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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenkunterstützungsverfahren, ein Lenkunterstützungssystem sowie ein Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Lenkunterstützungsverfahren und ein Lenkunterstützungssystem für ein Fahrzeug und insbesondere für ein Kraftfahrzeug zum Unterstützen eines Fahrers beim Lenken des Fahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug als solches.
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Lenkunterstützungsverfahren und Lenkunterstützungssysteme sind eingerichtet, in Abhängigkeit von einer Fahrsituationen und/oder vom Fahrverhalten des Fahrzeugs einen Fahrer beim Lenken des Fahrzeugs zu unterstützen, indem gegebenenfalls ein Stellmoment zusätzlich zu einem vom Fahrer ausgeübten Moment in ein Lenksystem des Fahrzeugs eingebracht wird.
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Problematisch bei herkömmlichen Lenkunterstützungsverfahren und Lenkunterstützungssystemen ist deren vergleichsweise feste und spezifische Auslegung auf eine bestimmte Fahrzeugklasse. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass für unterschiedliche Fahrzeugklassen oder -typen entsprechend spezifisch angepasste Lenkunterstützungsverfahren und -systeme bereitgehalten werden müssen. Dies führt bei Entwicklung, Herstellung und Lagerhaltung zu einem erheblichen Aufwand.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Lenkunterstützungsverfahren und ein Lenkunterstützungssystem zu schaffen, welche auf Grund ihres hohen Grades an Flexibilität bei einer Vielzahl von Fahrzeugtypen und -klassen einsetzbar sind. Ferner soll ein mit einem derartigen Verfahren und/oder System betreibbares Fahrzeug geschaffen werden.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einem Lenkunterstützungsverfahren erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, bei einem Lenkunterstützungssystem erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 9 sowie bei einem Fahrzeug erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Lenkunterstützungsverfahren für ein Fahrzeug und insbesondere für ein Kraftfahrzeug zum Unterstützen eines Fahrers beim Lenken des Fahrzeugs geschaffen, bei welchem - insbesondere durch eine Überwachungsfunktion - (i) eine Fahrsituation des Fahrzeugs erfasst und daraus das Fahrverhalten des Fahrzeugs ermittelt wird, (ii) in Abhängigkeit vom Fahrverhalten des Fahrzeugs das Fahrzeug durch Zuordnen einer Fahrzeugklasse zum Fahrzeug aus einer Mehrzahl vorgegebener Fahrzeugklassen klassifiziert wird und (iii) in Abhängigkeit von der Fahrsituation eingegriffen wird, indem ein Stellmoment bestimmt, erzeugt und - insbesondere zusätzlich zu einem vom Fahrer ausgeübten Moment - auf ein Lenksystem des Fahrzeugs ausgeübt wird, (iv) wobei die Grenzen, der Zeitpunkt, der Zeitraum und/oder das Maß des Eingreifens in Abhängigkeit von der zugeordneten Fahrzeugklasse bestimmt werden.
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Es ist somit ein Kernaspekt der vorliegenden Erfindung, bei einem Lenkunterstützungsverfahren das Eingreifen auf das Lenksystem abhängig von der Klassifikation des Fahrzeugs auf Grund des Fahrverhaltens einzustellen. Auf diese Weise ist das Lenkunterstützungsverfahren ganz allgemein bei beliebigen Fahrzeugklassen oder -typen einsetzbar, weil im Betrieb eine automatische Anpassung an das jeweilige Fahrverhalten des zu Grunde liegenden Fahrzeugs erfolgt. Eine typenspezifische Auslegung des Verfahrens ist damit obsolet.
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Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, Sicherheitsgrenzen in Abhängigkeit von der Fahrzeugklasse zu bestimmen. Beim Überschreiten der Sicherheitsgrenzen wird davon ausgegangen, dass ein Fehler, welcher zum Überschreiten der Grenzen geführt hat, durch den Fahrer nicht mehr beherrschbar ist. Die Beherrschbarkeit ist fahrzeug- oder fahrzeugklassenabhängig. Ein großer, träger SUV kann bei einem Fehler noch beherrschbar sein, wogegen ein leichtes und sensibel reagierendes Fahrzeug, z.B. Sportwagen, schon nicht mehr beherrschbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Lenkunterstützungsverfahrens wird zu Beginn einer Fahrt des Fahrzeugs und insbesondere zu Beginn einer Erstfahrt des Fahrzeugs dem Fahrzeug eine Startklasse aus der Mehrzahl der vorgegebenen Fahrzeugklassen zugeordnet. Dies ermöglicht von Anbeginn der Inbetriebnahme des Fahrzeugs den sofortigen Einsatz des erfindungsgemäßen Lenkunterstützungsverfahrens.
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Dabei können der Grad der Zuverlässigkeit und der Sicherheit beim erfindungsgemäßen Lenkunterstützungsverfahren gesteigert werden, indem während der Fahrt des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Fahrverhalten des Fahrzeugs die dem Fahrzeug aus der Mehrzahl vorgegebener Fahrzeugklassen zugeordnete Fahrzeugklasse und insbesondere die Startklasse überprüft, erneut bestimmt und/oder dem Fahrzeug bestätigend oder neu zugeordnet oder gewechselt werden. Auf diese Weise kann die Klassifikation des Fahrzeugs genauer erfolgen. Auch können auf diese Weise Veränderungen am Fahrzeug, die entweder langsam und allmählich (zum Beispiel Verschleiß oder dergleichen) oder abrupt erfolgen (Zuladung von Lasten, Anbringung eines Anhängers), automatisch berücksichtigt werden, ohne dass es eines Eingreifens des Fahrers bedarf.
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Bei einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lenkunterstützungsverfahrens lässt sich der Grad der Zuverlässigkeit und Sicherheit weiter steigern, indem als Startklasse eine Fahrzeugklasse aus der Mehrzahl der vorgegebenen Fahrzeugklassen verwendet wird, welche Fahrzeuge mit geringer Masse und/oder hohem Ansprechverhalten auf - vom Fahrer und/oder von der Überwachungsfunktion ausgeübte - Lenkmomente beschreibt.
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Entsprechende Parameter liefernde Größen können im Fahrversuch ermittelt werden, wenn vorab nicht bekannt ist, welche Fahrzeuge oder Fahrzeugtypen in einer Plattform vorliegen.
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Geeignete Parameter können neben dem Fahrzeuggewicht vor allen die Gierreaktion, d.h. das Verhältnis von Lenkwinkel zu Gierrate, oder das Ansprechverhalten, d.h. die Latenz zwischen Lenkwinkeleingabe und Gierreaktion, sein.
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Bei einer anderen alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkunterstützungsverfahrens werden als vorgegebene Fahrzeugklassen die Fahrzeugklassen „giftig/sportlich/sensibel“, „normal“ und „träge“ verwendet.
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Als Startklasse kann z.B. immer die Klasse „giftig/sportlich/sensibel“ verwendet werden, d.h. Ansprechverhalten und die Gierreaktion werden bis zur Korrektur zunächst immer geringer als ein bestimmter jeweiliger Grenzwert angenommen.
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Die Ausgestaltung der Fahrzeugklassen, die einem jeweiligen Fahrzeug zugeordnet werden können, kann auf verschiedene Weise erfolgen. Dabei können insbesondere diskrete oder kontinuierliche Werte von Fahrzeugparametern und/oder Fahrparameter zu Grunde gelegt werden.
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Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, als vorgegebene Fahrzeugklassen diskrete und/oder kontinuierliche Fahrzeugklassen zu verwenden, welche insbesondere durch die diskreten und/oder kontinuierlichen Fahrzeugparameter und/oder Fahrparameter als Klassenparameter beschrieben und/oder klassifiziert werden.
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Auch in Bezug auf die Klassifikation der Fahrsituation und/oder des Fahrverhaltens des Fahrzeugs bieten sich verschiedene Möglichkeiten an.
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So ist es bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Lenkunterstützungsverfahrens vorgesehen, dass zum Erfassen des Fahrverhaltens und/oder der Fahrsituation des Fahrzeugs ein vom Fahrer ausgeübtes Lenkmoment und/oder ein von der Überwachungsfunktion ausgeübtes Unterstützungsmoment oder eine zu Grunde liegende Unterstützungskraft bestimmt und verwendet werden, insbesondere deren Verhältnis zueinander.
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Ferner ist es alternativ oder zusätzlich möglich, zum Erfassen des Fahrverhaltens und/oder der Fahrsituation des Fahrzeugs eine Lenkwinkelvorgabe und/oder eine Gierreaktion des Fahrzeugs und insbesondere deren Verhältnis zueinander zu bestimmen und zu verwenden.
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Besonders einfache Verhältnisse stellen sich ein, wenn eine dem Fahrzeug zuzuordnende Fahrzeugklasse einmalig, zum Beispiel bei Fahrtbeginn, ermittelt und dem Fahrzeug zugeordnet wird, um dann dauerhaft auf der Grundlage der einmalig zugeordneten Fahrzeugklasse das Eingreifen durch das Lenkunterstützungsverfahren und insbesondere der Überwachungsfunktion zu definieren und einzurichten.
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Ein besonders hohes Maß an Sicherheit und Flexibilität stellt sich jedoch dann ein, wenn gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Lenkunterstützungsverfahrens ein Neubestimmen einer dem Fahrzeug zuzuordnenden Fahrzeugklasse zeitlich wiederholend, zufällig und/oder periodisch, und/oder auf eine Veranlassung durch den Fahrer hin ausgeführt wird. Auf diese Weise ist es möglich, zeitlichen Änderungen, seien diese inhärent oder beabsichtigt, am Fahrzeugverhalten zu berücksichtigen. Auch wechselnden Witterungseinflüssen kann somit Rechnung getragen werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Lenkunterstützungssystem für ein Fahrzeug und insbesondere für ein Kraftfahrzeug zum Unterstützen eines Fahrers beim Lenken des Fahrzeugs geschaffen. Das erfindungsgemäße Lenkunterstützungssystem weist eine Erfassungs- und Steuereinheit auf, welche eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Lenkunterstützungsverfahren auszuführen.
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Des Weiteren werden durch die vorliegende Erfindung auch ein Fahrzeug und insbesondere ein Kraftfahrzeug als solches geschaffen. Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist eine Lenkung zum Lenken einer Bewegung des Fahrzeugs durch einen Fahrer auf. Erfindungsgemäß ist das Fahrzeug mit einem Lenkunterstützungssystem der oben beschriebenen Art ausgebildet und dient dem Unterstützen des Fahrers beim Lenken des Fahrzeugs.
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Insbesondere kann es sich bei dem Fahrzeug um ein erdgebundenes Fahrzeug und insbesondere um ein rollendes Fahrzeug und vorzugsweise um einen Lastkraftwagen oder einen Personenkraftwagen handeln.
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Figurenliste
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
- 1 zeigt in schematischer Ansicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs unter Verwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkunterstützungssystems und/oder Lenkunterstützungsverfahrens.
- 2 und 3 zeigen schematisch nach Art von Flussdiagrammen Details von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lenkunterstützungsverfahrens.
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 Ausführungsbeispiele und der technische Hintergrund der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben.
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Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.
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1 zeigt in schematischer Ansicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 unter Verwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkunterstützungssystems 100 und/oder Lenkunterstützungsverfahrens.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug 1 weist einen Rahmen oder eine Karosserie 2 und in diesen aufgenommene Räder 4 zur Fortbewegung auf. Die vorderen Räder 4 sind über ein Lenksystem 20 als Lenkung mittels eines Lenkrads 21 und einer daran angebrachten Lenkwelle 22 sowie sich daran anschließenden Spurstangen 23 lenkbar, welche über Lenkgelenke 24 entsprechende Radträger 25 mit den Rädern 4 verbunden sind.
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Zusätzlich oder alternativ zu einem vom Fahrer über das Lenkrad 21 aufgebrachten Lenkmoment kann das vorgesehene erfindungsgemäße Lenkunterstützungssystem 100 mit der Erfassungs- und Steuereinheit 10 und der Aktuatoreinheit 30 ein Stellmoment generieren und in das Lenksystem 20 zur Lenkung der Räder 4 über Betätigung der Aktuatoreinheit 30 einbringen.
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Über Sensoren 12, 14 und 16, welche über eine Erfassungs- und Steuerleitung 11 mit der Erfassungs- und Steuereinheit 10 verbunden sind, können Fahrzeugparameter und/oder Fahrparameter zur Charakterisierung einer Fahrsituation und/oder des Fahrverhaltens des Fahrzeugs 1 erfasst werden.
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Dabei können über die Sensoren 12, 14, 16 ein Lenkwinkel, ein Gierwinkel, eine Raddrehzahl, ein über das Lenkrad 21 ausgeübtes Lenkmoment, das auch als Hand- oder Fahrermoment bezeichnet wird, ein über die Aktuatoreinheit 30 ausgeübtes Stellmoment, deren Änderungsraten und/oder deren jeweilige zweite Ableitung nach der Zeit (Beschleunigungen) erfasst werden.
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Die von der Erfassungs- und Steuereinheit 10 erfassten Werte werden bewertet und können dazu genutzt werden, eine Klasseneinteilung zu bestätigen oder erneut durchzuführen und/oder auf Grund der Bewertung über die zusätzliche Erfassungs- und Steuerleitung 13 eine der Fahrsituation und/oder dem Fahrverhalten des Fahrzeugs 1 entsprechende Betätigung des Aktuators 30 zu veranlassen, um ein angepasstes Stellmoment im Lenksystem 20 zu generieren und den Rädern 4 aufzuprägen.
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Die 2 und 3 zeigen schematisch nach Art von Flussdiagrammen Details von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lenkunterstützungsverfahrens.
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Dabei geht es insbesondere um Prozesse 40 und 50 der Bestimmung der dem Fahrzeug 1 zuzuordnenden Fahrzeugklasse 61, 62, 63. Diese Prozesse 40, 50 können also als Klassenanpassung bezeichnet werden.
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Gemäß dem in 2 dargestellten Prozess 40 wird bei Fahrtbeginn 41 im Schritt 42 zunächst eine Startklasse 60 festgelegt, gemäß welcher das erfindungsgemäße Fahrzeug 1 zu Beginn der Fahrt klassifiziert wird, um mittels des Lenkunterstützungssystems 100 in den Vorgang des Lenkens des Fahrzeugs 1 eingreifen zu können.
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Dabei wird als Startklasse 60 zum Beispiel die Klasse 61 festgelegt, welche sportliche, leichte und/oder sensibel reagierende Fahrzeuge beschreibt, die auf einen Eingriff durch Bereitstellen eines Stellmoments besonders stark ansprechen. Bei einer derartigen Klassifizierung werden die Eingriffe in das Lenkunterstützungssystem 100 auf Grund der vorausgesetzten Sensibilität des Fahrzeugs 1 einen vergleichsweise geringen Einfluss auf das Verhalten des Fahrzeugs 1 während der Fahrt nehmen.
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Im Übergang zum Schritt 43 werden beim Erreichen eines oder mehrerer Detektionsfenster über die oben beschriebenen Sensoren 12, 14, 16 entsprechende Daten aufgenommen und in der Erfassungs- und Steuereinheit 10 gemäß dem Schritt 44 bewertet.
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Auf Grund der Bewertung im Schritt 44 erfolgt im nachfolgenden Schritt 45 eine Einteilung in eine - gegebenenfalls - neue Kritikalitätsklasse, insbesondere durch Festlegen einer neuen Fahrzeugklasse 61, 62 oder 63 zur Zuordnung zum Fahrzeug 1.
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Sollte sich bei der Überprüfung herausstellen, dass es sich bei dem Fahrzeug 1 tatsächlich um ein sportliches, leichtes und/oder sensibel reagieren des Fahrzeugs 1 handelt, so kann - in dem hier betrachteten Fall - die Startklasse 60 als zugeordnete Fahrzeugklasse beibehalten werden, also hier die Klasse 61 der sportlichen, leichten und/oder sensibel reagierenden Fahrzeuge 1.
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Stellt sich ein anderes Fahrverhalten für das Fahrzeug 1 ein, so muss entsprechend die Klasse 62 „normal“ oder 63 „träge“ gewählt und dem Fahrzeug 1 zugeordnet werden.
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Je nach - gegebenenfalls neu festgesetzter - dem Fahrzeug 1 zu geordneter Fahrzeugklasse 61, 62, 63 erfolgt dann im Schritt 46 gegebenenfalls ein Umschalten der entsprechenden Überwachungsgrenzen der Überwachungsfunktion des ausgeführten Lenkunterstützungsverfahrens im Lenkunterstützungssystem 100.
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Die Überwachungsgrenzen betreffen dabei zum Beispiel Grenzen von Werten bestimmter Überwachungsparameter, zum Beispiel Intervallgrenzen, den Zeitpunkt, den Zeitraum und/oder das Maß des Eingreifens, zum Beispiel des Bereitstellens eines Stellmoments durch das Lenkunterstützungssystem 100 und insbesondere durch den Aktuator 30.
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Dabei wird gemäß dem Schritt 47 geprüft, ob auf ein stärkeres Eingreifen im Sinne von höheren Werten des Eingriffs abgestellt werden kann.
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3 zeigt die Klassenanpassung 50 oder Klassenzuordnung einer Fahrzeugklasse 61 „sensibel“, 62 „normal“, 63 „träge“ zum Fahrzeug 1 in Abhängigkeit in den Schritten 51 und 53 erfasster Fahrparameter nämlich der Gierrate und des Lenkwinkels im Schritt 51 einerseits und des vom Fahrer ausgeübten Moment und des Unterstützungsmoments im Schritt 53 andererseits. In den Schritten 52 und 54 werden aus den erfassten Messwerten im Schritt 52 die Gierreaktion und Schritt 54 das Unterstützungsniveau ermittelt.
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Das Ermittlungsergebnis wird an einen Auswerteprozess im Schritt 55 weitergeleitet, wobei in Einheiten 56, 57 und 58 eine Zuordnung in die Klassen 61 „sensibel“, 62 „normal“ und 63 „träge“ erfolgt, wobei die erste Klasse 61 „sensibel“, wie dies oben bereits erwähnt wurde, auch als Startklasse 60 Verwendung finden kann.
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Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:
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Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Lenksystem 100 mit einer adaptiven Funktionalität zur Fehlererkennung und bedarfsgerechten Abschaltung.
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Auf Grund der Klassifizierung elektromechanischer Lenksysteme als sicherheitsrelevante Komponente bestehen hohe Anforderungen bezüglich der Ausfallsicherheit, der Fehlererkennung und der im Fehlerfall einzuleitenden Fehlerreaktionen.
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Insbesondere bei der Entwicklung von auf dem Steuergerät 10 implementierten Lenkfunktionen müssen verschiedene Maßnahmen umgesetzt werden.
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Lenkfunktionen berechnen auf der Basis von verschiedenen Eingangssignalen eine Lenkunterstützungskraft oder andere Teilkräfte, die zu einer Gesamtsollunterstützungskraft aufsummiert werden. Aus dieser Kraft wird ein Motorsollmoment berechnet, das von einem elektrischen Unterstützungsmotor 30 eingestellt wird.
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Ein Konzept, die hohen Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, bestünde darin, jeder Lenkfunktion eine Überwachungsfunktion zuzuordnen, die die korrekte Funktion der Lenkfunktion innerhalb definierter Grenzen permanent überwacht.
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Eine einfache Möglichkeit der Umsetzung eines derartigen Konzeptes bestünde darin, die jeweilige Funktion doppelt zu berechnen und die Ergebnisse zu vergleichen.
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Auf Grund der hohen Anforderungen an die Überwachungsfunktion und auch auf Grund der nur begrenzt zur Verfügung stehenden Rechenressourcen ist dies problematisch.
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Es ist eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, möglichst einfache Überwachungsfunktionen zu entwickeln, die deutlich komplexere Lenkfunktionen überwachen.
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Grundsätzlich werden an die Entwicklung und den Test und auch an die dabei zur Anwendung kommenden Prozesse der Überwachungsfunktionen höhere Anforderungen gestellt, als an die Lenkfunktion. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn eine Überwachungsfunktion softwaretechnisch einfache Mechanismen nutzt, die leicht implementierbar und testbar sind.
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Weiterhin werden bei den Lenkfunktionen geringere Anforderungen an die Sicherheitsintegrität der Eingangsgrößen gestellt.
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Auf Grund der hohen Anforderungen an Präsentation des Lenkgefühls müssen häufig sehr komplexe Lenkfunktionen umgesetzt werden, bei denen auf Grund von integrierten Regelalgorithmen, Filtern und anderen internen Rückführungen von Signalen kein direkter Rückschluss von den Eingangsgrößen auf die Ausgangsgrößen möglich ist.
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Eine weitere Herausforderung ergibt sich aus der Tatsache, dass baugleiche Lenksysteme 20 mit demnach auch identischer Software in vielen Fahrzeugvarianten und - typen einer Fahrzeugplattform eingesetzt werden.
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Grundsätzlich muss eine Überwachungsfunktion so ausgelegt werden, dass die Beherrschbarkeit des Fahrzeugs 1 auch im Fehlerfall gegeben ist.
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Die Fahrzeugreaktion auf einen Fehler ist jedoch stark von Fahrzeugparametern, z.B. vom Gewicht, der Gierträgheit, dem Gierübertragungsverhalten, dem Wankverhalten und so weiter, abhängig.
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Wenn eine Überwachungsfunktion unverändert bei verschiedenen Fahrzeugen 1 oder Fahrzeugtypen oder -klassen 61, 62, 63 eingesetzt werden soll, muss die Überwachungsfunktion demnach zunächst auf das Fahrzeug mit dem kritischsten Übertragungsverhalten ausgelegt werden.
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Häufig sind das leichte Fahrzeuge 1 mit sportlicher oder sensibler Auslegung in der Klasse 61, welche auch keine besonders hohen Lenkunterstützungskräfte erfordern.
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Tritt der Fall ein, dass mit der gleichen Lenkung 20 und Software und ohne Anpassung ein wesentlich schwereres Fahrzeug 1 betrieben werden soll, kann es dazu kommen, dass so hohe Unterstützungskräfte erforderlich sind, dass es zu einer Verletzung der auf das sportliche Fahrzeug 1 ausgelegten Überwachungsgrenze kommt.
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Eine Reduktion der Unterstützungskräfte kann hier nicht umgesetzt werden, da als Folge eine zu hohe Lenkkraft für den Fahrer resultiert, weiterhin wären auch Stelleingriffe von Fahrerassistenzsystemen nicht ausreichend hoch, um eine exakte Spurführung zu ermöglichen.
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Eine weitere Möglichkeit wäre die Anpassung der Überwachung in der Software. Dies wäre vergleichsweise leicht möglich, führte aber dazu, dass unterschiedliche Softwareversionen innerhalb einer Fahrzeugplattform vorlägen. Folge wäre eine deutliche Erhöhung der Kosten und des Aufwands bei Entwicklung und Fertigung.
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Eine erfindungsgemäße Lösung wird im Folgenden dargestellt.
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Diese nutzt die Tatsache aus, dass schwere Fahrzeuge 1 meist auch deutlich träger sind als leichte, sensibel reagierende und/oder sportliche Fahrzeuge, und so passt das erfindungsgemäße Vorgehen die Grenzen der Überwachungsfunktion automatisch an.
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Dazu wird ein Verfahrensablauf zur Lösung des Problems unter Bezugnahme auf 3 genauer beschrieben:
- - Ermittlung der Fahrzeugkritikalität aus dem Lenkunterstützungsniveau, z.B. aus dem Verhältnis Fahrermoment/Unterstützungskraft, und zwar im Zusammenhang mit den Schritten 53, 54 und 55 gemäß dem Prozess 50 aus 3.
- - Einteilung des Fahrzeugverhaltens in eine Klasse, z.B. 61 „sensibel/giftig“, 62 „normal“, 63 „träge“.
- - Anpassung der Überwachungsfunktionsgrenzen entsprechend der ermittelten Klasse 41, 62, 63.
- - Nach einem Fahrzeugstart wird das Fahrzeug 1 immer der Klasse 61 „giftig“ zugeordnet und also in der leichtesten Klasse angenommen, da sich die Einstufung durch Beladung und/oder nachträgliche Umbauten zwischen den Fahrten ändern kann.
- - In bestimmten Fahrsituationen wird die Kritikalität ermittelt, um dann - falls nötig - ggf. eine Anpassung in Richtung einer schweren und/oder trägeren Klasse durchzuführen.
- - Die Überwachungsfunktion passt die Grenze entsprechend an.
- - Folglich sind stärkere Eingriffe von Assistenzsystemen oder ein höherer Grad an Lenkunterstützung möglich.
- - Das Fenster für die Anpassung muss mit hoher Sicherheitsintegrität bestimmt werden können.
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Aus diesem Vorgehen ergeben sich folgende Vorteile:
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Über eine Änderung der Überwachungsfunktionsgrenzen passt sich das Verfahren von selbst an verschiedene Fahrzeugkategorien an. Es können nun für eine jeweilige Fahrzeugplattform oder darüber hinaus ein gemeinsames und einheitliches Verfahren und insbesondere eine gemeinsame und einheitliche Software eingesetzt werden, ohne dass es zum Beispiel zu Einschränkungen bei der Leistungsfähigkeit von Fahrerassistenzfunktionen kommt.
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Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann von der Einteilung in diskrete Klassen abgewichen werden.
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Die Fahrzeugkritikalität wird dabei ohne Abstufungen aus dem Lenkunterstützungsniveau berechnet und beispielsweise in Prozent angegeben, z.B. zu 100% beim kritischsten Fahrzeug, also dem Fahrzeug, welches am sensibelsten auf Lenkeingriffe reagiert.
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Hier ist eine noch genauere Anpassung der Überwachungsgrenzen möglich. Allerdings steigt auch der Aufwand, diese in den jeweiligen Fahrzeugen zu verifizieren, da alle sich ergebenden Sicherheitsgrenzen im Fahrversuch mit den entsprechenden Zielfahrzeugen überprüft werden müssen.
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So ist es im Sinne einer effizienten Entwicklung vorteilhaft, die Variantenanzahl durch die Einteilung in die oben genannten Klassen zu begrenzen.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem Beispiel genauer ausgeführt werden.
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Anhand einer Überwachungsfunktion für eine Fahrerassistenzfunktion wird die Funktionsweise beschrieben:
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Die Fahrerassistenzfunktion soll in der Lage sein, das Fahrzeug 1 in Interaktion oder auch ganz ohne Zutun des Fahrers bestimmte Bewegungen ausführen zu lassen.
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Dies erfolgt zum Beispiel durch die Vorgabe einer gewünschten Bahnkrümmung, eines Solllenkwinkels und/oder einer Sollzahnstangenposition durch das Fahrerassistenzsystem (FAS) über ein Bussystem an die Lenkung 20.
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Auf oder an der Lenkung 20 ist im Zusammenhang mit der Erfassungs- und Steuereinheit 10 ein Regelmechanismus implementiert, durch den das Sollmoment eines Unterstützungsmotors, zum Beispiel des Aktuators 30, so angesteuert wird, dass sich die erwünschte Sollgröße einstellt.
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Die Vorgabe kann zum Beispiel so gewählt werden, dass das Fahrzeug 1 auf einer Fahrspur geführt, in eine Parklücke dirigiert oder auch dynamisch um ein Hindernis herum geführt wird. Dazu muss die Lenkung in der Lage sein, hohe Unterstützungsmomente unabhängig vom Fahrer zu stellen.
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Des Weiteren dürfen das Fahrerassistenzsystem oder FAS und die auf der Lenkung implementierte Schnittstelle nicht zu für den Fahrer nicht mehr beherrschbaren Fahrsituationen führen, sollte es aus beliebigen Gründen, z. B. wegen eines Sensorfehlers, Elektronikdefekts, Rechenfehlers in der Software, Übertragungsfehlers des Bussystems, Aufschwingens des Reglers in der Lenkung 20 oder dergleichen, zu fehlerhaften Anforderungen kommen.
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Die Überwachungsfunktion muss eine solche Situation sicher erkennen und adäquate Maßnahmen einleiten.
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Es darf aber auch nicht zu einer Fehlererkennung kommen, wenn kein Fehler vorliegt.
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Also muss die Überwachungsfunktion schnell entscheiden können, ob ein durch den Regler berechneter Sollmotormomentenverlauf durch das FAS oder durch einen Systemfehler verursacht wurde.
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Das muss so schnell geschehen, dass kein kritischer Fahrzustand auftreten kann. Die Überwachung erfolgt in diesem Fall durch Prüfung, ob das Ausgangssignal der zu überwachenden Funktion bestimmte Amplituden und/oder zeitliche Grenzen überschreitet.
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Es können auch bestimmte Frequenzen des Signals oder der Energieinhalt des Signals mit zulässigen Grenzwerten verglichen werden.
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Für diese Unterscheidung dürfen aus Sicherheitsgründen nur Signale verwendet werden, die mit entsprechender Integrität zur Verfügung stehen.
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Des Weiteren werden an eine solche Überwachungsfunktion höchste Anforderungen hinsichtlich des Entwicklungsprozesses gestellt.
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Die der Überwachungsfunktion zur Verfügung stehende Zeit zum Unterscheiden, ob die Vorgabe erwünscht oder unerwünscht ist, hängt von der Fahrzeugreaktion ab. Sie variiert also mit Fahrzeuggewicht, Trägheit, Giereigenfrequenz usw.
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Bei einem schwereren Fahrzeug 1 mit höherer Achslast ist für einen automatischen Ausweichvorgang ein höheres Unterstützungsmoment erforderlich als bei einem Kleinwagen. Allerdings ist das schwere Fahrzeug 1 meistens auch träger und/oder langsamer in seiner Reaktion auf das Sollmoment, so dass die Überwachungsfunktion höhere Unterstützungsmomente zulassen kann.
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Ein Fehler, der bei einem leichten, dynamischen Fahrzeug 1 nicht mehr beherrschbar wäre, kann bei einem großen und/oder trägen Fahrzeug 1 noch beherrscht werden.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht in beiden Fahrzeugen die Verwendung der gleichen Überwachungsfunktion.
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Bei normaler Fahrt wird zunächst ermittelt, um welche Fahrzeugvariante es sich handelt. Das kann auch schon bei noch nicht aktiviertem FAS geschehen, z.B. durch Auswerten des Lenkunterstützungsniveaus.
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Es kann beispielsweise in einem durch eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit und einen bestimmten Lenkwinkelverlauf - gegebenenfalls können auch andere und/oder weitere Größen einbezogen werden - gekennzeichneten Detektionsfenster das Verhältnis zwischen Lenkmoment und Unterstützungskraft, zwischen Lenkwinkelvorgabe und Gierreaktion und/oder Verhältnisse anderer und/oder weiterer Größen gebildet werden.
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Um eine sichere Erkennung zu erhalten, sollten alle verwendeten und/oder möglichen Kriterien ein einheitliches Ergebnis repräsentieren. Nur dann lässt sich eine neue Kritikalitätsklasse sicher zuordnen, wie dies in 3 dargestellt ist.
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Die Grenzen der Überwachungsfunktion werden, wenn eine trägere Reaktion ermittelt wurde als aktuell gesetzt ist, auf weniger kritische Werte umgeschaltet. Als Folge können dann z.B. dynamischere Ausweichmanöver auf höherem Kraftniveau zugelassen werden.
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Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Karosserie, Rahmen
- 4
- Rad
- 10
- Erfassungs- und/oder Steuereinheit
- 11
- Erfassung- und/oder Steuerleitung
- 12
- Sensor
- 14
- Sensor
- 16
- Sensor
- 20
- Lenksystem, Lenkung
- 21
- Lenkrad
- 22
- Lenkwelle
- 23
- Spurstange
- 24
- Gelenk, Lenkgelenk
- 25
- Radträger
- 30
- Aktuatoreinheit
- 40
- Klassenanpassung
- 41-47
- Schritte
- 50
- Klassenanpassung
- 51-58
- Schritte
- 60
- Startklasse
- 61
- Fahrzeugklasse, „leicht“, „sensibel“, „giftig“
- 62
- Fahrzeugklasse, „normal“
- 63
- Fahrzeugklasse, „träge“
- 100
- Lenkunterstützungssystem
