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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Querführungssystems eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Querführungssystem, das nach einem solchen Verfahren betrieben wird.
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Für moderne Kraftfahrzeuge sind eine Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen bekannt, die teilweise auch zu Eingriffen in die Fahrzeugführung ausgebildet sind. Konkret sind Querführungssysteme bekannt, welche beispielsweise dann Querführungseingriffe vornehmen, wenn das Kraftfahrzeug die aktuelle Fahrspur zu verlassen droht, oder aber grundsätzlich bemüht sind, das Kraftfahrzeug mittig entlang der aktuell befahrenen Fahrspur zu führen. Derartige Querführungssysteme werten meist Sensordaten des Kraftfahrzeugs, insbesondere Sensordaten wenigstens eines Umgebungssensors, aus und/oder ermitteln Fahrspureigenschaften aus digitalen Kartendaten eines Navigationssystems eines Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung einer aktuellen Position. Beispielsweise können spurmittenführende Querführungssysteme Sensordaten einer auf das Vorfeld des Kraftfahrzeugs gerichteten Kamera auswerten, um den weiteren Fahrspurverlauf und/oder die Querposition des Kraftfahrzeugs auf der Fahrspur zu ermitteln und entsprechend Querführungseingriffe zu bestimmen und durchzuführen.
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Derartige assistierende Querführungssysteme weisen einige Nachteile auf. Zum einen gilt bei Querführungssystemen, die das Kraftfahrzeug in der Mitte der Fahrspur führen möchten, dass der Fahrer letztlich auf die vom System berechnete Trajektorie „gezwungen“ wird. Hierdurch kann dieser sich bevormundet fühlen, wodurch die Akzeptanz reduziert ist und der Fahrspaß reduziert werden kann.
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Ein äußerst wesentliches Problem im Bereich von Querführungssystemen ist es jedoch, dass es in vielen Ländern gesetzliche Regelungen gibt, die verlangen, dass der Fahrer stets im Regelkreis der Fahrzeugführung gehalten wird (Fahrer „im Loop“). Der zweite Grund, warum dieses bei Querführungssystemen häufig gegeben ist, ist, dass diese für ihre Funktion Systemgrenzen aufweisen, bei deren Erreichen der Fahrer äußerst schnell in der Lage sein muss, die Führung des Kraftfahrzeugs äußerst schnell wieder zu übernehmen.
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Im Hinblick auf Querführungssysteme wurde vorgeschlagen, zu überprüfen, ob der Fahrer seine Hände auch bei Betrieb des Querführungssystems noch am Lenkrad hat (sogenannte „Hands-On-Erkennung“). Eine derartige Hands-On-Erkennung ist jedoch schwer zu realisieren, da zum einen hohe Kosten entstehen, zum anderen bekannte Konzepte nur eine eingeschränkte Genauigkeit liefern. Ferner gilt, dass eine Hands-On-Erkennung leicht durch einen Fahrer umgehbar ist.
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Auch dann, wenn der Fahrer seine Hände weiterhin am Lenkrad belässt, muss nicht zwangsläufig gelten, dass er sich noch „im Loop“ befindet, insbesondere bei zuverlässiger Spurmittenführung. Der Fahrer bemerkt, dass das Querführungssystem ihn perfekt führt und achtet selbst nicht mehr auf die korrekte Führung entlang der Fahrspur. Auf diese Weise kann es aufgrund von Unaufmerksamkeit des Fahrers vorkommen, dass eventuell existierende Systemschwächen und/oder Systemgrenzen nicht mehr durch den Fahrer kontrolliert abgefangen werden können.
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Die ein gattungsgemäßes Verfahren zeigende
DE 10 2006 060 628 A1 betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines Lenksystems in einem Fahrzeug, wobei eine Solltrajektorie erzeugt wird, der ein Toleranzkorridor zugeordnet ist. Ein Lenkgrundmoment zum Führen des Fahrzeugs innerhalb des Toleranzkorridors wird generiert. Verlässt das Fahrzeug den Toleranzkorridor, wird dem Lenkgrundmoment ein Lenkführungsmoment überlagert, welches das Fahrzeug in Richtung des Toleranzkorridors beaufschlagt. Damit soll ein weitgehend autonomes Führen des Fahrzeuges auf der Grundlage ermittelter Umgebungsdaten ermöglicht werden. Durch kleine Lenkbewegungen des Fahrers können Umgebungseinflüsse wie Windversatz oder dergleichen kompensiert werden. So sollen Gefahrensituationen, die durch eine geringe Aufmerksamkeit des Fahrers erzeugt werden, vermieden werden. Zu jeder Zeit allerdings kann der Fahrer Handmomente aufbringen, die die vom System erzeugten Momente übersteigen.
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DE 10 2013 017 209 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs und beschäftigt sich mit der Ankündigung von zukünftigen Fahrmanövern deutlich vor deren Durchführung, wobei durch Ansteuerung eines Aktors zur Änderung des Nickwinkels und/oder des Wankwinkels eine Information an den Fahrer gegeben werden soll.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zum Betrieb eines Querführungssystems eines Kraftfahrzeugs anzugeben, bei der der Fahrer verlässlicher im Regelkreis der Fahrzeugführung, also im Loop, gehalten wird und eine Erhöhung des Fahrspaßes ermöglicht wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, die Querführung nicht mehr vollständig zu übernehmen, sondern nur insoweit, dass ein Lenkwinkel vorgegeben wird, der dann ideal ist, wenn der Fahrer mittig ohne Störungen auf der aktuell befahrenen Fahrspur unterwegs ist. Zumindest im zentralen ersten Betriebsmodus wird die Feinregelung im Hinblick auf die Querposition auf der Fahrspur vollständig dem Fahrer, insbesondere über das Lenkrad, überlassen. Bei bisherigen, spurmittenführenden Querführungssystemen kann aus Regelungstechnik-Sicht zwischen der Vorsteuerung und dem Regler unterschieden werden. Bekannte Fahrspureigenschaften, wie beispielsweise die Kurvenkrümmung der Fahrspur, werden in der Vorsteuerung verwendet, um beispielsweise einen Kurveneingang phasenrichtig treffen zu können, also exakt zu Beginn der Kurve in diese einlenken zu können. Wären nun alle Einflussgrößen auf die Querführung, welche sich nicht zwangsläufig in Fahrspureigenschaften erschöpfen müssen, bekannt, könnte das Kraftfahrzeug rein mittels einer derartigen Vorsteuerung quergeführt werden. Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass kleinere Abweichungen, beispielsweise Einflüsse durch Windverhältnisse, Sog bei der Vorbeifahrt an einem Lastkraftwagen, Unebenheiten der Fahrbahn und dergleichen nicht bekannt und daher nicht vorsteuerbar sind. Mithin ist bei Querführungssystemen des Standes der Technik eine Feinregelung bekannt, die die Querposition des Kraftfahrzeugs bezüglich der Fahrspurmitte nachregelt und beispielsweise eine sensorisch erfasste Querablage des Kraftfahrzeugs nutzt, um dies zu bewerkstelligen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Idee beruht nun darauf, hinreichend viele ermittelbare Fahrspureigenschaften, insbesondere die bereits erwähnte Kurvenkrümmung vorzusteuern, die Feinregelung jedoch zumindest in dem ersten Betriebsmodus abzuschalten, so dass die Regler-Aufgabe dem Fahrer überlassen bleibt. Kurz zusammengefasst könnte also gesagt werden, dass das Querführungssystem steuert, der Fahrer jedoch regelt. Dabei hat das Querführungssystem selbstverständlich nicht den Anspruch, möglichst hundertprozentig korrekte Vorsteuerung zu leisten, da der Fahrer gemäß der Erfindung bewusst in die Regelungsaufgabe eingebunden und so im Regelkreis der Fahrzeugsteuerung gehalten werden soll. Gleichzeitig kann er jedoch die Vorteile einer automatisierten Vorsteuerung genießen.
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Der Fahrer kann also „im Loop gehalten werden, wobei aber dennoch ein Großteil der bisherigen Vorteile der Spurmittenführung genutzt werden kann. Beispielsweise wird durch die Ermittlung und Verwendung des Basislenkwinkels nach langer Geradeausfahrt und Unachtsamkeit auf Kurven hingewiesen. Kurvenein- und -ausgänge werden zum richtigen Zeitpunkt getroffen. Bei stationärer Kurvenfahrt ist keine Kraftaufwendung seitens des Fahrers erforderlich. Es ist also bei einer Kurvendurchfahrt kein bzw. kaum fahrerinitiierter Lenkvorgabebedarf gegeben, so dass der Komfort gesteigert wird.
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Auf der anderen Seite wird der Fahrer durch seine permanent wirkende Regelungsaufgabe ständig im Loop gehalten. Der von ihm geforderte Lenkbedarf ist dabei jedoch äußerst gering. Dem Fahrer wird bewusst gemacht, was das Querführungssystem leisten kann und tatsächlich leistet, so dass er nicht zu einem Missbrauch des Querführungssystems verleitet wird. Nachdem hinsichtlich der Querposition nicht systemseitig nachgeregelt wird, kann der Fahrer seinen eigenen Fahrstil ohne Einschränkungen durchführen, was zu einem erhöhten Fahrspaß führt. Somit ist ein erhöhter Fahrkomfort gewährleistet, wobei eine ständige Übernahmebereitschaft durch die Beschäftigung des Fahrers mit der Regelaufgabe gewährleistet ist. Insbesondere ist ein derartiges Querführungssystem zumindest im ersten Betriebsmodus kein sicherheitsrelevantes Systems mehr, sondern ein reines Komfortsystem.
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Auf eine aufwändige Hands-On-Erkennung bzw. Hands-Off-Erkennung kann verzichtet werden, da ohne eine Durchführung der Feinregelung durch den Fahrer ein Quer-Abdriften des Kraftfahrzeugs auftreten wird, mithin der Fahrer wieder eingreifen würde. Es wird mithin nicht nur gewährleistet, dass die Hände des Fahrers sich am Lenkrad befinden, sondern dass der Fahrer stets aktiv mitregelt. Verpflichtungen, den Fahrer im Loop zu halten, werden somit auf einfache Art und Weise erfüllt.
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Eine Feinregelung durch das Querführungssystem ist erfindungsgemäß dennoch realisiert, da auch ein zweiter Betriebsmodus gegeben ist, in dem die Feinregelung der Querposition in Abhängigkeit einer aus Sensordaten des Kraftfahrzeugs ermittelten aktuellen Querablage automatisch erfolgt. Mithin kann das Querführungssystem eine durch Hardware und/oder Software realisierte Feinregelungskomponente aufweisen, die für den ersten Betriebsmodus abgeschaltet wird. Das Umschalten zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus kann bei Erfüllen wenigstens einer Umschaltbedingung erfolgen. Dabei wird die Feinregelung beim Umschalten in den ersten Betriebsmodus deaktiviert. Umschaltbedingungen können vielerlei Gestalt sein, bei einer fahrerseitigen Wahl beispielsweise mithin die Betätigung eines zwischen den Betriebsmodi umschaltenden Bedienelements umfassen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn eine Ausgestaltung mit mehreren Betriebsmodi und möglicher Feinregelung gegeben ist, das Umschalten zwischen den Betriebsmodi von der aktuellen Fahrsituation abhängig zu machen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Umschaltbedingung einen die Aufmerksamkeit des Fahrers in Bezug auf die Fahrsituation beschreibenden Aufmerksamkeitswert und/oder einen die Gefährlichkeit der aktuellen Fahrsituation beschreibenden Gefahrenwert auswertet, wobei der erste Betriebsmodus bei einer niedrigen Aufmerksamkeit beschreibendem Aufmerksamkeitswert und/oder eine hohe Gefährlichkeit beschreibendem Gefahrenwert, insbesondere nach Ausgabe einer Warn- und/oder Hinweisinformation an den Fahrer, aktiviert wird. Mithin kann in den ersten Betriebsmodus beispielsweise dann umgeschaltet werden, wenn der Fahrer nicht aufmerksam genug ist, sich beispielsweise nachweislich, was durch entsprechende Detektionsmethoden, beispielsweise Hands-On-Erkennung und/oder Müdigkeitserkennung, festgestellt werden kann, nicht mehr im Loop befindet. Unterschreitet eine derartige Aufmerksamkeitsgröße einen Schwellwert, kann, bevorzugt selbstverständlich nach einem entsprechenden Hinweis an den Fahrer, der erste Betriebsmodus aktiviert werden, um den Fahrer gezielt wieder in den Loop zu bringen. Auch bei Verkehrssituationen, in denen ein Gefahrenwert einen weiteren Schwellwert überschreitet, kann es zweckmäßig sein, den Fahrer sicher im Loop zu wissen und mithin den ersten Betriebsmodus zu wählen. Dies gilt beispielsweise dann, wenn eine besonders hohe Verkehrsdichte gegeben ist und/oder eine Kollisionswahrscheinlichkeit als Gefahrenwert festgestellt wird, die den weiteren Schwellwert überschreitet und dergleichen. Auf diese Weise kann der Fahrer gezielt immer dann wieder in den Regelkreis der Fahrzeugführung eingebracht werden, wenn die Fahrsituation dies erfordert. Selbstverständlich sind auch Umschaltbedingungen denkbar, in denen die Feinregelung gezielt wieder aktiviert wird, mithin in den zweiten Betriebsmodus umgeschaltet wird, beispielsweise dann, wenn aus unbekannten Gründen der Fahrer tatsächlich von der Fahrspur abzukommen droht und es der Sicherheit zuträglich wäre, auch die Querposition auf der Fahrspur nachzuregeln.
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Wie bereits angedeutet, ist insbesondere vorgesehen, dass die Fahrspureigenschaften durch Auswertung von Sensordaten des Kraftfahrzeugs und/oder aus digitalen Kartendaten eines Navigationssystems des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Beispielsweise kann aus Bilddaten einer auf das Vorfeld eines Kraftfahrzeugs gerichteten Kamera ein Fahrspurverlauf anhand von Fahrspurbegrenzungen ermittelt werden, aus welchem wiederum die Fahrspureigenschaft der Kurvenkrümmung ermittelt werden kann. Ist eine äußerst genaue Positionsbestimmung des Kraftfahrzeugs möglich und liegen hinreichend genaue Informationen in digitalen Kartendaten eines Navigationssystems des Kraftfahrzeugs vor, können auch hieraus Fahrspureigenschaften schlussgefolgert werden. In gröberer Auflösung kann als Fahrspureigenschaft in den Navigationsdaten auch eine Querneigung der Fahrspur (bzw. der sie bildenden Fahrbahn) enthalten sein, wenn beispielsweise bestimmte regionale Vorgaben für die Querneigungen umgesetzt sind bzw. einzelne Straßen hiervon abweichende Querneigungen aufweisen. Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es grundsätzlich auch denkbar ist, weitere Einflussgrößen auf die Querführung des Kraftfahrzeugs in der Vorsteuerung, also bei der Bestimmung des Basislenkwinkels, zu berücksichtigen, beispielsweise dann, wenn ein Maß für den herrschenden Wind bestimmbar ist.
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Wie bereits erwähnt, ist es zweckmäßig, wenn als Fahrspureigenschaften wenigstens eine Kurvenkrümmung und/oder eine Querneigung der Fahrspur berücksichtigt werden. Diese beiden Fahrspureigenschaften stellen hauptsächliche Einflussfaktoren für den zu wählenden Basislenkwinkel dar und ermöglichen mithin eine gute, wenn auch nicht absolut exakte Vorsteuerung, die einen deutlichen Nutzen für den Fahrer des Kraftfahrzeugs mit sich bringt, ohne jedoch die Regelungsaufgabe vollständig überflüssig zu machen. Die Berücksichtigung der Querneigung der Fahrspur bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass auch kein fahrerinitiierter Lenkbedarf bei wechselnder Querneigung, beispielsweise aufgrund einer Kurve und/oder aufgrund eines Fahrtrichtungswechsels bei einer Baustelle, besteht.
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Zur Bestimmung der Querneigung der Fahrspur kann insbesondere vorgesehen sein, dass mittels eines Wankwinkelsensors, insbesondere eines Beschleunigungssensors, eine Abweichung von der Vertikalen vermessen wird, wobei die Querneigung der Fahrbahn aus einer Differenz eines aktuellen Wankwinkeloffsets der Karosserie des Kraftfahrzeugs und der Abweichung ermittelt wird. Heutige Kraftfahrzeuge weisen oft ohnehin eine Inertialsensorik auf, um verschiedene Winkellagen bezüglich der Vertikalen, also der Richtung der Schwerkraft, zu ermitteln. Dies kann auch genutzt werden, um einen aktuellen Wankwinkel als Abweichung von der Vertikalen zu vermessen, wobei jedoch ein beim Kraftfahrzeug grundsätzlich bereits gegebener Wankwinkel, also der Wankwinkeloffset, ebenso zu berücksichtigen ist, wenn auf die Querneigung der Fahrspur zurückgeschlossen werden soll. Ein derartiger Wankwinkeloffset kann insbesondere aus einer Entfernungsmessung von entsprechenden Punkten der Karosserie zum Boden an gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Beispielsweise können im Bereich des Radkastens des Kraftfahrzeugs Entfernungssensoren vorgesehen werden, die den Abstand der Karosserie bzw. des Chassis des Kraftfahrzeugs zum Boden, mithin der Fahrbahn der Fahrspur, vermessen können. Nachdem derartige Entfernungssensoren dann an beiden Seiten des Kraftfahrzeugs vorhanden sind, ist es mithin möglich, den Wankwinkeloffset problemlos zu bestimmen.
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Bekannte Querführungssysteme nutzen zur Realisierung des Basislenkwinkels als Lenkwinkelaktor beispielsweise eine Servolenkung und/oder ein EPS-System (Electric Power Steering). Derartige Lenkwinkelaktoren nutzen üblicherweise das auch vom Fahrer für die Lenkvorgabe genutzte Lenksystem. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen denkbar, in denen ein unabhängiges Lenksystem für die Einstellung des Basislenkwinkels genutzt wird, während mithin die Zusatzlenkvorgaben des Fahrers über ein weiteres, unabhängiges Lenksystem vorgegeben werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zur Einstellung des Basislenkwinkels eine Hinterradlenkung verwendet wird, während die Zusatzlenkvorgabe des Fahrers über das Lenkrad, wie üblich, an den Vorderrädern zugegeben wird.
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Gerade in diesem letzten Fall unabhängiger Lenksysteme sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vor, dass der aktuelle, automatisch eingestellte Lenkwinkel anstatt durch eine Verdrehung eines Lenkbedienelements, insbesondere Lenkrads, durch Wankwinkelverstellung der Karosserie des Kraftfahrzeugs durch wenigstens einen Aktor, insbesondere einen Aktor eines aktiven Fahrwerksystems, angezeigt wird. In diesem Fall verbleibt das Lenkrad des Kraftfahrzeugs also trotz der Vorsteuerung mit dem Basislenkwinkel in einer 0°-Stellung, wobei eine andere Anzeigemöglichkeit für den Basislenkwinkel genutzt wird, nämlich der Wankwinkel des Kraftfahrzeugs. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Einstellung des Basislenkwinkels und/oder die Umsetzung der fahrerseitigen Zusatzlenkvorgabe über unabhängige, getrennte Lenkaktoren umgesetzt werden.
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Die Idee einer derartigen Ausgestaltung ist es also, dass das Querführungssystem als Fahrerassistenzsystem nicht über das Lenkrad bzw. einen diesem zugeordneten Lenkaktor in die Querführung eingreift, sondern einen „nicht am Lenkrad spürbaren“ Lenkaktor verwendet, beispielsweise eine Hinterachslenkung. Dem Fahrer wird die Richtung und die Amplitude des Eingriffes zur Einstellung des Basislenkwinkels über einen in das Kraftfahrzeug eingebrachten Wankwinkel angezeigt. Die Querführung über das Lenkrad verbleibt dabei, zumindest im ersten Betriebsmodus, ausschließlich beim Fahrer. Auf diese Weise ist eine klare Trennung zwischen den Potentialen und Verantwortlichkeiten bei der Fahrzeugführung gegeben. Die Fahrzeugführung wird durch definiertes Verhalten bestimmt, nicht aber durch nicht vorhersehbare Mischreaktionen am Lenkrad bzw. am zugeordneten Lenkaktor.
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Auf diese Weise wird mithin das Lenkrad durch das Querführungssystem und dessen Vorsteuerung nicht beeinflusst. Am Lenkrad kann der Fahrer die Feinregelung vornehmen und auch eigene, den Fahrspaß erhöhende Fahrstilmanöver umsetzen, ohne dass er am Lenkrad bevormundende und/oder korrigierende Drehmomente spürt. Weitere, verwendbare Lenkaktoren können Überlagerungslenkungen, einseitige Bremseingriffe, Torque Vectoring, Verspannungslenken, aktive Spurverstellungen und dergleichen sein. Bevorzugt ist es jedoch, die Basislenkwinkel über die Hinterachslenkung zu realisieren.
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Es existieren also insgesamt zwei unabhängige, vollständige Kanäle zur Querführung, wobei sich die Vollständigkeit auf die Eingriffsmöglichkeit und die Anzeige bezieht. Beide dieser Kanäle können entkoppelt voneinander agieren. Die Wankwinkelanzeige nutzt insbesondere einen Gesamtwankwinkel für die Karosserie des Kraftfahrzeugs, wobei der Neigewinkel in der Richtung der Richtung entspricht, in die das Querführungssystem das Kraftfahrzeug anhand des Basislenkwinkels steuert. Der Basislenkwinkel wird visuell bzw. zum Teil haptisch/vestibulär vom Insassen wahrgenommen. Dabei sind zwei konkrete Ausgestaltungen zur Anzeige des Basislenkwinkels über den Wankwinkel des Kraftfahrzeugs denkbar. Zum einen ist es möglich, einen Neigungswinkel zur Anzeige einer vom Querführungssystem initiierten Gierrate zu verwenden, der ähnlich groß wie der Lenkradwinkel ist, welcher bei manueller Fahrt dieselbe Gierrate hervorrufen würde. Die Neigung ist in diesem ersten Fall somit proportional zu einem quasi-Lenkradwinkel, der dem Basislenkwinkel entspricht. In einer zweiten, alternativen Ausgestaltung wird der Neigungswinkel durch die Querkraft definiert, die durch den Querführungseingriff des Querführungssystems hervorgerufen wird, womit die Neigung proportional zu einem quasi-Lenkradwinkel multipliziert mit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wäre.
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Neben dem Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Querführungssystem mit einem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildeten Steuergerät. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit welchem mithin auch die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
- 1 eine Skizze zur Illustrierung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- 2 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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1 illustriert ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Kasten 1 symbolisiert dabei die Aktivierung eines ersten Betriebsmodus eines Querführungssystems eines Kraftfahrzeugs, wobei dann, wenn nur ein Betriebsmodus existiert, der Kasten 1 für das grundsätzliche Aktivieren des Querführungssystems steht. Das Querführungssystem ist ein Fahrerassistenzsystem, welches den Komfort beim Verfolgen einer Fahrspur mit dem Kraftfahrzeug erhöhen soll. Bei mehreren Betriebsmodi weist das Querführungssystem zusätzlich auch eine Feinregelungskomponente auf, die auch die Querposition auf der Fahrspur regelt; das Umschalten kann dann bei Erfüllen einer Umschaltbedingung erfolgen.
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Gemäß den Kästen 2, 3 und 4, 5 laufen verschiedene Schritte des Verfahrens parallel ab, wodurch sich insgesamt die Querführung des Kraftfahrzeugs gemäß dem Kasten 6 ergibt.
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Vollständig automatisiert seitens des Querführungssystems findet die Vorsteuerung statt. Dazu werden in einem durch den Kasten 2 symbolisierten Schritt Fahrspureigenschaften ermittelt, aus denen sich ein geeigneter Basislenkwinkel für die aktuelle Längsposition des Kraftfahrzeugs entlang der Fahrspur bestimmen lässt, um dem Verlauf der Fahrspur ideal weiter folgen zu können. Als Fahrspureigenschaften werden vorliegend die aktuelle Kurvenkrümmung und die aktuelle Querneigung der Fahrspur bestimmt und berücksichtigt. Die Kurvenkrümmung ergibt sich dabei durch Bildverarbeitung von Bilddaten einer auf das Vorfeld gerichtete Kamera, in denen der Verlauf der Fahrspur anhand von Fahrspurbegrenzungen ermittelt werden kann. Aufgrund von Eigenbewegungsdaten des Kraftfahrzeugs können diese der aktuellen Längsposition des Kraftfahrzeugs auf der Fahrspur zugeordnet werden. Zur Ermittlung der aktuellen Querneigung werden Signale eines Wankwinkelsensors ausgewertet, wobei noch ein Wankwinkeloffset abgezogen wird, der beispielsweise aus Entfernungsmessungen der Karosserie zum befahrenen Boden abgeleitet werden kann, welche beidseitig an entsprechenden Stellen vorgenommen werden. Der Wankwinkelsensor dagegen gibt die Abweichung von der Vertikalen, also der Schwerkraftrichtung, an.
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Aus den aktuellen Fahrspureigenschaften wird ein Basislenkwinkel errechnet, der die Querneigung kompensiert und dem Längsverlauf der Fahrspur folgt. Gemäß dem Kasten 3 wird der Basislenkwinkel über einen entsprechenden Querführungseingriff eingestellt, wobei vorliegend ein anderer Lenkaktor als der vom Fahrer über das Lenkrad bedienbare Lenkaktor eingesetzt wird, nämlich eine Hinterachslenkung. Um dem Fahrer den eingestellten Basislenkwinkel anzuzeigen, wird ebenso nicht das Lenkrad genutzt, sondern der Wankwinkel des Kraftfahrzeugs wird angepasst. Das bedeutet, während den Querführungseingriffen wird durch die Nutzung des unabhängigen Lenkaktors das Lenkrad in seiner 0°-Position verbleiben (so nicht der Fahrer, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird, Lenkeingriffe vornimmt). Aus dem künstlich erzeugten Wankwinkel des Kraftfahrzeugs kann der Fahrer jedoch den eingestellten Basislenkwinkel intuitiv ablesen.
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Neben den ermittelten Fahrspureigenschaften existieren jedoch auch nicht beobachtete bzw. beobachtbare bzw. nicht voraussagbare Einflüsse auf die Querposition des Kraftfahrzeugs auf der Fahrspur. Es tritt mithin üblicherweise eine bestimmte Drift auf, durch die das Kraftfahrzeug trotz der Vorsteuerung nicht der Fahrspurmitte folgt. Die entsprechend notwendige Feinregelung wird gemäß der Kästen 4 und 5 durch den Fahrer durchgeführt, das bedeutet, eine eventuell vorhandene Feinregelungskomponente ist abgeschaltet. Ausschließlich der Fahrer bestimmt mithin, wie bzw. ob er die Querposition des Kraftfahrzeugs auf der Fahrspur korrigiert. Hierzu werden in einem Schritt gemäß dem Kasten 4 Zusatzlenkvorgaben vom Fahrer durch das Lenkrad entgegengenommen und gemäß dem Schritt 5 unabhängig zusätzlich zu der Einstellung des Basislenkwinkels umgesetzt. Durch diese Regleraufgabe ist der Fahrer vollständig in den Betrieb des Kraftfahrzeugs eingebunden, also im Loop. Die durch die manuelle Regelung gewährte Freiheit kann er zudem nutzen, um eigene gewollte Fahrmanöver umzusetzen, was den Fahrspaß erhöht. Somit ergibt sich insgesamt die durch den Kasten 6 symbolisierte gesamte Querführung, bei der aufgrund der Vorsteuerung die grundsätzlichen, starken erforderlichen Querführungseingriffe komfortabel automatisch vorgegeben werden und die Feinregelung inklusive eigener Fahrstilwünsche ausschließlich durch den Fahrer erfolgt.
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2 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 7. Dieses weist ein Querführungssystem 8 mit einem Steuergerät 9 auf, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Neben Verbindungen zur hier nicht näher gezeigten, zur Ermittlung von Spureigenschaften benötigten Sensorik ist das Querführungssystem 8 in mit einem Lenkaktor 10, hier einer Hinterachslenkung, verbunden, über die der Basislenkwinkel eingestellt wird. Unabhängig davon ist als weiterer Lenkaktor 11 eine Vorderachslenkung unabhängig von der Hinterachslenkung für den Fahrer mittels des Lenkrads 12 bedienbar. Die Information, welcher Basislenkwinkel gerade anliegt, wird dem Fahrer über ein aktives Fahrwerk vermittelt, welches über ein Fahrwerksystem 13 entsprechend angesteuert wird und einen Wankwinkel des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von dem Basislenkwinkel einstellt.
