DE102017205564B4

DE102017205564B4 - Lenkungsunterstützungssystem und Verfahren zum Bestimmen einer voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude eines Lenkrads eines Fahrzeugs bei einem Fahrspurwechsel

Info

Publication number: DE102017205564B4
Application number: DE102017205564.2A
Authority: DE
Inventors: Helmuth Bosch; Peter Zegelaar; Michael SCHIEBAHN
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2019-10-17
Anticipated expiration: 2037-04-01
Also published as: US11801891B2; US20180281848A1; CN109050523A; DE102017205564A1; US10800450B2; US20210009200A1

Abstract

Verfahren zum Bestimmen einer voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude (Δ, 404, 504, 604, 704, 904, 1004) eines Lenkrads eines Fahrzeugs bei einem Fahrspurwechsel, umfassend:- Bestimmen (201, 802) eines Lenkwinkelmesswerts (α) eines Lenkrads eines Fahrzeugs zu einem Messzeitpunkt während eines Fahrspurwechsels;- Bestimmen (202, 803) eines Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswerts (ȧ) des Lenkrads zu dem Messzeitpunkt; und- Bestimmen (203, 805) einer an einem späteren Zeitpunkt als dem Messzeitpunkt während des Fahrspurwechsels voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude (Δ, 404, 504, 604, 704, 904, 1004) in Abhängigkeit von zumindest dem Lenkwinkelmesswert (α) und dem Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswert (α̇) zu dem Messzeitpunkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude eines Lenkrads eines Fahrzeugs bei einem Fahrspurwechsel. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Lenkungsunterstützungssystem für ein Fahrzeug, das das Verfahren ausführt, sowie ein Computerprogrammprodukt zum Ausführen des Verfahrens.
Fahrerassistenzsysteme können den Fahrer eines Fahrzeugs bei der Fahrzeugsteuerung unterstützen, beispielsweise während eines Fahrspurwechsels. Beispielsweise hilft das von Ford entwickelte Kollisionsvermeidungssystem oder Lenkungsunterstützungssystem „Evasive Steering Assist“ (ESA) dem Fahrer, einen Fahrspurwechsel bei einem unerwarteten Hindernis, auf das der Fahrer mit einer spontanen Ausweich-Lenkbewegung reagiert, sicher durchzuführen, so dass ein Hindernis gefahrlos umfahren werden kann, indem unter anderem auf die Verkehrssituation abgestimmt das Drehmoment des Lenkrads inkrementell verändert wird.
Um das Fahrverhalten des Fahrzeugs positiv zu beeinflussen, sollte allerdings nur in die Lenkung eingegriffen werden, wenn sich das Fahrzeug zuvor in einem stabilen Fahrzustand befunden hat und die vom Fahrer veranlasste Lenkbewegung es vorteilhaft erscheinen lässt, dass das Lenkungsunterstützungssystem gegebenenfalls die Lenkbewegung verstärkend oder reduzierend beeinflussen sollte, beispielsweise wenn die Lenkbewegung zu gering auszufallen scheint oder zu spät veranlasst wurde. Hierzu muss die vom Fahrer veranlasste Lenkbewegung noch während des Lenkmanövers ausgewertet werden.
In der DE 100 54 647 A1 wird ein Verfahren zur Regelung der Fahrstabilität gezeigt, wobei bei stabilem Fahrverhalten anhand eines hochdynamischen Anlenkens aus dem zeitlichen Verlauf der Lenkradwinkelgeschwindigkeit ein Vorliegen einer Tendenz zu einem nachfolgenden instabilen Fahrverhalten ermittelt wird.
In der DE 103 03 154 A1 wird ein Verfahren zur Regelung der Fahrstabilität gezeigt, bei dem ein hochdynamisches Anlenken anhand der Amplitude, der Frequenz und des Nulldurchgangs des Lenkwinkels festgestellt wird und dann bei einer Tendenz zu einem nachfolgenden instabilen Fahrverhaltens eine unterstützende Lenkkraft in Richtung eines untersteuernden Fahrzeugkurses aufgebracht wird.
In der DE 103 25 587 A1 wird eine Fahrzeuglenkregelungsvorrichtung gezeigt, bei der eine Lenkgegenkraft vergrößert wird, wenn eine detektierte Lenkgeschwindigkeit größer als ein voreingestellter Geschwindigkeitswert ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Ausmaß einer von einem Fahrer eingeleiteten Lenkbewegung so rechtzeitig zu erfassen, dass der Einsatz eines Lenkungsunterstützungssystems besser auf die vom Fahrer veranlasste Lenkbewegung abgestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Bestimmen einer voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude eines Lenkrads eines Fahrzeugs bei einem Fahrspurwechsel nach Anspruch 1, einem Lenkungsunterstützungssystem nach Anspruch 17, sowie einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 18 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das Bestimmen einer voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude eines Lenkrads eines Fahrzeugs bei einem Fahrspurwechsel. Es umfasst ein Bestimmen eines Lenkwinkelmesswerts a_stw eines Lenkrads des Fahrzeugs zu einem Messzeitpunkt t_m während eines Fahrspurwechsels und ein Bestimmen eines Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswerts α̇_stw des Lenkrads zu dem Messzeitpunkt t_m sowie ein Bestimmen einer an einem späteren Zeitpunkt als dem Messzeitpunkt t_m während des Fahrspurwechsels voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude Δ_est in Abhängigkeit von zumindest dem Lenkwinkelmesswert a_stw und dem Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswert α̇_stw zu dem Messzeitpunkt t_m .
Die Lenkwinkelamplitude bezeichnet hierbei den maximalen Lenkwinkel, d. h. den maximalen Rotations- oder Drehwinkel des Lenkrads des Fahrzeugs, um den der Fahrer das Lenkrad während des Fahrspurwechselmanövers relativ zu seiner Null- bzw. Geradeausfahrposition dreht. Die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude bzw. voraussichtliche Lenkwinkelamplitude zu einem Messzeitpunkt stellt einen Schätzwert der voraussichtlich an einem späteren Zeitpunkt als dem Messzeitpunkt t_m zu erwartenden tatsächlichen Lenkwinkelamplitude auf der Basis von zum Messzeitpunkt verfügbaren Lenkwinkel- und Lenkwinkelgeschwindigkeitsinformationen dar.
Ein Vorteil des Verfahrens ist es, dass auf diese Weise ein Schätzwert für die tatsächliche Lenkwinkelamplitude während des Lenkmanövers verfügbar gemacht werden kann, noch bevor der Fahrer das Lenkrad bis in die seines Erachtens nach erforderliche maximale Auslenkung rotiert hat (Phasenvorteil). Dies erlaubt beispielsweise, ein Lenkungsunterstützungssystem bzw. dessen Einfluss auf die Lenkung noch rechtzeitig zu aktivieren oder zu deaktivieren oder, je nach Grad der Abweichung des voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitudenwertes von einem durch das System als erforderlich ermittelten Wert, den Einfluss des Lenkungsunterstützungssystems auf die Lenkung während des Lenkmanövers zu dosieren.
In einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude, zumindest den Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswert α̇_stw mit einem von einem geschätzten Lenkfrequenzwert fest abhängigen Normalisierungsfaktor zu gewichten. Die Lenkbewegung und somit der Verlauf des Lenkwinkels bei einem Fahrspurwechsel ist typischerweise zumindest näherungsweise sinusförmig. Entsprechend verläuft die Lenkwinkelgeschwindigkeit zumindest näherungsweise cosinusförmig. Um die Winkelwerte und die Winkelgeschwindigkeitswerte im Rahmen einer Formel vergleichbar gewichtet berücksichtigen zu können, ist es daher vorteilhaft den Lenkwinkelgeschwindigkeitswert abhängig von dem geschätzten Lenkfrequenzwert fest zu normieren, beispielsweise mit dem Faktor (2πf_est )^-1.
Die zu erwartende Lenkfrequenz bei einem Fahrspurwechsel ist, beispielsweise bedingt durch die Fahrzeugeigenschaften und die Eigenschaften des Lenkrads sowie die Eigenschaften der Straße, der anderen Fahrzeuge usw., in einem bestimmten Rahmen vorhersagbar. Für die zu erwartende bzw. geschätzte Lenkfrequenz fest kann beispielsweise ein Erfahrungswert zugrunde gelegt werden oder sie kann in Tests oder Berechnungen ermittelt werden.
In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt der geschätzte Lenkfrequenzwert f_est mindestens 0,6 Hz und höchstens 0,8 Hz. Vorzugsweise beträgt der geschätzte Lenkfrequenzwert fest 0,7 Hz. Dieser Wert bzw. der Bereich um diesen Wert grenzt einen für Kraftfahrzeuge auf einer Straße typischerweise bei einem Fahrspurwechsel auftretenden Wertebereich für eine maximal zu erwartende Lenkfrequenz ein. Dies hat den Vorteil, dass so insbesondere eine Abstimmung auf schnelle Lenkbewegungen erfolgt, wie sie beispielsweise bei einem unerwarteten Ausweichmanöver auftreten.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der geschätzte Lenkfrequenzwert f_est bestimmt als $f_{e s t} = min (f_{m a x}, \frac{1}{2 (t_{m} - t_{0})}),$
wenn t₀ ≤ t_m ≤ t₁, wobei t_m der Messzeitpunkt, t₀ der Zeitpunkt des Beginns des Lenkens, um den Fahrspurwechsel zu beginnen, t₁ der Zeitpunkt des Beginns eines Gegenlenkens, um den Fahrspurwechsel zu beenden, und f_max ein geschätzter maximaler Lenkfrequenzwert sind.
Wenn das Fahrzeug bis t₀ geradeaus fährt, wird während der Lenkbewegung durch den immer größeren Lenkwinkel das Fahrzeug einen immer engeren Bogen fahren, bis die Lenkwinkelamplitude erreicht ist. Danach, wenn der Fahrer beginnt, den Winkel wieder zu verringern, wird das Fahrzeug immer noch einen Bogen fahren, aber der Radius wird wieder größer. Ist der Lenkwinkel wieder bei null bzw. dem Ausgangswert oder Geradeausfahrwert, fährt das Fahrzeug geradeaus, aber in einem Winkel weg von der bisherigen Fahrtrichtung. Zu diesem Zeitpunkt t₁ beginnt der Fahrer mit dem Gegenlenken. Um das Fahrzeug wieder parallel zur bisherigen Fahrtrichtung auszurichten, nur eben auf einer anderen Fahrspur, muss der Fahrer ab dem Zeitpunkt t₁ das Lenkrad über die Nullposition, also die Ausgangs- bzw. Geradeausfahrposition, hinaus in die entgegengesetzte Drehrichtung bewegen. Für den geschätzten maximalen Lenkfrequenzwert f_max kann beispielsweise ein Wert im Bereich von 0,6 Hz bis 0,8 Hz, insbesondere 0,7 Hz angenommen werden, d. h. eine für einen sehr schnellen Fahrspurwechsel typische Frequenz.
Der geschätzte Lenkfrequenzwert fest wird gemäß der beschriebenen Ausführungsform in der ersten Hälfte des als sinusförmig angenommenen Verlaufs des Lenkwinkels gegenüber dem geschätzten maximalen Lenkfrequenzwert f_max reduziert, wenn der Fahrer langsam lenkt. Je langsamer die Lenkbewegung durch den Fahrer verläuft, desto länger beträgt die Zeit bis zum Zeitpunkt t₁ und desto geringer wird der geschätzte Lenkfrequenzwert f_est ; für die zweite Hälfte des Sinusverlaufs wird fest dann konstant gehalten. Auf diese Weise wird die Schätzung des Lenkfrequenzwerts genauer an die tatsächlich gerade ablaufende Lenkbewegung angepasst.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude Δ_est bestimmt als $Δ_{e s t} = \sqrt{α_{s t w}^{2} + {(\frac{1}{2 π f_{e s t}} {\dot{α}}_{s t w})}^{2}},$
wobei a_stw der Lenkwinkelmesswert, ȧ_stw der Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswert und fest der geschätzte Lenkfrequenzwert sind. a_stw und ȧ_stw sind dabei zeitabhängig (a_stw(t) und α̇_stw(t)) und liefern zum jedem Messzeitpunkt t = t_m bzw. kontinuierlich einen zugehörigen Wert für die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude Δ_est .
Diese Bestimmung der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude Δ_est ist besonders vorteilhaft und genau, wenn die zugrunde liegende Annahme zutrifft, dass der Verlauf des Lenkwinkels sinusförmig über der Zeit ist und somit der Verlauf der als dessen Ableitung definierten Lenkwinkelgeschwindigkeit cosinusförmig. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Fahrer Slalom-Lenkbewegungen oder ein Fahrspurwechselmanöver durchführt. Durch die Bildung der Wurzel aus der Summe der Quadrate der der Sinus- und Cosinus-Funktionen ergibt sich direkt die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude, und es kann sehr schnell eine Schätzung berechnet werden, noch bevor die tatsächliche Lenkwinkelamplitude erreicht wird.
In einer Ausführungsform wird vor der Bestimmung der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude zunächst ein Vergleich zwischen dem Lenkwinkelmesswert und dem mit dem Faktor (2πf_est )^-1 normalisierten Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswert durchgeführt. Liegt der normalisierte Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswert deutlich über dem Lenkwinkelmesswert, deutet dies auf ruckartiges Lenken hin. Wenn der Fahrer beispielsweise sehr schnell, d. h. mit einer sehr hohen Lenkwinkelgeschwindigkeit, eine Lenkbewegung durchführt, den maximalen Lenkwinkel lange beibehält und dann sehr schnell eine Lenkbewegung in die entgegengesetzte Richtung durchführt, trifft die Annahme eines sinusförmigen Verlaufs des Lenkwinkels nicht bzw. nur ungenau zu, so dass die darauf basierende Schätzung von fest ungenau sein kann. In diesem Fall kann beispielsweise die Schätzung deaktiviert, auf ein anderes Schätzverfahren umgeschaltet oder der Schätzwert durch weitere Korrekturparameter angepasst werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude Δ_est bestimmt als $Δ_{e s t} = max (| α_{s t w} |, | \frac{1}{2 π f_{e s t}} {\dot{α}}_{s t w} |),$
wobei a_stw der Lenkwinkelmesswert, α̇_stw der Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswert und fest der geschätzte Lenkfrequenzwert sind. Die Bestimmung der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude erfolgt, je nachdem welcher Wert größer ist, entweder als Betrag, also Absolutwert, des Lenkwinkelmesswerts a_stw oder als Betrag des mit $\frac{1}{2 π f_{e s t}}$
normierten Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswerts ȧ_stw.
Diese Form der Bestimmung der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude bietet den Vorteil, dass die Berechnung gegenüber der Bestimmung einer Wurzel aus einer Summe von Quadraten stark vereinfacht ist, eine noch höhere Geschwindigkeit bei der Berechnung erlaubt und auch eine Vereinfachung darstellt, wenn das Verfahren in Hardwareschaltung realisiert werden soll. Auch hier besteht ein Phasenvorteil, so dass zumindest zeitweise der Wert der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude vor dem Auftreten des tatsächlichen Lenkwinkelamplitudenwerts diesen gut abschätzt.
In einer weiteren Ausführungsform erzeugt während des Fahrspurwechsels zumindest zeitweise ein Lenkungsunterstützungssystem ein zusätzliches Lenkungsdrehmoment. Dies hat den Vorteil, dass das zusätzliche Lenkungs-Drehmoment dazu genutzt werden kann, ein durch die Lenkbewegung des Fahrers verursachtes Lenkungs-Drehmoment zu verstärken, beispielsweise wenn die Bestimmung der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude ergeben hat, dass die Lenkbewegung nicht stark oder schnell genug auszufallen scheint, um einem erkannten Hindernis sicher auszuweichen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Bestimmen des Lenkwinkelmesswerts a_stw , das Bestimmen des Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswerts ȧ_stw und das Bestimmen der an einem späteren Zeitpunkt als dem Messzeitpunkt t_m während des Fahrspurwechsels voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude Δ_est zumindest über einen Messzeitraum für mehrere Messzeitpunkte t_m oder kontinuierlich. Durch das wiederholte oder kontinuierliche Ermitteln des voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitudenwertes können zum einen aktuelle Informationen über den Fahrzustand des Fahrzeugs erhalten werden, zum anderen können aus dessen Verlauf bzw. Veränderung zusätzliche Informationen gewonnen werden, beispielsweise über das Lenkungsverhalten des Fahrers, die bei der Steuerung eines Einsatzes eines Lenkungsunterstützungssystems hilfreich sind.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Bestimmen der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude Δ_est eine Mittelung mehrerer in dem Messzeitraum zu verschiedenen Messzeitpunkten bestimmter voraussichtlich auftretender Lenkwinkelamplituden oder eine Tiefpassfilterung einer kontinuierlich über dem Messzeitraum bestimmten Lenkwinkelamplitude. Auf diese Weise wird eine Glättung bzw. ein Memorier-Effekt erzeugt. So wird sichergestellt, dass, wenn beispielsweise in einem Messzeitfenster vor einem Ausweichmanöver bzw. Fahrspurwechsel nur wenig gelenkt wird, auch die gemittelte bzw. gefilterte voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude klein ist. Bei einer häufig aktualisierten oder kontinuierlichen Ermittlung der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude wird so deren Verwendbarkeit beispielsweise bei der Steuerung des Lenkwinkelunterstützungssystems verbessert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird, wenn die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude über einem Stabilitätsschwellenwert liegt, der einem stabilen Fahrzustand des Fahrzeugs zugeordnet ist, das von dem Lenkungsunterstützungssystem zusätzlich erzeugte Lenkungs-Drehmoment abgeschaltet oder nicht zugeschaltet. So kann ein maximaler Lenkwinkel festgelegt werden, in dem das Fahrzeug sich noch in einem stabilen Fahrzustand befindet, und dessen Überschreiten auf einen instabilen Fahrzustand hindeutet. Vorteilhafterweise kann so vermieden werden, dass das Lenkungsunterstützungssystem in die Lenkung des Fahrzeugs eingreift, wenn sich dieses in einem instabilen Zustand befindet, oder dass es einen bereits begonnenen Eingriff fortsetzt, obwohl sich das Fahrzeug in einem instabilen Zustand befindet.
Ergeben weitere Messungen, dass der Stabilitätsschwellenwert nicht mehr überschritten wird, sich das Fahrzeug also (wieder) in einem stabilen Fahrzustand befindet, kann vorgesehen sein, das zusätzlich erzeugte Lenkungsdrehmoment wieder zuzuschalten.
In einer beispielhaften Ausführungsform hängt der Stabilitätsschwellenwert von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs ab. Dies bietet den Vorteil, dass die Beurteilung, ob sich das Fahrzeug in einem instabilen Zustand befindet, dynamisch an den tatsächlichen Zustand angepasst werden kann. So kann vermieden werden, dass durch den Einsatz des Lenkungsunterstützungssystems zum falschen Zeitpunkt möglicherweise gefährliche Fahrsituationen entstehen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Bestimmen einer erforderlichen Lenkwinkelamplitude und ein Vergleichen der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude und der erforderlichen Lenkwinkelamplitude. Auf diese Weise wird ein Maß dafür zur Verfügung gestellt, ob und in welchem Umfang Bedarf für den Einsatz des Lenkungsunterstützungssystems besteht. Während eines Fahrspurwechsels kann so überprüft werden, ob die Lenkbewegung des Fahrers ausreichen wird, um einem Hindernis durch einen Fahrspurwechsel auszuweichen und ob der Einfluss des Lenkungsunterstützungssystems angepasst werden sollte. Beträgt während des Fahrspurwechsels die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude nicht zumindest die erforderliche Lenkwinkelamplitude, wird das Lenkwinkelunterstützungssystem das zusätzliche Lenkungs-Drehmoment derart anpassen, dass zumindest die erforderliche Lenkwinkelamplitude rechtzeitig erreicht wird.
Die erforderliche Lenkwinkelamplitude ist dabei abhängig von Parametern des Fahrzeugs und von der tatsächlichen Verkehrssituation, insbesondere dem Vorhandensein eines Hindernisses in Fahrtrichtung. Ein Hindernis kann alles sein, was ein Ausweichmanöver bzw. einen Fahrspurwechsel notwendig macht, beispielsweise ein anderes, stehendes oder langsamer fahrendes Fahrzeug oder ein Gegenstand oder eine Person auf der Fahrbahn.
In einer beispielhaften Ausführungsform erfolgt das Bestimmen einer erforderlichen Lenkwinkelamplitude in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, insbesondere der longitudinalen Geschwindigkeit, und einem Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis. Auf diese Weise kann durch die Bestimmung von nur zwei Parametern die verbleibende Zeit bestimmt werden, sofern das Hindernis sich nicht bewegt. Bewegt es sich mit einer Geschwindigkeit in dieselbe Richtung wie das Fahrzeug, das die Messung durchführt, stellt die berechnete erforderliche Lenkwinkelamplitude sogar nur einen maximal erforderlichen Wert dar. Dieses einfache Verfahren eignet sich beispielsweise für den Einsatz bei einer Autobahnfahrt, bei der die Wahrscheinlichkeit einer negativen Geschwindigkeit des Hindernisses, also eines Entgegenkommens in entgegengesetzter Fahrtrichtung, ein unwahrscheinlicher Fall ist.
Die Entfernung zu dem vor dem Fahrzeug befindlichen Objekt kann beispielsweise basierend auf Daten bestimmt werden, die von einem Kamera- Radar- oder Lidar-System des Fahrzeugs erfasst werden.
Vorzugsweise werden in die Bestimmung der erforderlichen Lenkwinkelamplitude weitere Parameter einbezogen, um die Komplexität und Vielfalt der Verkehrssituationen noch besser zu berücksichtigen. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform erfolgt daher das Bestimmen einer erforderlichen Lenkwinkelamplitude außerdem in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden: der Geschwindigkeit des Hindernisses, einem erforderlichen lateralen Offset und einer Griffigkeit des Fahrwegs.
Wird der Abstand vom Fahrzeug relativ zum Hindernis über der Zeit überwacht, kann auch die Geschwindigkeit des Hindernisses ermittelt werden. Die Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Abstandes relativ zum Hindernis bietet den Vorteil, dass die erforderliche Lenkwinkelamplitude genauer an die tatsächliche Verkehrssituation angepasst bestimmt wird. Insbesondere kann so auch der besonders gefährliche Fall erkannt werden, bei dem sich das Hindernis auf das Fahrzeug zubewegt.
Der erforderliche laterale Offset zum Umfahren des Hindernisses oder seitliche Abstand zum Beispiel zu weiteren Fahrzeugen oder zum Fahrbahnrand bzw. einer Fahrbahnbegrenzung kann die erforderliche Lenkwinkelamplitude ebenfalls beeinflussen und beispielsweise auf eine maximal zulässige Lenkwinkelamplitude beschränken. Auch eine beispielsweise wegen Schnee, Eis, Regen, Öl usw. geänderte Reibung bzw. veränderte Griffigkeit der Fahrbahn kann die erforderliche Lenkwinkelamplitude auf einen Zulässigkeitsbereich beschränken. Auf diese Weise kann die Sicherheit beim Fahrspurwechsel erhöht werden und die Stabilität des Fahrzustands des Fahrzeugs während des Fahrspurwechsels bzw. Ausweichmanövers noch besser sichergestellt werden.
Für den Fall, dass die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude über einen Zeitraum mehrfach oder kontinuierlich bestimmt wird, kann ferner vorgesehen sein, den Maximalwert der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude zwischen zu speichern und ggf. zu aktualisieren und diesen für den Vergleich mit dem erforderlichen Wert zu verwenden. Auf diese Weise wird das Verfahren robuster und es wird sichergestellt, dass die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude nicht als zu gering angenommen wird und der Einsatz des Lenkungsunterstützungssystems zu stark ausfällt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird, wenn das Vergleichen der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude mit der erforderlichen Lenkwinkelamplitude ergibt, dass die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude größer als die erforderliche Lenkwinkelamplitude ist, das von dem Lenkungsunterstützungssystem zusätzlich erzeugte Lenkungs-Drehmoment zumindest reduziert. Die erforderliche Lenkwinkelamplitude stellt also einen unteren Grenzwert dar. Während eines Fahrspurwechsels, bei dem das Lenkungsunterstützungssystem mit einem zusätzlichen Lenkungs-Drehmoment die Lenkbewegung verstärkt, wird der Vorgang wie berechnet fortgesetzt. Wird dieser untere Grenzwert überschritten, kann die Einflussnahme des Lenkungsunterstützungssystems verringert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Vergleichen außerdem ein Vergleichen der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude mit einem oberen Schwellenwert, und wenn das Vergleichen ergibt, dass die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude größer als die erforderliche Lenkwinkelamplitude ist und über dem oberen Schwellenwert liegt, wird das von dem Lenkungsunterstützungssystem zusätzlich erzeugte Lenkungs-Drehmoment abgeschaltet. Der obere Schwellenwert stellt dabei zumindest einen oberen Grenzwert dar und kann dem Stabilitätsschwellenwert entsprechen, ab dem der Fahrzustand des Fahrzeugs instabil wird, kann aber auch niedriger liegen, wenn auch andere gemessene oder angenommene Parameter der Verkehrssituation berücksichtigt werden, beispielsweise die Griffigkeit der Fahrbahn oder der laterale Offset. So wird verhindert, dass der Einsatz des Lenkungsunterstützungssystems sich negativ anstatt positiv auf das Fahrverhalten in der Situation auswirken kann.
In einer Ausführungsform ist es insbesondere vorgesehen, wenn die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude in einem Bereich zwischen der erforderlichen Lenkwinkelamplitude (als unterer Bereichsgrenze oder unterem Schwellenwert eines Zulässigkeitsbereichs für die Lenkwinkelamplitude) und dem oberen Schwellenwert (als oberer Bereichsgrenze des Zulässigkeitsbereichs für die Lenkwinkelamplitude) liegt, die Unterstützung durch das zusätzliche Lenkungs-Drehmoment des Lenkungsunterstützungssystems zu interpolieren, beispielsweise linear, je nachdem, wie nah der Wert der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude der oberen bzw. der unteren Bereichsgrenze kommt.
Darüber hinaus betrifft der Gegenstand eines nebengeordneten Anspruchs ein Lenkungsunterstützungssystem für ein Fahrzeug, dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von Umgebungsparametern und Fahrzeugparametern ein zusätzliches Lenkungs-Drehmoment zu erzeugen und eine Lenkradbewegung bei einem Fahrspurwechsel zu beeinflussen. Erfindungsgemäß ist das Lenkungsunterstützungssystem dazu ausgebildet, ein Verfahren gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude eines Lenkrads eines Fahrzeugs bei einem Fahrspurwechsel auch im Rahmen eines Lenkungsunterstützungssystems für ein Fahrzeug umgesetzt.
Das Lenkungsunterstützungssystem kann dazu Mittel umfassen, um ein zusätzliches Lenkungs-Drehmoment zu erzeugen und auf das Lenkungssystem des Fahrzeugs zu übertragen, sowie Mittel, um Fahrzeugparameter wie die Geschwindigkeitsinformation oder den Lenkwinkel zu erfassen bzw. darauf zuzugreifen, und ggf. Mittel bzw. Sensoren, um Umgebungsinformationen aufzunehmen, beispielsweise Radar-, Lidar- oder Kamerainformationen, oder geeignete Schnittstellen, um auf die Daten geeigneter vorhandener Sensoren zuzugreifen. Darüber hinaus umfasst das Lenkungsunterstützungssystem eine Vorrichtung, programmiert bzw. programmierbar, zumindest Teile des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.
Der Gegenstand eines weiteren nebengeordneten Anspruchs betrifft daher auch ein Computerprogrammprodukt, das Codeanteile umfasst, die, wenn sie auf einer programmierbaren Vorrichtung ausgeführt werden, die programmierbare Vorrichtung veranlassen, ein Verfahren gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens auch im Rahmen eines Computerprogrammprodukts umgesetzt.
Eine programmierbare Vorrichtung ist beispielsweise ein Steuergerät oder Computer, der einen Mikrocontroller oder Prozessor und einen Speicher umfasst, wobei der Speicher Anweisungen in Form von Codeanteilen speichert, die von dem Prozessor ausführbar sind.
Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Diagramm eines prinzipiellen Verlaufs eines Lenkwinkels und der zugehörigen Lenkwinkelgeschwindigkeit unter der Annahme von sinusförmigen Verläufen;
2 eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels eines Verfahrens zum Bestimmen einer voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude eines Lenkrads eines Fahrzeugs bei einem Fahrspurwechsel gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 ein Diagramm eines ersten Beispiels eines möglichen Verlaufs eines Lenkwinkels und einer zugehörigen Lenkwinkelgeschwindigkeit während eines Fahrspurwechsels;
4 ein Diagramm eines zweiten Beispiels eines möglichen Verlaufs eines Lenkwinkels und einer zugehörigen Lenkwinkelgeschwindigkeit sowie der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude während eines Fahrspurwechsels;
5 ein Diagramm eines dritten Beispiels eines möglichen Verlaufs eines Lenkwinkels und einer zugehörigen Lenkwinkelgeschwindigkeit sowie der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude während eines Fahrspurwechsels;
6 ein Diagramm eines vierten Beispiels eines möglichen Verlaufs eines Lenkwinkels und einer zugehörigen Lenkwinkelgeschwindigkeit sowie der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude während eines Fahrspurwechsels;
7 ein Diagramm eines fünften Beispiels eines möglichen Verlaufs eines Lenkwinkels und einer zugehörigen Lenkwinkelgeschwindigkeit sowie der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude während eines Fahrspurwechsels;
8 eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels eines Verfahrens zum Bestimmen einer voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude eines Lenkrads eines Fahrzeugs bei einem Fahrspurwechsel gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
9 eine schematische Darstellung einer Steuerung des Aktivierungszustands eines Lenkungsunterstützungssystems;
10 eine schematische Darstellung einer Steuerung einer Parameteranpassung für ein Lenkungsunterstützungssystem; und
11 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Lenkungsunterstützungssystems für ein Fahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend und nachstehend beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
1 zeigt ein Diagramm eines prinzipiellen Verlaufs eines Lenkwinkels und der zugehörigen Lenkwinkelgeschwindigkeit unter der Annahme von sinusförmigen Verläufen. Dabei zeigt Kurvenverlauf 101 eine Sinus-Funktion X(t) = A · sin(2πft), wobei t die Zeit, f die Lenkfrequenz, X(t) den Lenkwinkel und A die Lenkwinkelamplitude darstellen. Dies entspricht häufig näherungsweise dem Verlauf eines Lenkwinkels des Lenkrads eines Fahrzeugs, wenn der Fahrer mit dem Fahrzeug Slalom fährt oder einen Fahrspurwechsel durchführt. Der Kurvenverlauf 102 zeigt die Ableitung von X(t) nach der Zeit und somit die zugehörige Lenkwinkelgeschwindigkeit Z(t) = 2πfA·cos(2πft) mit der Amplitude 2πfA. Hieraus ergibt sich unter der Berücksichtigung, dass die Summe der Quadrate von Sinus und Cosinus eins ergibt, dass ein Schätzwert für die Lenkwinkelamplitude A_est bestimmbar ist als $A_{e s t} = \sqrt{X {(t)}^{2} + {(\frac{1}{2 π f} \dot{X} (t))}^{2}} .$
Für tatsächlich rein sinusförmige Verläufe besteht keine Abhängigkeit von der Zeit, und für einen Messzeitpunkt t = t_m ist durch Messung des Lenkwinkels X(t_m) = a_stw und der Lenkwinkelgeschwindigkeit X(t) = ȧ_stw zu diesem Zeitpunkt die geschätzte oder voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude direkt bestimmbar, sofern die Lenkfrequenz bekannt ist. Die Bestimmung von A_est ist somit insbesondere auch möglich, noch bevor bei der Drehung des Lenkrads die tatsächliche Lenkwinkelamplitude erreicht wurde.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels eines entsprechenden Verfahrens zum Bestimmen einer voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude eines Lenkrads eines Fahrzeugs bei einem Fahrspurwechsel gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Es umfasst einen Schritt des Bestimmens 201 des Lenkwinkelmesswerts a_stw des Lenkrads des Fahrzeugs zu dem Messzeitpunkt t_m während eines Fahrspurwechsels. In einem weiteren Schritt 202 wird der Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswert ȧ_stw des Lenkrads zu dem Messzeitpunkt t_m bestimmt und schließlich damit ein Bestimmen 203 der an einem späteren Zeitpunkt als dem Messzeitpunkt t_m während des Fahrspurwechsels voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude Δ_est in Abhängigkeit von zumindest dem Lenkwinkelmesswert a_stw und dem Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswert ȧ_stw zu dem Messzeitpunkt t_m durchgeführt.
3 zeigt ein Diagramm eines ersten Beispiels eines möglichen Verlaufs eines Lenkwinkels und einer zugehörigen Lenkwinkelgeschwindigkeit während eines Fahrspurwechsels. Dabei zeigt der Kurvenverlauf 301 den Verlauf des Lenkwinkels a_stw (in rad) über der Zeit (in s, also Sekunden) aufgrund der Lenkbewegung des Lenkrads durch den Fahrer, der während eines Fahrspurwechsels ähnlich der Periode einer Sinusfunktion verläuft. Die Lenkbewegung für den Fahrspurwechsel beginnt am Zeitpunkt t₀ . Am Zeitpunkt t₁ beginnt der Fahrer mit dem Gegenlenken und das Vorzeichen des Lenkwinkels ändert sich. Am Zeitpunkt t₂ endet die Lenkbewegung und das Fahrzeug fährt wieder geradeaus. Der Kurvenverlauf 302 zeigt den zugehörigen gemessenen Verlauf der Lenkwinkelgeschwindigkeit α̇_stw (in rad/s). Um die Amplitude des Lenkwinkels a_stw schätzen zu können, wird zunächst ein Schätzwert für die Lenkfrequenz festgelegt. Hierbei kann beispielsweise ein typischer Maximalwert f_max für besonders schnelles Lenken angenommen werden, z.B. 0.7 Hz. Ein genauerer Schätzwert wird hier noch in der ersten Hälfte der Periode T bestimmt, der dann in der zweiten Halbperiode konstant gehalten wird. Beispielsweise wird die Lenkfrequenz zum Messzeitpunkt t_m geschätzt als $f_{e s t} = min (f_{m a x}, \frac{1}{2 (t_{m} - t_{0})}),$
wenn t₀ ≤ t_m ≤ t₁. Dabei wird die geschätzte Lenkfrequenz als immer kleiner geschätzt, je langsamer die Lenkbewegung verläuft und je mehr Zeit bis t₁ vergeht. Die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude kann nun beispielsweise als $Δ_{e s t} = \sqrt{α_{s t w}^{2} + {(\frac{1}{2 π f_{e s t}} {\dot{α}}_{s t w})}^{2}}$
bestimmt werden.
4 zeigt ein Diagramm eines zweiten Beispiels eines möglichen Verlaufs eines Lenkwinkels und einer zugehörigen Lenkwinkelgeschwindigkeit sowie der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude während eines Fahrspurwechsels. Dabei zeigt der Kurvenverlauf 401 den Verlauf des Absolutwertes, also des Betrags, des Lenkwinkels a_stw (in rad) über der Zeit (in s) aufgrund der Lenkbewegung des Lenkrads durch den Fahrer. Der Kurvenverlauf 402 zeigt den zugehörigen Verlauf (in rad) des Betrags der Lenkwinkelgeschwindigkeit α̇_stw normalisiert mit dem Faktor (2πf)^-1, wobei / (in Hz) die Lenkfrequenz bzw. Fahrspurwechselfrequenz ist, deren Verlauf in Kurve 403 dargestellt ist. Der Kurvenverlauf 404 zeigt die verfahrensgemäß und unter Verwendung von Formel (1) ermittelte voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude (in rad). Der erzielte Phasenvorteil ist deutlich zu erkennen. Beispielsweise zeigt der Kurvenverlauf 404 bereits bei t = 5,1 s eine voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude von 2 rad an, wobei der Kurvenverlauf 401 des Lenkwinkels den Wert 2 rad erst bei t = 5,25 s erreicht. Der erzielte Phasenvorteil beträgt daher dort 150 ms, die so beispielsweise zur Anpassung eines Lenkungsunterstützungssystems zur Verfügung stehen.
5 zeigt ein Diagramm eines dritten Beispiels eines möglichen Verlaufs eines Lenkwinkels und einer zugehörigen Lenkwinkelgeschwindigkeit sowie der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude während eines Fahrspurwechsels. Ähnlich wie in 4, zeigt hier der Kurvenverlauf 501 den Verlauf des Betrags des Lenkwinkels a_stw (in rad) über der Zeit (in s) aufgrund der Lenkbewegung des Lenkrads durch den Fahrer. Der Kurvenverlauf 502 zeigt den zugehörigen Verlauf (in rad) des Betrags der Lenkwinkelgeschwindigkeit α̇_stw, normalisiert mit dem Faktor (2πf)^-1, wobei / (in Hz) die Lenkfrequenz bzw. Fahrspurwechselfrequenz ist, deren Verlauf in Kurve 503 dargestellt ist. Der Kurvenverlauf 504 zeigt die verfahrensgemäß und unter Verwendung von Formel (1) ermittelte voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude (in rad). Man erkennt, dass verändertes Lenkverhalten des Fahrers sich in den Kurvenverläufen widerspiegelt. Es handelt sich um ein deutlich stärker asymmetrisches Lenken, wobei das anfängliche Auslenken aus der Fahrrichtung stärker und schneller ausfällt als das spätere Gegenlenken. Die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude nimmt im Verlauf des Lenkmanövers ab. Der erzielte Phasenvorteil, der insbesondere zu Beginn des Lenkmanövers erzielt werden soll, ist weiterhin deutlich zu erkennen.
6 zeigt ein Diagramm eines vierten Beispiels eines möglichen Verlaufs eines Lenkwinkels und einer zugehörigen Lenkwinkelgeschwindigkeit sowie der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude während eines Fahrspur-wechsels. Ebenfalls ähnlich wie in 4 und 5 zeigt hier der Kurvenverlauf 601 den Verlauf des Betrags des Lenkwinkels a_stw (in rad) über der Zeit (in s) aufgrund der Lenkbewegung des Lenkrads durch den Fahrer. Der Kurvenverlauf 602 zeigt den zugehörigen Verlauf (in rad) des Betrags der Lenkwinkelgeschwindigkeit α̇_stw, normalisiert mit dem Faktor (2πf)^-1, wobei / (in Hz) die Lenkfrequenz ist, deren Verlauf in Kurve 603 dargestellt ist. Der Kurvenverlauf 604 zeigt die verfahrensgemäß und unter Verwendung von Formel (1) ermittelte voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude (in rad).
Man erkennt, dass verändertes Lenkverhalten des Fahrers sich in den Kurvenverläufen widerspiegelt. Es handelt sich um ein deutlich stärker asymmetrisches Lenken, wobei das anfängliche Auslenken aus der Fahrrichtung stärker und schneller ausfällt als das spätere Gegenlenken. Die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude nimmt im Verlauf des Lenkmanövers ab. Der erzielte Phasenvorteil, der insbesondere zu Beginn des Lenkmanövers erzielt werden soll, ist weiterhin deutlich zu erkennen. Die gezeigte Lenkbewegung verläuft ruckartig. Der Fahrer lenkt sehr schnell aus, behält den maximalen Lenkwinkel dann relativ lange bei und lenkt mit sehr großer Lenkwinkelgeschwindigkeit wieder in die Gegenrichtung. Die Annahme eines sinusförmigen Verlaufs des Lenkwinkels über der Zeit ist daher nur ungenau. Solch ruckartiges Lenkverhalten kann anhand des Verlaufs 604 der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude daran identifiziert werden, dass der Kurvenverlauf 602 der mit (2πf)^-1 normalisierten Lenkwinkelgeschwindigkeit zeitweise wesentlich höhere Werte aufweist als der Kurvenverlauf 601 des Lenkwinkels.
Die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude wird zwar zeitweise zu hoch geschätzt, allerdings nie zu niedrig, so dass beispielsweise ein Lenkungsunterstützungssystem die Lenkbewegung auch nicht zusätzlich verstärken würde. Insbesondere zu Beginn der Lenkbewegung wird auch bei dieser nicht-sinusförmigen Lenkbewegung dennoch ein Phasenvorteil erzielt. In anderen Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude anders zu bestimmen. 7 zeigt ein Diagramm eines fünften Beispiels eines möglichen Verlaufs eines Lenkwinkels und einer zugehörigen Lenkwinkelgeschwindigkeit sowie der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude während eines Fahrspurwechsels. Ähnlich 4, 5 und 6, zeigt hier der Kurvenverlauf 701 den Verlauf des Betrags des Lenkwinkels a_stw (in rad) über der Zeit (in s) aufgrund der Lenkbewegung des Lenkrads durch den Fahrer. Der Kurvenverlauf 702 zeigt den zugehörigen Verlauf (in rad) des Betrags der Lenkwinkelgeschwindigkeit α̇_stw, normalisiert mit dem Faktor (2πf)^-1 , wobei / (in Hz) die Lenkfrequenz bzw. Fahrspurwechselfrequenz ist, deren Verlauf in Kurve 703 dargestellt ist. Der Kurvenverlauf 704 zeigt die ermittelte voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude (in rad). Die geschätzte Lenkfrequenz f = f_est ist hier konstant auf den Wert 0,7 Hz gesetzt. Die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude wird hier als Maximalwert der Beträge des Lenkwinkels und der normalisierten Lenkwinkelgeschwindigkeit bestimmt: $Δ_{e s t} = max (| α_{s t w} |, | \frac{1}{2 π f_{e s t}} {\dot{α}}_{s t w} |)$
Hierdurch ergibt sich, dass der Kurvenverlauf 704 der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude entweder dem Kurvenverlauf 701 der Lenkwinkelamplitude oder dem Kurvenverlauf 702 der normalisierten Lenkwinkelgeschwindigkeit folgt, je nachdem, welcher Wert gerade der höhere ist. Insbesondere zu Beginn der Lenkbewegung wird auch bei dieser Form der Bestimmung der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude dennoch ein Phasenvorteil erzielt. Zudem wird bei dieser Form der Bestimmung das Risiko von deutlich zu hohen Werten für die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude aufgrund von sehr hohen Lenkwinkelgeschwindigkeiten durch sehr schnelles Lenken verringert.
8 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels eines Verfahrens zum Bestimmen einer voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude eines Lenkrads eines Fahrzeugs bei einem Fahrspurwechsel gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Verfahren außerdem insbesondere ein Auswerten der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude zum Steuern eines Lenkungsunterstützungssystems (ESA) vor und während des Fahrspurwechselmanövers.
Gemäß dem Verfahren wird, falls erforderlich, während der Lenkbewegung von einem Lenkungsunterstützungssystem ein zusätzliches Lenkungsdrehmoment erzeugt 801, zusätzlich zu dem durch die Lenkbewegung des Fahrers erzeugten Lenkungsdrehmoment. Der Schritt des Bestimmens 802 des Lenkwinkelmesswerts α_stw des Lenkrads des Fahrzeugs zu dem Messzeitpunkt t_m während eines Fahrspurwechsels erfasst somit den Lenkwinkel, ggf. beeinflusst durch den Eingriff des Lenkungsunterstützungssystems. Im gezeigten Beispiel ist vorgesehen, nicht nur zu ausgewählten Zeitpunkten zu messen, sondern zeitkontinuierlich. Zusätzlich wird der Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswert α̇_stw des Lenkrads zu dem jeweiligen Messzeitpunkt t_m bzw. während des Messzeitraums bestimmt 803 und im gezeigten Ausführungsbeispiel auch mit einem auf einer Schätzung der Lenkfrequenz beruhenden Normalisierungsfaktor, beispielsweise (2πf)^-1 , normalisiert 804.
In einem nächsten Schritt 805 wird eine an einem späteren Zeitpunkt als dem jeweiligen Messzeitpunkt t_m während des Fahrspurwechsels voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude Δ_est in Abhängigkeit von zumindest dem Lenkwinkelmesswert α_stw und dem Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswert α̇_stw bestimmt. Zur Glättung des Funktionsverlaufs von Δ_est ist vorgesehen, zunächst eine Tiefpass-Filterung vorzunehmen 806. Nach einer beispielsweise geschwindigkeitsabhängigen Bestimmung 807 eines Schwellenwerts für die Lenkwinkelamplitude, der den Übergang zu instabilem Fahrverhalten definiert, wird verglichen 808, ob die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude Δ_est diesen Stabilitätsschwellenwert Δ_stabil übersteigt. Ist dies der Fall, wird das Lenkungsunterstützungssystem abgeschaltet 809 bzw. mit dem von diesem erzeugten zusätzlichen Lenkungs-Drehmoment nicht mehr die Lenkung unterstützt.
In der beschriebenen Ausführungsform wird weiter eine erforderliche Lenkwinkelamplitude Δ_req bestimmt 810, wozu zumindest die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und das Vorhandensein und der Abstand zu einem Hindernis, beispielsweise einem anderen Fahrzeug, ermittelt werden, ggf. auch weitere Parameter wie z.B. die Geschwindigkeit des Hindernisses. Ergibt ein Vergleichen 811 der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude Δ_est , dass diese nicht mindestens die erforderliche Lenkwinkelamplitude Δ_req erreicht, wird mit zusätzlichen Lenkungs-Drehmoment des Lenkungsunterstützungssystems die Lenkbewegung (weiter) verstärkt 812. Ansonsten ist in der beschriebenen Ausführungsform vorgesehen, einen oberen Schwellenwert Δ_mαx für die Lenkwinkelamplitude zu bestimmen 813. Dieser kann dem Stabilitätsschwellenwert entsprechen, aber beispielsweise aufgrund Berücksichtigung weiterer Einflussfaktoren, beispielsweise dem Abstand zu Fahrzeugen auf anderen Fahrspuren, auch geringer sein. Ergibt ein Vergleichen 814, dass die voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude Δ_est diesen oberen Schwellenwert Δ_mαx übersteigt, wird das Lenkungsunterstützungssystem abgeschaltet 815 bzw. mit dem von diesem erzeugten zusätzlichen Lenkungs-Drehmoment nicht mehr die Lenkung unterstützt. Andernfalls kann die Unterstützung durch das Lenkungsunterstützungssystem angepasst, beispielsweise reduziert, werden 816.
In einer Ausführungsform ist es vorgesehen, das Lenkungsunterstützungssystem bzw. dessen Unterstützung bei der Lenkung nur dann zu aktivieren, wenn sichergestellt ist, dass sich das Fahrzeug bereits in einem Zeitraum vor einem Fahrspurwechsel- oder Ausweichmaöver in einem stabilen Fahrzustand befunden hat und keine dynamische Lenkbewegungen durchgeführt wurden. 9 zeigt eine schematische Darstellung einer entsprechenden Steuerung des Aktivierungszustands eines Lenkungsunterstützungssystems. Dabei wird kontinuierlich über der Zeit eine Bestimmung 901 der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude Δ_est basierend auf dem fortlaufend gemessenen Lenkwinkel a_stw 902 und der zugehörigen Lenkwinkelgeschwindigkeit α̇_stw 903 durchgeführt und die so fortlaufend bestimmte voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude Δ_est 904 einer Tiefpassfilterung 905 zugeführt, so dass über einem Zeitfenster eine Mittelung erfolgt. So wird z.B. die gefilterte voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude klein sein, wenn in dem Zeitfenster vor dem Beginn des Ausweichmanövers nur wenige Lenkbewegungen erfolgt sind. Außerdem erfolgt ein Bestimmen 906 eines Stabilitätsschwellenwertes Δ_stabil abhängig von der (longitudinalen) Geschwindigkeit des Fahrzeugs 907, mit dem zwischen dem stabilen Fahrzustand und einem instabilen bzw. einem Zustand dynamischen Lenkens unterschieden wird. Der so bestimmte Stabilitätsschwellenwert Δ_stabil 908 wird mit dem Wert der tiefpassgefilterten voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude verglichen 909 und eine Aktivierungsinformation 910 generiert, mit der die Aktivierung der Lenkungsunterstützung 911 bei einem Fahrspurwechsel- oder Ausweichmanöver entweder unterbunden wird, wenn der Stabilitätsschwellenwert überschritten ist, oder ansonsten zugelassen wird, so dass basierend auf Eingangssignalen 912 ein angepasstes zusätzlich erzeugtes Lenkungs-Drehmoment 913 auf die Lenkung gegeben wird.
Sofern das Lenkungsunterstützungssystem während des Fahrspurwechsels aktiviert ist, die Lenkbewegung zu unterstützen, wenn diese anscheinend nicht ausreichend stark oder ausreichend schnell erfolgt, kann in einer Ausführungsform vorgesehen sein, das zusätzliche Lenkungs-Drehmoment während des Fahrspurwechsels in Abhängigkeit von Fahrzeug- und Umgebungsparametern anzupassen. 10 zeigt hierzu eine schematische Darstellung einer Steuerung einer Parameteranpassung für ein Lenkungsunterstützungssystem. Dabei wird kontinuierlich über der Zeit während der Lenkbewegung eine Bestimmung 1001 der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude Δ_est basierend auf dem fortlaufend gemessenen Lenkwinkel α̇_stw 1002 und der zugehörigen Lenkwinkelgeschwindigkeit α̇_stw 1003 durchgeführt und die so fortlaufend bestimmte voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude Δ_est 1004 einer Zwischenspeicherung 1005 zugeführt, bei der jeweils der aktuelle Maximalwert noch während des Lenkmanövers zwischengespeichert wird, um fortlaufend ein Vergleichen 1006 dieses Wertes mit einem oberen Schwellenwert 1007 und mit einem unteren Schwellenwert 1008 für den Lenkwinkel durchführen zu können.
Je nach Vergleichsergebnis werden dann unterschiedliche Steuerungsparameterwerte 1009 generiert, mit denen dann die Lenkungsunterstützung 1010 angepasst wird. Wird der obere Schwellenwert, für den Lenkwinkel überschritten, der zumindest eine Grenze zu einem instabilen Fahrzustand bezeichnet, ggf. aber auch auf einen niedrigeren Wert gesetzt ist, wird die Lenkungsunterstützung deaktiviert. Wird der untere Schwellenwert unterschritten, der eine zumindest erforderliche Lenkwinkelamplitude beschreibt, wird basierend auf Eingangssignalen 1011 die Lenkungsunterstützung mit normalen Parametereinstellungen weiter betrieben, ggf. wird das zusätzlich erzeugte Lenkungs-Drehmoment 1012 auch noch weiter vergrößert.
Wird der untere Schwellenwert, jedoch nicht der obere Schwellenwert überschritten, ist die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude größer als eigentlich erforderlich, aber nicht so groß, dass die Fahrstabilität des Fahrzeugs gefährdet ist. Sie kann daher reduziert werden. Das Ausmaß der Reduktion wird beispielsweise durch lineare Interpolation zwischen den zusätzlichen Lenkungs-Drehmomenten, die erforderlich sind für das Erreichen des unteren Schwellenwertes und des oberen Schwellenwertes ermittelt.
In der gezeigten Ausführungsform erfolgt das Ermitteln 1013 des oberen Schwellenwertes 1007 und des unteren Schwellenwertes 1008 dabei unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit, insbesondere der longitudinalen Geschwindigkeit, des Fahrzeugs 1014, der Geschwindigkeit, insbesondere der longitudinalen Geschwindigkeit, des Hindernisses 1015, d. h. beispielsweise des behindernden Fahrzeugs in Fahrtrichtung, sowie der Distanz zwischen den beiden Fahrzeugen 1016. Des Weiteren wird hier der laterale Offset 1017 berücksichtigt, der erforderlich ist, um das Hindernis zu umfahren, und ob dieser zur Verfügung steht. Außerdem kann auch eine angenommene Griffigkeit der Fahrbahn 1018 berücksichtigt werden, die sich beispielsweise durch Schneefall oder Eis verändert.
11 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Lenkungsunterstützungssystems für ein Fahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Das gezeigte Lenkungsunterstützungssystem 1100 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von Umgebungsparametern und Fahrzeugparametern ein zusätzliches Lenkungs-Drehmoment zu erzeugen und eine Lenkradbewegung bei einem Fahrspurwechsel zu beeinflussen, wobei das Lenkungsunterstützungssystem dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Im gezeigten Beispiel verfügt das Lenkungsunterstützungssystem 1100 über eine programmierbare Vorrichtung 1101, beispielsweise eine elektronische Steuereinheit oder Mikrocontroller oder Prozessor, und einen Speicher 1102. Über eine Schnittstelle 1103 hat die programmierbare Vorrichtung Zugriff auf Fahrzeugparameter wie die Geschwindigkeitsinformation und den Lenkwinkel, die von geeigneten Sensoren ermittelt werden. Über dieselbe oder eine weitere Schnittstelle 1104 hat die programmierbare Vorrichtung zudem Zugriff auf Sensoren, um Umgebungsinformationen, beispielsweise Radar-, Lidar- oder Kamerainformationen, zu erhalten. Die programmierbare Vorrichtung wertet die Daten aus und führt das Verfahren aus und reguliert damit die Einheit 1105 zur Erzeugung des zusätzlichen LenkungsDrehmoments, mit dem die Lenkbewegung ggf. verstärkt und/oder beschleunigt wird.
Bezugszeichenliste

101: Kurvenverlauf einer Sinusfunktion
102: Kurvenverlauf einer Cosinusfunktion
201: Bestimmen des Lenkwinkelmesswerts
202: Bestimmen des Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswerts
203: Bestimmen der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude
301: Lenkwinkel
302: Lenkwinkelgeschwindigkeit
401: Betrag des Lenkwinkels
402: Betrag der Lenkwinkelgeschwindigkeit
403: Lenkfrequenz
404: voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude
501: Betrag des Lenkwinkels
502: Betrag der Lenkwinkelgeschwindigkeit
503: Lenkfrequenz
504: voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude
601: Betrag des Lenkwinkels
602: Betrag der Lenkwinkelgeschwindigkeit
603: Lenkfrequenz
604: voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude
701: Betrag des Lenkwinkels
702: Betrag der Lenkwinkelgeschwindigkeit
703: Lenkfrequenz
704: voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude
801: Erzeugen eines zusätzlichen Lenkungsdrehmoments
802: Bestimmen des Lenkwinkelmesswerts
803: Bestimmen des Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswerts
804: Normalisieren mit Normalisierungsfaktor
805: Bestimmen der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude
806: Tiefpass-Filterung
807: Bestimmen eines Stabilitätsschwellenwerts
808: Vergleichen mit Stabilitätsschwellenwert
809: Abschalten des Lenkungsunterstützungssystems
810: Bestimmen einer erforderlichen Lenkwinkelamplitude
811: Vergleichen mit erforderlicher Lenkwinkelamplitude
812: Verstärken der Lenkbewegung
813: Bestimmen eines oberen Schwellenwertes
814: Vergleichen mit oberem Schwellenwert
815: Abschalten des Lenkungsunterstützungssystems
816: Anpassen der Lenkungsunterstützung
901: Bestimmung der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude
902: Lenkwinkel
903: Lenkwinkelgeschwindigkeit
904: voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude
905: Tiefpassfilterung
906: Bestimmung eines Stabilitätsschwellenwertes
907: Geschwindigkeit des Fahrzeugs
908: Stabilitätsschwellenwert
909: Vergleichen
910: Aktivierungsinformation
911: Lenkungsunterstützung
912: Eingangssignale
913: zusätzlich erzeugtes Lenkungs-Drehmoment
1001: Bestimmung der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude
1002: Lenkwinkel
1003: Lenkwinkelgeschwindigkeit
1004: voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude
1005: Zwischenspeicherung
1006: Vergleich mit oberem Schwellenwert
1007: oberer Schwellenwert
1008: unterer Schwellenwert
1009: Steuerungsparameterwerte
1010: Lenkungsunterstützung
1011: Eingangssignale
1012: zusätzlich erzeugtes Lenkungs-Drehmoment
1013: Ermittlung des oberen Schwellenwertes
1014: Geschwindigkeit des Fahrzeugs
1015: Geschwindigkeit des Hindernisses
1016: Distanz zwischen Fahrzeug und Hindernis
1017: lateraler Offset
1018: Griffigkeit der Fahrbahn
1100: Lenkungsunterstützungssystem
1101: programmierbare Vorrichtung
1102: Speicher
1103: Schnittstelle
1104: weitere Schnittstelle
1105: Einheit zur Erzeugung des zusätzlichen Lenkungs-Drehmoments

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude (Δ_est, 404, 504, 604, 704, 904, 1004) eines Lenkrads eines Fahrzeugs bei einem Fahrspurwechsel, umfassend: - Bestimmen (201, 802) eines Lenkwinkelmesswerts (α_stw) eines Lenkrads eines Fahrzeugs zu einem Messzeitpunkt während eines Fahrspurwechsels; - Bestimmen (202, 803) eines Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswerts (ȧ_stw) des Lenkrads zu dem Messzeitpunkt; und - Bestimmen (203, 805) einer an einem späteren Zeitpunkt als dem Messzeitpunkt während des Fahrspurwechsels voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude (Δ_est, 404, 504, 604, 704, 904, 1004) in Abhängigkeit von zumindest dem Lenkwinkelmesswert (α_stw) und dem Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswert (α̇_stw) zu dem Messzeitpunkt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (805) der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude (Δ_est, 404, 504, 604, 704, 904, 1004) umfasst, zumindest den Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswert (α̇_stw) mit einem von einem geschätzten Lenkfrequenzwert (fest) abhängigen Normalisierungsfaktor zu gewichten (804).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der geschätzte Lenkfrequenzwert (fest) mindestens 0,6 Hz und höchstens 0.8 Hz beträgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der geschätzte Lenkfrequenzwert (fest) bestimmt wird als $f_{e s t} = min (f_{m a x}, \frac{1}{2 (t_{m} - t_{0})}),$
wenn t₀ ≤ t_m ≤ t₁, wobei t_m der Messzeitpunkt, t₀ der Zeitpunkt des Beginns des Lenkens, um den Fahrspurwechsel zu beginnen, t₁ der Zeitpunkt des Beginns eines Gegenlenkens, um den Fahrspurwechsel zu beenden, und f_max ein geschätzter maximaler Lenkfrequenzwert sind.
Verfahren einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude (Δ_est, 404, 504, 604, 704, 904, 1004) bestimmt wird als $Δ_{e s t} = \sqrt{α_{s t w}^{2} + {(\frac{1}{2 π f_{e s t}} {\dot{α}}_{s t w})}^{2}},$
wobei α_stw der Lenkwinkelmesswert, α̇_stw der Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswert und fest der geschätzte Lenkfrequenzwert sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude (Δ_est, 404, 504, 604, 704, 904, 1004) bestimmt wird als $Δ_{e s t} = max (| α_{s t w} |, | \frac{1}{2 π f_{e s t}} {\dot{α}}_{s t w} |),$
wobei α_stw der Lenkwinkelmesswert, α̇_stw der Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswert und fest der geschätzte Lenkfrequenzwert sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Fahrspurwechsels zumindest zeitweise ein Lenkungsunterstützungssystem (1100) ein zusätzliches Lenkungsdrehmoment erzeugt (801).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (201, 802) des Lenkwinkelmesswerts (α_stw), das Bestimmen (202, 803) des Lenkwinkelgeschwindigkeitsmesswerts (α̇_stw) und das Bestimmen (203, 805) der an einem späteren Zeitpunkt als dem Messzeitpunkt während des Fahrspurwechsels voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude (Δ_est, 404, 504, 604, 704, 904, 1004) zumindest über einen Messzeitraum für mehrere Messzeitpunkte oder kontinuierlich erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (203, 805) der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude (Δ_est, 404, 504, 604, 704, 904, 1004) eine Mittelung mehrerer in dem Messzeitraum zu verschiedenen Messzeitpunkten bestimmter voraussichtlich auftretender Lenkwinkelamplituden (404, 504, 604, 704, 904, 1004) oder eine Tiefpassfilterung einer kontinuierlich über dem Messzeitraum bestimmten Lenkwinkelamplitude umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude (Δ_est, 404, 504, 604, 704, 904, 1004) über einem Stabilitätsschwellenwert (Δ_stαbil, 908) liegt, der einem stabilen Fahrzustand des Fahrzeugs zugeordnet ist, das von dem Lenkungsunterstützungssystem (1100) zusätzlich erzeugte Lenkungs-Drehmoment (913, 1012) abgeschaltet oder nicht zugeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilitätsschwellenwert (Δ_stαbil, 908) von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (907,1014) abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst -Bestimmen (810) einer erforderlichen Lenkwinkelamplitude (Δ_req); und -Vergleichen (811) der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude (Δ_est, 404, 504, 604, 704, 904, 1004) und der erforderlichen Lenkwinkelamplitude (Δ_req).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (810) einer erforderlichen Lenkwinkelamplitude (Δ_req) in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (907,1014) und einem Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (810) einer erforderlichen Lenkwinkelamplitude (Δ_req) außerdem in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden erfolgt: der Geschwindigkeit des Hindernisses (1015), einem erforderlichen lateralen Offset (1017) und einer Griffigkeit des Fahrwegs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Vergleichen (811) ergibt, dass die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude (Δ_est, 404, 504, 604, 704, 904, 1004) größer als die erforderliche Lenkwinkelamplitude (Δ_req) ist, das von dem Lenkungsunterstützungssystem (1100) zusätzlich erzeugte Lenkungs-Drehmoment (913, 1012) zumindest reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichen außerdem ein Vergleichen (814) der voraussichtlich auftretenden Lenkwinkelamplitude (Δ_est, 404, 504, 604, 704, 904, 1004) mit einem oberen Schwellenwert (Δ_max, 1007) umfasst und wobei, wenn das Vergleichen (814) ergibt, dass die voraussichtlich auftretende Lenkwinkelamplitude (Δ_est, 404, 504, 604, 704, 904, 1004) größer als die erforderliche Lenkwinkelamplitude (Δ_req) ist und über einem oberen Schwellenwert (Δ_max, 1007) liegt, das von dem Lenkungsunterstützungssystem (1100) zusätzlich erzeugte Lenkungs-Drehmoment (913, 1012) abgeschaltet wird.
Lenkungsunterstützungssystem (1100) für ein Fahrzeug, dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von Umgebungsparametern und Fahrzeugparametern ein zusätzliches Lenkungs-Drehmoment zu erzeugen und eine Lenkradbewegung bei einem Fahrspurwechsel zu beeinflussen, wobei das Lenkungsunterstützungssystem (1100) dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Computerprogrammprodukt, das Codeanteile umfasst, die, wenn sie auf einer programmierbaren Vorrichtung ausgeführt werden, die programmierbare Vorrichtung veranlassen, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 auszuführen.