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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern eines Untersteuerns eines Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt mit den Merkmalen nach Anspruch 1, eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 6, ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen nach Anspruch 7, und ein Fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 8.
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Untersteuern ist eine häufig auftretende Problematik beim Durchfahren von Kurven mit geringem Reibwert etwa aufgrund von ungünstigen Zwischenschichten wie Nässe oder Schnee. Ursachen hierfür können z. B. ein zu spätes und dafür zu heftiges Einlenken am Kurveneingang, sowie ein weiteres Einlenken bei bereits untersteuerndem Fahrzeug im Kurvenverlauf sein, wodurch das Untersteuern noch verstärkt wird.
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Aus
DE 10 2016 209 984 A1 ist ein Verfahren zur Schätzung einer Wahrscheinlichkeitsverteilung des maximalen Reibwerts an einem aktuellen und/oder zukünftigen Wegpunkt eines Fahrzeugs bekannt.
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Aus
DE10 2016 208 675 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer sicheren Geschwindigkeit an einem zukünftigen Wegpunkt eines Fahrzeugs, das sich entlang einer Strecke bewegt, bekannt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, eine effektive Methode vorzuschlagen, mittels welcher ein Untersteuern eines Fahrzeugs verhindert werden kann.
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Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe ein Verfahren zum Verhindern eines Untersteuerns eines Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt nach Anspruch 1, eine Steuereinrichtung nach Anspruch 6, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 7, und ein Fahrzeug nach Anspruch 8 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Bei einem Verfahren zum Verhindern eines Untersteuerns eines Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt, wird ein Reibwert einer Fahrbahnoberfläche einer Kurve geschätzt. Eine Kurvenkrümmung der Kurve wird ermittelt. Ausgehend von dem geschätzten Reibwert und der Kurvenkrümmung wird eine Lenkunterstützungsvorrichtung des Fahrzeugs angesteuert. Vor oder während der Kurvenfahrt wird eine Lenkunterstützung in eine der Kurve entgegengesetzte Richtung verringert.
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Laut Definition liegt ein Untersteuern eines Fahrzeugs dann vor, wenn bei stationärer Kreisfahrt die Differenz der Gradienten von Lenkwinkel und Ackermannwinkel bezüglich der Querbeschleunigung größer Null ist. Das Fahrzeug ist als ein Landfahrzeug ausgeformt, z. B. als ein PKW oder NKW.
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Bei einer durchzuführenden Kurvenfahrt wird zunächst ein Reibwert der Fahrbahnoberfläche der Kurve geschätzt. Dies erfolgt mittels einer aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahme. Die Kurve wird zu Beginn des Verfahrens somit noch nicht durchfahren, sondern wird erst zukünftig durchfahren werden. Um diese Schätzung durchführen zu können, weist das Fahrzeug eine Umfeldsensorik auf, die die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahnoberfläche der Kurve vorausschauend ermitteln kann. Diese Umfeldsensorik kann beispielsweise mittels wenigstens eines Radarsensors, Lidarsensors, mittels wenigstens einer Kamera oder mittels anderer geeigneter Sensoren ausgeformt sein. Die Auswertung der Umfelddaten der Umfeldsensorik kann beispielsweise mittels einer Steuereinrichtung erfolgen, die das Fahrzeug aufweist. Zu diesem Zweck ist die Umfeldsensorik mit der Steuereinrichtung jeweils über wenigstens eine Schnittstelle verbunden. Das heißt, dass sowohl die Umfeldsensorik als auch die Steuereinrichtung wenigstens eine Schnittstelle aufweist. Die Verbindung ist derart, dass ein Daten- und Signalaustausch erfolgen kann. Die Verbindung kann kabelgebunden oder drahtlos ausgebildet sein.
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Die Oberflächenbeschaffenheit ist dabei beeinflusst von Witterungsverhältnissen und zusätzlich vom Fahrbahnbelag. Beispielsweise kann die Fahrbahnoberfläche aufgrund von Nässe, Eis, Verschmutzungen oder einer Kombination daraus einen geringeren Reibwert aufweisen als eine trockene Fahrbahn. Beispielsweise kann dieser geringere Reibwert je nach Fahrbahnbelag verschieden sein, z. B. kann der Reibwert einer nassen Asphalt-Fahrbahn höher als einer nassen Kopfsteinpflaster-Fahrbahn sein.
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Weiterhin wird eine Krümmung der zu durchfahrenden Kurve ermittelt. Diese Kurvenkrümmung beschreibt, in welche Richtung die Kurve orientiert ist. Es kann also eine Linkskurve oder eine Rechtskurve vorliegen. Dies kann ebenfalls mittels der Umfeldsensorik erfolgen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Kurvenkrümmung aus Kartendaten ermittelt werden. Diese Kartendaten können beispielsweise aus einer herkömmlichen Kartensoftware bezogen werden, auf die sie Steuereinrichtung zurückgreifen kann. Dabei ist es zusätzlich nötig, dass eine globale Position, z. B. Koordinaten des Fahrzeugs ermittelt wird. Dadurch kann aus den Kartendaten ausgelesen werden, welche Krümmung diejenige Kurve aufweist, die das Fahrzeug aufgrund seiner Trajektorien-Planung als Nächste durchfahren wird.
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Ausgehend von dem geschätzten Reibwert und der Kurvenkrümmung wird eine Lenkunterstützungsvorrichtung angesteuert. Die Lenkunterstützungsvorrichtung wird häufig auch als Servolenkung bezeichnet. Derartige Lenkunterstützungsvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Das Ansteuern der Lenkunterstützungsvorrichtung erfolgt mittels der Steuereinrichtung. Diese ist zu diesem Zweck mit der Lenkunterstützungsvorrichtung jeweils über wenigstens eine Schnittstelle verbunden. In anderen Worten weist die Lenkunterstützungsvorrichtung wenigstens eine Schnittstelle auf über welche diese mit wenigstens einer Schnittstelle der Steuereinrichtung verbunden werden kann. Diese Verbindung ist derart, dass ein Daten- und Signalaustausch stattfinden kann. Diese Verbindung kann kabellos oder kabelgebunden ausgebildet sein.
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Die Steuereinrichtung steuert die Lenkunterstützungsvorrichtung derart an, dass vor oder während der Kurvenfahrt die Lenkunterstützung, die durch die Lenkunterstützungsvorrichtung zur Verfügung gestellt wird, in der der Kurve entgegengesetzten Richtung verringert wird. Das heißt, dass die Lenkunterstützung im Vergleich zu einer regulären Fahrt des Fahrzeugs nicht mehr gleichmäßig zur Verfügung gestellt wird. Vielmehr ist die Lenkunterstützung abhängig von der Krümmung der Kurve. Es fällt dem Fahrer somit schwerer, entgegen der Richtung der Kurve zu lenken, da der Fahrer in diese Richtung weniger stark unterstützt wird. Dadurch lenkt der Fahrer gegen einen gefühlten Widerstand, wenn er entgegen der Richtung der Kurve lenken möchte.
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Vorteilhaft daran ist, dass auch bei ungünstigen, niedrigen Reibwerten der Fahrbahnoberfläche ein zu spätes Einlenken in die Kurve und ein daraus resultierendes Untersteuern des Fahrzeugs verhindert werden kann. Dadurch wird die Sicherheit für das Fahrzeug erhöht und die Unfallgefahr gesenkt.
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Nach einer weiterbildenden Ausführungsform wird dem Fahrer zusätzlich ein Unterstützungssignal ausgegeben, welches diesen bei einem Einlenken in die Kurve unterstützt. Das Unterstützungssignal ist dabei vorzugsweise ein haptisches Signal. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Unterstützungssignal ein optisches oder akustisches Signal sein.
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Das Unterstützungssignal wird dem Fahrer mittels einer Ausgabevorrichtung ausgegeben. Diese wird von der Steuereinrichtung so angesteuert, dass diese Ausgabevorrichtung das Unterstützungssignal ausgeben kann. Zu diesem Zweck ist die Steuereinrichtung verbunden mit der Ausgabevorrichtung mittels jeweils wenigstens einer Schnittstelle. In anderen Worten weist die Ausgabevorrichtung wenigstens eine Schnittstelle auf, die mit wenigstens einer Schnittstelle der Steuereinrichtung verbunden ist. Diese Verbindung ist derart, dass ein Daten- und Signalaustausch stattfinden kann. Diese Verbindung kann kabellos oder kabelgebunden ausgebildet sein.
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Die Ausgabevorrichtung kann beispielsweise als Lenkrad oder Joystick ausgebildet sein, mittels welchem der Fahrer das Fahrzeug lenken kann, also einen Lenkwinkel an den Rädern des Fahrzeugs einstellen kann. In diesem Fall kann das Unterstützungssignal beispielsweise in der Art einer Bewegung, z. B. eines Rucks oder einer Vibration, in die zu lenkende Richtung ausgebildet sein. Dabei kann eine Intensität des haptischen Signals abhängig sein von dem Einlenken des Fahrers. Das heißt, wenn der Fahrer im nötigen Maße einlenkt, um die Kurve zu durchfahren, nimmt die Intensität des haptischen Signals ab. Wenn er jedoch in zu geringem Maße einlenkt, nimmt die Intensität des haptischen Signals zu oder bleibt zumindest bestehen. In anderen Worten kann das Lenkrad oder der Joystick eine Lenkbewegung des Fahrers führen.
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Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Unterstützungssignal in der Art eines Lichtsignals, welches in die zu lenkende Richtung zeigt, ausgebildet sein. Dieses Lichtsignal kann beispielsweise eine unterschiedlich starke Intensität aufweisen. Diese kann sich nach dem vom Fahrer durchgeführten Einlenken richten. Das heißt, wenn der Fahrer im nötigen Maße einlenkt, um die Kurve zu durchfahren, nimmt die Intensität des Lichtsignals ab. Wenn er jedoch in zu geringem Maße einlenkt, nimmt die Intensität des Lichtsignals zu.
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Nach einer weiterbildenden Ausführungsform wird vor oder während der Kurvenfahrt zusätzlich die Lenkunterstützung in Richtung der Kurve erhöht. Dies erfolgt mittels der Lenkunterstützungsvorrichtung. Dadurch fällt es dem Fahrer leichter, in Richtung der Kurve zu lenken, denn in diese Richtung wird er stärker unterstützt als in die entgegengesetzte Richtung.
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Nach einer weiterbildenden Ausführungsform wird bei einer Kurvendurchfahrt ein tatsächlicher Reibwert der Fahrbahnoberfläche der Kurve bestimmt. Bei einer negativen Abweichung des geschätzten Reibwerts von dem tatsächlichen Reibwert wird die Lenkunterstützung in Richtung der Kurve verringert. In anderen Worten ist diese weiterbildende Ausführungsform während der tatsächlichen Durchfahrt der Kurve relevant.
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Das Ermitteln des tatsächlichen Reibwerts erfolgt mittels der Umfeldsensorik. Hierbei wird keine vorausschauende Schätzung durchgeführt, sondern anhand von Messungen ermittelt, wie hoch der tatsächliche Reibwert in der Kurve ist. Dies kann mittels aus dem Stand der Technik bekannten Methoden erfolgen.
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Bei einer negativen Abweichung des geschätzten Reibwerts von dem tatsächlichen Reibwert wird die Lenkunterstützung in Richtung der Kurve verringert. Das heißt, wenn der tatsächliche Reibwert geringer ist als der geschätzte Reibwert, wird die Lenkunterstützungsvorrichtung von der Steuereinrichtung derart angesteuert, dass die Lenkunterstützung in Richtung der Kurve weniger stark ausfällt als zuvor. Es fällt dem Fahrer somit schwerer in Richtung der Kurve zu lenken. Dadurch wird trotz des abweichenden geschätzten Reibwerts ein Untersteuern des Fahrzeugs verhindert, weil ein weiteres Einlenken in die Kurve verhindert werden kann. Somit wird die Sicherheit für das Fahrzeug weiter erhöht und die Unfallgefahr weiter gesenkt.
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Die Steuereinrichtung für ein Fahrzeug weist die wenigstens eine Schnittstelle auf, über welche sie mit der Lenkunterstützungsvorrichtung des Fahrzeugs verbindbar ist. Die Steuereinrichtung und die Lenkunterstützungsvorrichtung wurden bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben. Zudem weist die Steuereinrichtung wenigstens eine weitere Schnittstelle auf, über welche sie mit der Umfeldsensorik des Fahrzeugs verbindbar ist. Die Umfeldsensorik wurde ebenfalls in der vorherigen Beschreibung beschrieben. Verbindbar heißt, dass die Steuereinrichtung mit der Lenkunterstützungsvorrichtung und der Umfeldsensorik verbunden werden kann, wenn die Steuereinrichtung in einem Fahrzeug verwendet wird.
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Die Steuereinrichtung weist Mittel auf, um das Verfahren, das bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde, durchzuführen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung sich eines Computerprogrammprodukts bedienen, welches dazu eingerichtet ist, die Schritte des bereits beschriebenen Verfahrens durchzuführen. Das Computerprogrammprodukt umfasst somit Befehle, die bei einer Ausführung des Programms durch die Steuereinrichtung das bereits beschriebene Verfahren ausführen.
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Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise auf einem Datenträger verkörpert sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Computerprogrammprodukt als herunterladbarer Datenstrom verkörpert sein.
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Das Fahrzeug weist die bereits beschriebene Steuereinrichtung, die bereits beschriebene Umfeldsensorik und die bereits beschriebene Lenkunterstützungsvorrichtung auf. Die Steuereinrichtung ist mit der Lenkunterstützungsvorrichtung und der Umfeldsensorik verbunden. Diese Verbindung erfolgt mittels der Schnittstellen der Steuereinrichtung, der Lenkunterstützungsvorrichtung bzw. der Umfeldsensorik.
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Anhand der im Folgenden erläuterten Figur wird ein Ausführungsbeispiel und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Verhindern eines Untersteuerns eines Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt nach einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens V zum Verhindern eines Untersteuerns eines Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt nach einem Ausführungsbeispiel.
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In einem ersten Schritt 101 wird ein Reibwert einer Fahrbahnoberfläche einer zu durchfahrenden Kurve geschätzt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kurve noch nicht durchfahren. Das Schätzen des Reibwerts erfolgt z. B. mittels aus dem Stand der Technik bekannten Methoden. Um den Reibwert schätzen zu können sind Umfelddaten nötig, die mittels einer Umfeldsensorik des Fahrzeugs ermittelt werden können. Die Auswertung dieser Umfelddaten und die Schätzung des Reibwerts erfolgt mittels einer Steuereinrichtung, die das Fahrzeug aufweist. Die Steuereinrichtung ist zum Zweck des Daten- und Signalaustauschs mit der Umfeldsensorik verbunden.
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In einem zweiten Schritt 102 wird eine Kurvenkrümmung der zu durchfahrenden Kurve ermittelt. Das Ermitteln der Kurvenkrümmung kann z. B. mittels Umfelddaten der Umfeldsensorik des Fahrzeugs erfolgen. Diese Umfelddaten werden wiederum mittels der Steuereinrichtung des Fahrzeugs ausgewertet. Der erste Schritt 101 und der zweite Schritt 102 können selbstverständlich auch gleichzeitig ablaufen.
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In einem dritten Schritt 103 steuert die Steuereinrichtung eine Lenkunterstützungsvorrichtung des Fahrzeugs an. Diese Lenkunterstützungsvorrichtung ist mit der Steuereinrichtung verbunden.
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In einem vierten Schritt 104 wird aufgrund des Ansteuerns der Steuereinrichtung eine von der Lenkunterstützungsvorrichtung zur Verfügung gestellte Lenkunterstützung in eine der Kurve entgegengesetzte Richtung verringert. Das heißt, die zur Verfügung gestellte Lenkunterstützung ist abhängig von der Krümmung, d. h. von der Richtung der Kurve und ist nicht mehr gleichmäßig verteilt. Wenn der Fahrer also entgegen der Richtung der Kurve lenken möchte, wird er weniger stark unterstützt. Er lenkt somit gegen einen gefühlten Widerstand.
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Zusätzlich dazu kann in einem optionalen fünften Schritt 105 die von der Lenkunterstützungsvorrichtung zur Verfügung gestellte Lenkunterstützung in Richtung der Kurve erhöht werden. Wenn der Fahrer also in Richtung der Kurve lenken möchte, wird er stärker unterstützt. Es fällt ihm also leichter in Richtung der Kurve zu lenken.
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Zusätzlich dazu kann in einem optionalen sechsten Schritt 106 dem Fahrer ein vorzugsweise haptisches Unterstützungssignal ausgegeben werden, welches diesen bei einem Einlenken in die Kurve unterstützt. Das Signal ist derart, dass dem Fahrer angezeigt wird, in welche Richtung er einlenken soll, um die zu durchfahrende Kurve zu durchfahren. Beispielsweise kann das Signal als eine Bewegung eines Lenkrads des Fahrzeugs ausgeformt sein.
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Das hier dargestellte Verfahren V kann kontinuierlich ablaufen. Das heißt, wenn eine Kurve durchfahren wurde, kann dasselbe Verfahren für die nächste Kurve nach den gleichen Schritten ablaufen.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- erster Schritt
- 102
- zweiter Schritt
- 103
- dritter Schritt
- 104
- vierter Schritt
- 105
- fünfter Schritt
- 106
- sechster Schritt
- V
- Verfahren
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016209984 A1 [0003]
- DE 102016208675 A1 [0004]
