarded to the controller function so that the controller dynamics are reduced accordingly by the determined percentage.
  • FIG. 5 schematically shows a flowchart of a driver assistance method 500 for supporting lateral guidance of a vehicle according to specific embodiments of the present disclosure.
  • the driver assistance method 500 can be implemented by appropriate software that can be executed by one or more processors (e.g. a CPU).
  • driver assistance method 500 includes outputting a target steering setting; in block 520, detecting an actual steering setting; in block 530, determining an amount of deviation between the desired steering setting and the actual steering setting; and in block 540, adjusting a steering torque based on the amount of deviation between the desired steering setting and the actual steering setting.
  • the requested steering setting is evaluated in comparison to the real or actual steering setting.
  • the steering torque applied by the driver assistance system is selected based on the comparison, in particular according to a measure of the deviation between the requested steering setting and the actual steering setting.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrassistenzsystem zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs. Das Fahrassistenzsystem umfasst ein Lenkassistenzmodul, das eingerichtet ist, um eine Soll-Lenkeinstellung auszugeben; ein Erfassungsmodul, das eingerichtet ist, um eine Ist-Lenkeinstellung zu erfassen; und ein Bestimmungsmodul, das eingerichtet ist, um die Soll-Lenkeinstellung und die Ist-Lenkeinstellung miteinander in Beziehung zu setzten, um ein Maß einer Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung zu ermitteln, wobei das Lenkassistenzmodul weiter eingerichtet ist, um ein Lenkmoment basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung einzustellen.

Description

Fahrassistenzsystem und Fahrassistenzverfahren zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrassistenzsystem zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs, ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrassistenzsystem, ein Fahrassistenzverfahren zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs und ein Speichermedium zum Ausführen des Fahrassistenzverfahrens. Die vorliegende Offenbarung betrifft insbesondere eine Anpassung einer Reglerdynamik bei Lenkeingriffen eines Fahrers bei aktivem Fahrassistenzsystem. Stand der Technik
Die Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen beispielsweise zum automatisierten Fahren gewinnt stetig an Bedeutung. Ein beispielhaftes Fahrerassistenzsystem ist der Spurhalteassistent. Unter Verwendung einer Kamera überprüft der Spurhai teassi stent Fahrspurmarkierungen und vergleicht diese mit der Position des Fahrzeugs in der Fahrspur. Droht das Fahrzeug, die Fahrspur unbeabsichtigt zu verlassen, warnt der Spurhalteassistent den Fahrer durch ein optisches, akustisches und/oder haptisches Signal. Setzt der Fahrer jedoch den Blinker, um die Fahrspur zu wechseln oder abzubiegen, greift der Spurhalteassistent nicht in die Lenkung ein.
Neben derartigen Warnungen existieren aktive Spurhalteassistenten. Auch der aktive Spurhalteassistent nutzt das Kamerabild und vergleicht es mit der Position des eigenen Fahrzeugs. Unterschreitet das Fahrzeug einen Mindestabstand zur Fahrbahnbegrenzung, lenkt der Spurhalteassistent das Fahrzeug wieder zurück zur Mitte der Fahrspur. Da der Fahrer auch bei aktiviertem Spurhalteassistenten in der Verantwortung steht, misst der Spurhalteassistent ständig ein am Lenkrad anliegendes Fahrerhandmoment und überprüft, ob sich die Hände des Fahrers noch am Lenkrad befinden. Ist dies nicht der Fall, wird der Fahrer diesbezüglich gewarnt und der Spurhalteassistent deaktiviert.
Das Fahrerhandmoment eignet sich jedoch nur bedingt zur Erkennung einer Fahrerinteraktion bei aktivem Spurhalteassistenten, da sowohl externe Störungen (z.B. Schlaglöcher, Wind etc.) als auch der Spurhalteassistent selbst auf das Fahrerlenkmoment einwirken. Somit kann eine Reaktion des Spurhalteassistenten auf einen vermeintlichen Fahrereingriff erfolgen, obwohl in der Realität kein Fahrereingriff vorliegt.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Fahrassistenzsystem zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs, ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrassistenzsystem, ein Fahrassistenzverfahren zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs und ein Speichermedium zum Ausführen des Fahrassistenzverfahrens anzugeben, die eine Interkation mit einem Fahrer verbessern können. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Sicherheit beim Betrieb eines Fahrassistenzsystems zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrassistenzsystem zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, angegeben. Das Fahrassistenzsystem kann zum Beispiel ein Spurhalteassistent sein.
Das Fahrassistenzsystem umfasst ein Lenkassistenzmodul, das eingerichtet ist, um eine Soll- Lenkeinstellung auszugeben; ein Erfassungsmodul, das eingerichtet ist, um eine Ist- Lenkeinstellung zu erfassen; und ein Bestimmungsmodul, das eingerichtet ist, um die Soll- Lenkeinstellung und die Ist-Lenkeinstellung miteinander in Beziehung zu setzten, um ein Maß einer Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung zu ermitteln, wobei das Lenkassistenzmodul weiter eingerichtet ist, um ein Lenkmoment basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung einzustellen.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Auswertung der angeforderten Lenkeinstellung im Vergleich zur realen bzw. tatsächlichen Lenkeinstellung. Das durch das Fahrassistenz System angelegte Lenkmoment wird basierend auf dem Vergleich, insbesondere entsprechend einem Maß der Abweichung zwischen angeforderter Lenkeinstellung und tatsächlicher Lenkeinstellung, gewählt.
Beispielsweise kann es bei einer fehlerhaften Spurerkennung Vorkommen, dass das Fahrassistenzsystem in einer Kurve stärker lenkt als dies erforderlich ist. Wenn der Fahrer nun gegenlenkt, um das Fahrzeug in der Spur zu halten, ist die Abweichung zwischen der vom Fahrassistenzsystem angeforderten Lenkeinstellung und der durch den Fahrer bewirkten tatsächlichen Lenkeinstellung groß. Das Fahrassistenzsystem kann dies erkennen und die Reglerdynamik reduzieren, so dass der Fahrer nicht gegen das Fahrassistenzsystem bzw. das Lenkmoment arbeiten muss.
Damit kann eine verbesserte Reaktion auf Fahrereingaben ermöglicht werden. Zudem kann ein Einfluss von Störungen, wie zum Beispiel von Schlaglöcher, minimiert werden. Des Weiteren kann eine Sicherheit des Fahrassistenzsystems verbessert werden, da der Fahrer und das Fahrassistenzsystem nicht gegeneinander arbeiten. Vorzugsweise bestimmt das Lenkassistenzmodul das Lenkmoment basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung und gibt das bestimmte Lenkmoment an ein Lenksystem des Fahrzeugs aus, um den Fahrer bei der Querführung des Fahrzeugs z.B. in Bezug auf eine Fahrspur zu unterstützen. Das Lenkmoment ist ein sogenanntes Rückführmoment, das in das Lenksystem des Fahrzeugs bzw. den entsprechenden Aktuator eingeleitet wird, so dass das Fahrzeug in die Fahrspur zurückgeführt wird. Der wenigstens eine Aktuator kann zudem eingerichtet sein, um ein Unterstützungsmoment bereitzustellen, das den Fahrer beim Aufbringen eines gewünschten (manuellen) Lenkmoments unterstützt.
Das Einstellen des Lenkmoments erfolgt beispielsweise derart, dass eine Stärke des Lenkmoments durch das Lenkassistenzmodul bestimmt und als Befehl bzw. Anweisung an das Lenksystem des Fahrzeugs ausgegeben wird. Der Ausdruck „Stärke des Lenkmoments“ bezieht sich dabei auf eine Größe (bzw. einen Betrag oder eine Intensität) der dem Lenkmoment entsprechenden Kraft, die zum Beispiel durch den wenigstens einen Aktuator des Lenksystems bereitgestellt wird. Die Stärke des Lenkmoments bzw. des Rückführmoments gibt insbesondere an, wie stark die Lenkwirkung durch das Fahrerassistenzsystem beeinflusst wird. Die Stärke des Lenkmoments bzw. des Rückführmoments gibt insbesondere eine Intensität des Eingriffs des Fahrerassistenzsystems auf das Lenksystem bzw. das Lenkrad an.
Dabei kann das Rückführmoment betragsmäßig so ausgelegt sein, dass das Fahrzeug nicht gegen den Willen des Fahrers in der Fahrspur gehalten wird und es dem Fahrer möglich ist, das Fahrerassistenzsystem zu übersteuern. Hierfür legt der Fahrer ein entsprechend großes Handmoment am Lenkrad an, so dass ein Grenzwert überschritten wird, was zu einer Deaktivierung des Fahrerassistenzsystems führt.
Vorzugsweise umfasst das Fahrassistenzsystem wenigstens eine Erfassungseinheit, die eingerichtet ist, um wenigstens eine Fahrspur zu erfassen. Basierend auf den Erfassungsdaten der wenigstens einen Erfassungseinheit unterstützt das Fahrassistenzsystem den Fahrer bei der Querführung des Fahrzeugs in Bezug auf die wenigstens eine Fahrspur.
Vorzugsweise umfasst (oder ist) die wenigstens eine Erfassungseinheit wenigstens eine Kamera, die eingerichtet ist, um die wenigstens eine Fahrspur zu erfassen. Die wenigstens eine Kamera kann zum Beispiel eine hinter einer Windschutzscheibe montierte CMOS-Kamera sein. Aus den erfassten Bildern erkennt das Fahrerassistenzsystem Fahrspurmarkierungen und ermittelt einen optimalen Lenkwinkel, um das Fahrzeug in der Mitte der Fahrspur zu halten. Wenn das Fahrzeug die erkannte Fahrspurmitte zu verlassen droht, wird das Rückführmoment an das Lenkrad angelegt.
Vorzugsweise ist die Soll-Lenkeinstellung ein Soll-Lenkwinkel oder gibt einen Soll- Lenkwinkel an. Zudem kann die Ist-Lenkeinstellung ein Ist-Lenkwinkel sein oder einen Ist- Lenkwinkel angeben. Der Soll-Lenkwinkel und der Ist-Lenkwinkel können sich zum Beispiel auf eine Vorderachse des Fahrzeugs beziehen und einen Stellwinkel der Lenkung in Bezug auf eine Nullstellung, d.h. eine Fahrt geradeaus, angeben.
Vorzugsweise ist das Erfassungsmodul eingerichtet, um den Ist-Lenkwinkel zu erfassen. Beispielsweise kann das Erfassungsmodul wenigstens einen Sensor umfassen oder mit wenigstens einem Sensor verbunden sein, der eingerichtet ist, um den Lenkwinkel an der Vorderachse des Fahrzeugs zu bestimmen.
Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf den Lenkwinkel begrenzt und es können andere Mittel verwendet werden, die eine Lenkeinstellung angeben. Beispielsweise kann die Lenkeinstellung eine Stellung des Lenkrads sein.
Die Soll -Lenkeinstellung, wie zum Beispiel der Soll-Lenkwinkel, ist ein durch das Fahrassistenzsystem bestimmter und beim Lenksystem angeforderter Lenkwinkel. Die Ist- Lenkeinstellung, wie zum Beispiel der Ist-Lenkwinkel, ist ein durch das Lenksystem eingestellter tatsächlicher bzw. realer Lenkwinkel. Durch das Eingreifen des Fahrers bzw. durch ein Handmoment, das der Fahrer am Lenkrad anlegt, kann die Soll-Lenkeinstellung von der Ist-Lenkeinstellung abweichen. Anders gesagt kann der Fahrer in das Fahrassistenzsystem eingreifen.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird dabei eine Situation betrachtet, bei der das Eingreifen des Fahrers noch nicht stark genug ist, dass sich das Fahrassistenzsystem abschaltet. Anders gesagt betreffen die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein aktives F ahrassi stenzsystem .
Vorzugsweise ist das Bestimmungsmodul weiter eingerichtet, um basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung eine Lenksituation zu erkennen. Der Begriff „Lenksituation“ bezieht sich dabei auf ein Lenken des Fahrers in Bezug auf ein Wirken des Fahrassistenzsystems. Damit werden die beiden Größen „Soll- Lenkeinstellung“ und „Ist-Lenkeinstellung“ so ins Verhältnis gesetzt, dass eine Aussage darüber getroffen werden kann, was der Fahrer aktuell tut bzw. was seine Lenkabsicht ist.
Beispielsweise kann die Lenksituation aus der Gruppe ausgewählt sein, die ein Mitlenken des Fahrers, ein Überlenken des Fahrers und ein Gegenlenken des Fahrers umfasst, oder die daraus besteht. Das Mitlenken kann dabei ein leichtes Lenken in dieselbe Richtung wie das Fahrassistenzsystem angeben. Das Überlenken kann ein starkes Lenken in dieselbe Richtung wie das Fahrassistenzsystem angeben, allerdings mit einem größeren Lenkwinkel als beim Mitlenken. Das Gegenlenken kann ein Lenken in die entgegengesetzte Richtung wie das Fahrassistenzsystem angeben.
Vorzugsweise ist das Bestimmungsmodul weiter eingerichtet, um das Mitlenken des Fahrers zu erkennen, wenn ein Betrag einer Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist- Lenkeinstellung gleich oder kleiner als eine erste Schwelle ist. Die erste Schwelle kann dabei die Lenksituation „Mitlenken“ von der Lenksituation „Überlenken“ trennen oder diese unterscheiden. Insbesondere kann das Bestimmungsmodul weiter eingerichtet sein, um das Überlenken des Fahrers zu erkennen, wenn der Betrag der Differenz zwischen der Soll- Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung gleich oder größer als die erste Schwelle ist.
Wenn ein Mitlenken des Fahrers erkannt wird, kann die Regelung durch das Fahrassistenzsystem unbeeinflusst vom Fahrereingriff erfolgen, d.h. es erfolgt keine durch das Handmoment des Fahrers bewirkte Änderung des Lenkmoments. Die Einstellung des Lenkmoments entspricht somit dem Fall ohne Fahrereingriff.
Vorzugsweise kann das Bestimmungsmodul eingerichtet sein, um das Überlenken des Fahrers zu erkennen, wenn eine Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist- Lenkeinstellung negativ ist. Anders gesagt wird ein Überlenken des Fahrers erkannt, wenn die Ist-Lenkeinstellung größer als die Soll-Lenkeinstellung ist, also wenn der Fahrer stärker in dieselbe Richtung lenkt wie das Fahrassistenzsystem.
Vorzugsweise kann das Bestimmungsmodul eingerichtet sein, um das Überlenken des Fahrers zu erkennen, wenn die Ist-Lenkeinstellung (oder das Maß für die Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung) außerhalb eines ersten Toleranzbereichs um die Soll-Lenkeinstellung herum liegt. Beispielsweise kann ein Toleranzbereich von 20% um die Soll -Lenkeinstellung herum definiert sein. Wenn der Soll-Lenkwinkel 10° ist, kann die Schwelle für das Erkennen des Überlenkens 12° (10° · 0,2 = 2°) sein. Bei einer Ist- Lenkeinstellung von 11° wird daher kein Überlenken des Fahrers bestimmt, bei einer Ist- Lenkeinstellung von 13° hingegen schon.
In einigen Ausführungsformen kann das Überlenken des Fahrers dann bestimmt werden, wenn (i) die Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung negativ ist, (ii) ein Betrag der Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung gleich oder größer als die erste Schwelle ist, und (iii) die Ist-Lenkeinstellung außerhalb des ersten Toleranzbereichs um die Soll-Lenkeinstellung herum liegt.
In einem Beispiel kann die Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist- Lenkeinstellung negativ sein, und die Ist-Lenkeinstellung kann außerhalb des ersten Toleranzbereichs um die Soll-Lenkeinstellung herum liegen. Wenn nun auch der Betrag der Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung gleich oder größer als die erste Schwelle ist, kann das Überlenken bestimmt werden. Wenn der Betrag der Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung jedoch kleiner als die erste Schwelle ist, kann das Mitlenken bestimmt werden.
Die erste Schwelle ist vorgesehen, um das Mitlenken vom Überlenken zu trennen bzw. zu unterscheiden. Der erste Toleranzbereich und der zweite Toleranzbereich sind vorgesehen, um zu definieren, ab welcher Abweichung von der Soll-Lenkeinstellung eine Reduzierung der Reglerdynamik erfolgt. Liegt die Abweichung von der Soll-Lenkeinstellung innerhalb des Toleranzbereichs, erfolgt keine Reduzierung der Reglerdynamik.
Der Begriff „Reglerdynamik“, wie er im Rahmen der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, beschreibt ein gewünschtes Zeitverhalten der Regelung. Eine hohe Dynamik entspricht der Anforderung eines schnellen Erreichen des Sollwertes, respektive dem Einsatz von großen Werten der Stellgröße (in diesem Fall z.B. also großes Lenkmoment). Eine geringe Dynamik entspricht der Anforderung eines langsamen Erreichen des Sollwertes, respektive dem Einsatz von kleinen Werten der Stellgröße (in diesem Fall z.B. also kleines Lenkmoment).
Die erste Schwelle kann zum Beispiel ein fester Lenkwinkelwert sein, wie 2° oder 5°. Der erste Toleranzbereich kann hingegen als prozentualer Wert der Soll-Lenkeinstellung definiert sein, wie 10% oder 20%.
Vorzugsweise kann das Bestimmungsmodul weiter eingerichtet sein, um das Gegenlenken des Fahrers zu erkennen, wenn eine Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist- Lenkeinstellung positiv ist. Anders gesagt wird ein Gegenlenken des Fahrers erkannt, wenn die Soll-Lenkeinstellung größer als die Ist-Lenkeinstellung ist, also wenn der Fahrer in die entgegengesetzte Richtung lenkt wie das Fahrassistenzsystem.
Vorzugsweise kann das Bestimmungsmodul eingerichtet sein, um das Gegenlenken des Fahrers zu erkennen, wenn die Ist-Lenkeinstellung (oder das Maß für die Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung) außerhalb eines zweiten Toleranzbereichs um die Soll-Lenkeinstellung herum liegt. Beispielsweise kann ein Toleranzbereich von 20% um die Soll-Lenkeinstellung herum definiert sein. Wenn der Soll-Lenkwinkel 30° ist, kann die Schwelle für das Erkennen des Gegenlenkens 24° (30° · 0,2 = 6°) sein. Bei einer Ist- Lenkeinstellung von 25° wird daher kein Gegenlenken des Fahrers bestimmt, bei einer Ist- Lenkeinstellung von 23° hingegen schon.
In einigen Ausführungsformen kann das Gegenlenken des Fahrers dann bestimmt werden, wenn (i) die Differenz zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung positiv ist, und (ii) die Ist-Lenkeinstellung außerhalb des zweiten Toleranzbereichs um die Soll- Lenkeinstellung herum liegt.
Der erste Toleranzbereich und der zweite Toleranzbereich können in einigen Ausführungsformen identisch sein (z.B. 20%). In anderen Ausführungsformen können der erste Toleranzbereich und der zweite Toleranzbereich verschieden sein.
Dabei ist zu verstehen, dass zum Beispiel der Lenkwinkel geeignet definiert werden kann, um die oben genannten Verhältnisse ihrem Sinn entsprechend zu erfüllen bzw. um die Lenksituationen entsprechend abzubilden. Insbesondere können Vorzeichen des Lenkwinkels bei Linksstellung und Rechtsstellung geeignet gewählt werden und/oder es können Beträge der Soll-Lenkwinkel und der Ist-Lenkwinkel verwendet werden und/oder es kann eine geeignete Winkelskala zwischen maximaler Linksstellung (z.B. +a) und maximaler Rechtsstellung (z.B. ebenfalls +a, wobei 0° eine neutrale Lenkeinstellung bzw. Geradeausfahrt angibt) festgelegt werden.
Vorzugsweise ist das Lenkassistenzmodul weiter eingerichtet, um das Lenkmoment nur dann zu ändern, wenn das Überlenken oder das Gegenlenken erkannt werden. Wenn ein Mitlenken erkannt wird, kann dies als „kein Fahrereingriff ‘ interpretiert werden und keine Änderung der Regelungsdynamik erfolgen. Vorzugsweise kann bei einem Erkennen des Überlenkens ein Maß bestimmt werden, wie stark der Fahrer überlenkt. Das Maß des Überlenkens kann zum Beispiel als prozentualer Wert bestimmt werden. Beispielsweise gibt 0% kein Überlenken an. Zum Beispiel entspricht hier die Ist-Lenkeinstellung der Soll-Lenkeinstellung oder liegt innerhalb des ersten Toleranzbereichs um die Soll -Lenkeinstellung. 100% gibt hingegen ein maximales Überlenken an. Zum Beispiel weicht hier die Ist-Lenkeinstellung maximal von der Soll-Lenkeinstellung ab. Die maximale Abweichung kann zum Beispiel als Wert festgelegt werden. Beispielsweise ist bei einer Abweichung von 10° zwischen dem Ist-Lenkwinkel und dem Soll-Lenkwinkel das maximale Überlenken erreicht.
Ähnlich kann bei einem Erkennen des Gegenlenkens ein Maß bestimmt werden, wie stark der Fahrer gegenlenkt. Das Maß des Gegenlenkens kann zum Beispiel als prozentualer Wert bestimmt werden. Beispielsweise gibt 0% kein Gegenlenken an. Zum Beispiel entspricht hier die Ist-Lenkeinstellung der Soll-Lenkeinstellung oder liegt innerhalb des zweiten Toleranzbereichs um die Soll-Lenkeinstellung. 100% gibt hingegen ein maximales Gegenlenken an. Zum Beispiel weicht die Ist-Lenkeinstellung hier maximal von der Soll- Lenkeinstellung ab. Die maximale Abweichung kann zum Beispiel als Wert festgelegt werden. Beispielsweise ist bei einer Abweichung von 10° zwischen dem Ist-Lenkwinkel und dem Soll- Lenkwinkel das maximale Gegenlenken erreicht.
Vorzugsweise ist das Lenkassistenzmodul weiter eingerichtet, um das Lenkmoment basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung zu reduzieren. Insbesondere kann die Reglerdynamik bei einer hohen Abweichung reduziert werden, so dass der Fahrer nicht gegen das Fahrassistenzsystem bzw. das angelegte Lenkmoment arbeiten muss. Beispielsweise kann das Lenkassistenzmodul eingerichtet sein, um das Lenkmoment kleiner einzustellen je größer das Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, angegeben. Das Fahrzeug umfasst das Fahrassistenzsystem zum Unterstützen einer Querführung des Fahrzeugs gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Der Begriff Fahrzeug umfasst PKW, LKW, Busse, Wohnmobile, Krafträder, etc., die der Beförderung von Personen, Gütern, etc. dienen. Insbesondere umfasst der Begriff Kraftfahrzeuge zur Personenbeförderung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrassistenzverfahren zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, angegeben. Das Fahrassistenzverfahren umfasst ein Ausgeben einer Soll-Lenkeinstellung; ein Erfassen einer Ist-Lenkeinstellung; ein Bestimmen eines Maßes einer Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung; und ein Einstellen eines Lenkmoments basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist- Lenkeinstellung.
Das Fahrassistenzverfahren kann die Aspekte des in diesem Dokument beschriebenen Fahrassistenzsystems implementieren.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Software (SW) Programm angegeben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Fahrassistenzverfahren zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs auszuführen.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Speichermedium angegeben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Fahrassistenzverfahren zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs auszuführen.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Software mit Programmcode zur Durchführung des Fahrassistenzverfahrens zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs auszuführen, wenn die Software auf einer oder mehreren softwaregesteuerten Einrichtungen abläuft. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 schematisch ein Fahrzeug mit einem Fahrassistenzsystem zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
Figur 2 schematisch ein Mitlenken, ein Überlenken und ein Gegenlenken in Bezug auf eine Soll-Lenkeinstellung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
Figur 3 schematisch ein Überlenken in Bezug auf eine Soll-Lenkeinstellung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
Figur 4 schematisch ein Gegenlenken in Bezug auf eine Soll-Lenkeinstellung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, und
Figur 5 ein Flussdiagram eines Fahrassistenzverfahrens zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Ausführungsformen der Offenbarung
Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
Figur 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 10 mit einem Fahrassistenz System 100 zum Unterstützen einer Querführung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Fahrassistenzsystem 100 kann zum Beispiel ein Spurhalteassistent sein.
Das Fahrassistenzsystem 100 unterstützt den Fahrer bei der Querführung des Fahrzeugs 10. Hierzu steuert das Fahrassistenzsystem 100 die Lenkung 26 über nicht dargestellte Zwischeneinheiten. Optional kann das Fahrassistenzsystem 100 auch für eine automatische Längsführung des Fahrzeugs 10 eingerichtet sein. Hierzu steuert das Fahrassistenzsystem 100 den Antrieb 20, das Getriebe 22 und die hydraulische Betriebsbremse 24 über nicht dargestellte Z wi scheneinheiten . Zur Planung und Durchführung der Querführung werden Umfeldinformationen einer Umfeldsensorik, die das Fahrzeugumfeld beobachtet, vom Fahrerassistenzsystem 100 entgegengenommen. Insbesondere kann das Fahrzeug wenigstens einen Umgebungssensor 12 umfassen, der zur Aufnahme von Umgebungsdaten, die das Fahrzeugumfeld angeben, eingerichtet ist. Der wenigstens eine Umgebungssensor 12 kann beispielsweise ein oder mehrere LiD AR- Systeme, ein oder mehrere Radar-Systeme und/oder eine oder mehrere Kameras umfassen. Insbesondere kann die Umfeldsensorik für eine Spurerkennung verwendet werden.
Das Fahrassistenzsystem 100 umfasst ein Lenkassistenzmodul 110, das eingerichtet ist, um eine Soll-Lenkeinstellung auszugeben; ein Erfassungsmodul 120, das eingerichtet ist, um eine Ist- Lenkeinstellung zu erfassen; und ein Bestimmungsmodul 130, das eingerichtet ist, um die Soll- Lenkeinstellung und die Ist-Lenkeinstellung miteinander in Beziehung zu setzten, um ein Maß einer Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung zu ermitteln, wobei das Lenkassistenzmodul 110 weiter eingerichtet ist, um ein Lenkmoment basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung einzustellen.
Damit erfolgt eine Auswertung der angeforderten Lenkeinstellung im Vergleich zur realen bzw. tatsächlichen Lenkeinstellung. Das durch das Fahrassistenzsystem 100 angelegte Lenkmoment wird basierend auf dem Vergleich, insbesondere entsprechend einem Maß der Abweichung zwischen angeforderter Lenkeinstellung und tatsächlicher Lenkeinstellung, gewählt. Beispielsweise kann es bei einer fehlerhaften Spurerkennung Vorkommen, dass das Fahrassistenzsystem 100 in einer Kurve stärker lenkt als dies erforderlich ist. Wenn der Fahrer nun gegenlenkt, um das Fahrzeug 10 in der Spur zu halten, ist die Abweichung zwischen der vom Fahrassistenzsystem 100 angeforderten Lenkeinstellung und der durch den Fahrer bewirkten tatsächlichen Lenkeinstellung groß. Das Fahrassistenzsystem 100 kann dies erkennen und die Reglerdynamik reduzieren, so dass der Fahrer nicht gegen das Fahrassistenzsystem 100 bzw. das angelegt Lenkmoment arbeiten muss.
Typischerweise ist die Soll-Lenkeinstellung ein Soll-Lenkwinkel oder gibt einen Soll- Lenkwinkel an. Zudem kann die Ist-Lenkeinstellung ein Ist-Lenkwinkel sein oder einen Ist- Lenkwinkel angeben. Der Soll-Lenkwinkel und der Ist-Lenkwinkel können sich zum Beispiel auf eine Vorderachse des Fahrzeugs 10 beziehen und einen Stellwinkel der Lenkung in Bezug auf eine Nullstellung, d.h. eine Fahrt geradeaus, angeben. Das Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung kann beispielsweise eine Differenz aus Soll-Lenkwinkel und Ist-Lenkwinkel sein.
Das Erfassungsmodul 120 kann eingerichtet sein, um den Ist-Lenkwinkel zu erfassen. Beispielsweise kann das Erfassungsmodul mit wenigstens einem Sensor 14 verbunden sein, der eingerichtet ist, um den Lenkwinkel an der Vorderachse des Fahrzeugs zu detektieren.
Das Lenkassistenzmodul 110 und/oder das Erfassungsmodul 120 und/oder das Bestimmungsmodul 130 können in einem gemeinsamen Software- und/oder Hardware-Modul realisiert sein. Alternativ dazu können das Lenkassistenzmodul 110 und/oder das Erfassungsmodul 120 und/oder das Bestimmungsmodul 130 jeweils in getrennten Software- und/oder Hardware-Modulen realisiert sein.
Figur 2 zeigt schematisch ein Mitlenken, ein Überlenken und ein Gegenlenken in Bezug auf eine Soll-Lenkeinstellung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
In Figur 2 ist die Lenkeinstellung beispielhaft als Lenkwinkel dargestellt. Die Winkelskala ist zwischen einer maximalen Linksstellung bei +a und einer maximalen Rechtsstellung ebenfalls bei +a definiert, wobei 0° eine neutrale Lenkeinstellung bzw. Geradeausfahrt angibt. Die gesamte Winkelskala umspannt damit einen Winkelbereich von 2a. Der beispielhaft gezeigte Soll-Lenkwinkel SOLL gibt damit eine Linkskurve an.
Ein erster Ist-Lenkwinkel ML gibt eine kleine Abweichung vom Soll-Lenkwinkel SOLL in dieselbe Lenkrichtung (also nach links) an. Bei dieser geringen Abweichung kann basierend auf dem ersten Ist-Lenkwinkel ML ein Mitlenken bestimmt werden. In diesem Fall kann keine Reduzierung der Reglerdynamik erfolgen. Anders gesagt kann das Lenkmoment entsprechend einem Fall ohne Fahrereingriff eingestellt werden.
Ein zweiter Ist-Lenkwinkel UL gibt eine große Abweichung vom Soll-Lenkwinkel SOLL in dieselbe Lenkrichtung (also nach links) an. Bei dieser großen Abweichung kann basierend auf dem zweiten Ist-Lenkwinkel UL ein Überlenken bestimmt werden. In diesem Fall kann eine Reduzierung der Reglerdynamik erfolgen, so dass der Fahrer nicht gegen das durch das Fahrassistenzsystem angelegte Lenkmoment arbeiten muss.
Ein dritter Ist-Lenkwinkel GL gibt eine Abweichung vom Soll-Lenkwinkel SOLL in eine Richtung entgegengesetzt zur Lenkrichtung (also nach rechts) an. Bei dieser Abweichung kann basierend auf dem dritten Ist-Lenkwinkel GL ein Gegenlenken bestimmt werden. In diesem Fall kann ebenfalls eine Reduzierung der Reglerdynamik erfolgen, so dass der Fahrer nicht gegen das durch das Fahrassistenzsystem angelegte Lenkmoment arbeiten muss.
Figur 3 zeigt schematisch ein Überlenken in Bezug auf eine Soll-Lenkeinstellung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Fahrassistenzsystem kann eingerichtet sein, um das Überlenken des Fahrers zu erkennen, wenn die Ist-Lenkeinstellung IST1 außerhalb eines ersten Toleranzbereichs TI um die Soll- Lenkeinstellung SOLL1 herum liegt. Beispielsweise kann ein Toleranzbereich von 20% um die Soll-Lenkeinstellung SOLL1 herum definiert sein. Wenn der Soll-Lenkwinkel SOLL1 10° ist, kann die Schwelle für das Erkennen des Überlenkens 12° (10° · 0,2 = 2°) sein. Bei einer Ist- Lenkeinstellung von 11° wird daher kein Überlenken des Fahrers bestimmt, bei einer Ist- Lenkeinstellung von 13° hingegen schon.
Figur 4 zeigt schematisch ein Gegenlenken in Bezug auf eine Soll-Lenkeinstellung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Das Fahrassistenzsystem kann eingerichtet sein, um das Gegenlenken des Fahrers zu erkennen, wenn die Ist-Lenkeinstellung IST2 außerhalb eines zweiten Toleranzbereichs T2 um die Soll- Lenkeinstellung SOLL2 herum liegt. Beispielsweise kann ein Toleranzbereich von 20% um die Soll-Lenkeinstellung SOLL2 herum definiert sein. Wenn der Soll-Lenkwinkel 30° ist, kann die Schwelle für das Erkennen des Gegenlenkens 24° (30° · 0,2 = 6°) sein. Bei einer Ist- Lenkeinstellung von 25° wird daher kein Gegenlenken des Fahrers bestimmt, bei einer Ist- Lenkeinstellung von 23° hingegen schon.
In einem Beispiel fährt ein Fahrer mit aktivem Spurhai teassi stent in eine Kurve ein. Durch fehlerhafte Interpretation der Spurmarkierungen durch die Kamera lenkt der Spurhalteassistent zu stark (z.B. mit einem Lenkwinkel von 30°) ein und der Fahrer lenkt aktiv dagegen (z.B. 10° Grad), um ein Verlassen der eigentlichen Fahrspur zu verhindern. In dieser Situation erfolgt eine Reduzierung der Reglerdynamik, um den Fahrer nicht unnötig bei der Korrektur der Fahrzeugbewegung zu behindern.
Die im vorliegenden Fall ermittelte Differenz der beiden Lenkwinkel liegt bei 30° - 10° = 20°. Unter Annahme einer 20%-Toleranzzone in Bezug auf den Soll-Lenkwinkel liegt die Grenze für ein Gegenlenken bei 24° (0,2 · 30° = 6°). Da der Lenkwinkel von 10° kleiner ist als die ermittelte Grenze von 24° liegt ein Gegenlenken vor.
Um einen relativen Grad an Gegenlenken bestimmen zu können, kann der eingestellte Lenkwinkel von 10° in Relation zur Grenze von 24° gestellt und ein Prozentwert ermittelt werden. Dieser Wert kann an die Reglerfunktion weitergeleitet werden, so dass eine entsprechende Reduzierung der Reglerdynamik um die ermittelte Prozentzahl erfolgt.
Figur 5 zeigt schematisch ein Flussdiagramm eines Fahrassistenzverfahrens 500 zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Fahrassistenzverfahren 500 kann durch eine entsprechende Software implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren (z.B. eine CPU) ausführbar ist.
Das Fahrassistenzverfahren 500 umfasst im Block 510 ein Ausgeben einer Soll- Lenkeinstellung; im Block 520 ein Erfassen einer Ist-Lenkeinstellung; im Block 530 ein Bestimmen eines Maßes einer Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist- Lenkeinstellung; und im Block 540 ein Einstellen eines Lenkmoments basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Auswertung der angeforderten Lenkeinstellung im Vergleich zur realen bzw. tatsächlichen Lenkeinstellung. Das durch das Fahrassistenzsystem angelegte Lenkmoment wird basierend auf dem Vergleich, insbesondere entsprechend einem Maß der Abweichung zwischen angeforderter Lenkeinstellung und tatsächlicher Lenkeinstellung, gewählt. Damit kann eine verbesserte Reaktion auf Fahrereingaben ermöglicht werden. Zudem kann ein Einfluss von Störungen, wie zum Beispiel von Schlaglöcher, minimiert werden. Des Weiteren kann eine Sicherheit des Fahrassistenzsystems verbessert werden, da der Fahrer und das Fahrassistenzsystem nicht gegeneinander arbeiten.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrassistenzsystem (100) zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs (10), umfassend: ein Lenkassistenzmodul (110), das eingerichtet ist, um eine Soll-Lenkeinstellung auszugeben; ein Erfassungsmodul (120), das eingerichtet ist, um eine Ist-Lenkeinstellung zu erfassen; und ein Bestimmungsmodul (130), das eingerichtet ist, um die Soll-Lenkeinstellung und die Ist-Lenkeinstellung miteinander in Beziehung zu setzten, um ein Maß einer Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung zu ermitteln, wobei das Lenkassistenzmodul (110) weiter eingerichtet ist, um ein Lenkmoment basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist- Lenkeinstellung einzustellen.
2. Das Fahrassistenzsystem (100) nach Anspruch 1, wobei die Soll-Lenkeinstellung einen Soll-Lenkwinkel angibt oder ein Soll-Lenkwinkel ist, und wobei die Ist-Lenkeinstellung einen Ist-Lenkwinkel angibt oder ein Ist-Lenkwinkel ist.
3. Das Fahrassistenzsystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmungsmodul (130) weiter eingerichtet ist, um basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll- Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung eine Lenksituationen zu erkennen, wobei die Lenksituation aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Mitlenken eines Fahrers, einem Überlenken des Fahrers und einem Gegenlenken des Fahrers besteht.
4. Das Fahrassistenzsystem (100) nach Anspruch 3, wobei das Bestimmungsmodul (130) eingerichtet ist, um: das Mitlenken des Fahrers zu erkennen, wenn ein Betrag einer Differenz zwischen der Soll -Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung gleich oder kleiner als eine erste Schwelle ist, das Überlenken des Fahrers zu erkennen, wenn eine Differenz zwischen der Soll- Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung negativ ist, und das Gegenlenken des Fahrers zu erkennen, wenn eine Differenz zwischen der Soll- Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung positiv ist.
5. Das Fahrassistenzsystem (100) nach Anspruch 4, wobei das Lenkassistenzmodul (110) weiter eingerichtet ist, um das Lenkmoment nur dann zu ändern, wenn das Überlenken oder das Gegenlenken erkannt werden.
6. Das Fahrassistenzsystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Lenkassistenzmodul (110) weiter eingerichtet ist, um das Lenkmoment basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung zu reduzieren.
7. Das Fahrassistenzsystem (100) nach Anspruch 6, wobei das Lenkassistenzmodul (110) weiter eingerichtet ist, um das Lenkmoment kleiner einzustellen je größer das Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung ist.
8. Fahrzeug (10), insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend das Fahrassistenzsystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Fahrassistenzverfahren (500) zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs, umfassend:
Ausgeben (510) einer Soll-Lenkeinstellung;
Erfassen (520) einer Ist-Lenkeinstellung; Bestimmen (530) eines Maßes einer Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung; und
Einstellen (540) eines Lenkmoment basierend auf dem Maß der Abweichung zwischen der Soll-Lenkeinstellung und der Ist-Lenkeinstellung.
10. Speichermedium, umfassend ein Software-Programm, das eingerichtet ist, um auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und um dadurch das Fahrassistenzverfahren (500) zum Unterstützen einer Querführung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 9 auszuführen.
PCT/EP2022/059152 2021-04-07 2022-04-06 Fahrassistenzsystem und fahrassistenzverfahren zum unterstützen einer querführung eines fahrzeugs WO2022214560A1 (de)

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Citations (11)

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