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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Steuerung eines Lenksystems eines Fahrzeugs, insbesondere eines Straßenkraftfahrzeugs. Insbesondere kann durch das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung ein Lenkmomenteingriff in dem Fahrzeug erzeugt werden.
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Ein Fahrzeug weist typischerweise ein manuelles Lenkmittel, insbesondere ein Lenkrad, auf, mit dem eine Bewegungsrichtung des Fahrzeugs verändert werden kann. Insbesondere kann ein Fahrer eines Fahrzeugs über das Lenkmittel eine Ausrichtung von ein oder mehreren Rädern des Fahrzeugs verändern, um die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs zu verändern.
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Des Weiteren kann ein Fahrzeug ein oder mehrere Fahrerassistenzsysteme umfassen, mit denen ein Fahrer des Fahrzeugs bei der Fahraufgabe, insbesondere bei der Querführung, des Fahrzeugs unterstützt werden kann. Beispielsweise kann durch ein Fahrerassistenzsystem in automatischer Weise ein Spurwechsel vorgenommen werden. Zu diesem Zweck wird die Ausrichtung von ein oder mehreren Rädern des Fahrzeugs automatisch durch ein oder mehreren Aktuatoren des Fahrzeugs bewirkt (z.B. durch eine Hilfskraftlenkung des Fahrzeugs). Dabei bewegt sich das Lenkmittel des Fahrzeugs typischerweise analog bzw. entsprechend zu der Bewegung der ein oder mehreren Räder des Fahrzeugs mit.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, den Komfort und die Zuverlässigkeit eines (ggf. automatisch generierten) Lenkeingriffs in das Lenksystem eines Fahrzeugs zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Ausführung eines Lenkmomenteingriffs in einem Fahrzeug (insbesondere in einem Straßenkraftfahrzeug) beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln von Querkraft-Information in Bezug auf eine durch eine Fahrbahn bewirkte Querkraft auf das Fahrzeug. Außerdem umfasst das Verfahren das Bestimmen und/oder das Anpassen zumindest eines Parameters eines Lenkmomenteingriffs auf ein Rad des Fahrzeugs und/oder auf ein Lenkmittel des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Querkraft-Information.
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Im Rahmen des Verfahrens kann ein Lenksystem eines Fahrzeugs gesteuert werden. Das Lenksystem kann ausgebildet sein, eine Stellung zumindest eines Rades des Fahrzeugs und/oder eine Stellung eines manuellen Lenkmittels, insbesondere eines Lenkrades, des Fahrzeugs zu verändern. Typischerweise können ein oder mehrere Räder einer Vorderachse des Fahrzeugs mittels des Lenksystems gelenkt werden. Dabei sind die ein oder mehreren Räder typischerweise mechanisch mit dem Lenkmittel des Fahrzeugs gekoppelt. Es wird somit einem Fahrer des Fahrzeugs ermöglicht, durch Änderung der Stellung (insbesondere des Drehwinkels) des Lenkmittels die Stellung (insbesondere den Einschlagwinkel) der ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs zu verändern.
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Das Fahrzeug kann zumindest ein Fahrerassistenzsystem umfassen, das ausgebildet ist, das Lenksystem unabhängig von dem Fahrer des Fahrzeugs zu steuern. Beispielsweise kann durch das Fahrerassistenzsystem in zumindest teilautonomer bzw. teilautomatisierter Weise eine Lenkung der ein oder mehreren Räder des Fahrzeugs bewirkt werden. Die Lenkung der ein oder mehreren Räder des Fahrzeugs bewirkt dabei typischerweise eine Bewegung des Lenkmittels des Fahrzeugs (auch ohne dass durch den Fahrer des Fahrzeugs ein Lenkmoment auf das Lenkmittel bewirkt wird).
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Das Verfahren umfasst das Ermitteln von Querkraft-Information in Bezug auf eine durch eine Fahrbahn bewirkte Querkraft auf das Fahrzeug. Die Querkraft-Information kann z.B. ein Maß der Fahrbahnunebenheit und/oder der Fahrbahnneigung umfassen bzw. anzeigen. Dabei kann das Maß der Fahrbahnunebenheit und/oder der Fahrbahnneigung ermittelt werden, abhängig von: Information über die Beschaffenheit der Fahrbahn aus einer Navigationskarte; und/oder Sensordaten eines Fahrzeugsensors, insbesondere einer Bildkamera, eines Bewegungssensors, eines Beschleunigungssensors und/oder eines Kraftsensors an einer Servoeinheit des Lenksystems.
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Außerdem umfasst das Verfahren das Einstellen bzw. das Bestimmen (insbesondere das Anpassen) eines Parameters eines Lenkmomenteingriffs auf das Rad und/oder auf das Lenkmittel in Abhängigkeit von der Querkraft-Information. Dabei kann der Parameter eine Stellung, einen Winkel relativ zu einer Referenzachse des Fahrzeugs und/oder ein Moment auf das Rad und/oder auf das Lenkmittel umfassen und/oder beeinflussen. Der Lenkmomenteingriff kann einen informierenden und/oder assistierenden Lenkeingriff an dem Lenkmittel des Fahrzeugs und/oder einen Lenkeingriff auf das Rad des Fahrzeugs im Rahmen eines Fahrerassistenzsystems umfassen, wobei das Fahrerassistenzsystem ausgebildet ist, die Querführung des Fahrzeugs zumindest teilweise automatisch bzw. automatisiert durchzuführen.
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Der zumindest eine Parameter des Lenkmomenteingriffs kann für ein bestimmtes, insbesondere vorausliegendes, Zeitintervall und/oder für einen bestimmten, insbesondere vorausliegenden, Fahrbahnabschnitt, in dem der Lenkmomenteingriff auszuführen ist, bestimmt bzw. angepasst werden.
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Ein Lenkmomenteingriff kann ggf. ohne Beeinflussung (irgend-) eines Rades des Fahrzeugs erfolgen. Des Weiteren kann ein Lenkmomenteingriff ggf. keine Änderung der Stellung des Lenkmittels bewirken. Ggf. kann durch den Lenkmomenteingriff nur eine haptische Signalisierung ab dem Lenkmittel eines Fahrzeugs erfolgen. Der Lenkmomenteingriff kann dabei ggf. durch einen zusätzlichen Aktor bewirkt werden, der in Zusammenhang mit einem Lenksystem eines Fahrzeugs betrieben wird.
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Das Zeitintervall für die Bestimmung des zumindest einen Parameters kann sich auf zumindest ein bestimmtes zumindest teilweise vorausliegendes Zeitintervall (beispielsweise von einigen Sekunden) und/oder auf zumindest einen zumindest teilweise vorausliegenden Fahrstreckenabschnitt (beispielsweise von 10 - 100 Metern) beziehen. Ferner kann der zumindest eine Parameter des Lenkmomenteingriffs für zwei oder mehrerer solche Zeitintervalle bzw. Fahrstreckenabschnitte bestimmt werden. Es kann somit eine Prädiktion und/oder ein zumindest teilweise vorausschauendes Bestimmen eines Wertes des zumindest einen Parameters erfolgen.
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Dabei kann der Parameterwert bestimmt werden, abhängig von der zumindest einen Querkraft-Information, die eine von der Fahrbahn kommende Querkraft an dem zumindest einem Zeitintervall des Lenkmomenteingriffs repräsentiert, z.B. in Bezug auf das zumindest teilweise vorausliegenden Zeitintervall und/oder den zumindest teilweise vorausliegenden Fahrbahnabschnitt.
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Das Bestimmen des zumindest einen Parameters des Lenkmomenteingriffs kann ein Ermitteln und/oder ein, zumindest teilweise vorläufiges, Festlegen zumindest eines entsprechenden Parameterwerts, für zumindest ein betreffendes Zeitintervall und/oder Fahrstreckenintervall umfassen. Dabei können ein oder mehrere der in diesem Dokument beschriebene Faktoren berücksichtigt werden. Z.B. kann beim Bestimmen des zumindest einen Parameters eine bestimmte Logik angewandt werden. Dieser Logik kann ggf. abhängig von einer aktuellen, z.B. einer aktuell gemessenen, Querkraft sein. So ergibt sich ein Vorteil gegenüber einer Regelung, weil nicht auf eine tatsächliche Einwirkung auf das Fahrzeug gewartet werden muss, um diese Einwirkung auszugleichen.
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Ein Anpassen des zumindest einen Parameters des Lenkmomenteingriffs kann insbesondere ein Verändern eines sonst gültigen vorläufigen, festgelegten entsprechenden Parameterwerts umfassen. Beim Anpassen des Parameterwertes kann der neue Wert abhängig von einem bisherigen oder sonst gültigen Wert sein. Beispielsweise kann dabei ein additiver, multiplikativer und/oder logarithmischer Faktor angewandt werden, mit dem ein Parameterwert des zumindest einen Parameters des Lenkmomenteingriffs (ausgehend von dem sonst gültigen oder im Verfahren bestimmten Wert) angepasst wird. Das Anpassen kann eine Verfeinerung bzw. Präzisierung des Parameterwertes umfassen bzw. dieser entsprechen.
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Das Einstellen eines Parameters kann als ein Ermitteln und Festlegen zumindest eines entsprechenden Parameterwerts für zumindest ein betreffendes Zeitintervall und/oder Fahrstreckenintervall erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Anpassen eines Parameters gemäß einem zumindest für ein betreffendes Zeitintervall und/oder Fahrstreckenintervall festgelegten Wert erfolgen.
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Das Anpassen bedeutet insbesondere das Anpassen eines oder mehrerer vorgegebener, sonst gültiger oder vorausschauend eingestellter Parameterwerte des zumindest einen Parameters. Beispielsweise kann dabei ein additiver, multiplikativer und/oder logarithmischer Faktor angewandt werden, mit dem ein Parameterwert des zumindest einen Parameters angepasst wird. Bevorzugt bezieht sich das Einstellen bzw. Anpassen des zumindest einen Parameters auf zumindest ein bestimmtes, zumindest teilweise vorausliegendes, Zeitintervall (beispielsweise von einigen Sekunden) und/oder zumindest einen bestimmten, zumindest teilweise vorausliegenden, Fahrstreckenabschnitt (beispielsweise von 10 - 100 Meter).
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Dabei kann durch den Lenkmomenteingriff die Stellung eines Lenkmittels, insbesondere eines Lenkrads, des Fahrzeugs insbesondere für ein kurzes Zeitintervall und/oder insbesondere reversibel, verändert werden. Dabei kann die Stellung eines Rades des Fahrzeugs, insbesondere der Radstellwinkel, für ein längeres Zeitintervall verändert werden, als die Stellung des Lenkmittels, insbesondere des Lenkrads. Dies kann insbesondere mit einem geringeren Stellwinkel für das Rad als der Eingriff am Lenkrad bewirkt werden.
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Der Lenkmomenteingriff kann in einem bestimmten Zeitintervall bewirkt wird, wobei das bestimmte Zeitintervall in einer nahen Zukunft liegen kann. Es kann dann Querkraft-Information in Bezug auf die durch die Fahrbahn bewirkte Querkraft auf das Fahrzeug in dem bestimmten Zeitintervall ermittelt werden.
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Mit dem in diesem Dokument beschriebenen Verfahren können der Komfort und die Zuverlässigkeit eines Fahrerassistenzsystems erhöht werden. Insbesondere kann durch Berücksichtigung der Querkraft-Information die Qualität von Lenkmomenteingriffen auf das Lenkmittel und/oder auf die ein oder mehreren Räder eines Fahrzeugs erhöht werden.
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Als ein Rad des Fahrzeugs kann insbesondere ein lenkendes bzw. an der Lenkung bzw. Querführung des Fahrzeugs aktiv beteiligtes Rad verstanden werden. Regelmäßig werden mit dem Rad des Fahrzeugs die ein oder mehreren Vorderräder des Fahrzeugs gemeint. Alternativ oder zusätzlich können auch ein oder mehrere Hinterräder des Fahrzeugs gemeint sein.
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Der Parameter kann einen ersten Parameter eines Lenkmomenteingriffs umfassen, der in eine Richtung substantiell entgegengesetzt zu der Querkraft wirkt (z.B. im Falle eines Lenkmomenteingriffs auf die ein oder mehreren Räder). Alternativ oder ergänzend kann der Parameter einen zweiten Parameter eines Lenkmomenteingriffs umfassen, der substantiell in die gleiche Richtung wie die Querkraft wirkt. Dabei können der erste Parameter und der zweite Parameter unterschiedlich eingestellt, insbesondere unterschiedlich angepasst, werden. So können der Komfort und die Zuverlässigkeit der Lenkung eines Fahrzeugs erhöht werden.
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Das Verfahren kann umfassen, das Erzeugen einer Vibration an dem Lenkmittel. Dabei kann die Vibration zur Übermittlung von Information an einen Fahrer des Fahrzeugs erzeugt werden (z.B. bei Überschreiten oder drohendem Überschreiten einer Fahrbahnmarkierung). Die Vibration kann in Zusammenhang mit (insbesondere zusätzlich zu) dem Lenkmomenteingriff erzeugt werden. Eine Eigenschaft und/oder ein Parameter, insbesondere eine Amplitude und/oder eine Frequenz, der Vibration kann dann von der Querkraft-Information abhängig sein. Durch die Bereitstellung einer Vibration an dem Lenkmittel kann der Komfort für einen Fahrer des Fahrzeugs weiter erhöht werden.
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Der Parameter des Lenkmomenteingriffs und/oder ein Parameter einer in Zusammenhang mit dem Lenkmomenteingriff erzeugten Vibration an dem Lenkmittel, kann abhängig sein, von: einem Maß der Fahrbahnunebenheit und/oder der Fahrbahnneigung; einer Fahrzeuggeschwindigkeit; und/oder einem Produkt aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Maß der Fahrbahnunebenheit und/oder der Fahrbahnneigung. So kann die Wahrnehmbarkeit des Lenkmomenteingriffs und/oder der Lenkmittel-Vibration erhöht werden.
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Das Verfahren kann das Ermitteln von Vibrationsinformation umfassen, die ein Maß von Vibrationen im Fahrzeug anzeigt (wobei die Vibrationen im Fahrzeug typischerweise durch die Fahrbahn und/oder durch einen Antriebsmotor des Fahrzeugs bewirkt werden). Dabei kann die Vibrationsinformation ein aktuelles Maß von Vibrationen des Fahrzeugs und eine prädizierte zukünftige Veränderung des Maßes von Vibrationen des Fahrzeugs anzeigen. Die prädizierte zukünftige Veränderung des Maßes von Vibrationen des Fahrzeugs kann dabei von einer geplanten Trajektorie des Fahrzeugs abhängen. Der Parameter des Lenkmomenteingriffs und/oder ein Parameter einer in Zusammenhang mit dem Lenkmomenteingriff erzeugten Vibration an dem Lenkmittel kann dann (auch) in Abhängigkeit von der Vibrationsinformation eingestellt werden. So kann die Wahrnehmbarkeit des Lenkmomenteingriffs und/oder der Lenkmittel-Vibration weiter erhöht werden.
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Das Verfahren kann das Ermitteln von Querbeschleunigungs-Information in Bezug auf eine auf das Fahrzeug wirkende Querbeschleunigung umfassen (z.B. bei einer Kurvenfahrt). Der Parameter des Lenkmomenteingriffs und/oder ein Parameter einer in Zusammenhang mit dem Lenkmomenteingriff erzeugten Vibration an dem Lenkmittel kann dann (auch) in Abhängigkeit von der Querbeschleunigungs-Information eingestellt werden. So kann die Wahrnehmbarkeit des Lenkmomenteingriffs und/oder der Lenkmittel-Vibration weiter erhöht werden.
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Das Verfahren kann das Ermitteln eines Maßes für den Berührungskontakt einer Hand bzw. beider Hände eines Fahrers des Fahrzeugs mit dem Lenkmittel umfassen. Das Maß für den Berührungskontakt kann ermittelt werden, in Abhängigkeit von: einem mechanischen Druck auf das Lenkmittel; einer kapazitiven Kontaktmessung; einer induktiven Kontaktmessung; und/oder einer Flächenmessung einer von der Hand des Fahrers belegten Fläche des Lenkmittels. Der Parameter des Lenkmomenteingriffs und/oder ein Parameter einer in Zusammenhang mit dem Lenkmomenteingriff erzeugten Vibration an dem Lenkmittel kann dann (auch) in Abhängigkeit von dem Maß für den Berührungskontakt eingestellt werden. So kann die Wahrnehmbarkeit des Lenkmomenteingriffs und/oder der Lenkmittel-Vibration weiter erhöht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung (insbesondere eine Steuereinheit) für ein Fahrzeug beschrieben. Die Vorrichtung ist eingerichtet ist, Querkraft-Information in Bezug auf eine durch eine Fahrbahn bewirkte Querkraft auf das Fahrzeug zu ermitteln. Außerdem ist die Vorrichtung eingerichtet, einen Parameter eines Lenkmomenteingriffs auf ein Rad und/oder auf ein Lenkmittel des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Querkraft-Information zu bestimmen bzw. einzustellen oder anzupassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung bzw. Steuereinheit umfasst. Das besagte Fahrzeug ist insbesondere zur Ausführung des Verfahrens ausgestaltet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm, insbesondere ein Computerprogrammprodukt, beschrieben. Das Computerprogramm kann ggf. direkt in den internen Speicher einer Vorrichtung geladen werden. Des Weiteren kann das Computerprogramm Softwarecodeabschnitte umfassen, mit denen die Schritte des Verfahrens gemäß einem der beschriebenen Verfahrensansprüche bzw. gemäß weiterer Merkmale des Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprodukt auf der Vorrichtung läuft. Das Computerprogrammprodukt kann als ein Update eines bisherigen Computerprogramms oder eines Betriebssystems ausgebildet sein, welches beispielsweise im Rahmen einer Funktionserweiterung, die betreffenden Teile des Computerprogramms bzw. des entsprechenden Programmcodes umfasst, die auf zumindest einer besagten Vorrichtung ausführbar ist.
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Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ kann im Rahmen dieses Dokuments ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Bei dem automatisierten Fahren kann es sich beispielsweise um ein zeitlich längeres Fahren auf der Autobahn oder um ein zeitlich begrenztes Fahren im Rahmen des Einparkens oder Rangierens handeln. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012). Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren (TAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren (HAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren (VAF) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Die vorstehend genannten vier Automatisierungsgrade entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (HAF) Level 3 der Norm SAE J3016. Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung des Lenksystems eines Fahrzeugs; und
- 3 ein beispielhaftes Lenksystem eines Fahrzeugs.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Erhöhung des Komforts und/oder der Sicherheit eines Fahrerassistenzsystems, das eine zumindest teilweise autonome Querführung eines Fahrzeugs bewirkt. In diesem Zusammenhang zeigt 1 die Steuereinheit 101 eines Fahrzeugs 100. Die Steuereinheit 101 ist eingerichtet, ein oder mehrere Radaktuatoren 103 des Fahrzeugs 100 anzusteuern, um die Ausrichtung von ein oder mehreren Rädern des Fahrzeugs 100 zu verändern. Die ein oder mehrere Radaktuatoren 103 können z.B. angesteuert werden, um das Fahrzeug 100 entlang einer ermittelten Trajektorie zu führen (z.B. bei einem Spurwechsel).
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Des Weiteren ist die Steuereinheit 101 eingerichtet, ein oder mehrere Steueraktuatoren 102 des Fahrzeugs 100 anzusteuern, um die Ausrichtung eines Lenkmittels (insbesondere eines Lenkrads) des Fahrzeugs 100 zu verändern. Typischerweise wird die Ausrichtung des Lenkmittels des Fahrzeugs 100 analog (z.B. proportional) zu der Ausrichtung der ein oder mehreren Räder des Fahrzeugs 100 verändert.
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Die von einem Fahrzeug 100 befahrene Fahrbahn kann Eigenschaften aufweisen, wie z.B. eine Neigung, Spurrinnen, etc., die dazu führen, dass die Lenkung des Fahrzeugs 100 nicht allein durch die Ausrichtung der ein oder mehreren Räder, sondern auch von der Fahrbahn abhängt. Beispielsweise kann die Eigenschaft einer Fahrbahn dazu führen, dass ein besonders hohes Lenkmoment und/oder eine besonders hohe Lenkamplitude bzw. Lenkbewegung der ein oder mehreren Räder erforderlich ist, um das Fahrzeug 100 entlang einer gewünschten Trajektorie zu führen.
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Ein Fahrerassistenzsystem könnte annehmen, dass es sich bei den von der Fahrbahn bewirkten Querkräfte um eine vom Fahrer veranlasste und gewünschte Überwindung des Lenkmoments oder des Lenkwinkels handelt. Das Fahrerassistenzsystem könnten in Reaktion darauf entsprechend nachgeben. Durch die Fahrbahnbeschaffenheit kann einem Fahrerassistenzsystem somit ein Eingriff eines Fahrers vortäuscht werden und das Fahrerassistenzsystem kann dann entsprechend dem angenommenen Fahrer-Eingriff agieren.
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Diese o.g. Situation könnte z.B. dann auftreten, wenn die von der Fahrbahn wirkenden Querkräfte auf die Räder des Fahrzeugs 100 stärker als das künstlich erzeugte Lenkmoment eines Fahrerassistenzsystems sind. Die Querkräfte können das Lenkmoment abschwächen oder umgekehrt ungewollt verstärken. Ein zu stark gewähltes Lenkmoment kann ggf. nicht oder nicht rechtzeitig von einem Fahrer überwunden werden, so dass der Komfort des Fahrers reduziert wird. Besonders bei einer Offroad-Strecke, bei einer seitlich geneigten Fahrbahn und/oder bei einem beschädigten Straßenrand, kann das Lenkmoment unzureichend sein und/oder unbemerkt bleiben.
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Um die o.g. Problem zu überwinden, kann eine adaptive Anpassung der ein oder mehreren Parameter eines Lenkeingriffs, insbesondere eines Fahrerassistenzsystems, anhängig von bestimmten Einflüssen erfolgen, die von der Fahrbahn (also nicht nur vom Fahrer oder vom Fahrerassistenzsystem) kommen.
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Es wird ein Verfahren für einen adaptiven Lenkmomenteingriff beschrieben, bei dem zumindest ein Parameter eines Lenkmomenteingriffs variiert wird, abhängig von Querkraft-Information, die eine von der Fahrbahn kommende Querkraft in dem Zeitintervall des Lenkeingriffs repräsentiert.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 200 zur Erzeugung eines Lenkmomenteingriffs bzw. zur Steuerung eines Lenksystems 102, 103 eines Fahrzeugs 100. Dabei kann das Lenksystem 102, 103 ausgebildet sein, eine Stellung eines Rades des Fahrzeugs 100 und eine Stellung eines manuellen Lenk- bzw. Steuermittels, insbesondere eines Lenkrads, des Fahrzeugs 100 zu verändern. Alternativ oder ergänzend kann durch einen Aktor eine Signalisierung an dem manuellen Lenk- bzw. Steuermittel bewirkt werden. Das Verfahren 200 umfasst das Ermitteln 201 von Querkraft-Information in Bezug auf eine durch eine Fahrbahn bewirkte Querkraft auf das Fahrzeug 100. Außerdem umfasst das Verfahren 200 das Einstellen 202 zumindest eines Parameters eines Lenkmomenteingriffs auf das Rad und/oder auf das Lenkmittel in Abhängigkeit von der Querkraft-Information.
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Als Lenkmomenteingriff kann ein informierender und/oder assistierender Lenkeingriff oder ein Lenkeingriff bei einem teilautomatisierten und/oder hochautomatisierten Fahren verstanden werden. Der Lenkmomenteingriff kann eine Wirksamkeit in Bezug auf die Radstellung der ein oder mehreren Räder des Fahrzeugs 100 haben. Alternativ oder zusätzlich kann es sich in dem Verfahren um einen Lenkmomenteingriff handeln, der keine oder nur unwesentliche Auswirkung auf die Radstellung hat.
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Insbesondere kann der Lenkmomenteingriff ein Moment zur aktiven Veränderung des Lenkradwinkels und/oder ein Moment zur Bereitstellung eines Widerstands bei einer Lenkraddrehung durch den Fahrer umfassen. Die unterschiedlichen Lenkmomenteingriffe können jeweils als unterschiedliche Parameter betrachtet werden und bei Bedarf unterschiedlich angepasst werden.
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Folglich kann der Lenkmomenteigriff auch als ein Widerstand eines intelligenten Lenkrads des Fahrzeugs 100 ausgestaltet sein, wobei der Widerstand bis zu einem bestimmten Wert des Moments besteht, und insbesondere bei einer Überschreitung des bestimmten Wertes des Moments ohne Wiederstad oder mit einem stark reduzierten Widerstand reagiert.
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Dabei kann der Lenkmomenteingriff in einer ersten Lenkrichtung anders eingestellt sein, als in einer zweiten Richtung. Der Lenkmomenteingriff kann in einer ersten und/oder einer zweiten Richtung eine empfohlene oder nicht empfohlene Lenkrichtung an den Fahrer übermitteln. Dabei kann ein jeweiliger Parameter, insbesondere ein Moment der aktiven Veränderung des Lenkradwinkels und/oder ein Moment des Widerstands für eine Veränderung des Lenkradwinkels in dem Verfahren unterschiedlich eingestellt werden.
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Als die von der Fahrbahn kommende Querkraft ist bevorzugt ein Krafteinfluss zu verstehen, der von der Fahrbahn an die ein oder mehreren Räder des Fahrzeugs und/oder an den Lenkstrang des Fahrzeugs übertragen wird. Dabei kann die von der Fahrbahn kommende Querkraft einen statischen und/oder dynamischen Einfluss der Fahrbahn auf das Fahrzeug (in dem Zeitintervall des Lenkwinkeleingriffs) repräsentieren.
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Ein statischer Einfluss kann z.B. aufgrund einer seitlichen Fahrzeugneigung und/oder aufgrund der von einer Spurrinnengrenze wirkenden Kraft entstehen. Ein dynamischer Einfluss kann beispielsweise durch das Überfahren, z.B. ein zumindest seitliches Überfahren, einer Fahrbahnunebenheit entstehen. Das Variieren, insbesondere das Anpassen, kann dabei als Umschalten zwischen mehreren unterschiedlichen Intensitätsstufen vorgesehen sein. Bevorzugt erfolgt das Variieren gemäß einer Zeitkurve, d.h. die Parameter der haptischen Lenkradsignalisierung können weitestgehend zeitkontinuierlich (an die zu erwartenden Vibrationen im Fahrzeug) angepasst werden. Ferner können im Rahmen des Verfahrens ein oder mehrere Parameter eines Lenkmomenteingriffs variiert werden.
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Die ein oder mehreren Parameter des Lenkmomenteingriffs, die im Rahmen des Verfahrens variiert werden, können beispielsweise - für jede Richtung - umfassen:
- • einen Wert des Lenkmoments;
- • einen ausgeführten oder angestrebten Lenkwinkel; und/oder
- • einen Zeitverlauf des Lenkmomentwerts und/oder des Lenkwinkels.
Die ein oder mehreren Parameter können in dem Verfahren für jede Richtung unterschiedlich eingestellt werden.
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Ein am Lenkrad erscheinender, vom Fahrer empfundener Lenkeingriff (der in Summe, trotz der Einflüsse der von der Fahrbahn kommenden Querkräfte am Lenkrad ankommt) kann derart erzeugt bzw. angepasst werden, dass die ein oder mehreren Parameter des Lenkmomenteingriffs präzise genug sind, um zwischen unterschiedlich starken Lenkmomenteingriffen bzw. unterschiedlichen Arten der Lenkmomenteingriffe unterscheiden zu können. D.h. das Verfahren kann derart ausgestaltet sein, dass zumindest zwei effektiv am Lenkrad wirkende Lenkmomenteingriffe durch die menschliche Wahrnehmung, zumindest statistisch, unterschieden werden können.
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Dabei können die unterschiedlichen Lenkmomenteingriffe, z.B. umfassen:
- • schwache, leicht übersteuerbare Eingriffe, die z.B. bei einer drohenden unbeabsichtigten Überschreitung einer gestrichelten Fahrbahnmarkierung erzeugt werden und/oder die bei einer noch mehrere Sekunden in der Zukunft liegenden unbeabsichtigten Überschreitung einer durchgehenden Fahrbahnmarkierung erzeugt werden können.
- • mittelstarke Lenkmomenteingriffe, die z.B. bei einer unbeabsichtigten Überschreitung einer durchgezogenen Fahrbahnmarkierung erfolgen können.
- • starke Lenkmomenteingriffe, die z.B. im Falle einer seitlichen Kollisionswahrscheinlichkeit und/oder bei einem erwarteten Abgang von der Fahrbahn erfolgen können.
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Das Verfahren kann derart ausgestaltet sein, dass ein am Lenkrad des Fahrers ankommender Lenkmomenteingriff von den statischen und/oder dynamischen Einflüssen der von der Fahrbahn in Querrichtung kommenden Kräfte zumindest teilweise bereinigt ist. Dadurch ergibt sich (insbesondere bei höheren Automatisierungsgraden) ein weiterer Vorteil, z.B. weil ein schwacher Lenkmomenteingriff nicht durch einen statischen und dynamischen Einfluss der Fahrbahn „übersteuert“ wird.
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Im Rahmen des Verfahrens kann zumindest ein Parameter des Lenkmomenteingriffs in Richtung im Wesentlich entgegengesetzt zu dem mechanischen Einfluss einer Querkraft von der Fahrbahn auf den Lenkstrang des Fahrzeugs 100 angepasst werden. Alternativ oder ergänzend kann zumindest ein Parameter des Lenkmomenteingriffs im Wesentlichen in Richtung eines mechanischen Einflusses einer Querkraft von der Fahrbahn auf den Lenkstrang des Fahrzeugs angepasst werden.
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Beispielsweise können in der Richtung, in die eine Querkraft von der Fahrbahn auf den Lenkstrang wirkt und/oder gegen die Richtung, in die eine Querkraft wirkt,
- • der Wert des Lenkmoments, und/oder
- • der auszuführende oder angestrebte Lenkwinkel, und/oder
- • der Zeitverlauf des Lenkmomentwerts und/oder des Lenkwinkels
in Abhängigkeit von der Querkraft-Information angepasst werden.
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Im Rahmen des Verfahrens kann ein erster Parameter des Lenkmomenteingriffs in Richtung im Wesentlich entgegengesetzt zum mechanischen Einfluss einer Querkraft von der Fahrbahn auf den Lenkstrang des Fahrzeugs und zumindest ein zweiter Parameter des Lenkmomenteingriffs im Wesentlichen in Richtung des mechanischen Einflusses einer Querkraft von der Fahrbahn auf den Lenkstrang des Fahrzeugs unterschiedlich angepasst werden.
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Besonders bevorzugt kann dabei ein Lenkmomenteingriff asymmetrisch bezüglich der unterschiedlichen Richtungen erzeugt werden, indem beispielsweise ein „Halten“ gegenüber der bestimmten Richtung wesentlich stärker als ein „Bewegen“ in die entgegengesetzte Richtung erzeugt wird.
Beispielsweise kann bei einer Fahrbahnneigung in eine bestimmte Richtung, z.B. nach rechts, ein Lenkmomenteingriff erzeugt werden, der auf einen wesentlich größeren Widerstand bei einer Abweichung in eine erste Richtung als bei einer Abweichung in eine andere (entgegengesetzte) Richtung stößt.
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Die von der Fahrbahn kommende Querkraft kann ermittelt, insbesondere prädiziert, werden, abhängig von einem Maß der Fahrbahnunebenheiten, insbesondere einer seitlichen Fahrbahnneigung,
insbesondere in einem bestimmten Fahrbahnabschnitt auf einer voraussichtlichen Fahrzeugtrajektorie und/oder bei der Durchführung eines bestimmten Fahrzeugmanövers.
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Besonders bevorzugt bezieht sich das Maß an Unebenheiten, insbesondere das Maß der seitlichen Fahrbahnneigung, auf einen Fahrbahnabschnitt, der in dem Zeitintervall befahren wird, insbesondere mit den Rädern des Fahrzeugs in Berührung kommen wird, in dem auch der zumindest eine Lenkmomenteingriff ausgegeben wird oder ausgegeben werden soll. Dabei können die lokalen Fahrbahnunebenheiten, die mit zumindest einem oder mehreren Rädern des Fahrzeugs in Berührung kommen bzw. kommen werden, berücksichtigt werden.
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Ein Maß von Fahrbahnunebenheiten kann ermittelt werden, abhängig von:
- • Information über die Fahrbahnbeschaffenheit aus einer Navigationskarte; und/oder
- • Information von zumindest einem Fahrzeugsensor, insbesondere von einem Frontkamerasystem des Fahrzeugs 100; und/oder
- • Information von zumindest einem vertikaldynamischen Sensor (senkrechte Einwirkungen, Neigung, Wanken); und/oder
- • Information von zumindest einem Inertialsensor (d.h. von einem auf einer Wirkung der Beschleunigung basierenden Sensor) des Fahrzeugs 100; und/oder
- • Krafteinflüssen auf das Servolenkungssystem des Fahrzeugs 100.
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Besonders bevorzugt ist dabei ein kombinierter Ansatz, bei dem eine von der Fahrbahn kommende Querkraft, insbesondere sensorisch, ermittelt wird, und bei dem Information eines umfelderfassenden Sensors über eine Veränderung des Maßes, das die Fahrbahnunebenheiten entlang der geplanten Fahrzeugtrajektorie repräsentiert, berücksichtigt wird.
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Im Zusammenhang mit einem Lenkmomenteingriff kann (ggf. zusätzliche) eine haptische Lenkradvibration erzeugt werden, wobei die Amplitude und/oder die Frequenz der Lenkradvibration abhängig von der von der Fahrbahn kommenden Querkraft variiert werden kann
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Besonders bevorzugt kann dabei gemäß einer UND-Verknüpfung die haptische Signalisierung anhand beider Parameter, d.h. der Amplitude und der Frequenz, variiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Vibrationsfrequenz abhängig von einer Dringlichkeit der Signalisierung variiert werden.
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Ein Parameter des Lenkmomenteingriffs und/oder einer im Zusammenhang mit dem Lenkmomenteingriff erzeugten Lenkradvibration kann im Wesentlichen proportional zu einem Produkt aus dem Maß an Fahrbahnbeschaffenheit, insbesondere dem Maß der Fahrbahnneigung, und einem Geschwindigkeitswert des Fahrzeugs 100 angepasst werden.
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Beispielsweise führt eine relativ niedrige Rauigkeit der Fahrbahn und eine relativ niedrige Geschwindigkeit typischerweise zu einer sehr niedrigen Intensität des Lenkmomenteingriffs bzw. der Lenkradvibration. Des Weiteren können eine relativ starke Rauigkeit der Fahrbahn und eine relativ niedrige Geschwindigkeit zu einer mittleren Intensität des Lenkmomenteingriffs bzw. der Lenkradvibration führen. Des Weiteren können eine relativ niedrige Rauigkeit der Fahrbahn und eine relativ hohe Geschwindigkeit zu einer mittleren Intensität des Lenkmomenteingriffs bzw. der Lenkradvibration führen. Außerdem können eine relativ starke Rauigkeit der Fahrbahn und eine relativ hohe Geschwindigkeit zu einer sehr starken Intensität des Lenkmomenteingriffs bzw. der Lenkradvibration führen.
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Diese Adaptivität der Intensität des Lenkmomenteingriffs bzw. der Lenkradvibration kann zusammen mit einer vom Fahrer des Fahrzeugs 100 gewählten Intensitäts-Einstellung angewandt werden. Dabei kann die Intensitätsstufe der Intensitäts-Einstellung als ein weiterer multiplikativer Faktor angewandt werden.
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Im Rahmen des Verfahrens kann ein aktuelles Maß an Vibrationen im Fahrzeug, insbesondere sensorisch, ermittelt werden. Mit anderen Worten, es kann Vibrationsinformation bezüglich der Vibrationen im Fahrzeug ermittelt werden. Es kann dann eine Information eines umfelderfassenden Sensors über eine Veränderung der Vibrationen im Fahrzeug, insbesondere wegen einer veränderten Fahrbahnunebenheiten in der Fahrzeugumgebung, in Richtung der geplanten Fahrzeugtrajektorie berücksichtigt werden.
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Dabei kann ausgehend von einem aktuell gemessenen Maß von Vibrationen im Fahrzeug und einem Maß einer Veränderung der Fahrbahnrauigkeit in einem Zeitintervall, in dem voraussichtlich eine Ausgabe einer haptischen Lenkradsignalisierung erfolgen wird, zuverlässig ein Maß der dann vorherrschenden Vibrationen im Fahrzeug geschätzt werden.
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Das Verfahren kann umfassen, das Ermitteln eines Zeitintervalls und/oder einer Fahrbahnabschnitts in der nahen Zukunft, in dem zumindest ein haptischer Lenkmomenteingriff ausgegeben wird. Außerdem kann das Verfahren umfassen, das Ermitteln, insbesondere das Prädizieren, einer von der Fahrbahn kommenden Querkraft zumindest teilweise für das ermittelte Zeitintervall. Das Verfahren kann ferner umfassen, das Bestimmen zumindest eines Parameters des Lenkmomenteingriffs, zumindest teilweise für das besagte Zeitintervall.
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Ferner kann auch ein Parameter der Lenkradvibration, insbesondere einer gerichteten Lenkradvibration, beispielsweise repräsentierend einen Amplitudenwert und/oder einen Frequenzwert, bestimmt werden.
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Ein Zeitintervall kann in diesem Dokument durch einen Zeitpunkt oder zumindest zwei Zeitpunkte repräsentiert werden.
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Das Prädizieren einer von der Fahrbahn kommenden Querkraft kann abhängig von der aktuellen von der Fahrbahn kommenden Kraft erfolgen. Beispielsweise kann für die nahe Zukunft dieselbe von der Fahrbahn kommende Querkraft wie der aktueller Wert mit oder ohne Berücksichtigung einer Änderungstendenz, angenommen, insbesondere prädiziert, werden.
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Dabei kann z.B. ermittelt werden, dass in 1-5 Sekunden ein Lenkmomenteingriff ausgegeben werden soll. Ferner kann die aktuelle von der Fahrbahn kommende Querkraft, z.B. sensorisch und/oder rechnerisch, ermittelt werden und daraufhin ein oder mehrere Parameter des Lenkmomenteingriffs, insbesondere unterschiedlich für die Richtungen übereinstimmend und entgegen zu der von der Fahrbahn kommende Querkraft, bestimmt werden.
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Im Rahmen des Verfahrens kann ein Parameter des Lenkmomenteingriffs, insbesondere ein Moment, eine Lenkamplitude des Lenkmomenteingriffs und/oder ein Parameter einer einhergehend ausgegebenen Lenkradvibration, abhängig von der aktuellen oder für die nahe Zukunft prädizierten auf das Fahrzeug wirkenden Querbeschleunigung angepasst werden.
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Dabei kann die für die nahe Zukunft vorausgesagte Querbeschleunigung z.B. auf Basis von einem (weiteren) Verlauf einer oder mehrerer Spurenmarkierungen ermittelt werden. Beispielsweise können mittels einer digitalen Karte und/oder eines umfelderfassenden Sensors des Fahrzeugs 100 ein weiterer Verlauf der Spurenmarkierung, insbesondere in einer Kurve, ermittelt werden. Ferner kann die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 in der Kurve prädiziert werden und daraufhin eine in der Kurve auf das Fahrzeug 100 wirkende Querbeschleunigung prädiziert werden.
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Ein Parameter des Lenkmomenteingriffs kann abhängig von einem Maß des haptischen Kontakts bzw. des Berührungskontakts zwischen der Hand des Fahrers und dem Lenkrad gewählt werden. Das Maß des haptischen Kontakts zwischen dem Fahrer des Fahrzeugs und einem Steuermittel des Fahrzeugs 100 (insbesondere dem Lenkrad) kann bevorzugt ein oder mehrere der folgenden Größen repräsentieren bzw. umfassen:
- • ein Maß der Kontaktfläche, insbesondere zwischen der Hand (Handfläche) des Fahrers mit dem Lenkrad des Fahrzeugs 100, und/oder
- • einen Druck, insbesondere als die gesamte Andruckkraft und/oder Druckverteilung, auf das Lenkrad des Fahrzeugs 100, und/oder
- • einen Druck pro Kontaktfläche, und/oder
- • ein oder mehrere Bereiche der Handfläche, die (im relevanten Zeitintervall) einen haptischen Kontakt mit dem Steuermittel des Fahrzeugs 100 haben oder voraussichtlich haben werden, und/oder
- • ein oder mehrere Bereiche des Steuermittels des Fahrzeugs 100, die (im relevanten Zeitintervall) einen haptischen Kontakt mit dem Fahrer haben oder voraussichtlich haben werden.
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Besonders bevorzugt werden im Verfahren zwei oder mehrere unterschiedliche Einflussgrößen bzw. Maße des haptischen Kontakts berücksichtigt.
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Vorzugsweise werden für das besagte Maß des haptischen Kontakts mehrere und vorrangig prinzipiell unterschiedliche Ausmaße des haptischen Kontakts ermittelt und berücksichtigt, so bspw. ob das Lenkrad mit nur einer Hand oder mit beiden Händen gehalten und/oder umgriffen wird. Die jeweilige Ausprägung des haptischen Kontakts kann aber auch darin bestehen, an welchen Stellen des Lenkrads der haptische Kontakt besteht und insbesondere auch davon abhängig sein, mit welcher Kraft oder Stärke der haptische Kontakt vorliegt. Beispielsweise kann das Maß des haptischen Kontakts abhängig sein, von
- • einem Maß der Kontaktfläche, insbesondere zwischen der Hand (Handfläche) des Fahrers und dem Lenkrad des Fahrzeugs; und/oder
- • einem Druck, insbesondere als die gesamte Andruckkraft und/oder Druckverteilung und/oder als der Druck pro Kontaktfläche und/oder als Druck pro Bereiche der Handfläche, die (zu einem relevanten Zeitintervall) einen haptischen Kontakt mit dem Lenkrad haben oder voraussichtlich haben werden; und/oder
- • der Anspannung und/oder Position eines oder mehrerer Finger des Fahrers.
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Berücksichtigt werden dabei vorzugsweise solche Bereiche des Lenkrads, die (zu dem relevanten Zeitintervall) einen haptischen Kontakt mit dem Fahrer haben sollten oder voraussichtlich haben werden.
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Beispielsweise kann die Druckverteilung bzw. ein Druckverteilungsmuster auf das Lenkrad als ein bevorzugtes Maß für die Ausprägung des haptischen Kontakts sein, wobei als Lenkrad insbesondere derjenige Bereich eines allgemeinen Steuermittels (für die Querführung des Fahrzeugs durch den Fahrer) verstanden wird, welchen der Fahrer zum Steuern regelmäßig ergreift. Im Falle eines Lenkrads ist dies somit eigentlich nur der Lenkradkranz, d.h. genau genommen stellt im Falle eines Lenkrades dessen Kranz die Lenkhandhabe bzw. ein Bedienelement zur Querführung dar. Ferner kann der Begriff „Lenkrad“ im Rahmen dieses Dokuments auch als ein weiteres, nicht unbedingt rundes, Bedienelement bzw. Lenkhandhabe verstanden werden, die zur Steuerung zumindest der Querführung des Fahrzeugs dient. Auch kann das Fahrzeug ein (abhängig von vorausbestimmten Bedingungen) nahezu vollständig automatisiert fahrbares Fahrzeug sein, wobei das Lenkrad, bzw. das entsprechende Bedienelement dann zumindest zeitweise vom Lenkstrang entkoppelt und/oder mechanisch fixiert werden kann.
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Das Maß des haptischen Kontakts kann dabei mittels eines bevorzugt zweckmäßig eingerichteten Sensors bzw. Lenkrad-Sensors erfolgen. Ein Lenkrad-Sensor kann ein in einem Teil des Lenkrads verbauter Sensor, beispielsweise ein zweckmäßig weitergebildeter „Hands-On-Sensor“, bzw. ein „Hands-Off-Sensor“ sein.
An einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die besagte Ausprägung des haptischen Kontakts ein Ausmaß und/oder ein Muster hinsichtlich Druck oder elektrischer Kapazität oder Induktivität des besagten haptischen Kontakts zwischen zumindest einer Hand des Fahrers und dem Lenkrad, (bzw. dem zumindest einen Teil des Lenkrads) sein. Dabei kann das Ausmaß örtlich beschränkt sein, so bspw. nur über gewisse Teilflächen des Lenkrads von Bedeutung sein und dementsprechend auch nur dort ermittelt werden, und/oder das genannte Muster kann ein Flächenmuster sein. Bei den beispielhaft letztgenannten Mustern kann es sich bspw. um ein Flächenmuster und/oder ein zeitliches Muster handeln, und zwar bspw. hinsichtlich des anliegenden Drucks, welcher von einer Hand und/oder zwei Händen des Fahrers am Lenkrad vorliegt.
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Solche Muster oder Druckmuster können bspw. mit einem kapazitiven oder piezoelektrischen Sensor in der Lenkhandhabe ermittelt werden, so bspw. mit Hilfe einer geeigneten Weiterbildung eines an sich bekannten Hands-On-Sensors. Dieser kann befähigt sein, auch zumindest zweidimensionale Muster zu erfassen und insbesondere zu erkennen bzw. zu klassifizieren.
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Dabei kann auch eine Erkennung von (einzelnen) Fingern erfolgen. Bevorzugt kann auch die Position bzw. Stellung der Finger zu den Teilen des Lenkrads ermittelt und berücksichtigt werden. Besonders bevorzugt können auch die Veränderung (z.B. eine Veränderung des Maßes des besagten haptischen Kontakts) erfasst und berücksichtigt werden.
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Das Erfassen des zweidimensionalen Musters kann dabei mittels einer in den Lenkradkranz verbauten Sensormatte erfolgen. Dabei kann die Vorrichtung auch zur Ausführung eines zumindest zweidimensionalen Mustererkennungsverfahrens ausgestaltet sein, welches sich beispielsweise der an sich bekannten Methoden der Bildverarbeitung bedienen kann. Dabei kann das zumindest zweidimensionale Mustererkennungsverfahren auf einen Teil der Oberfläche des Lenkradkranzes angewandt werden, derart, dass die Oberfläche auf eine zweidimensionale Fläche abgebildet wird. Bevorzugt wird das besagte Maß des haptischen Kontakts mittels eines dreidimensionalen Mustererkennungsverfahren ausgestaltet, wobei zumindest eine Dimension einen Zeitverlauf repräsentiert. Im Ergebnis können z.B. 4-16 unterschiedliche Maße des haptischen Kontakts, z.B. entsprechend zu den im Verfahren erkannten Muster unterschieden werden.
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Ein Maß des haptischen Kontakts zwischen dem Fahrer des Fahrzeugs und dem Lenkrad kann somit ein Zeit- und/oder Flächen-Muster aus kapazitiv erfassten Messwerten umfassen, die von einer Hand und/oder zwei Händen des Fahrers an der Lenkhandhabe des Fahrzeugs erzeugt werden. Selbstverständlich ist alternativ oder zusätzlich eine Anwendung auch eines induktiven Sensierungsprinzips möglich. Zusätzlich oder alternativ kann ein im Innenraum des Fahrzeugs vorgesehenes Kamerasystem (Bilderfassungssystem) genutzt werden, um das Maß des haptischen Kontakts zwischen den Händen des Fahrers und dem Lenkrad (bzw. zumindest eines Teils des Bedienelements zur Fahrzeug-Querführung) bspw. mittels einer optischen Objekterkennung zu erfassen. Ein solches verfahrenstechnisches Merkmal ist dabei das Erkennen der Ausprägung oder des Maßes eines haptischen Kontakts zwischen dem Fahrer und dem Lenkrad (oder dgl.) sowie ggf. einer geeigneten Reaktion hierauf.
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Das Maß des haptischen Kontakts kann somit durch ein Maß eines kapazitiven und/oder induktiven Wertes zwischen dem Steuerelement und dem Fahrer (einer oder zwei Handflächen des Fahrers) beschrieben bzw. repräsentiert werden. So kann das Maß des kapazitiven Kontakts und/oder induktiven Kontakts beispielsweise mittels eines in einem Lenkrad des Fahrzeugs integrierten kapazitiven Sensors und/oder eines Lenkradbeheizungsdrahts erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann der (physikalische) Druck oder die Druckverteilung der Hand (bzw. Handflächen) des Fahrers auf das (manuelle) Bedienelement zur Querführung des Fahrzeugs erfasst werden. Faktisch kann das Erkennen des haptischen Kontakts dann abhängig sein, von einem oder mehreren Druckwerten und/oder Kapazitätswerten oder einer Änderung der Druckwerte und/oder Kapazitätswerte, welche am Lenkrad des Fahrzeugs durch eine oder zwei Hände des Fahrers verursacht werden. Bevorzugt wird der haptische Kontakt durch ein oder mehrere bestimmte Maße repräsentiert. Dabei kann unterschieden werden zwischen einer leichten (nahezu kraftlosen) Berührung des Lenkrads (Lenkkranzes) mit einer Hand oder mit zwei Händen und einem Umgreifen des Lenkrads mit einer oder mit zwei Händen des Fahrers sowie einer ausgeprägten Kraftkopplung zwischen der einen oder zwei Händen des Fahrers und dem Lenkrad. Letztere kann durch ein enges und/oder flächiges Anliegen oder eine Reibungskraft repräsentiert sein.
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Ein Parameter des Lenkmomenteingriffs kann unter Berücksichtigung eines oder mehrerer Maße des haptischen Kontakts angepasst werden. Die Anpassung kann z.B. erfolgen, im Zusammenhang mit dem Spurverlauf der Fahrbahn, im Zusammenhang mit einer Kollisionswahrscheinlichkeit von weiteren Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs, im Zusammenhang mit einer aktuell oder in der nahen Zukunft befahrenen Fahrbahn und/oder im Zusammenhang mit der Spurführung und/oder einem Spurwechsel des Fahrzeugs 100.
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Dabei kann eine überproportionale Anpassung zumindest eines Parameters des Lenkmomenteingriffs zumindest in eine erste Richtung und in eine zweite Richtung erfolgen. Beispielsweise kann der Fahrer einen Lenkvorschlag des Fahrzeugs 100 in eine Richtung stärker überwinden, als in eine zweite Richtung.
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Dabei kann die Anpassung zum Ziel haben, dass z.B. bei einem nur schwach gehaltenen Lenkrad, bei einem Lenkmomenteingriff kein „Durchrutschen“ des Lenkrads durch die nicht umgreifende Handfläche erfolgt. Alternativ oder ergänzend kann die Anpassung zum Ziel haben, dass bei einem verhältnismäßig stark gehaltenen Lenkrad, z.B. beim Umgreifen des Lenkrads mit beiden Händen, ein Lenkmoment ausgegeben wird, der eine hinreichende Wirksamkeit haben kann.
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Ein Parameter des Lenkmomenteingriffs kann abhängig von dem Maß des haptischen Kontakts, insbesondere abhängig von einer Flächenverteilung des Drucks und/oder eines kapazitiven Kontakts und/oder induktiven Kontakts zwischen zumindest einer Hand des Fahrers und dem Lenkrad des Fahrzeugs, bestimmt werden.
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Ein Maß des haptischen Kontakts kann dabei durch ein oder mehrere Parameter eines Druckmusters und/oder durch ein Maß eines kapazitiven und/oder induktiven Wertes zwischen dem Steuermittel und dem Fahrer (bewirkt bspw. durch eine oder zwei Handflächen des Fahrers) beschrieben bzw. repräsentiert werden. Dabei kann das Maß des kapazitiven Kontakts und/oder induktiven Kontakts beispielsweise mittels eines im Lenkrad des Fahrzeugs integrierten kapazitiven Sensors und/oder eines Lenkradbeheizungsdrahts erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann der (physikalische) Druck oder die Druckverteilung der Hand (bzw. der Handflächen) des Fahrers auf dem manuellen Steuermittel erfasst werden. Folglich kann das Erzeugen der Fahrerinformation über einen Lenkmomenteingriff bzw. über eine Lenkradvibration dann abhängig von einem oder mehreren Druckwerten und/oder Kapazitätswerten oder einer Änderung der Druckwerte und/oder Kapazitätswerte, die am Lenkrad des Fahrzeugs durch eine oder zwei Hände des Fahrers verursacht werden, erfolgen.
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Im Rahmen des Verfahrens kann abhängig von einer Kombination der bisher beschriebenen Kriterien eine negative Entscheidung bezüglich des Erzeugens eines Lenkmomenteingriffs und/oder einer Lenkradsignalisierung erfolgen. Beispielsweise kann abhängig von dem Maß des haptischen Kontakts zwischen dem Fahrer und dem Lenkrad das Nicht-Erzeugen einer haptischen Fahrerinformation am Lenkrad entschieden werden, beispielsweise falls das Lenkrad keinen oder keinen hinreichenden haptischen Kontakt mit dem Fahrer des Fahrzeugs 100 hat.
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3 zeigt ein beispielhaftes Lenksystem 300 eines Fahrzeugs 100. Das in 3 dargestellte Lenksystem 300 umfasst ein Lenkrad 310 als Beispiel für ein Lenkmittel des Fahrzeugs 100. Wie in 3 veranschaulicht, kann das Lenkrad 310 mit einem bestimmten Lenkradwinkel 311 bewegt werden. Mit anderen Worten, durch Veränderung des Lenkradwinkels 311 kann die Stellung eines Lenkrads 310 verändert werden. Andererseits kann auf das Lenkrad 310 ein bestimmtes Lenkrad-Drehmoment 312 bewirkt werden. Dabei kann das Lenkrad-Drehmoment 312 unabhängig von einer Änderung des Lenkradwinkels 311 sein. Beispielsweise kann mit einem hohen Lenkrad-Drehmoment 312 (d.h. mit einer relativ hohen Kraft) eine relativ kleine Änderung des Lenkradwinkels 311 bewirkt werden. Alternativ kann mit einem relativ kleinen Lenkrad-Drehmoment 312 (d.h. mit einer relativ geringen Kraft) eine relativ große Änderung des Lenkradwinkels 311 bewirkt werden.
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Auf der anderen Seite umfasst das Lenksystem 300 ein oder mehrere Räder 320, wobei ein Radwinkel 321 verändert werden kann, um die Querführung eines Fahrzeugs 100 zu beeinflussen. Des Weiteren kann ein bestimmtes Lenkmoment 322 auf die ein oder mehreren Räder 320 bewirkt werden. Dabei sind das Lenkmoment 322 und die Änderung des Radwinkels 321 ggf. unabhängig voneinander. Beispielsweise kann mit einem hohen Lenkmoment 322 (d.h. mit einer relativ hohen Kraft) eine relativ kleine Änderung des Radwinkels 321 bewirkt werden. Alternativ kann mit einem relativ kleinen Lenkmoment 322 (d.h. mit einer relativ geringen Kraft) eine relativ große Änderung des Radwinkels 321 bewirkt werden.
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Wie in diesem Dokument dargelegt, können insbesondere der Lenkradwinkel 311 und/oder das Lenkrad-Drehmoment 312 einerseits sowie der Radwinkel 321 und/oder das Lenkmoment 322 andererseits zumindest in einem begrenzten Umfang unabhängig voneinander bestimmt, verändert und/oder eingestellt werden. Dies kann durch ein oder mehrere Aktoren 301 erfolgen, die z.B. zwischen dem Lenkrad 310 einerseits und den ein oder mehreren Rädern 320 andererseits angeordnet sind.
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Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen können Fahrbahnneigung, Spurrinnen, Krümmungen am Straßenrand passend berücksichtigt werden. Des Weiteren kann beim teilweise automatisierten Fahren ein Fahrzeug 100 die Beschaffenheit einer realen Fahrbahn berücksichtigten. Insbesondere können Störungen eines Fahrerassistenzsystems bzw. eines Systems zum teilweise automatisierten Fahren durch eine „mitlenkende Fahrbahn“ vermieden werden. Insbesondere kann zwischen einer gewünschten „Mitwirkung“ bzw. „Einflussnahme“ des Fahrers und einem Einfluss der Fahrbahn unterschieden werden. Somit wird teilautomatisiertes Fahren (TAF) und hochautomatisiertes Fahren (HAF) auch auf einer Offroad-Strecke nutzbar.
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Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann sichergestellt werden, dass der Fahrer eines Fahrzeugs 100 anhand des am Lenkrad ankommenden Lenkmoments und/oder anhand einer haptisch wahrnehmbaren Vibration, die Intention des Fahrzeugs 100 richtig einordnen kann. Beispielsweise kann der Fahrer zwischen einem starken (dringenden) Lenkradeingriff und einem sanften (nur informierenden) Lenkradeingriff unterscheiden. Durch die beschriebenen Maßnahmen werden Lenkmomenteingriffe durch einen Fahrer verlässlich wahrnehmbar, weniger störend und müssen nicht mit unterwartet hoher Kraft überwunden werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
