DE102004037298A1 - Verfahren zur Spurbreitenadaption bei einem Spurhaltesystem - Google Patents

Verfahren zur Spurbreitenadaption bei einem Spurhaltesystem Download PDF

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung eines auf das Lenkrad fahrerunabhängig ausgeübten Lenkraddrehmoments bei einem Spurhaltesystem eines Kraftfahrzeugs, bei dem DOLLAR A - eine die laterale Abweichung des Fahrzeugs oder der Fahrzeugtrajektorie von einer Ideallinie charakterisierende Abweichungsgröße ermittelt wird und DOLLAR A - abhängig von der Abweichungsgröße ein fahrerunabhängiges Lenkraddrehmoment auf das Lenkrad ausgeübt wird. DOLLAR A Der Kern der Erfindung besteht darin, dass DOLLAR A - die Fahrbahnbreite ermittelt wird und DOLLAR A - das Drehmoment an die Fahrbahnbreite angepasst wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung eines auf das Lenkrad fahrerunabhängig ausgeübten Lenkraddrehmoments bei einem Spurhaltesystem eines Kraftfahrzeugs.
  • Aus der DE 102 10 548 A1 ist ein Querführungssystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung der Ist-Position des Fahrzeugs relativ zu den Grenzen der befahrenen Spur, einer Vorgabeeinrichtung für einen Sollwert der Querposition und einer Verarbeitungseinrichtung zur Ausgabe eines durch Soll/Ist-Vergleich bestimmten Ausgangssignals. Die Vorgabeeinrichtung weist ein Einstellelement zur manuellen Einstellung einer lateralen Abweichung des Sollwertes von der Spurmitte auf.
  • Die Merkmale der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche sind der DE 102 10 548 A1 entnommen.
  • Vorteile der Erfindung
    •
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung eines auf das Lenkrad fahrerunabhängig ausgeübten Lenkraddrehmoments bei einem Spurhaltesystem eines Kraftfahrzeugs, bei dem
    • – eine die laterale Abweichung des Fahrzeugs oder der Fahrzeugtrajektorie von einer Ideallinie charakterisierende Abweichungsgröße ermittelt wird und
    • – abhängig von der Abweichungsgröße ein fahrerunabhängiges Lenkraddrehmoment auf das Lenkrad ausgeübt wird.
  • Der Kern der Erfindung besteht darin, dass
    • – die Fahrbahnbreite ermittelt wird und
    • – das Drehmoment an die Fahrbahnbreite angepasst wird bzw. das Lenkraddrehmoment zusätzlich von der Fahrbahnbreite abhängt
  • Damit lässt sich ein Spurhaltesystem für unterschiedlich breite Fahrbahnen einsetzen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Ideallinie um die Spurmitte handelt. Damit wird eine Führung des Fahrzeugs in der Spurmitte gewährleistet.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Abweichungsgröße um den seitlichen Versatz des Fahrzeugs von der Fahrbahnmitte oder die Differenz zwischen Ideallinie und Fahrzeugtrajektorie handelt.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
    • – wenn die Abweichungsgröße kleiner oder gleich einem ersten Grenzwert ist, kein Lenkraddrehmoment ausgeübt wird,
    • – wenn die Abweichungsgröße den ersten Grenzwert überschreitet, ein Lenkraddrehmoment ausgeübt wird.
  • Bei diesem Lenkraddrehmoment kann es sich um ein mit der Abweichungsgröße monoton anwachsendes Drehmoment handeln, d.h. mit steigender Abweichungsgröße vergrößert sich auch das Lenkraddrehmoment. Insbesondere kann es sich auch um ein bzgl. der Abweichungsgröße linear anwachsendes Lenkraddrehmoment handeln.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
    • – wenn die Abweichungsgröße kleiner oder gleich einem ersten Grenzwert ist, kein Lenkraddrehmoment ausgeübt wird,
    • – wenn die Abweichungsgröße den ersten Grenzwert überschreitet und einen zweiten Grenzwert unterschreitet, ein mit der Abweichungsgröße monoton anwachsendes Lenkraddrehmoment ausgeübt wird und
    • – wenn die Abweichungsgröße größer oder gleich dem zweiten Grenzwert ist, das Lenkraddrehmoment auf einem konstanten Wert gehalten wird.
  • Durch die Totzone ist es möglich, erst bei konkreter Gefahr des Verlassens der Fahrbahn ein Lenkraddrehmoment auszugeben. Damit wird eine Bevormundung des Fahrers weitestgehend vermieden. Das Lenkraddrehmoment ist so gerichtet, dass es auf eine Verringerung der Abweichungsgröße zielt.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grenzwert kleiner als der zweite Grenzwert ist.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die Abweichungsgröße den ersten Grenzwert überschreitet und einen zweiten Grenzwert unterschreitet, ein mit der Abweichungsgröße linear anwachsendes Lenkraddrehmoment ausgeübt wird.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grenzwert abhängig von der ermittelten Fahrspurbreite ist.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grenzwert mit wachsender Fahrspurbreite anwächst. Dadurch ist es möglich, bei breiterer Fahrspur eine größere Totzone zu erlauben.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grenzwert
    • – nichtlinear mit der Spurbreite anwächst, wenn die Spurbreite einen Referenzwert unterschreitet und
    • – linear mit der Spurbreite anwächst, wenn die Spurbreite einen Referenzwert überschreitet.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Grenzwert abhängig von der ermittelten Fahrspurbreite ist.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Grenzwert mit wachsender Fahrspurbreite anwächst
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Grenzwert
    • – nichtlinear mit der Spurbreite anwächst, wenn die Spurbreite einen Referenzwert unterschreitet und
    • – linear mit der Spurbreite anwächst, wenn die Spurbreite einen Referenzwert überschreitet.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
    • – dass der erste Grenzwert und der zweite Grenzwert abhängig von der ermittelten Fahrspurbreite sind,
    • – dass erste Grenzwert und der zweite Grenzwert mit wachsender Fahrspurbreite anwachsen,
    • – dass der erste Grenzwert und der zweite Grenzwert nichtlinear mit der Spurbreite anwachsen, wenn die Spurbreite einen Referenzwert unterschreitet und
    • – dass der erste Grenzwert und der zweite Grenzwert linear mit der Spurbreite anwachsen, wenn die Spurbreite (B) einen Referenzwert überschreitet,
    • – wobei für den Fall, dass die Spurbreite einen Referenzwert unterschreitet, der erste Grenzwert stärker anwächst als der zweite Grenzwert.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
    • – der erste Grenzwert als kubische Funktion der Spurbreite anwächst, wenn die Spurbreite den Referenzwert unterschreitet und/oder
    • – der zweite Grenzwert als quadratische Funktion der Spurbreite anwächst, wenn die Spurbreite den Referenzwert unterschreitet.
  • Die Verwendung quadratischer und kubischer Funktionen hat sich in Fahrversuchen als geeignet erwiesen und ist numerisch besonders einfach zu implementieren.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichungsgröße wenigstens mittels einer Videosensorik ermittelt wird.
    •
  • Zeichnung
  • Die Zeichnung besteht aus den 1 bis 3.
  • 1 zeigt eine Kennlinie für eine enge Querführung.
  • 2 zeigt eine Kennlinie für eine weite Querführung.
  • 3 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Ausführungsbeispiele
  • Die Erfindung dient dazu, die Querführungsunterstützung bei Kraftfahrzeugen komfortabel an die Fahrbahnbreite zu adaptieren und dadurch dem Fahrer eine Querführung auch auf engeren oder noch breiteren Straßen als die durchschnittliche Autobahnspurbreite zu ermöglichen.
  • Dazu werden bestimmte Parameter der Führungskennlinie adaptiert. Die Führungskennlinie beschreibt dabei die Art der Querführung. Mit dieser Kennlinie kann der ganze Bereich von enger Fahrzeugquerführung mit hoher Fahrerentlastung bis zu einer weiten Führung mit reiner Spurverlassensfunktion an den Fahrbahnmarkierungen eingestellt werden. Durch die Spurbreitenadaption geeigneter Kennlinienparameter ist eine ähnliche bzw. identische Art der Führung auf unterschiedlichen Fahrbahnbreiten möglich. Damit ist eine automatische Anpassung der Fahrzeugquerführung auf breiten Straßen (z.B. Autobahnen) und auf engen Straßen (Landstraßen) möglich. Der Fahrer kann dadurch sein LKS-System (LKS-System = „lane keeping support system" = Spurhaltesystem) für unterschiedlich breite Straßen verwenden und hat damit einen erweiterten Nutzungsbereich seines Systems (Mehrnutzen).
  • Ein LKS-System kann unterschiedliche Führungsarten aufweisen. Als Beispiele seien zwei Führungsarten genannt.
  • Führungsart 1: enge Führung
  • Bei dieser Führungsart erfolgt eine enge Führung des Fahrzeugs in der Spurmitte und keine bzw. allenfalls minimale Abweichungen werden toleriert. Dadurch wird der Fahrer bei seiner Lenkaufgabe stark entlastet. Für eine solche enge Spurführung eignet sich die in 1 dargestellte lineare Führungskennlinie.
  • In 1 ist in Abszissenrichtung die Differenz x zwischen der gewünschten Ideallinie der Spurführung und der realen bzw. vom Fahrer vorgegebenen Fahrzeugbewegung aufgetragen. Bei dieser Differenz x kann es sich beispielsweise um den seitlichen Versatz des Fahrzeugs von der Fahrbahnmitte handeln, welcher auch als „Ablage des Fahrzeugs" bezeichnet wird. In Ordinatenrichtung ist die auf das Lenkrad einwirkende Kraft F aufgetragen. Bei F kann es sich auch um ein Drehmoment handeln. Für x = x1 und x = –x1 nimmt F den Maximalwert F1 an.
  • Fordert man vom LKS-System eine weite Führung, welche dem Fahrer nichts von seiner Lenkaufgabe abnimmt, sondern nur das Verlassen der Fahrbahn bei Berührung der Fahrbahnbegrenzung verhindert, dann kann die in 2 dargestellte Kennlinie mit einer sich von –x0 bis x0 erstreckenden lenkradkräftefreien Zone verwendet werden.
  • Entlang der Achsen sind in den 1 und 2 dieselben Größen aufgetragen.
  • Die in 1 und 2 dargestellten Führungskennlinien sind nur für eine Spurbreite gültig und bieten dort eine sichere Fahrzeugführung. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen,
    • – den Maximalwert F0 der Lenkradkraft auch bei Variation der Fahrbahnbreite konstant zu halten,
    • – jedoch die Werte x0 und x1 an die aktuelle Fahrbahnbreite anzupassen.
  • Durch das Spurhaltesystem wird die gesamte Fahrbahnbreite B ermittelt. Dies kann z.B. über eine Auswertung von Videosignalen erfolgen. Die Anpassung der Parameter x0 und x1 an die aktuelle Spurbreite B erfolgt durch einen Vergleich mit einem Referenzzustand.
  • Als Referenzzustand wird eine Fahrbahn der Breite B_ref betrachtet. Für B = B_ref nehmen die Parameter x0 und x1 die Werte x0_ref und x1_ref an.
  • Nun werden die beiden Fälle einer Fahrbahn mit Spurbreite B > B_ref und einer Fahrbahn mit Spurbreite B < B_ref unterschieden.
  • Fall 1: B > B_ref (breite Fahrbahn):
  • Die Parameter x0 und x1 können anhand der einfachen linearen Beziehungen x0/x0_ref = B/B_ref und x1/x1_ref = B/B_refermittelt werden. Die Werte von x0 und x1 wachsen linear mit der Breite der Fahrbahn. Das ist auch anschaulich plausibel, da mit wachsender Breite sowohl eine breitere kräftefreie Zone (–x0 < x < x0) als auch ein langsameres Anwachsen der Lenkradkraft akzeptiert werden können.
  • Fall 2: B < B_ref (enge Fahrbahn):
  • Für den Erhalt einer sicheren Spurführung auf schmalen Fahrbahnen hat sich eine nichtlineare Anpassung als besonders geeignet erwiesen: x0/x0_ref = (B/B_ref)n+m und x1/x1_ref = (B/B_ref)n
  • Der Parameter n gibt die Stärke der Adaption an. Weiter hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Werte für die kräftefreie Zone stärker zu adaptieren als den Wert x1. Dies ist dadurch begründet, dass der vorhandene laterale Abstand zur Fahrbahnbegrenzung sich bei einer engeren Fahrbahn verringert. Für m > 0 findet eine stärkere Adaption für x0 statt. Es bietet sich insbesondere an,
    • – für n einen der Werte 2, 3, 4, 5,... und
    • – für m einen der Werte 1, 2, 3, 4,...
    zu wählen. In Fahrversuchen stellte sich n = 2 und m = 1 als geeignetes Wertepaar heraus.
  • Mit n = 2 liegt eine quadratische Abhängigkeit von x1 von der Fahrbahnbreite B vor, n = 2 und m = 1 liefern eine kubische Abhängigkeit von x0 von der Fahrbahnbreite (da n + m = 2 + 1 = 3).
  • Bei zu geringen Fahrbahnbreiten kann aus Sicherheitsgründen eine Abschaltung der LKS-Funktion erfolgen. Mit der beschriebenen Adaption können alle für eine Querführung eingesetzten Kennlinienfunktionen, welche die oben genannten Kennlinienparameter beinhalten, behandelt werden.
  • Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 3 dargestellt. Nach dem Start in Block 300 wird in Block 301 eine die laterale Abweichung des Fahrzeugs oder der Fahrzeugtrajektorie von einer Ideallinie charakterisierende Abweichungsgröße x ermittelt. Anschließend wird in Block 302 die Fahrspurbreite B ermittelt und danach in Block 303 abhängig von der Abweichungsgröße und der Fahrspurbreite ein fahrerunabhängiges Lenkraddrehmoment auf das Lenkrad ausgeübt.
  • Es soll noch erwähnt werden, dass die Adaption nicht nur auf die positiven Werte von x im ersten Quadranten von 1 und 2 angewandt wird, sondern auch auf die negativen Werte von x.

Claims (18)

  1. Verfahren zur Ausübung eines fahrerunabhängigen Lenkraddrehmoments auf das Lenkrad eines Kraftfahrzeugs im Rahmen eines Spurhaltesystems, bei dem – eine die laterale Abweichung des Fahrzeugs oder der Fahrzeugtrajektorie von einer Ideallinie charakterisierende Abweichungsgröße (x) ermittelt wird und – ein von der Abweichungsgröße abhängiges Lenkraddrehmoment (F) auf das Lenkrad ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die Fahrbahnbreite (B) ermittelt wird und – das Lenkraddrehmoment (F) zusätzlich von der Fahrbahnbreite (B) abhängt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Ideallinie um die Spurmitte handelt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Abweichungsgröße um eine Differenz zwischen idealer Trajektorie und Fahrzeugtrajektorie handelt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – wenn die Abweichungsgröße (x) kleiner oder gleich einem ersten Grenzwert (x0) ist, kein Lenkraddrehmoment (F) ausgeübt wird, – wenn die Abweichungsgröße (x) den ersten Grenzwert (x0) überschreitet, ein Lenkraddrehmoment (F) ausgeübt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – wenn die Abweichungsgröße (x) den ersten Grenzwert (x0) überschreitet, ein mit der Abweichungsgröße monoton anwachsendes Lenkraddrehmoment (F) ausgeübt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass – wenn die Abweichungsgröße (x) größer oder gleich einem zweiten Grenzwert (x1) ist, das Lenkraddrehmoment (F) auf einem konstanten Wert gehalten wird, – wobei der erste Grenzwert (x0) kleiner als der zweite Grenzwert (x1) ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die Abweichungsgröße (x) den ersten Grenzwert (x0) überschreitet und den zweiten Grenzwert (x1) unterschreitet, ein mit der Abweichungsgröße linear anwachsendes Lenkraddrehmoment (F) ausgeübt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grenzwert (x0) abhängig von der ermittelten Fahrspurbreite (B) ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grenzwert (x0) mit wachsender Fahrspurbreite (B) anwächst
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grenzwert (x0) – nichtlinear mit der Spurbreite (B) anwächst, wenn die Spurbreite (B) einen Referenzwert (B_ref) unterschreitet und – linear mit der Spurbreite (B) anwächst, wenn die Spurbreite (B) einen Referenzwert (B_ref) überschreitet.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grenzwert (x0) als kubische Funktion der Spurbreite (B) anwächst, wenn die Spurbreite (B) den Referenzwert (B_ref) unterschreitet.
  12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Grenzwert (x1) abhängig von der ermittelten Fahrspurbreite (B) ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Grenzwert (x1) mit wachsender Fahrspurbreite (B) anwächst
  14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Grenzwert (x1) – nichtlinear mit der Spurbreite (B) anwächst, wenn die Spurbreite (B) einen Referenzwert (B_ref) unterschreitet und – linear mit der Spurbreite (B) anwächst, wenn die Spurbreite (B) einen Referenzwert (B_ref) überschreitet.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Grenzwert (x1) als quadratische Funktion der Spurbreite (B) anwächst, wenn die Spurbreite (B) den Referenzwert (B_ref) unterschreitet.
  16. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, – dass der erste Grenzwert (x0) und der zweite Grenzwert (x1) abhängig von der ermittelten Fahrspurbreite (B) sind, – dass erste Grenzwert (x0) und der zweite Grenzwert (x1) mit wachsender Fahrspurbreite (B) anwachsen, – dass der erste Grenzwert (x0) und der zweite Grenzwert (x1) nichtlinear mit der Spurbreite (B) anwachsen, wenn die Spurbreite (B) einen Referenzwert (B_ref) unterschreitet und – dass der erste Grenzwert (x0) und der zweite Grenzwert (x1) linear mit der Spurbreite (B) anwachsen, wenn die Spurbreite (B) einen Referenzwert (B_ref) überschreitet, – wobei für den Fall, dass die Spurbreite (B) einen Referenzwert (B_ref) unterschreitet, der erste Grenzwert (x0) stärker anwächst als der zweite Grenzwert (x1).
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Grenzwert (x0) als kubische Funktion der Spurbreite (B) anwächst, wenn die Spurbreite (B) den Referenzwert (B_ref) unterschreitet und – der zweite Grenzwert (x1) als quadratische Funktion der Spurbreite (B) anwächst, wenn die Spurbreite (B) den Referenzwert (B_ref) unterschreitet.
  18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichungsgröße (x) wenigstens mittels einer Videosensorik ermittelt wird.
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