WO2023104462A1 - Steering system, motor vehicle and parking method - Google Patents

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WO2023104462A1
WO2023104462A1 PCT/EP2022/082223 EP2022082223W WO2023104462A1 WO 2023104462 A1 WO2023104462 A1 WO 2023104462A1 EP 2022082223 W EP2022082223 W EP 2022082223W WO 2023104462 A1 WO2023104462 A1 WO 2023104462A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
trajectory
deviation
driver
motor vehicle
steering
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/082223
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dirk Dreyer
Karsten Schebsdat
Original Assignee
Volkswagen Aktiengesellschaft
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen Aktiengesellschaft filed Critical Volkswagen Aktiengesellschaft
Publication of WO2023104462A1 publication Critical patent/WO2023104462A1/en

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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
    • B62D15/027—Parking aids, e.g. instruction means
    • B62D15/0285—Parking performed automatically

Definitions

  • the present invention relates to a steering system for a motor vehicle, having a user interface for inputting a driver's desired trajectory for parking the motor vehicle, a steering actuator for setting a steering angle of wheels of the motor vehicle, a detection device for detecting an environment of the motor vehicle and a control device for determining a target -Trajectory of the motor vehicle for parking as a function of the driver's desired trajectory and the detected environment and for controlling the steering actuator. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with a generic steering system and a method for parking a motor vehicle.
  • Motor vehicles which have a so-called parking assistance system.
  • the task of a parking assistance system is to facilitate a parking process.
  • a distinction is made between automatic or piloted parking assistance systems and assisting parking assistance systems.
  • Piloted parking aids are designed to determine a target trajectory for parking and to completely take over the steering movements for following the target trajectory.
  • Assistive steering systems are designed to determine the target trajectory and to counteract steering commands from the driver that deviate from the target trajectory in order to maintain the target trajectory.
  • DE 10 337 842 A1 discloses an assistive steering system with power steering, which is designed to automatically counteract minor deviations in the steering command from the setpoint trajectory. Such a correction can be perceived by the driver via the steering wheel.
  • the documents DE 102004 055 584 A1 and DE 102009 046 731 A1 disclose steering systems that are designed to actively act on the steering wheel via an actuator when the steering command deviates from the target trajectory and thus provide a steering resistance that the driver can clearly feel.
  • the object is achieved by a steering system for a motor vehicle.
  • the steering system has a user interface for inputting a driver's desired trajectory for parking the motor vehicle, a steering actuator for adjusting a steering angle of wheels of the motor vehicle, a detection device for detecting an environment of the motor vehicle and a control device for determining a target trajectory of the motor vehicle for parking as a function the driver's desired trajectory and the detected environment and for controlling the steering actuator.
  • the control device is designed to determine a deviation between the driver's desired trajectory and the target trajectory, to determine a deviation trajectory based on the deviation and the driver's desired trajectory and/or the target trajectory, and to control the steering actuator with the deviation control trajectory.
  • the steering system is designed as a so-called "steer-by-wire" steering system.
  • a steering command entered via the user interface can be transmitted electronically to the steering actuator.
  • the user interface can be mechanically decoupled from the steering axle of the motor vehicle, which can be steered by means of the steering actuator and on which wheels of the motor vehicle are arranged.
  • Mechanical impacts acting on the steering axle from the outside can thus be compensated for by the steering system without being transmitted directly to the user interface.
  • the user interface is designed to input the driver's desired trajectory for parking the motor vehicle.
  • the user interface can be designed, for example, as a steering wheel, joystick, trackball, touchscreen or the like.
  • the driver's desired trajectory is understood to be a path curve which results from an angular position of the steerable wheels of the motor vehicle selected by the driver via the user interface.
  • the driver's desired trajectory can thus also be changed by manually changing the selection of the angular position of the wheels.
  • the user interface is coupled to the control device in a data-communicating manner, preferably via a cable, a radio link, an optical fiber or the like.
  • the steering actuator is designed to adjust the steering angle of the wheels of the motor vehicle.
  • the steering actuator has, for example, an electric motor with a gear.
  • the steering actuator can be operated by means of the control device.
  • the steering actuator preferably has position determination means for determining the steering angle for the control device. It can thus be ensured that a steering angle specified by the control device is also set precisely by means of the steering actuator.
  • the steering actuator is coupled to the control device in a data-communicating manner, preferably via a cable, a radio link, an optical fiber or the like.
  • the steering actuator is preferably coupled to the control device for data communication in order to transmit the determined steering angle, preferably via a cable, a radio link, an optical fiber or the like.
  • the detection device is designed to detect the surroundings of the motor vehicle.
  • the detection device has one or more sensors.
  • Preferred sensors are, for example, radar sensors, lidar sensors, camera sensors, sound sensors, in particular ultrasonic sensors or the like.
  • the detection device is preferably designed to be arranged in a parking space and in the area of the parking space Obstacles, such as other motor vehicles, lamp posts, traffic signs, flower boxes, fences, curbs, lane markings, charging stations or the like to recognize.
  • the detection device is thus preferably designed to detect the environment in such a way that environmental areas passable by the motor vehicle and environmental areas of the area surrounding the motor vehicle that are not passable by the motor vehicle can be identified.
  • the detection device is coupled to the control device for data communication, preferably via a cable, a radio link, an optical fiber or the like.
  • the control device is designed to receive the driver's desired trajectory and the detected environment.
  • the control device is preferably designed to detect the steering angle, preferably by receiving the steering angle from the steering actuator.
  • the control device is designed to determine the target trajectory of the motor vehicle for parking as a function of the driver's desired trajectory and the detected environment and to control the steering actuator.
  • the control device is preferably designed to project the driver's desired trajectory into the detected environment and to determine the target trajectory as an improvement or optimization of the driver's desired trajectory, preferably as a function of predefined parking criteria, such as the distance to other vehicles and objects, the distance to the roadway, the distance to the curb, a location within a marked parking space or the like.
  • the control device can determine such a target trajectory that does not have these disadvantages or at least improves them.
  • the setpoint trajectory preferably corresponds to a parking trajectory that is optimal as seen from the starting position of the motor vehicle.
  • the target trajectory can also be understood as a target trajectory band which contains a number of trajectories for parking. This can be the case, for example, with relatively large parking spaces when the optimal parking position is an area that is larger than the motor vehicle.
  • the deviation can then be determined as the distance between the driver's desired trajectory and the setpoint trajectory band.
  • the control device is designed to determine the deviation between the driver's desired trajectory and the setpoint trajectory.
  • the control device is preferably designed to determine the deviation trajectory on the basis of the deviation and the driver's desired trajectory.
  • the Control device designed to determine the deviation trajectory based on the deviation and the target trajectory.
  • a deviation trajectory is understood to mean a trajectory which lies between the driver's desired trajectory and the setpoint trajectory.
  • the control device is preferably designed to determine the deviation trajectory as a function of predefined evaluation factors, such as a magnitude of the deviation, a vehicle speed, a driver's steering behavior or the like.
  • the control device is preferably designed in such a way that the deviation trajectory is increasingly approximated to the driver's desired trajectory as the deviation increases.
  • the control device is designed to control the steering actuator with the deviation trajectory.
  • a steering system according to the invention has the advantage that a parking process can be improved with simple means and in a cost-effective manner, with an impairment of the driving feel of the motor vehicle being reduced compared to conventional steering systems.
  • interventions in the parking process can be carried out in such a way that the driver does not perceive them, or at least only slightly.
  • Increased steering torques, which many drivers often perceive as a malfunction can be avoided with the steering system according to the invention. In this way, the driving experience when parking and thus the acceptance of such interventions can be significantly improved.
  • the control device is designed to control the steering actuator with the target trajectory when the deviation is below a first deviation limit value.
  • the first deviation limit value is preferably chosen so low that a difference between following the driver's desired trajectory and following the target trajectory is imperceptible or at least barely perceptible for an average driver of the motor vehicle.
  • a steering angle difference of such a deviation can be, for example, between 5° and 15°, preferably about 10°.
  • the control device is designed to control the steering actuator with the driver's desired trajectory when the deviation is above a second deviation limit value.
  • the second deviation limit value is preferably chosen so high that a difference between following the driver's desired trajectory and following the setpoint trajectory can be easily perceived by an average driver of the motor vehicle. In other words, in the case of such a deviation, the driver would clearly notice if the motor vehicle follows the desired trajectory and not the driver's desired trajectory controlled by him.
  • a steering angle difference of such a deviation can be more than 20°, preferably more than 30°, for example.
  • the control device is also preferably designed to output a first optical signal and/or a first acoustic signal when the deviation is greater than a third deviation limit value.
  • the third deviation limit value preferably corresponds to the first deviation limit value.
  • the first optical signal or the first acoustic signal can indicate, for example, that a minor intervention in the steering angle is currently taking place by the control device and the motor vehicle is therefore slightly deviating from the driver's desired trajectory.
  • the first optical signal is preferably designed as a warning light, in particular as a green or yellow warning light, warning symbol, bar display with a bar or the like.
  • the first acoustic signal can be in the form of a relatively slow beeping and/or a relatively low-pitched tone or the like, for example. This has the advantage that the driver can be signaled with simple means and in a cost-effective manner that a relatively weak active intervention in the steering process is taking place by the steering system. The parking process can thus be further improved, with the impairment of the driving feeling being
  • the control device is designed to emit a second optical signal and/or a second acoustic signal when the deviation is greater than a fourth deviation limit value, with the fourth deviation limit value being greater than the third Deviation limit value, wherein the second optical signal has a stronger signal effect than the first optical signal, and/or wherein the second acoustic signal has a stronger signal effect than the first acoustic signal.
  • the fourth deviation limit value preferably corresponds to the second deviation limit value.
  • the second visual signal or the second acoustic signal can indicate, for example, that a stronger intervention in the steering angle by the control device would currently be required to remain in the range of the target trajectory or that the driver's desired trajectory deviates significantly from the target trajectory.
  • the second optical signal is preferably designed as a warning light, in particular as a yellow or red warning light, warning symbol, bar display with multiple bars or the like.
  • the second acoustic signal can be in the form of a relatively fast beeping and/or a relatively high-pitched tone or the like, for example. This has the advantage that the driver can be signaled with simple means and in a cost-effective manner that a relatively strong active intervention in the steering process would have to be carried out by the steering system in order to ensure a safe parking process. The parking process can thus be further improved, with the impairment of the driving feeling being reduced.
  • the control device is preferably designed to output a first haptic vibration signal when the deviation is greater than a fifth deviation limit value and/or to output a second haptic vibration signal when the deviation is greater than a sixth deviation limit value.
  • the fifth deviation limit preferably corresponds to the first deviation limit.
  • the sixth deviation limit preferably corresponds to the second deviation limit.
  • the first haptic vibration signal is preferably designed as a slight vibration of a steering wheel, joystick or the like of the motor vehicle, with the second haptic vibration signal preferably being designed as a stronger vibration of the steering wheel, joystick or the like of the motor vehicle.
  • the vibration differs significantly from the increase in steering torque of the prior art, since the driver is still given the feeling of being in sole control of the motor vehicle.
  • the parking process can thus be further improved, with the impairment of the driving feeling being reduced.
  • the steering system can have an input interface, the control device being designed to always control the steering actuator with the driver's desired trajectory when the input interface is in an on state.
  • an on state is understood to mean, for example, that the input interface is actuated by the driver of the motor vehicle.
  • the on state can be understood as a so-called override state in which the driver determines that no active correction of the trajectory should be done by the steering system.
  • the input interface can be designed, for example, as a pushbutton switch, pushbutton or the like.
  • the input interface is preferably arranged on a steering wheel, joystick or the like of the motor vehicle.
  • the input interface is preferably designed to switch back to an off state automatically when one or more conditions occur.
  • Conditions relevant for this can be, for example, the end of the parking process, switching off an engine or on-board network of the motor vehicle, exceeding a predefined speed or the like.
  • the input interface preferably has no influence on the steering system. This has the advantage that the parking process can be further improved with simple means and in a cost-effective manner, with the impairment of the driving experience being reduced.
  • the control device is particularly preferably designed to reduce the vehicle speed in the event of such a change in the driver's desired trajectory that would lead to a vehicle crash at a current vehicle speed of the motor vehicle within a predefined period of time.
  • the control device is designed to detect and evaluate the change in the driver's desired trajectory, for example in combination with the setpoint trajectory. It can sometimes happen that the driver's desired trajectory deviates significantly from the target trajectory or, in the case of a mean trajectory of a target trajectory band, and the driver reacts to an intervention by the steering system in the steering angle with a steering command that counteracts the intervention of the steering system .
  • Such behavior on the part of the driver can occur, for example, if the driver overlooks an object in the vicinity of the motor vehicle and the noticeable deviation of the motor vehicle from the driver's desired trajectory appears implausible to the driver.
  • the driver is made aware that the driver's desired trajectory would lead to a vehicle crash and is thus given the opportunity to make an independent correction to avoid the vehicle crash.
  • This has the advantage that the parking process can be further improved with simple means and in a cost-effective manner, with the impairment of the driving experience being reduced.
  • the object is achieved by a motor vehicle.
  • the motor vehicle has a drive system and steerable wheels.
  • the motor vehicle has a steering system according to the invention for steering the wheels.
  • the motor vehicle is designed to detect the surroundings of the motor vehicle when parking by a driver of the motor vehicle, using a User interface of the steering system input steering command and the detected environment to determine an improved trajectory for parking and to improve the steering angle of the motor vehicle based on the improved trajectory without this having a noticeable effect on the user interface by the driver, such as a steering torque.
  • the motor vehicle according to the invention has the advantage over conventional motor vehicles that a parking process can be improved with simple means and in a cost-effective manner, with an impairment of the driving feel of the motor vehicle being reduced compared to conventional steering systems.
  • interventions in the parking process can be carried out in such a way that the driver does not perceive them, or at least only slightly.
  • Increased steering torques, which many drivers often perceive as a malfunction can be avoided with the steering system according to the invention. In this way, the driving experience when parking and thus the acceptance of such interventions can be significantly improved.
  • the object is achieved by a method for parking a motor vehicle according to the invention.
  • the procedure shows:
  • the method according to the invention is a guided parking method in which the steering of the motor vehicle is taken over by a driver and the steering system essentially only intervenes in a corrective manner and in such a way that the intervention remains largely unnoticed by the driver. Impressing a steering torque as a result of a steering angle correction by the steering system should be avoided. Thus, the driver gets particularly in the case of small deviations, the impression that he is steering the motor vehicle without correction by the steering system, even if the steering system carries out minor corrections. Even larger corrections by the steering system can be made in such a way that the driver does not notice them directly.
  • the control device, the detection device and the steering actuator are all modules of a steering system of the motor vehicle.
  • the steering system has a user interface, such as a steering wheel, joystick, trackball or the like, via which the driver's desired trajectory can be transmitted to the control device by a driver of the motor vehicle.
  • the method according to the invention for parking a motor vehicle results in all the advantages that have already been described for a steering system according to the first aspect of the invention and for a motor vehicle according to the second aspect of the invention. Accordingly, the method according to the invention has the advantage over conventional methods that a parking process can be improved with simple means and in a cost-effective manner, with an impairment of the driving feel of the motor vehicle being reduced compared to conventional steering systems.
  • interventions in the parking process can be carried out in such a way that the driver does not perceive them, or at least only slightly. Increased steering torques, which many drivers often perceive as a malfunction, can be avoided with the steering system according to the invention. In this way, the driving experience when parking and thus the acceptance of such interventions can be significantly improved.
  • Figure 1 in a plan view a first example of a steering correction by the steering system according to the invention
  • FIG. 2 shows a second example of a steering correction by the steering system according to the invention in a plan view
  • FIG. 3 shows a third example of a steering correction by the steering system according to the invention in a plan view
  • Figure 4 in a top view a fourth example of a steering correction by the steering system according to the invention
  • FIG. 5 shows a preferred embodiment of a motor vehicle according to the invention in a side view
  • FIG. 6 shows a preferred embodiment of a method according to the invention in a flow chart.
  • a first example of a steering correction of a wheel 5 by the steering system 1 according to the invention (cf. FIG. 5) is shown schematically in a top view in FIG.
  • a target trajectory S is determined as a target trajectory band.
  • a driver-requested trajectory F deviates from the target trajectory S in such a way that a first deviation limit value is exceeded and a second deviation limit value is not reached.
  • the wheel 5 is thus steered by means of the steering system 1 with a deviation trajectory A, which lies between the setpoint trajectory S and the trajectory F desired by the driver.
  • Fig. 2 shows a second example of a steering correction by the steering system 1 according to the invention schematically in a top view.
  • a target trajectory S is determined as a target trajectory curve.
  • the driver's desired trajectory F deviates from the target trajectory S in such a way that the first deviation limit is exceeded and the second deviation limit is undershot.
  • the wheel 5 is thus steered by means of the steering system 1 with a deviation trajectory A, which lies between the setpoint trajectory S and the trajectory F desired by the driver.
  • FIG. 3 A third example of a steering correction by the steering system 1 according to the invention is shown schematically in a plan view in FIG. 3 .
  • a target trajectory S is determined as a target trajectory curve.
  • the driver's desired trajectory F deviates only slightly from the target trajectory S, so that the first deviation limit value and the second deviation limit value are not reached.
  • the wheel 5 is thus steered by means of the steering system 1 with a deviation trajectory A, which corresponds to the setpoint trajectory S.
  • FIG. 4 shows a fourth example of a steering correction by the steering system 1 according to the invention, schematically in a plan view.
  • a target trajectory S is determined as a target trajectory curve.
  • the driver's desired trajectory F deviates from the target trajectory S in such a way that the first deviation limit value and the second deviation limit value are exceeded.
  • the wheel 5 is thus steered by means of the steering system 1 with a deviation trajectory A, which corresponds to the trajectory F desired by the driver.
  • FIG. 5 a preferred embodiment of a motor vehicle 2 according to the invention is shown schematically in a side view.
  • the motor vehicle 2 has four wheels 5, a drive system 9 and, for controlling the front wheels 5, a steering system 1 according to the invention.
  • the steering system 1 For detecting a driver's desired trajectory F, the steering system 1 has a user interface 3 designed as a steering wheel, on which an input interface 8 for preventing a corrective intervention of the steering system 1 when parking is arranged.
  • the steering system 1 has a steering actuator 4 for setting a steering angle of the front wheels 5 .
  • steering system 1 has a detection device 6 with a plurality of sensors.
  • the steering system 1 has a control device 7 for processing the detected environment U, for determining the driver's desired trajectory F, for determining the setpoint trajectory S, for determining the deviation trajectory A and for controlling the steering actuator 4 .
  • the driver's desired trajectory F entered via the user interface 3 is determined by means of the control device 7 .
  • the environment U of the motor vehicle 2 is determined by means of the detection device 6.
  • the detection device 6 has a plurality of sensors arranged distributed on the motor vehicle 2 .
  • the control device 7 is used to determine the setpoint trajectory S of the motor vehicle 2 as a function of the driver's desired trajectory F and the environment U detected.
  • the setpoint trajectory S can be determined, for example, as a setpoint trajectory curve or as a setpoint trajectory band, which has a large number of setpoint trajectory curves.
  • a fourth method step 400 the deviation between the driver's desired trajectory F and the setpoint trajectory S is determined using the control device 7 .
  • Another Correction of the steering system 1 at the steering angle can take place as a function of the deviation level of the deviation.
  • the control device 7 is used to determine the deviation trajectory A for controlling the steering actuator 4 as a function of the deviation and the driver's desired trajectory F and/or the target trajectory S. This can be done, for example, in such a way that with small deviations the deviation trajectory A corresponds to the target trajectory S, with medium deviations the deviation trajectory A lies between the target trajectory S and the driver's desired trajectory F and with larger deviations the deviation Trajectory A of the driver's desired trajectory F corresponds.
  • the steering actuator 4 is controlled with the deviation trajectory A by means of the control device 7. This is preferably done without impressing a steering torque on the user interface 3.

Abstract

The invention relates to a steering system (1) for a motor vehicle (2), having a user interface (3) for entering a driver-request trajectory (F) for parking the motor vehicle (2), a steering actuator (4) for setting a steering angle of the wheels (5) of the motor vehicle (2), a detection device (6) for detecting surroundings (U) of the motor vehicle (2) and a control device (7) for determining a target trajectory (S) of the motor-vehicle (2) for parking depending on the driver-request trajectory (F) and the detected surroundings (U) and for controlling the steering actuator (4). The control device (7) is designed to determine a variation between the driver-request trajectory (F) and the target trajectory (S), to provide a deviation trajectory (A) on the basis of the deviation and the driver-request trajectory (F) and/or the target trajectory (S), and to control the steering actuator (4) with the deviation trajectory (A). The invention also relates to a motor vehicle (2) and a method for parking.

Description

Beschreibung Description
Lenksystem, Kraftfahrzeug und Einparkverfahren Steering system, motor vehicle and parking procedure
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Benutzerschnittstelle zur Eingabe einer Fahrerwunsch-Trajektorie zum Einparken des Kraftfahrzeugs, einen Lenkaktuator zum Einstellen eines Lenkwinkels von Rädern des Kraftfahrzeugs, eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Umgebung des Kraftfahrzeugs und eine Steuerungsvorrichtung zum Ermitteln einer Soll-Trajektorie des Kraftfahrzeugs zum Einparken in Abhängigkeit der Fahrerwunsch-Trajektorie sowie der erfassten Umgebung und zum Steuern des Lenkaktuators. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem gattungsgemäßen Lenksystem sowie ein Verfahren zum Einparken eines Kraftfahrzeugs. The present invention relates to a steering system for a motor vehicle, having a user interface for inputting a driver's desired trajectory for parking the motor vehicle, a steering actuator for setting a steering angle of wheels of the motor vehicle, a detection device for detecting an environment of the motor vehicle and a control device for determining a target -Trajectory of the motor vehicle for parking as a function of the driver's desired trajectory and the detected environment and for controlling the steering actuator. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with a generic steering system and a method for parking a motor vehicle.
Es sind Kraftfahrzeuge bekannt, die ein sogenanntes Einparkhilfesystem aufweisen. Die Aufgabe eines Einparkhilfesystems ist das Erleichtern eines Einparkvorgangs. Grundsätzlich wird zwischen automatischen bzw. pilotierten Einparkhilfesystemen und assistierenden Einparkhilfesystemen unterschieden. Pilotierte Einparkhilfen sind ausgebildet, eine Soll- Trajektorie zum Einparken zu bestimmen und die Lenkbewegungen zum Abfahren der Soll- Trajektorie komplett zu übernehmen. Assistierende Lenksysteme sind ausgebildet, die Soll- Trajektorie zu bestimmen und Lenkbefehle des Fahrers, welche von der Soll-Trajektorie abweichen, entgegenzuwirken, um die Soll-Trajektorie einzuhalten. Motor vehicles are known which have a so-called parking assistance system. The task of a parking assistance system is to facilitate a parking process. Basically, a distinction is made between automatic or piloted parking assistance systems and assisting parking assistance systems. Piloted parking aids are designed to determine a target trajectory for parking and to completely take over the steering movements for following the target trajectory. Assistive steering systems are designed to determine the target trajectory and to counteract steering commands from the driver that deviate from the target trajectory in order to maintain the target trajectory.
Aus der DE 10 337 842 A1 ist ein assistierendes Lenksystem mit einer Servolenkung bekannt, welches ausgebildet ist, geringfügigen Abweichungen des Lenkbefehls von der Soll-Trajektorie automatisch entgegenzuwirken. Eine derartige Korrektur ist für den Fahrer über das Lenkrad wahrnehmbar. Die Dokumente DE 102004 055 584 A1 und DE 102009 046 731 A1 offenbaren Lenksysteme, die ausgebildet sind, über einen Aktuator bei einer Abweichung des Lenkbefehls von der Soll-Trajektorie aktiv auf das Lenkrad einzuwirken und somit einen für den Fahrer deutlich spürbaren Lenkwiderstand bereitzustellen. DE 10 337 842 A1 discloses an assistive steering system with power steering, which is designed to automatically counteract minor deviations in the steering command from the setpoint trajectory. Such a correction can be perceived by the driver via the steering wheel. The documents DE 102004 055 584 A1 and DE 102009 046 731 A1 disclose steering systems that are designed to actively act on the steering wheel via an actuator when the steering command deviates from the target trajectory and thus provide a steering resistance that the driver can clearly feel.
Bekannte Lenksysteme haben den Nachteil, dass bereits bei kleinen Abweichungen von der Soll-Trajektorie ein Eingreifen in das Steuerverhalten des Fahrers über das Lenkrad deutlich wahrnehmbar ist. Ein solches Eingreifen wird von den Fahrern zudem oftmals als negativ empfunden. Ferner werden zusätzliche Lenkmomente bei vielen Fahrern mitunter als Fehlfunktion des Lenksystems empfunden, was sie zu einem noch stärkeren Gegenlenken veranlasst, wodurch das Lenkmoment bei bekannten Lenksystemen weiter erhöht wird. Solche Lenksysteme genießen daher eine geringe Akzeptanz bei den Fahrern. Known steering systems have the disadvantage that intervention in the steering behavior of the driver via the steering wheel is clearly perceptible even in the event of small deviations from the target trajectory. Such an intervention is also often perceived as negative by the drivers. Furthermore, additional steering torques are sometimes considered by many drivers Malfunction of the steering system felt, which causes them to countersteer even more, whereby the steering torque is further increased in known steering systems. Such steering systems therefore enjoy a low level of acceptance among drivers.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Lenksystem für ein Kraftfahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Lenksystem, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Einparken eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise einen Einparkvorgang verbessern und dabei den Fahrer möglichst wenig Irritationen auszusetzen, die ihn beim Einparkvorgang unnötig aus der Ruhe bringen können. It is therefore the object of the present invention to eliminate or at least partially eliminate the disadvantages described above in a steering system for a motor vehicle. In particular, it is the object of the present invention to create a steering system, a motor vehicle and a method for parking a motor vehicle that improve a parking process in a simple and cost-effective manner while exposing the driver to as little irritation as possible, which unnecessarily distracts him from the parking process can bring peace.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 9 sowie durch ein Verfahren zum Einparken eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. The above object is solved by the patent claims. Accordingly, the object is achieved by a steering system for a motor vehicle having the features of independent claim 1, by a motor vehicle having the features of independent claim 9 and by a method for parking a motor vehicle having the features of independent claim 10. Further features and details of the invention result from the dependent claims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the steering system according to the invention naturally also apply in connection with the motor vehicle according to the invention and the method according to the invention and vice versa, so that the disclosure of the individual aspects of the invention is or can always be referred to alternately.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Lenksystem weist eine Benutzerschnittstelle zur Eingabe einer Fahrerwunsch-Trajektorie zum Einparken des Kraftfahrzeugs, einen Lenkaktuator zum Einstellen eines Lenkwinkels von Rädern des Kraftfahrzeugs, eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Umgebung des Kraftfahrzeugs und eine Steuerungsvorrichtung zum Ermitteln einer Soll-Trajektorie des Kraftfahrzeugs zum Einparken in Abhängigkeit der Fahrerwunsch- Trajektorie sowie der erfassten Umgebung und zum Steuern des Lenkaktuators auf. Erfindungsgemäß ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, eine Abweichung zwischen der Fahrerwunsch-Trajektorie und der Soll-Trajektorie zu ermitteln, eine Abweichungs-Trajektorie auf Basis der Abweichung sowie der Fahrerwunsch-Trajektorie und/oder der Soll-Trajektorie zu bestimmen und den Lenkaktuator mit der Abweichungs-Trajektorie zu steuern. Das Lenksystem ist als sogenanntes „Steer- by- Wire“ Lenksystem ausgebildet. Das bedeutet, dass ein über die Benutzerschnittstelle eingegebener Lenkbefehl elektronisch an den Lenkaktuator übermittelbar ist. Auf diese Weise ist die Benutzerschnittstelle von der Lenkachse des Kraftfahrzeugs, welche mittels des Lenkaktuators lenkbar ist und an welcher Räder des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, mechanisch entkoppelbar. Auf die Lenkachse von außen wirkende mechanische Stöße, wie beispielsweise aufgrund von Schlaglöchern, Bodenwellen oder dergleichen, sind somit vom Lenksystem kompensierbar, ohne dass diese direkt an die Benutzerschnittstelle übertragen werden. According to a first aspect of the invention, the object is achieved by a steering system for a motor vehicle. The steering system has a user interface for inputting a driver's desired trajectory for parking the motor vehicle, a steering actuator for adjusting a steering angle of wheels of the motor vehicle, a detection device for detecting an environment of the motor vehicle and a control device for determining a target trajectory of the motor vehicle for parking as a function the driver's desired trajectory and the detected environment and for controlling the steering actuator. According to the invention, the control device is designed to determine a deviation between the driver's desired trajectory and the target trajectory, to determine a deviation trajectory based on the deviation and the driver's desired trajectory and/or the target trajectory, and to control the steering actuator with the deviation control trajectory. The steering system is designed as a so-called "steer-by-wire" steering system. This means that a steering command entered via the user interface can be transmitted electronically to the steering actuator. In this way, the user interface can be mechanically decoupled from the steering axle of the motor vehicle, which can be steered by means of the steering actuator and on which wheels of the motor vehicle are arranged. Mechanical impacts acting on the steering axle from the outside, such as due to potholes, bumps or the like, can thus be compensated for by the steering system without being transmitted directly to the user interface.
Die Benutzerschnittstelle ist zur Eingabe der Fahrerwunsch-Trajektorie zum Einparken des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Die Benutzerschnittstelle kann erfindungsgemäß beispielsweise als Lenkrad, Joystick, Trackball, Touchscreen oder dergleichen ausgebildet sein. Unter der Fahrerwunsch-Trajektorie wird eine Bahnkurve verstanden, welche sich aus einer vom Fahrer über die Benutzerschnittstelle gewählte Winkelstellung der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs ergibt. Durch manuelles Verändern der Wahl der Winkelstellung der Räder ist somit auch die Fahrerwunsch-Trajektorie veränderbar. Zum Übermitteln der Fahrerwunsch-Trajektorie ist die Benutzerschnittstelle mit der Steuerungsvorrichtung datenkommunizierend, vorzugsweise über ein Kabel, eine Funkverbindung, einen Lichtleiter oder dergleichen, gekoppelt. The user interface is designed to input the driver's desired trajectory for parking the motor vehicle. According to the invention, the user interface can be designed, for example, as a steering wheel, joystick, trackball, touchscreen or the like. The driver's desired trajectory is understood to be a path curve which results from an angular position of the steerable wheels of the motor vehicle selected by the driver via the user interface. The driver's desired trajectory can thus also be changed by manually changing the selection of the angular position of the wheels. In order to transmit the driver's desired trajectory, the user interface is coupled to the control device in a data-communicating manner, preferably via a cable, a radio link, an optical fiber or the like.
Der Lenkaktuator ist zum Einstellen des Lenkwinkels der Räder des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Der Lenkaktuator weist beispielsweise einen Elektromotor mit einem Getriebe auf. Der Lenkaktuator ist mittels der Steuerungsvorrichtung betreibbar. Vorzugsweise weist der Lenkaktuator Lageermittlungsmittel zum Ermitteln des Lenkwinkels für die Steuerungsvorrichtung auf. Somit ist gewährleistbar, dass ein von der Steuerungsvorrichtung vorgegebener Lenkwinkel mittels des Lenkaktuators auch genau eingestellt wird. Zum Empfangen von Steuerbefehlen ist der Lenkaktuator mit der Steuerungsvorrichtung datenkommunizierend, vorzugsweise über ein Kabel, eine Funkverbindung, einen Lichtleiter oder dergleichen, gekoppelt. Vorzugsweise ist der Lenkaktuator zum Übermitteln des ermittelten Lenkwinkels mit der Steuerungsvorrichtung datenkommunizierend, vorzugsweise über ein Kabel, eine Funkverbindung, einen Lichtleiter oder dergleichen, gekoppelt. The steering actuator is designed to adjust the steering angle of the wheels of the motor vehicle. The steering actuator has, for example, an electric motor with a gear. The steering actuator can be operated by means of the control device. The steering actuator preferably has position determination means for determining the steering angle for the control device. It can thus be ensured that a steering angle specified by the control device is also set precisely by means of the steering actuator. In order to receive control commands, the steering actuator is coupled to the control device in a data-communicating manner, preferably via a cable, a radio link, an optical fiber or the like. The steering actuator is preferably coupled to the control device for data communication in order to transmit the determined steering angle, preferably via a cable, a radio link, an optical fiber or the like.
Die Erfassungsvorrichtung ist zum Erfassen der Umgebung des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Hierfür weist die Erfassungsvorrichtung einen oder mehrere Sensoren auf. Bevorzugte Sensoren sind beispielsweise Radarsensoren, Lidarsensoren, Kamerasensoren, Schallsensoren, insbesondere Ultraschallsensoren oder dergleichen. Die Erfassungsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, eine Parklücke sowie im Bereich der Parklücke angeordnete Hindernisse, wie beispielsweise andere Kraftfahrzeuge, Laternen masten, Verkehrsschilder, Blumenkästen, Zäune, Bordsteinkanten, Fahrbahnmarkierungen, Ladesäulen oder dergleichen, zu erkennen. Die Erfassungsvorrichtung ist somit vorzugsweise ausgebildet, die Umgebung derart zu erfassen, dass mit dem Kraftfahrzeug befahrbare Umgebungsbereiche sowie mit dem Kraftfahrzeug nicht befahrbare Umgebungsbereiche der Umgebung des Kraftfahrzeugs identifizierbar sind. Zur Übertragung der erfassten Umgebung ist die Erfassungsvorrichtung mit der Steuerungsvorrichtung datenkommunizierend, vorzugsweise über ein Kabel, eine Funkverbindung, einen Lichtleiter oder dergleichen, gekoppelt. The detection device is designed to detect the surroundings of the motor vehicle. For this purpose, the detection device has one or more sensors. Preferred sensors are, for example, radar sensors, lidar sensors, camera sensors, sound sensors, in particular ultrasonic sensors or the like. The detection device is preferably designed to be arranged in a parking space and in the area of the parking space Obstacles, such as other motor vehicles, lamp posts, traffic signs, flower boxes, fences, curbs, lane markings, charging stations or the like to recognize. The detection device is thus preferably designed to detect the environment in such a way that environmental areas passable by the motor vehicle and environmental areas of the area surrounding the motor vehicle that are not passable by the motor vehicle can be identified. In order to transmit the detected environment, the detection device is coupled to the control device for data communication, preferably via a cable, a radio link, an optical fiber or the like.
Die Steuerungsvorrichtung ist zum Empfangen der Fahrerwunsch-Trajektorie sowie der erfassten Umgebung ausgebildet. Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung zum Erfassen des Lenkwinkels, vorzugsweise durch Empfangen des Lenkwinkels vom Lenkaktuator, ausgebildet. Ferner ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, die Soll-Trajektorie des Kraftfahrzeugs zum Einparken in Abhängigkeit der Fahrerwunsch-Trajektorie sowie der erfassten Umgebung und zum Steuern des Lenkaktuators zu ermitteln. Hierfür ist die Steuerungsvorrichtung vorzugsweise ausgebildet, die Fahrerwunsch-Trajektorie in die erfasste Umgebung zu projizieren und die Soll-Trajektorie als Verbesserung bzw. Optimierung der Fahrerwunsch-Trajektorie zu ermitteln, vorzugsweise in Abhängigkeit vordefinierter Einparkkriterien, wie beispielsweise der Abstand zu anderen Fahrzeugen und Objekten, der Abstand zur Fahrbahn, der Abstand zum Bordstein, eine Lage innerhalb eines gekennzeichneten Stellplatzes oder dergleichen. Wenn die Fahrerwunsch-Trajektorie beispielsweise eine Kollision mit einem Hindernis, ein zu dichtes Parken an einer Fahrzeugtür oder ein zu schräges Abstellen in einer Parklücke vorsieht, kann die Steuerungsvorrichtung eine derartige Soll-Trajektorie ermitteln, welche diese Nachteile nicht aufweist oder zumindest verbessert. Vorzugsweise entspricht die Soll-Trajektorie einem von der Ausgangsposition des Kraftfahrzeugs aus gesehen optimalen Einpark-Trajektorie. Erfindungsgemäß kann die Soll- Trajektorie auch als Soll-Trajektorieband verstanden werden, welches mehrere Bahnkurven zum Einparken beinhaltet. Dies kann beispielsweise bei verhältnismäßig großen Parklücken der Fall sein, wenn die optimale Parkposition eine Fläche ist, die größer ist als das Kraftfahrzeug. Die Abweichung ist dann als Abstand der Fahrerwunsch-Trajektorie vom Soll-Trajektorieband ermittelbar. The control device is designed to receive the driver's desired trajectory and the detected environment. The control device is preferably designed to detect the steering angle, preferably by receiving the steering angle from the steering actuator. Furthermore, the control device is designed to determine the target trajectory of the motor vehicle for parking as a function of the driver's desired trajectory and the detected environment and to control the steering actuator. For this purpose, the control device is preferably designed to project the driver's desired trajectory into the detected environment and to determine the target trajectory as an improvement or optimization of the driver's desired trajectory, preferably as a function of predefined parking criteria, such as the distance to other vehicles and objects, the distance to the roadway, the distance to the curb, a location within a marked parking space or the like. For example, if the driver's desired trajectory provides for a collision with an obstacle, parking too close to a vehicle door or parking at an angle in a parking space, the control device can determine such a target trajectory that does not have these disadvantages or at least improves them. The setpoint trajectory preferably corresponds to a parking trajectory that is optimal as seen from the starting position of the motor vehicle. According to the invention, the target trajectory can also be understood as a target trajectory band which contains a number of trajectories for parking. This can be the case, for example, with relatively large parking spaces when the optimal parking position is an area that is larger than the motor vehicle. The deviation can then be determined as the distance between the driver's desired trajectory and the setpoint trajectory band.
Erfindungsgemäß ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, die Abweichung zwischen der Fahrerwunsch-Trajektorie und der Soll-Trajektorie zu ermitteln. Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, die Abweichungs-Trajektorie auf Basis der Abweichung sowie der Fahrerwunsch-Trajektorie zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, die Abweichungs-Trajektorie auf Basis der Abweichung sowie der Soll-Trajektorie zu bestimmen. Unter einer Abweichungs-Trajektorie wird im Rahmen der Erfindung eine Bahnkurve verstanden, welche zwischen der Fahrerwunsch-Trajektorie und der Soll-Trajektorie liegt. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, die Abweichungs-Trajektorie in Abhängigkeit vordefinierter Bewertungsfaktoren, wie beispielsweise einer Höhe der Abweichung, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Lenkverhalten des Fahrers oder dergleichen, zu bestimmen. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Abweichungs-Trajektorie bei zunehmender Abweichung zunehmend der Fahrerwunsch-Trajektorie angenähert wird. Schließlich ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, den Lenkaktuator mit der Abweichungs-Trajektorie zu steuern. According to the invention, the control device is designed to determine the deviation between the driver's desired trajectory and the setpoint trajectory. The control device is preferably designed to determine the deviation trajectory on the basis of the deviation and the driver's desired trajectory. Alternatively or additionally, the Control device designed to determine the deviation trajectory based on the deviation and the target trajectory. Within the scope of the invention, a deviation trajectory is understood to mean a trajectory which lies between the driver's desired trajectory and the setpoint trajectory. The control device is preferably designed to determine the deviation trajectory as a function of predefined evaluation factors, such as a magnitude of the deviation, a vehicle speed, a driver's steering behavior or the like. The control device is preferably designed in such a way that the deviation trajectory is increasingly approximated to the driver's desired trajectory as the deviation increases. Finally, the control device is designed to control the steering actuator with the deviation trajectory.
Ein erfindungsgemäßes Lenksystem hat gegenüber herkömmlichen Lenksystemen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Einparkvorgang verbesserbar ist, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls des Kraftfahrzeugs gegenüber herkömmlichen Lenksystemen reduziert ist. Mittels des erfindungsgemäßen Lenksystems sind Eingriffe in den Einparkvorgang derart durchführbar, dass der Fahrer diese nicht oder zumindest nur leicht wahrnimmt. Erhöhte Lenkmomente, die von vielen Fahrern oftmals als Fehlfunktion wahrgenommen werden, sind mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem vermeidbar. Auf diese Weise ist das Fahrerlebnis beim Einparken und somit die Akzeptanz derartiger Eingriffe erheblich verbesserbar. Compared to conventional steering systems, a steering system according to the invention has the advantage that a parking process can be improved with simple means and in a cost-effective manner, with an impairment of the driving feel of the motor vehicle being reduced compared to conventional steering systems. By means of the steering system according to the invention, interventions in the parking process can be carried out in such a way that the driver does not perceive them, or at least only slightly. Increased steering torques, which many drivers often perceive as a malfunction, can be avoided with the steering system according to the invention. In this way, the driving experience when parking and thus the acceptance of such interventions can be significantly improved.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Lenksystem vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, den Lenkaktuator mit der Soll-Trajektorie zu steuern, wenn die Abweichung unterhalb eines ersten Abweichungsgrenzwerts liegt. Der erste Abweichungsgrenzwert ist vorzugsweise derart niedrig gewählt, dass ein Unterschied zwischen eines Abfahrens der Fahrerwunsch-Trajektorie und eines Abfahrens der Soll-Trajektorie für einen durchschnittlichen Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht oder zumindest kaum wahrnehmbar ist. Mit anderen Worten merkt der Fahrer bei einer solchen Abweichung nicht, dass das Kraftfahrzeug die Soll-Trajektorie und nicht die von ihm gesteuerte Fahrerwunsch-Trajektorie abfährt. Ein Lenkwinkelunterschied einer solchen Abweichung kann beispielsweise zwischen 5° und 15°, vorzugsweise etwa 10°, betragen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Einparkvorgang weiter verbesserbar ist, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls reduziert ist. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, den Lenkaktuator mit der Fahrerwunsch-Trajektorie zu steuern, wenn die Abweichung oberhalb eines zweiten Abweichungsgrenzwerts liegt. Der zweite Abweichungsgrenzwert ist vorzugsweise derart hoch gewählt, dass ein Unterschied zwischen eines Abfahrens der Fahrerwunsch-Trajektorie und eines Abfahrens der Soll-Trajektorie für einen durchschnittlichen Fahrer des Kraftfahrzeugs gut wahrnehmbar ist. Mit anderen Worten würde es der Fahrer bei einer solchen Abweichung deutlich merken, wenn das Kraftfahrzeug die Soll-Trajektorie und nicht die von ihm gesteuerte Fahrerwunsch-Trajektorie abfährt. Ein Lenkwinkelunterschied einer solchen Abweichung kann beispielsweise mehr als 20°, vorzugsweise mehr als 30°, betragen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Einparkvorgang weiter verbesserbar ist, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls reduziert ist. According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a steering system that the control device is designed to control the steering actuator with the target trajectory when the deviation is below a first deviation limit value. The first deviation limit value is preferably chosen so low that a difference between following the driver's desired trajectory and following the target trajectory is imperceptible or at least barely perceptible for an average driver of the motor vehicle. In other words, in the event of such a deviation, the driver does not notice that the motor vehicle is following the target trajectory and not the driver's desired trajectory controlled by him. A steering angle difference of such a deviation can be, for example, between 5° and 15°, preferably about 10°. This has the advantage that the parking process can be further improved with simple means and in a cost-effective manner, with the impairment of the driving experience being reduced. It is preferred according to the invention that the control device is designed to control the steering actuator with the driver's desired trajectory when the deviation is above a second deviation limit value. The second deviation limit value is preferably chosen so high that a difference between following the driver's desired trajectory and following the setpoint trajectory can be easily perceived by an average driver of the motor vehicle. In other words, in the case of such a deviation, the driver would clearly notice if the motor vehicle follows the desired trajectory and not the driver's desired trajectory controlled by him. A steering angle difference of such a deviation can be more than 20°, preferably more than 30°, for example. This has the advantage that the parking process can be further improved with simple means and in a cost-effective manner, with the impairment of the driving experience being reduced.
Weiter bevorzugt ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, ein erstes optisches Signal und/oder ein erstes akustisches Signal auszugeben, wenn die Abweichung größer ist als ein dritter Abweichungsgrenzwert. Vorzugsweise entspricht der dritte Abweichungsgrenzwert dem ersten Abweichungsgrenzwert. Das erste optische Signal bzw. das erste akustische Signal kann beispielsweise anzeigen, dass ein geringfügiger Eingriff in den Lenkwinkel durch die Steuerungsvorrichtung aktuell erfolgt und das Kraftfahrzeug somit von der Fahrerwunsch- Trajektorie leicht abweist. Das erste optische Signal ist vorzugsweise als Warnlicht, insbesondere als grünes oder gelbes Warnlicht, Warnsymbol, Balkenanzeige mit einem Balken oder dergleichen ausgebildet. Das erste akustische Signal kann beispielsweise als verhältnismäßig langsames Piepen und/oder ein verhältnismäßig tiefer Ton oder dergleichen ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise dem Fahrer signalisierbar ist, dass ein verhältnismäßig schwacher aktiver Eingriff in den Lenkvorgang durch das Lenksystem erfolgt. Somit ist der Einparkvorgang weiter verbesserbar, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls reduziert ist. The control device is also preferably designed to output a first optical signal and/or a first acoustic signal when the deviation is greater than a third deviation limit value. The third deviation limit value preferably corresponds to the first deviation limit value. The first optical signal or the first acoustic signal can indicate, for example, that a minor intervention in the steering angle is currently taking place by the control device and the motor vehicle is therefore slightly deviating from the driver's desired trajectory. The first optical signal is preferably designed as a warning light, in particular as a green or yellow warning light, warning symbol, bar display with a bar or the like. The first acoustic signal can be in the form of a relatively slow beeping and/or a relatively low-pitched tone or the like, for example. This has the advantage that the driver can be signaled with simple means and in a cost-effective manner that a relatively weak active intervention in the steering process is taking place by the steering system. The parking process can thus be further improved, with the impairment of the driving feeling being reduced.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann bei einem Lenksystem vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, ein zweites optisches Signal und/oder ein zweites akustisches Signal auszugeben, wenn die Abweichung größer ist als ein vierter Abweichungsgrenzwert, wobei der vierte Abweichungsgrenzwert größer ist als der dritte Abweichungsgrenzwert, wobei das das zweite optische Signal eine stärkere Signalwirkung aufweist als das erste optische Signal, und/oder wobei das zweite akustische Signal eine stärkere Signalwirkung aufweist als das erste akustische Signal. Vorzugsweise entspricht der vierte Abweichungsgrenzwert dem zweiten Abweichungsgrenzwert. Das zweite optische Signal bzw. das zweite akustische Signal kann beispielsweise anzeigen, dass ein stärkerer Eingriff in den Lenkwinkel durch die Steuerungsvorrichtung aktuell erforderlich wäre, um im Bereich der Soll-Trajektorie zu bleiben bzw. dass die Fahrerwunsch-Trajektorie von der Soll-Trajektorie deutlich abweicht. Das zweite optische Signal ist vorzugsweise als Warnlicht, insbesondere als gelbes oder rotes Warnlicht, Warnsymbol, Balkenanzeige mit mehreren Balken oder dergleichen ausgebildet. Das zweite akustische Signal kann beispielsweise als verhältnismäßig schnelles Piepen und/oder ein verhältnismäßig hoher Ton oder dergleichen ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise dem Fahrer signalisierbar ist, dass ein verhältnismäßig starker aktiver Eingriff in den Lenkvorgang durch das Lenksystem erfolgen müsste, um einen sicheren Einparkvorgang zu gewährleisten. Somit ist der Einparkvorgang weiter verbesserbar, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls reduziert ist. In a particularly preferred embodiment, it can be provided in a steering system that the control device is designed to emit a second optical signal and/or a second acoustic signal when the deviation is greater than a fourth deviation limit value, with the fourth deviation limit value being greater than the third Deviation limit value, wherein the second optical signal has a stronger signal effect than the first optical signal, and/or wherein the second acoustic signal has a stronger signal effect than the first acoustic signal. The fourth deviation limit value preferably corresponds to the second deviation limit value. The second visual signal or the second acoustic signal can indicate, for example, that a stronger intervention in the steering angle by the control device would currently be required to remain in the range of the target trajectory or that the driver's desired trajectory deviates significantly from the target trajectory. The second optical signal is preferably designed as a warning light, in particular as a yellow or red warning light, warning symbol, bar display with multiple bars or the like. The second acoustic signal can be in the form of a relatively fast beeping and/or a relatively high-pitched tone or the like, for example. This has the advantage that the driver can be signaled with simple means and in a cost-effective manner that a relatively strong active intervention in the steering process would have to be carried out by the steering system in order to ensure a safe parking process. The parking process can thus be further improved, with the impairment of the driving feeling being reduced.
Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, ein erstes haptisches Vibrationssignal auszugeben, wenn die Abweichung größer ist als ein fünfter Abweichungsgrenzwert oder/oder ein zweites haptisches Vibrationssignal auszugeben, wenn die Abweichung größer ist als ein sechster Abweichungsgrenzwert. Der fünfte Abweichungsgrenzwert entspricht vorzugsweise dem ersten Abweichungsgrenzwert. Der sechste Abweichungsgrenzwert entspricht vorzugsweise dem zweiten Abweichungsgrenzwert. Das erste haptische Vibrationssignal ist vorzugsweise als leichtes Vibrieren eines Lenkrads, Joysticks oder dergleichen des Kraftfahrzeugs ausgebildet, wobei das zweite haptische Vibrationssignal vorzugsweise als stärkeres Vibrieren des Lenkrads, Joysticks oder dergleichen des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Das Vibrieren unterscheidet sich wesentlich von der Erhöhung des Lenkmoments des Stands der Technik, da der Fahrer weiterhin das Gefühl vermittelt bekommt, die alleinige Kontrolle über das Kraftfahrzeug auszuüben. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise dem Fahrer signalisierbar ist, dass ein verhältnismäßig wie stark ein Eingriff in den Lenkvorgang durch das Lenksystem erfolgt bzw. erfolgen müsste, um einen sicheren Einparkvorgang zu gewährleisten. Somit ist der Einparkvorgang weiter verbesserbar, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls reduziert ist. The control device is preferably designed to output a first haptic vibration signal when the deviation is greater than a fifth deviation limit value and/or to output a second haptic vibration signal when the deviation is greater than a sixth deviation limit value. The fifth deviation limit preferably corresponds to the first deviation limit. The sixth deviation limit preferably corresponds to the second deviation limit. The first haptic vibration signal is preferably designed as a slight vibration of a steering wheel, joystick or the like of the motor vehicle, with the second haptic vibration signal preferably being designed as a stronger vibration of the steering wheel, joystick or the like of the motor vehicle. The vibration differs significantly from the increase in steering torque of the prior art, since the driver is still given the feeling of being in sole control of the motor vehicle. This has the advantage that the driver can be signaled with simple means and in a cost-effective manner that the steering system is or would have to intervene in the steering process in proportion to how strong it is in order to ensure a safe parking process. The parking process can thus be further improved, with the impairment of the driving feeling being reduced.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Lenksystem ein Eingabeinterface aufweisen, wobei die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, in einem An- Zustand des Eingabeinterfaces den Lenkaktuator immer mit der Fahrerwunsch-Trajektorie zu steuern. Unter einem An-Zustand wird im Rahmen der Erfindung beispielsweise verstanden, dass das Eingabeinterface durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigt ist. Der An-Zustand kann als sogenannter Override Zustand verstanden werden, in welchem der Fahrer bestimmt, dass kein aktives Korrigieren der Trajektorie durch das Lenksystem erfolgen soll. Das Eingabeinterface kann beispielsweise als Druckschalter, Drucktaster oder dergleichen ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Eingabeinterface an einem Lenkrad, Joystick oder dergleichen des Kraftfahrzeugs angeordnet. Vorzugsweise ist das Eingabeinterface ausgebildet, automatisch bei Eintreten einer oder mehrerer Bedingungen wieder in einen Aus- Zustand überzugehen. Hierfür relevante Bedingungen können beispielsweise ein Beenden des Einparkvorgangs, Ausschalten eines Motors oder Bordnetzes des Kraftfahrzeugs, Überschreiten einer vordefinierten Geschwindigkeit oder dergleichen sein. Im Aus-Zustand hat das Eingabeinterface vorzugsweise keinen Einfluss auf das Lenksystem. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Einparkvorgang weiter verbesserbar ist, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls reduziert ist. According to a preferred embodiment of the invention, the steering system can have an input interface, the control device being designed to always control the steering actuator with the driver's desired trajectory when the input interface is in an on state. Within the scope of the invention, an on state is understood to mean, for example, that the input interface is actuated by the driver of the motor vehicle. The on state can be understood as a so-called override state in which the driver determines that no active correction of the trajectory should be done by the steering system. The input interface can be designed, for example, as a pushbutton switch, pushbutton or the like. The input interface is preferably arranged on a steering wheel, joystick or the like of the motor vehicle. The input interface is preferably designed to switch back to an off state automatically when one or more conditions occur. Conditions relevant for this can be, for example, the end of the parking process, switching off an engine or on-board network of the motor vehicle, exceeding a predefined speed or the like. In the off state, the input interface preferably has no influence on the steering system. This has the advantage that the parking process can be further improved with simple means and in a cost-effective manner, with the impairment of the driving experience being reduced.
Besonders bevorzugt ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, bei einer derartigen Veränderung der Fahrerwunsch-Trajektorie, die bei einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs innerhalb eines vordefinierten Zeitraums zu einem Fahrzeugcrash führen würde, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu reduzieren. Hierfür ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, die Veränderung der Fahrerwunsch-Trajektorie zu erfassen und auszuwerten, beispielsweise unter Zusammenschau mit der Soll-Trajektorie. Mitunter kann es vorkommen, dass die Fahrerwunsch-Trajektorie von der Soll-Trajektorie bzw. bei einer mittleren-Trajektorie eines Soll-Trajektoriebands erheblich abweicht und der Fahrer auf ein Eingreifen des Lenksystems in den Lenkwinkel mit einem Lenkbefehl reagiert, welcher dem Eingreifen des Lenksystems entgegenwirkt. Ein solches Verhalten des Fahrers kann beispielsweise auftreten, wenn der Fahrer ein Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs übersieht und die spürbare Abweichung des Kraftfahrzeugs von der Fahrerwunsch-Trajektorie für den Fahrer unplausibel erscheint. Durch das Reduzieren der Fahrzeuggeschwindigkeit wird der Fahrer darauf aufmerksam gemacht, dass die Fahrerwunsch-Trajektorie zu einem Fahrzeugcrash führen würde und erhält somit die Möglichkeit zu einer eigenständigen Korrektur zur Vermeidung des Fahrzeugcrashs. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Einparkvorgang weiter verbesserbar ist, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls reduziert ist. The control device is particularly preferably designed to reduce the vehicle speed in the event of such a change in the driver's desired trajectory that would lead to a vehicle crash at a current vehicle speed of the motor vehicle within a predefined period of time. For this purpose, the control device is designed to detect and evaluate the change in the driver's desired trajectory, for example in combination with the setpoint trajectory. It can sometimes happen that the driver's desired trajectory deviates significantly from the target trajectory or, in the case of a mean trajectory of a target trajectory band, and the driver reacts to an intervention by the steering system in the steering angle with a steering command that counteracts the intervention of the steering system . Such behavior on the part of the driver can occur, for example, if the driver overlooks an object in the vicinity of the motor vehicle and the noticeable deviation of the motor vehicle from the driver's desired trajectory appears implausible to the driver. By reducing the vehicle speed, the driver is made aware that the driver's desired trajectory would lead to a vehicle crash and is thus given the opportunity to make an independent correction to avoid the vehicle crash. This has the advantage that the parking process can be further improved with simple means and in a cost-effective manner, with the impairment of the driving experience being reduced.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Kraftfahrzeug weist ein Antriebssystem sowie lenkbare Räder auf. Erfindungsgemäß weist das Kraftfahrzeug zum Lenken der Räder ein erfindungsgemäßes Lenksystem auf. Das Kraftfahrzeug ist ausgebildet, beim Einparken durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs die Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen, anhand eines vom Fahrer eine Benutzerschnittstelle des Lenksystems eingegebenen Lenkbefehls sowie der erfassten Umgebung eine verbesserte Trajektorie zum Einparken zu ermitteln und den Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs anhand der verbesserten Trajektorie zu verbessern, ohne dass dies eine vom Fahrer spürbare Auswirkung auf die Benutzerschnittstelle, wie beispielsweise ein Lenkmoment, aufweist. According to a second aspect of the invention, the object is achieved by a motor vehicle. The motor vehicle has a drive system and steerable wheels. According to the invention, the motor vehicle has a steering system according to the invention for steering the wheels. The motor vehicle is designed to detect the surroundings of the motor vehicle when parking by a driver of the motor vehicle, using a User interface of the steering system input steering command and the detected environment to determine an improved trajectory for parking and to improve the steering angle of the motor vehicle based on the improved trajectory without this having a noticeable effect on the user interface by the driver, such as a steering torque.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Lenksystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Einparkvorgang verbesserbar ist, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls des Kraftfahrzeugs gegenüber herkömmlichen Lenksystemen reduziert ist. Mittels des erfindungsgemäßen Lenksystems sind Eingriffe in den Einparkvorgang derart durchführbar, dass der Fahrer diese nicht oder zumindest nur leicht wahrnimmt. Erhöhte Lenkmomente, die von vielen Fahrern oftmals als Fehlfunktion wahrgenommen werden, sind mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem vermeidbar. Auf diese Weise ist das Fahrerlebnis beim Einparken und somit die Akzeptanz derartiger Eingriffe erheblich verbesserbar. All the advantages that have already been described for a steering system according to the first aspect of the invention result from the motor vehicle according to the invention. Accordingly, the motor vehicle according to the invention has the advantage over conventional motor vehicles that a parking process can be improved with simple means and in a cost-effective manner, with an impairment of the driving feel of the motor vehicle being reduced compared to conventional steering systems. By means of the steering system according to the invention, interventions in the parking process can be carried out in such a way that the driver does not perceive them, or at least only slightly. Increased steering torques, which many drivers often perceive as a malfunction, can be avoided with the steering system according to the invention. In this way, the driving experience when parking and thus the acceptance of such interventions can be significantly improved.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Einparken eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs gelöst. Das Verfahren weist auf: According to a third aspect of the invention, the object is achieved by a method for parking a motor vehicle according to the invention. The procedure shows:
- Ermitteln einer Fahrerwunsch-Trajektorie mittels der Steuerungsvorrichtung, - Determining a driver's desired trajectory by means of the control device,
- Erfassen einer Umgebung des Kraftfahrzeugs mittels der Erfassungsvorrichtung, - detecting an environment of the motor vehicle by means of the detection device,
- Ermitteln der Soll-Trajektorie des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit der Fahrerwunsch- Trajektorie sowie der erfassten Umgebung mittels der Steuerungsvorrichtung, - Determining the target trajectory of the motor vehicle as a function of the driver's desired trajectory and the detected environment using the control device,
- Ermitteln der Abweichung zwischen der Fahrerwunsch-Trajektorie und der Soll-Trajektorie mittels der Steuerungsvorrichtung, - Determining the deviation between the driver's desired trajectory and the target trajectory using the control device,
- Bestimmen der Abweichungs-Trajektorie zum Steuern des Lenkaktuators in Abhängigkeit der Abweichung und der Fahrerwunsch-Trajektorie und/oder der Soll-Trajektorie mittels der Steuerungsvorrichtung, und - Determining the deviation trajectory for controlling the steering actuator as a function of the deviation and the driver's desired trajectory and/or the target trajectory by means of the control device, and
- Steuern des Lenkaktuators mit der Abweichungs-Trajektorie mittels der Steuerungsvorrichtung. - controlling the steering actuator with the deviation trajectory by means of the control device.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein geführtes Einparkverfahren bei welchem die Lenkung des Kraftfahrzeugs von einem Fahrer übernommen wird und das Lenksystem im Wesentlichen nur korrigierend eingreift und das auf eine Art und Weise, dass der Eingriff vom Fahrer weitestgehend unbemerkt bleibt. Ein Aufprägen eines Lenkmoments als Folge einer Lenkwinkelkorrektur durch das Lenksystem soll vermieden werden. Somit bekommt der Fahrer insbesondere bei geringen Abweichungen den Eindruck, dass er das Kraftfahrzeug ohne Korrektur durch das Lenksystem steuert, selbst wenn das Lenksystem kleinere Korrekturen durchführt. Selbst größere Korrekturen durch das Lenksystem können derart erfolgen, dass diese dem Fahrer nicht direkt auffallen. Die Steuerungsvorrichtung, die Erfassungsvorrichtung und der Lenkaktuator sind allesamt Module eines Lenksystems des Kraftfahrzeugs. Zudem weist das Lenksystem eine Benutzerschnittstelle, wie beispielsweise ein Lenkrad, Joystick, Trackball oder dergleichen, auf, über welches die Fahrerwunsch-Trajektorie von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs an die Steuerungsvorrichtung übermittelbar ist. The method according to the invention is a guided parking method in which the steering of the motor vehicle is taken over by a driver and the steering system essentially only intervenes in a corrective manner and in such a way that the intervention remains largely unnoticed by the driver. Impressing a steering torque as a result of a steering angle correction by the steering system should be avoided. Thus, the driver gets particularly in the case of small deviations, the impression that he is steering the motor vehicle without correction by the steering system, even if the steering system carries out minor corrections. Even larger corrections by the steering system can be made in such a way that the driver does not notice them directly. The control device, the detection device and the steering actuator are all modules of a steering system of the motor vehicle. In addition, the steering system has a user interface, such as a steering wheel, joystick, trackball or the like, via which the driver's desired trajectory can be transmitted to the control device by a driver of the motor vehicle.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einparken eines Kraftfahrzeugs ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Lenksystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie zu einem Kraftfahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Einparkvorgang verbesserbar ist, wobei eine Beeinträchtigung des Fahrgefühls des Kraftfahrzeugs gegenüber herkömmlichen Lenksystemen reduziert ist. Mittels des erfindungsgemäßen Lenksystems sind Eingriffe in den Einparkvorgang derart durchführbar, dass der Fahrer diese nicht oder zumindest nur leicht wahrnimmt. Erhöhte Lenkmomente, die von vielen Fahrern oftmals als Fehlfunktion wahrgenommen werden, sind mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem vermeidbar. Auf diese Weise ist das Fahrerlebnis beim Einparken und somit die Akzeptanz derartiger Eingriffe erheblich verbesserbar. The method according to the invention for parking a motor vehicle results in all the advantages that have already been described for a steering system according to the first aspect of the invention and for a motor vehicle according to the second aspect of the invention. Accordingly, the method according to the invention has the advantage over conventional methods that a parking process can be improved with simple means and in a cost-effective manner, with an impairment of the driving feel of the motor vehicle being reduced compared to conventional steering systems. By means of the steering system according to the invention, interventions in the parking process can be carried out in such a way that the driver does not perceive them, or at least only slightly. Increased steering torques, which many drivers often perceive as a malfunction, can be avoided with the steering system according to the invention. In this way, the driving experience when parking and thus the acceptance of such interventions can be significantly improved.
Ein erfindungsgemäßes Lenksystem, ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch: A steering system according to the invention, a motor vehicle according to the invention and a method according to the invention are explained in more detail below with reference to drawings. They each show schematically:
Figur 1 in einer Draufsicht ein erstes Beispiel einer Lenkkorrektur durch das erfindungsgemäße Lenksystem, Figure 1 in a plan view a first example of a steering correction by the steering system according to the invention,
Figur 2 in einer Draufsicht ein zweites Beispiel einer Lenkkorrektur durch das erfindungsgemäße Lenksystem, FIG. 2 shows a second example of a steering correction by the steering system according to the invention in a plan view,
Figur 3 in einer Draufsicht ein drittes Beispiel einer Lenkkorrektur durch das erfindungsgemäße Lenksystem, Figur 4 in einer Draufsicht ein viertes Beispiel einer Lenkkorrektur durch das erfindungsgemäße Lenksystem, FIG. 3 shows a third example of a steering correction by the steering system according to the invention in a plan view, Figure 4 in a top view a fourth example of a steering correction by the steering system according to the invention,
Figur 5 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und FIG. 5 shows a preferred embodiment of a motor vehicle according to the invention in a side view, and
Figur 6 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. FIG. 6 shows a preferred embodiment of a method according to the invention in a flow chart.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren 1 bis X jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Elements with the same function and mode of operation are each provided with the same reference symbols in FIGS.
In Fig. 1 ist ein erstes Beispiel einer Lenkkorrektur eines Rads 5 durch das erfindungsgemäße Lenksystem 1 (vgl. Fig, 5) schematisch in einer Draufsicht abgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Soll-Trajektorie S als Soll-Trajektorieband ermittelt. Eine Fahrerwunsch-Trajektorie F weicht von der Soll-Trajektorie S derart ab, dass ein erster Abweichungsgrenzwert überschritten und ein zweiter Abweichungsgrenzwert unterschritten ist. Das Rad 5 wird mittels des Lenksystems 1 somit mit einer Abweichungs-Trajektorie A gelenkt, welche zwischen der Soll-Trajektorie S und der Fahrerwunsch-Trajektorie F liegt. A first example of a steering correction of a wheel 5 by the steering system 1 according to the invention (cf. FIG. 5) is shown schematically in a top view in FIG. In this exemplary embodiment, a target trajectory S is determined as a target trajectory band. A driver-requested trajectory F deviates from the target trajectory S in such a way that a first deviation limit value is exceeded and a second deviation limit value is not reached. The wheel 5 is thus steered by means of the steering system 1 with a deviation trajectory A, which lies between the setpoint trajectory S and the trajectory F desired by the driver.
Fig. 2 zeigt ein zweites Beispiel einer Lenkkorrektur durch das erfindungsgemäße Lenksystem 1 schematisch in einer Draufsicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Soll-Trajektorie S als Soll-Trajektoriekurve ermittelt. Die Fahrerwunsch-Trajektorie F weicht von der Soll-Trajektorie S derart ab, dass der erste Abweichungsgrenzwert überschritten und der zweite Abweichungsgrenzwert unterschritten ist. Das Rad 5 wird mittels des Lenksystems 1 somit mit einer Abweichungs-Trajektorie A gelenkt, welche zwischen der Soll-Trajektorie S und der Fahrerwunsch-Trajektorie F liegt. Fig. 2 shows a second example of a steering correction by the steering system 1 according to the invention schematically in a top view. In this exemplary embodiment, a target trajectory S is determined as a target trajectory curve. The driver's desired trajectory F deviates from the target trajectory S in such a way that the first deviation limit is exceeded and the second deviation limit is undershot. The wheel 5 is thus steered by means of the steering system 1 with a deviation trajectory A, which lies between the setpoint trajectory S and the trajectory F desired by the driver.
In Fig. 3 ist ein drittes Beispiel einer Lenkkorrektur durch das erfindungsgemäße Lenksystem 1 schematisch in einer Draufsicht abgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Soll- Trajektorie S als Soll-Trajektoriekurve ermittelt. Die Fahrerwunsch-Trajektorie F weicht von der Soll-Trajektorie S nur geringfügig ab, sodass der erste Abweichungsgrenzwert und der zweite Abweichungsgrenzwert unterschritten sind. Das Rad 5 wird mittels des Lenksystems 1 somit mit einer Abweichungs-Trajektorie A gelenkt, welche der Soll-Trajektorie S entspricht. Fig. 4 zeigt ein viertes Beispiel einer Lenkkorrektur durch das erfindungsgemäße Lenksystem 1 schematisch in einer Draufsicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Soll-Trajektorie S als Soll-Trajektoriekurve ermittelt. Die Fahrerwunsch-Trajektorie F weicht von der Soll-Trajektorie S derart ab, dass der erste Abweichungsgrenzwert und der zweite Abweichungsgrenzwert überschritten sind. Das Rad 5 wird mittels des Lenksystems 1 somit mit einer Abweichungs- Trajektorie A gelenkt, welche der Fahrerwunsch-Trajektorie F entspricht. A third example of a steering correction by the steering system 1 according to the invention is shown schematically in a plan view in FIG. 3 . In this exemplary embodiment, a target trajectory S is determined as a target trajectory curve. The driver's desired trajectory F deviates only slightly from the target trajectory S, so that the first deviation limit value and the second deviation limit value are not reached. The wheel 5 is thus steered by means of the steering system 1 with a deviation trajectory A, which corresponds to the setpoint trajectory S. FIG. 4 shows a fourth example of a steering correction by the steering system 1 according to the invention, schematically in a plan view. In this exemplary embodiment, a target trajectory S is determined as a target trajectory curve. The driver's desired trajectory F deviates from the target trajectory S in such a way that the first deviation limit value and the second deviation limit value are exceeded. The wheel 5 is thus steered by means of the steering system 1 with a deviation trajectory A, which corresponds to the trajectory F desired by the driver.
In Fig. 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 2 schematisch in einer Seitenansicht abgebildet. Das Kraftfahrzeug 2 weist vier Räder 5, ein Antriebssystem 9 und zum Steuern der vorderen Räder 5 ein erfindungsgemäßes Lenksystem 1 auf. Das Lenksystem 1 weist zum Erfassen einer Fahrerwunsch-Trajektorie F eine als Lenkrad ausgebildete Benutzerschnittstelle 3 auf an welcher ein Eingabeinterface 8 zum Verhindern eines korrigierenden Eingreifens des Lenksystems 1 beim Einparken angeordnet ist. Zum Stellen eines Lenkwinkels der vorderen Räder 5 weist das Lenksystem 1 einen Lenkaktuator 4 auf. Zum Erfassen einer Umgebung U des Kraftfahrzeug 2 weist das Lenksystem 1 eine Erfassungsvorrichtung 6 mit mehreren Sensoren auf. Zum Verarbeiten der erfassten Umgebung U, zum Ermitteln der Fahrerwunsch-Trajektorie F, zum Ermitteln der Soll-Trajektorie S, zum Bestimmen der Abweichungs-Trajektorie A und zum Steuern des Lenkaktuators 4 weist das Lenksystem 1 eine Steuerungsvorrichtung 7 auf. In FIG. 5 a preferred embodiment of a motor vehicle 2 according to the invention is shown schematically in a side view. The motor vehicle 2 has four wheels 5, a drive system 9 and, for controlling the front wheels 5, a steering system 1 according to the invention. For detecting a driver's desired trajectory F, the steering system 1 has a user interface 3 designed as a steering wheel, on which an input interface 8 for preventing a corrective intervention of the steering system 1 when parking is arranged. The steering system 1 has a steering actuator 4 for setting a steering angle of the front wheels 5 . In order to detect surroundings U of motor vehicle 2, steering system 1 has a detection device 6 with a plurality of sensors. The steering system 1 has a control device 7 for processing the detected environment U, for determining the driver's desired trajectory F, for determining the setpoint trajectory S, for determining the deviation trajectory A and for controlling the steering actuator 4 .
Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einem Ablaufdiagramm. In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird mittels der Steuerungsvorrichtung 7 die über die Benutzerschnittstelle 3 eingegebene Fahrerwunsch- Trajektorie F ermittelt. In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird mittels der Erfassungsvorrichtung 6 die Umgebung U des Kraftfahrzeugs 2 ermittelt. Hierfür weist die Erfassungsvorrichtung 6 mehrere am Kraftfahrzeug 2 verteilt angeordnete Sensoren auf. Bei der Ermittlung der Umgebung U können beispielsweise Markierungen eines Parkplatzes, andere Kraftfahrzeuge, sonstige Hindernisse oder dergleichen ermittelt werden. In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird mittels der Steuerungsvorrichtung 7 die Soll-Trajektorie S des Kraftfahrzeugs 2 in Abhängigkeit der Fahrerwunsch-Trajektorie F sowie der erfassten Umgebung U ermittelt. Die Soll-Trajektorie S kann beispielsweise als Soll-Trajektoriekurve oder als Soll-Trajektorieband, welches eine Vielzahl von Soll-Trajektoriekurven aufweist, ermittelt werden. 6 shows a preferred embodiment of a method according to the invention schematically in a flow chart. In a first method step 100, the driver's desired trajectory F entered via the user interface 3 is determined by means of the control device 7 . In a second method step 200, the environment U of the motor vehicle 2 is determined by means of the detection device 6. For this purpose, the detection device 6 has a plurality of sensors arranged distributed on the motor vehicle 2 . When determining the environment U, for example, markings of a parking lot, other motor vehicles, other obstacles or the like can be determined. In a third method step 300, the control device 7 is used to determine the setpoint trajectory S of the motor vehicle 2 as a function of the driver's desired trajectory F and the environment U detected. The setpoint trajectory S can be determined, for example, as a setpoint trajectory curve or as a setpoint trajectory band, which has a large number of setpoint trajectory curves.
In einem vierten Verfahrensschritt 400 wird mittels der Steuerungsvorrichtung 7 die Abweichung zwischen der Fahrerwunsch-Trajektorie F und der Soll-Trajektorie S ermittelt. Eine weitere Korrektur des Lenksystems 1 am Lenkwinkel kann in Abhängigkeit der Abweichungshöhe der Abweichung erfolgen. In einem fünften Verfahrensschritt 500 wird mittels der Steuerungsvorrichtung 7 die Abweichungs-Trajektorie A zum Steuern des Lenkaktuators 4 in Abhängigkeit der Abweichung und der Fahrerwunsch-Trajektorie F und/oder der Soll-Trajektorie S bestimmt. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass bei kleinen Abweichungen die Abweichungs-Trajektorie A der Soll-Trajektorie S entspricht, bei mittleren Abweichungen die Abweichungs-Trajektorie A zwischen der Soll-Trajektorie S und der Fahrerwunsch-Trajektorie F liegt und bei größeren Abweichungen die Abweichungs-Trajektorie A der Fahrerwunsch- Trajektorie F entspricht. In einem sechsten Verfahrensschritt 600 wird mittels der Steuerungsvorrichtung 7 der Lenkaktuator 4 mit der Abweichungs-Trajektorie A gesteuert. Dies erfolgt vorzugsweise ohne ein Einprägen eines Lenkmoments auf die Benutzerschnittstelle 3. In a fourth method step 400, the deviation between the driver's desired trajectory F and the setpoint trajectory S is determined using the control device 7 . Another Correction of the steering system 1 at the steering angle can take place as a function of the deviation level of the deviation. In a fifth method step 500, the control device 7 is used to determine the deviation trajectory A for controlling the steering actuator 4 as a function of the deviation and the driver's desired trajectory F and/or the target trajectory S. This can be done, for example, in such a way that with small deviations the deviation trajectory A corresponds to the target trajectory S, with medium deviations the deviation trajectory A lies between the target trajectory S and the driver's desired trajectory F and with larger deviations the deviation Trajectory A of the driver's desired trajectory F corresponds. In a sixth method step 600, the steering actuator 4 is controlled with the deviation trajectory A by means of the control device 7. This is preferably done without impressing a steering torque on the user interface 3.
Bezugszeichenhste reference number
1 Lenksystem 1 steering system
2 Kraftfahrzeug 2 motor vehicle
3 Benutzerschnittstelle 3 user interface
4 Lenkaktuator 4 steering actuator
5 Rad 5 wheels
6 Erfassungsvorrichtung 6 detection device
7 Steuerungsvorrichtung 7 control device
8 Eingabeinterface 8 input interface
9 Antriebssystem 9 drive system
100 erster Verfahrensschritt 100 first step of the process
200 zweiter Verfahrensschritt 200 second process step
300 dritter Verfahrensschritt 300 third process step
400 vierter Verfahrensschritt 400 fourth process step
500 fünfter Verfahrensschritt 500 fifth process step
600 sechster Verfahrensschritt 600 sixth process step
A Abweichungs-T rajektorie A Deviation trajectory
F Fahrerwunsch-T rajektorie F driver's desired trajectory
U Umgebung U environment
S Soll-Trajektorie S target trajectory

Claims

Patentansprüche Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug (2), aufweisend eine Benutzerschnittstelle (3) zur Eingabe einer Fahrerwunsch-Trajektorie (F) zum Einparken des Kraftfahrzeugs (2), einen Lenkaktuator (4) zum Einstellen eines Lenkwinkels von Rädern (5) des Kraftfahrzeugs (2), eine Erfassungsvorrichtung (6) zum Erfassen einer Umgebung (U) des Kraftfahrzeugs (2) und eine Steuerungsvorrichtung (7) zum Ermitteln einer Soll- Trajektorie (S) des Kraftfahrzeugs (2) zum Einparken in Abhängigkeit der Fahrerwunsch- Trajektorie (F) sowie der erfassten Umgebung (U) und zum Steuern des Lenkaktuators (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (7) ausgebildet ist, eine Abweichung zwischen der Fahrerwunsch-Trajektorie (F) und der Soll-Trajektorie (S) zu ermitteln, eine Abweichungs-Trajektorie (A) auf Basis der Abweichung sowie der Fahrerwunsch- Trajektorie (F) und/oder der Soll-Trajektorie (S) zu bestimmen und den Lenkaktuator (4) mit der Abweichungs-Trajektorie (A) zu steuern, wobei die Steuerungsvorrichtung (7) ausgebildet ist, den Lenkaktuator (4) mit der Soll-Trajektorie (S) zu steuern, wenn die Abweichung unterhalb eines ersten Abweichungsgrenzwerts liegt, und wobei die Steuerungsvorrichtung (7) ausgebildet ist, den Lenkaktuator (4) mit der Fahrerwunsch- Trajektorie (F) zu steuern, wenn die Abweichung oberhalb eines zweiten Abweichungsgrenzwerts liegt. Lenksystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (7) ausgebildet ist, ein erstes optisches Signal und/oder ein erstes akustisches Signal auszugeben, wenn die Abweichung größer ist als ein dritter Abweichungsgrenzwert. Lenksystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (7) ausgebildet ist, ein zweites optisches Signal und/oder ein zweites akustisches Signal auszugeben, wenn die Abweichung größer ist als ein vierter Abweichungsgrenzwert, wobei der vierte Abweichungsgrenzwert größer ist als der dritte Abweichungsgrenzwert, wobei das das zweite optische Signal eine stärkere Signalwirkung aufweist als das erste optische Signal, und/oder wobei das zweite akustische Signal eine stärkere Signalwirkung aufweist als das erste akustische Signal. Lenksystem (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (7) ausgebildet ist, ein erstes haptisches Vibrationssignal auszugeben, wenn die Abweichung größer ist als ein fünfter Abweichungsgrenzwert oder/oder ein zweites haptisches Vibrationssignal auszugeben, wenn die Abweichung größer ist als ein sechster Abweichungsgrenzwert. Lenksystem (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (1) ein Eingabeinterface (8) aufweist, wobei die Steuerungsvorrichtung (7) ausgebildet ist, in einem An-Zustand des Eingabeinterfaces (8) den Lenkaktuator (4) immer mit der Fahrerwunsch-Trajektorie (F) zu steuern. Lenksystem (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (7) ausgebildet ist, bei einer derartigen Veränderung der Fahrerwunsch-Trajektorie (F), die bei einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (2) innerhalb eines vordefinierten Zeitraums zu einem Fahrzeugcrash führen würde, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu reduzieren. Kraftfahrzeug (2), aufweisend ein Antriebssystem (9) sowie lenkbare Räder (5), dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (2) zum Lenken der Räder (5) ein Lenksystem (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist. Verfahren zum Einparken eines Kraftfahrzeugs (2) nach Anspruch 7, aufweisend: Steering system (1) for a motor vehicle (2), having a user interface (3) for inputting a driver's desired trajectory (F) for parking the motor vehicle (2), a steering actuator (4) for setting a steering angle of wheels (5) of the Motor vehicle (2), a detection device (6) for detecting an area (U) of the motor vehicle (2) and a control device (7) for determining a target trajectory (S) of the motor vehicle (2) for parking as a function of the driver's desired trajectory (F) and the detected environment (U) and for controlling the steering actuator (4), characterized in that the control device (7) is designed to a deviation between the driver's desired trajectory (F) and the target trajectory (S). determine, to determine a deviation trajectory (A) on the basis of the deviation and the driver's desired trajectory (F) and/or the target trajectory (S) and to control the steering actuator (4) with the deviation trajectory (A), wherein the control device (7) is designed to control the steering actuator (4) with the target trajectory (S) if the deviation is below a first deviation limit value, and wherein the control device (7) is designed to control the steering actuator (4). to control the driver's desired trajectory (F) if the deviation is above a second deviation limit. Steering system (1) according to Claim 1, characterized in that the control device (7) is designed to emit a first optical signal and/or a first acoustic signal when the deviation is greater than a third deviation limit value. Steering system (1) according to Claim 2, characterized in that the control device (7) is designed to emit a second optical signal and/or a second acoustic signal when the deviation is greater than a fourth deviation limit value, the fourth deviation limit value being greater than the third deviation threshold, the second optical signal having a has a stronger signal effect than the first optical signal, and/or wherein the second acoustic signal has a stronger signal effect than the first acoustic signal. Steering system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (7) is designed to output a first haptic vibration signal when the deviation is greater than a fifth deviation limit value and/or to output a second haptic vibration signal when the deviation is greater is as a sixth deviation limit. Steering system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the steering system (1) has an input interface (8), wherein the control device (7) is designed to control the steering actuator (4) when the input interface (8) is in an on state always to be controlled with the driver's desired trajectory (F). Steering system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (7) is designed, with such a change in the driver's desired trajectory (F), which at a current vehicle speed of the motor vehicle (2) within a predefined period of time to a Vehicle crash would lead to reduce the vehicle speed. Motor vehicle (2) having a drive system (9) and steerable wheels (5), characterized in that the motor vehicle (2) has a steering system (1) according to one of the preceding claims for steering the wheels (5). Method for parking a motor vehicle (2) according to claim 7, comprising:
Ermitteln einer Fahrerwunsch-Trajektorie (F) mittels der Steuerungsvorrichtung (7), Erfassen einer Umgebung (U) des Kraftfahrzeugs (2) mittels der Erfassungsvorrichtung (6), - 17 - Determining a driver's desired trajectory (F) using the control device (7), detecting an environment (U) of the motor vehicle (2) using the detection device (6), - 17 -
Ermitteln der Soll-Trajektorie (S) des Kraftfahrzeugs (2) in Abhängigkeit der Fahrerwunsch-Trajektorie (F) sowie der erfassten Umgebung (U) mittels der Steuerungsvorrichtung (7), Determining the target trajectory (S) of the motor vehicle (2) as a function of the driver's desired trajectory (F) and the detected environment (U) using the control device (7),
Ermitteln der Abweichung zwischen der Fahrerwunsch-Trajektorie (F) und der Soll- Trajektorie (S) mittels der Steuerungsvorrichtung (7), Determining the deviation between the driver's desired trajectory (F) and the target trajectory (S) using the control device (7),
Bestimmen der Abweichungs-Trajektorie (A) zum Steuern des Lenkaktuators (4) in Abhängigkeit der Abweichung und der Fahrerwunsch-Trajektorie (F) und/oder der Soll-Trajektorie (S) mittels der Steuerungsvorrichtung (7), und Determining the deviation trajectory (A) for controlling the steering actuator (4) as a function of the deviation and the driver's desired trajectory (F) and/or the target trajectory (S) using the control device (7), and
Steuern des Lenkaktuators (4) mit der Abweichungs-Trajektorie (A) mittels der Steuerungsvorrichtung (7). Controlling the steering actuator (4) with the deviation trajectory (A) by means of the control device (7).
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