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DE102020000524A1 - Verfahren zum Abbruch eines automatisierten Fahrbetriebs eines Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum Abbruch eines automatisierten Fahrbetriebs eines Fahrzeugs Download PDF

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DE102020000524A1
DE102020000524A1 DE102020000524.1A DE102020000524A DE102020000524A1 DE 102020000524 A1 DE102020000524 A1 DE 102020000524A1 DE 102020000524 A DE102020000524 A DE 102020000524A DE 102020000524 A1 DE102020000524 A1 DE 102020000524A1
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Germany
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torque
steering
steering wheel
handlebar
driver
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Application number
DE102020000524.1A
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English (en)
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Ralph Streiter
Albin Remäng
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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Publication date
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Priority to KR1020227024469A priority patent/KR102794029B1/ko
Priority to PCT/EP2020/085698 priority patent/WO2021151570A1/de
Priority to CN202080094889.8A priority patent/CN115003585B/zh
Priority to US17/795,894 priority patent/US12202527B2/en
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Abstract

Verfahren zum Abbruch einer automatisierten Fahrfunktion eines Fahrzeugs (3), wobei die Fahrfunktion durch einen Lenkeingriff eines Fahrers des Fahrzeugs (3) in ein Lenksystem, umfassend eine Lenkstange (1) und ein Lenkrad (2), deaktiviert wird, wobei zur Ermittlung des Lenkeingriffs an der Lenkstange (1) ein Lenkstangenmoment (MMess_Lenkstange) gemessen wird, wobei ferner ein Lenkradwinkel (δLR) gemessen wird, wobei ein auf das Lenkrad (2) wirkendes Handmoment (MHand) anhand des gemessenen Lenkstangenmoments (MMess_Lenkstange) und des gemessenen Lenkradwinkels (δLR) geschätzt wird, wobei die Schätzung auf einer Modellgleichung des Lenksystems beruht, die ein Trägheitsmoment (ΘLR) des Lenkrads (2) und ein Reibmoment (MR) im Lenksystem berücksichtigt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbruch eines automatisierten, insbesondere hochautomatisierten, Fahrbetriebs eines Fahrzeugs.
  • Aus der DE 102016007187 A1 ist bekannt, dass der Abbruch des automatisierten Fahrbetriebs in Abhängigkeit eines vom Fahrer auf das Lenkrad des Fahrzeugs aufgebrachten Handlenkmoments erfolgt.
  • Aus der DE 102006057842 A1 ist bekannt, dass eine Querregelfunktion eines Fahrzeugs durch eine Lenkradbetätigung des Fahrers abgebrochen wird, wenn das Ausmaß der Lenkradbetätigung eine situationsabhängig vorgebbare Schwelle betragsmäßig übersteigt.
  • Üblicherweise wird das Handlenkmoment mit einem Drehmomentsensor, insbesondere einem Drehstabsensor, an der Lenkstange gemessen. Dabei wird angenommen, dass das an der Lenkstange gemessene Lenkmoment dem tatsächlich aufgebrachten Handlenkmoment entspricht. Diese Annahme ist jedoch insbesondere bei schnellen Lenkeingriffen des Systems nicht zutreffend. Das gemessene Lenkmoment kann dann vom tatsächlich aufgebrachten Handmoment beachtlich abweichen. Dies kann zu einem unerwünschten Abbruch des automatisierten Fahrbetriebs führen, wenn das Abbruchkriterium vom gemessenen Lenkmoment erfüllt ist aber vom tatsächlich aufgebrachten Handlenkmoment nicht erfüllt ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Abbruch eines automatisierten, insbesondere hochautomatisierten, Fahrbetriebs eines Fahrzeugs anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Abbruch einer automatisierten Fahrfunktion eines Fahrzeugs wird die Fahrfunktion durch einen Lenkeingriff eines Fahrers des Fahrzeugs in ein Lenksystem, umfassend eine Lenkstange und ein Lenkrad, deaktiviert, wobei zur Ermittlung des Lenkeingriffs an der Lenkstange ein Lenkstangenmoment gemessen wird. Erfindungsgemäß wird ferner ein Lenkradwinkel gemessen, wobei ein auf das Lenkrad wirkendes Handmoment anhand des gemessenen Lenkstangenmoments und des gemessenen Lenkradwinkels geschätzt wird, wobei die Schätzung auf einer Modellgleichung des Lenksystems beruht, die ein Trägheitsmoment des Lenkrads und ein Reibmoment im Lenksystem berücksichtigt.
  • Erfindungsgemäß wird das Handmoment anhand des gemessenen Lenkstangenmoments und des gemessenen Lenkradwinkels geschätzt, wobei die Schätzung auf einer Modellgleichung des Lenksystems beruht, die die Trägheit des Lenkrads und das Reibmoment im Lenksystem berücksichtigt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine robustere Schätzung des Handmoments als aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren und ist robuster gegenüber unbeabsichtigten Abbrüchen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Schätzung des korrekten, vom Fahrer auf das Lenkrad ausgeübten Handmoments, wenn am Lenkrad kein Momentensensor vorgesehen ist. Während des automatisierten Fahrens wird das geschätzte Handmoment ständig überwacht, um zu detektieren, ob der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug übernehmen möchte.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren filtert von einem Querregler eingebrachtes Drehmoment aus, so dass eine genauere Schätzung des vom Fahrer aufgebrachten Handmoments am Lenkrad möglich ist. Dies ist während des automatisierten Fahrbetriebs besonders vorteilhaft, da die Detektion einer Übernahmeabsicht des Fahrers und die Deaktivierung eines Autopiloten abhängig vom Handmoment erfolgt.
  • In einer Ausführungsform erfolgt ein Abbruch der automatisierten Fahrfunktion, wenn der Lenkeingriff eine vorgebbare Deaktivierungsschwelle übersteigt.
  • In einer Ausführungsform wird die Deaktivierungsschwelle situationsabhängig vorgegeben, insbesondere abhängig davon, ob der Fahrer mindestens eine Hand am Lenkrad hält, ob der Fahrer eine Verkehrssituation vor dem Fahrzeug beobachtet und/oder ob in Wirkrichtung des Handmoments eine seitliche Kollisionsgefahr besteht.
  • In einer Ausführungsform wird die Deaktivierungsschwelle derart vorgegeben, dass zum Abbruch des automatisierten Fahrbetriebs
    • - ein geringes Handmoment ausreichend ist, wenn der Fahrer mindestens eine Hand am Lenkrad hält,
    • - ein mittleres Handmoment erforderlich ist, wenn der Fahrer keine Hand am Lenkrad hält,
    • - ein hohes Handmoment erforderlich ist, wenn der Fahrer die Verkehrssituation vor dem Fahrzeug nicht beobachtet oder wenn eine seitliche Kollisionsgefahr in Wirkrichtung des Handmoments besteht.
  • Insbesondere ist dabei unter einem ausreichenden geringen Handmoment ein Handmoment zu verstehen, das betragsmäßig größer ist als ein vorgegebener erster Schwellwert, unter einem erforderlichen mittleren Handmoment ein Handmoment zu verstehen, das betragsmäßig größer ist als ein vorgegebener zweiter Schwellwert und unter einem erforderlichen hohen Handmoment ein Handmoment zu verstehen, das betragsmäßig größer ist als ein vorgegebener dritter Schwellwert, wobei der erste Schwellwert kleiner als der zweite Schwellwert ist und der zweite Schwellwert kleiner als der dritte Schwellwert ist. Beispielsweise liegt ein ausreichend geringes Handmoment bei einem Wert von 3 Nm vor, ein erforderliches mittleres Handmoment bei einem Wert von 6 Nm vor und ein erforderliches hohes Handmoment bei einem Wert von 8 Nm vor.
  • In einer Ausführungsform wird sensorisch, insbesondere mittels eines kapazitiven Lenkrads, detektiert, ob der Fahrer mindestens eine Hand am Lenkrad hält, und/oder es wird mittels einer den Fahrer beobachtenden Kamera, insbesondere mittels Blickrichtungserkennung, ermittelt, ob der Fahrer die Verkehrssituation beobachtet, und/oder es wird eine seitliche Kollisionsgefahr mit mindestens einem Umgebungssensor, insbesondere Radar, Lidar und/oder Kamera detektiert.
  • In einer Ausführungsform wird das Handmoment geschätzt, indem vom gemessenen Lenkstangenmoment ein Produkt aus dem Trägheitsmoment und der zeitlichen zweiten Ableitung des Lenkradwinkels sowie ein Produkt aus dem Reibmoment und der drehrichtungsabhängigen, zeitlichen ersten Ableitung des Lenkradwinkels abgezogen werden.
  • In einer Ausführungsform werden die zeitlichen Ableitungen über eine Tiefpassfilterung, insbesondere mit einem Besselfilter dritter Ordnung, berechnet. Der Lenkradwinkel ist eine getaktet ermittelte, zeitdiskrete Größe. Die Ermittlung der zeitlichen Ableitungen von derartigen Größen durch Differenzbildung kann aufgrund der Diskretisierung zu hohen Rauschbeiträgen führen. Dieses Problem wird durch den Tiefpassfilter verringert.
  • In einer Ausführungsform ist ein Parametriermodus vorgesehen, in dem vom Fahrer kein Handmoment aufgebracht wird, wobei ein Lenkaktuator durch einen Querregler derart angesteuert wird, dass er vorgegebene Pulse eines simulierten Lenkmoments auf die Lenkstange aufbringt, wobei das simulierte Lenkmoment mit dem gemessenen Lenkstangenmoment verglichen wird, wobei die Parameter Trägheitsmoment, Reibmoment und optional eine Totzeit (beispielsweise durch CAN-Übertragung der Messdaten) derart modelliert werden, dass das simulierte Lenkmoment mit dem gemessenen Lenkstangenmoment übereinstimmt.
  • In einer Ausführungsform werden ferner ein Offset-Moment und/oder ein Messfilter (insbesondere mit Tiefpass-Wirkung bedingt durch die Messanordnung) berücksichtigt.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug angegeben, aufweisend ein Lenksystem mit einer Lenkstange und einem Lenkrad, wobei im Fahrzeug eine automatisierte Fahrfunktion implementiert ist, die durch einen Lenkeingriff eines Fahrers des Fahrzeugs in das Lenksystem deaktivierbar ist, wobei ein Drehmomentsensor zur Messung eines Lenkstangenmoments an der Lenkstange vorgesehen ist, wobei im Fahrzeug ein Lenkradwinkelsensor zur Messung eines Lenkradwinkels und eine Steuereinheit angeordnet sind, wobei die Steuereinheit zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens konfiguriert ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • 1 eine schematische Ansicht einer Lenkstange mit einem Lenkrad,
    • 2 ein schematisches Diagramm mit einem zeitlichen Verlauf eines simulierten Lenkmoments und eines gemessenen Lenkstangenmoments.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Lenkstange 1 mit einem Lenkrad 2 für ein Fahrzeug 3, insbesondere ein Kraftfahrzeug.
  • In einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Lenkstangenmoment MMess_Lenkstange an der Lenkstange 1 gemessen, beispielsweise mittels eines Drehmomentsensors 5. Ferner wird ein Lenkradwinkel δLR gemessen, beispielsweise mittels eines Drehwinkelsensors 6. Ein auf das Lenkrad 2 wirkendes Handmoment MHand wird nicht gemessen. Das Verfahren wird verwendet, um vom Lenkstangenmoment MMess_Lenkstange auf das Handmoment MHand zu schließen.
  • Es ist bekannt, das Handmoment MHand indirekt zu bestimmen, indem das Lenkstangenmoment MMess_Lenkstange im Fahrzeug 3 gemessen wird. Das Lenkstangenmoment MMess_Lenkstange wird beispielsweise mit einem Dehnungssensor gemessen, der an der Lenkstange 1 unmittelbar oberhalb eines Lenksystems im Fahrzeug 3 angeordnet ist. Die Annahme, dass das Handmoment MHand am Lenkrad 2 gleich dem Lenkstangenmoment MMess_Lenkstange ist, kann während des automatisierten Fahrens für langsame Lenkbewegungen als gültig betrachtet werden, nicht jedoch für schnelle, automatisierte Lenkbewegungen, da diese ebenfalls ein Drehmoment einbringen.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches das Lenkstangenmoment MMess_Lenkstange bestimmt, beispielsweise mittels des genannten Dehnungssensors, und das ferner einen Drehwinkelsensor 6 am Lenkrad 2 verwendet. Das Verfahren wird modelliert mittels Parametern, beispielsweise einem Reibmoment MR der Lenkstange 1 und einem Trägheitsmoment ΘLR des Lenkrads 2, die aus Messdaten des Fahrzeugs 3 gewonnen werden können. Das Verfahren, zwei Informationsquellen, beispielsweise Sensoren, zusammen mit der Kenntnis identifizierter Systemparameter, beispielsweise dem Reibmoment MR und dem Trägheitsmoment ΘLR, zu nutzen, ermöglicht eine Schätzung von durch schnelle, automatisierte Lenkbewegungen, eingebrachtem Drehmoment, um dieses auszufiltern, so dass das verbleibende Drehmoment zumindest annähernd gleich dem tatsächlich am Lenkrad aufgebrachten Handmoment ist.
  • Folgende Modellgleichung des Lenksystems wird der Berechnung des Handlenkmoments MHand zugrunde gelegt (Gleichung im Frequenzbereich mit der komplexen Frequenz s): M Mess _ Lenkstange = e s T t 1 T M e s s s + 1 ( M H a n d + Θ L R δ ¨ L R + M R s i g n ( δ ˙ L R ) )
    Figure DE102020000524A1_0001
  • Die Parameter haben dabei folgende Bedeutung:
  • Tt
    Totzeit durch CAN-Übertragung der Messdaten
    Messfilter, Tiefpass-Wirkung durch Messanordnung
    ΘLR
    Trägheitsmoment des Lenkrads
    δ̈̈̈̈LR
    Lenkwinkelbeschleunigung
    MR
    Reibmoment
    δ̇LR
    Lenkwinkelgeschwindigkeit
  • Der Lenkradwinkel δLR ist eine getaktet ermittelte, zeitdiskrete Größe. Die Ermittlung der zeitlichen Ableitungen von derartigen Größen durch Differenzbildung kann aufgrund der Diskretisierung zu hohen Rauschbeiträgen führen. Daher werden die zeitlichen Ableitungen bevorzugt über eine Tiefpassfilterung mit einem Besselfilter dritter Ordnung berechnet. Es gilt dann: δ ¨ = s 2 N 3 t e r _ O _ B e s s e l δ L R
    Figure DE102020000524A1_0003
    δ ˙ = s N 3 t e r _ O _ B e s s e l δ L R
    Figure DE102020000524A1_0004
  • Der Nenner N3ter_O_Bessel stellt dabei das Besselpolynom dritter Ordnung dar (N3ter_O_Bessel = S3 + 6s2 + 15s +15). Der Vorteil der Besselfilterung liegt in einer linearen Phasenverzögerung, das heißt in einer konstanten Gruppenlaufzeit im Durchlassbereich. Die Besselfilterung führt zu einer Phasenverzögerung. Um Fehler durch diese Phasenverzögerung zu umgehen, müssen alle Elemente der Gleichung der gleichen Phasenverzögerung unterliegen. Daher werden alle Elemente der Gleichung um den Nenner N3ter_O_Bessel erweitert. Man erhält dann folgende Gleichung: M M e s s _ L e n k s t a n g e N 3 t e r _ O _ B e s s e l = e s T t 1 T M e s s s + 1                          ( M H a n d N 3 t e r _ O _ B e s s e l + Θ L R s 2 N 3 t e r _ O _ B e s s e l δ L R + M R s i g n ( s N 3 t e r _ O _ B e s s e l δ L R ) )
    Figure DE102020000524A1_0005
  • Für die Messung ist es vorteilhaft, die Parameter dieser Gleichung zu bestimmen. Diese Parameterbestimmung (Parametrierung) wird wie folgt vorgenommen:
    • Ein Querregler, der beim automatisierten Fahrbetrieb, das heißt im normalen Betriebsmodus, über einen Lenkaktuator Lenkeingriffe am Lenksystem ausübt, wird in einen Parametriermodus geschaltet. Im Parametriermodus muss der Fahrer die Hände vom Lenkrad fernhalten (Hands-Off-Betrieb), so dass MHand = 0 gilt. Der Fahrer wird vorteilhafterweise hierzu aufgefordert. Im Parametriermodus werden des Weiteren das Lenkstangenmoment MMess_Lenkstange und der Lenkradwinkel δLR gemessen und der Lenkaktuator wird durch den Querregler derart angesteuert, dass er vorgegebene Pulse eines simulierten Lenkmoments MSim auf die Lenkstange aufbringt. Durch diese Lenkmomentpulse wird ein Lenkmoment MSim simuliert, das entsteht, wenn das Fahrzeug 3 über Schlaglöcher fährt. Das simulierte Lenkmoment MSim wird mit dem gemessenen Lenkstangenmoment MMess_Lenkstange verglichen. Die. Parameter Trägheitsmoment ΘLR, Reibmoment MR und Totzeit Tt werden derart modelliert, dass das simulierte Lenkmoment MSim mit dem gemessenen Lenkstangenmoment MMess_Lenkstange übereinstimmt.
  • 2 zeigt ein schematisches Diagramm mit einem zeitlichen Verlauf des simulierten Lenkmoments MSim und des gemessenen Lenkstangenmoments MMess_Lenkstange .
  • Diese Parametrierung wird vorteilhafterweise während der Produktion des Fahrzeugs 3, das heißt vor Auslieferung des Fahrzeugs 3 an den Kunden, vorgenommen, oder alternativ während eines Werkstattaufenthalts.
  • Zur Ermittlung des Handmoments MHand wird die Gleichung 4 nach MHand aufgelöst. Man erhält dann: M M e s s L e n k s t a n g e N 3 t e r _ O _ B e s s e l e s T t 1 T M e s s s + 1                        ( Θ L R s 2 N 3 t e r _ O _ B e s s e l δ L R + M R s i g n ( s N 3 t e r _ O _ B e s s e l δ L R ) ) =                       = e s T t 1 T M e s s s + 1 ( 1 N 3 t e r _ O _ B e s s e l ) M H a n d = M H a n d
    Figure DE102020000524A1_0006
  • Die rechte Seite wird gleich einem geschätzten Handmoment M*Hand gesetzt: M H a n d = e s T t 1 T M e s s s + 1 ( 1 N 3 t e r _ O _ B e s s e l ) M H a n d .
    Figure DE102020000524A1_0007
  • Das geschätzte Handmoment M*Hand weicht zwar von dem gesuchten Handmoment MHand ab, die Abweichung Δ = M*Hand - MHand ist aber so gering, dass M*Hand eine gute Schätzung für das gesuchte Handmoment MHand ist und daher für die Entscheidung zum Abbruch des automatisierten Fahrbetrieb herangezogen werden kann.
  • In einer Erweiterung des Verfahrens können die Parameter über die Betriebszeit des Fahrzeugs 3 aktualisiert werden. Die Aktualisierung basiert auf Gleichung 1. Für eine bessere Darstellbarkeit des Verfahrens können die Beiträge der Totzeit Tt und des Messfilters 1 T M e s s s + 1
    Figure DE102020000524A1_0008
    vernachlässigt werden. Der Fachmann wird aber ohne weiteres die nachfolgenden Gleichungen auch dahingehend modifizieren können, dass die Beiträge der Totzeit Tt und des Messfilters 1 T M e s s s + 1
    Figure DE102020000524A1_0009
    weiterhin berücksichtigt werden. Des Weiteren wird in Gleichung 1 noch ein zusätzliches Offset-Moment Moff eingeführt. Aus der Gleichung 1 ergibt sich dann: M M e s s _ L e n k s t a n g e = M H a n d + Θ L R δ ¨ L R + M R δ ˙ L R + M o f f
    Figure DE102020000524A1_0010
  • Beide Seiten der Gleichung 7 werden über eine Vielzahl n von Messwerten (MMess_Lenkstange , δLR ) summiert. Die Messwerte werden hierzu zwischengespeichert, beispielsweise in einem Ringspeicher. Man erhält dann n M M e s s _ L e n k s t a n g e = n ( M H a n d + Θ L R δ ¨ L R + M R δ ˙ L R + M o f f ) .
    Figure DE102020000524A1_0011
  • Wenn man die Summe auf der rechten Seite nach den konstanten Faktoren auflöst erhält man: n M M e s s _ L e n k s t a n g e = n M H a n d + Θ L R n δ ¨ L R + M R n δ ˙ L R + n M o f f .
    Figure DE102020000524A1_0012
  • Das Offsetmoment Moff wird beispielsweise wie folgt ermittelt: Aus der Vielzahl von gespeicherten Messungen werden diejenigen Messungen identifiziert, für die gilt: n δ ¨ L R = 0,   n δ ˙ L R = 0,   n M H a n d = 0
    Figure DE102020000524A1_0013
  • Bei länger andauernden Messungen wird das irgendwann einmal der Fall sein. Dann erhält man aus Gleichung 9 n M M e s s _ L e n k s t a n g e = n M o f f
    Figure DE102020000524A1_0014
    und Moff kann auf M ^ o f f = M o f f = n M M e s s _ L e n k s t a n g e n
    Figure DE102020000524A1_0015
    aktualisiert werden.
  • Das Trägheitsmoment ΘLR des Lenkrads kann wie folgt ermittelt werden: Aus der Vielzahl von gespeicherten Messungen werden diejenigen Messungen identifiziert, für die gilt: n δ ¨ L R 0,   n δ ˙ L R = 0,   n M H a n d = 0
    Figure DE102020000524A1_0016
  • Bei länger andauernden Messungen wird das irgendwann einmal der Fall sein. Dann erhält man aus Gleichung 9 n M M e s s _ L e n k s t a n g e = Θ L R n δ ¨ L R + n M ^ o f f
    Figure DE102020000524A1_0017
    und ΘLR kann auf Θ ^ L R = Θ L R = n M M e s s L e n k s t a n g e n M ^ o f f n δ ¨ L R
    Figure DE102020000524A1_0018
    aktualisiert werden.
  • Das Reibmoment MR kann wie folgt ermittelt werden: Aus der Vielzahl von gespeicherten Messungen werden diejenigen Messungen identifiziert, für die gilt: n δ ¨ L R = 0,   n δ ˙ L R 0,   n M H a n d = 0
    Figure DE102020000524A1_0019
  • Bei länger andauernden Messungen wird das irgendwann einmal der Fall sein. Dann erhält man aus Gleichung 9 n M M e s s _ L e n k s t a n g e = M R n δ ˙ L R + n M ^ o f f .
    Figure DE102020000524A1_0020
    und MR kann auf M ^ R = M R = n M M e s s L e n k s t a n g e n M ^ o f f n δ ˙ L R
    Figure DE102020000524A1_0021
    aktualisiert werden.
  • Auf diese Weise lassen sich auch Parameteränderungen, die aufgrund von Abnutzungserscheinungen oder Alterungserscheinungen während des Betriebs beim Kunden auftreten, während des Betriebs korrigieren.
  • Das Abbruchkriterium ist erfüllt, wenn das Handmoment MHand eine vorgebbare Deaktivierungsschwelle übersteigt, wobei die Deaktivierungsschwelle situationsabhängig vorgegeben wird, insbesondere abhängig davon, ob der Fahrer mindestens eine oder keine Hand am Lenkrad hält (Hands-On-/Hands-Off-Situation), ob der Fahrer die Verkehrssituation vor dem Fahrzeug 3 beobachtet oder nicht beobachtet und/oder ob in Wirkrichtung des Handmoments eine seitliche Kollisionsgefahr besteht.
  • Insbesondere wird die Deaktivierungsschwelle derart vorgegeben, dass zum Abbruch des automatisierten Fahrbetriebs
    • - ein geringes Handmoment (z.B. 3 Nm) ausreichend ist, wenn eine Hands-On-Situation vorliegt,
    • - ein mittleres Handmoment (z.B. 6 Nm) erforderlich ist, wenn eine Hands-Off Situation vorliegt,
    • - ein hohes Handmoment (z.B. 8 Nm) erforderlich ist, wenn der Fahrer die Verkehrssituation vor dem Fahrzeug 3 nicht beobachtet oder wenn eine seitliche Kollisionsgefahr in Wirkrichtung des Handmoments besteht.
  • Die Detektion, ob eine Hands-On- oder Hands-Off-Situation vorliegt, kann sensorisch, beispielsweise mittels eines kapazitiven Lenkrads, erfolgen. Die Detektion, ob der Fahrer die Verkehrssituation beobachtet, kann mit einer den Fahrer beobachtenden Kamera, beispielsweise mittels Blickrichtungserkennung, erfolgen. Die Detektion der seitlichen Kollisionsgefahr kann mit herkömmlichen Umgebungssensoren, beispielsweise Radar, Lidar, Kamera, erfolgen.
  • Das Verfahren kann in einer im Fahrzeug 3 angeordneten Steuereinheit 4 implementiert sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Lenkstange
    2
    Lenkrad
    3
    Fahrzeug
    4
    Steuereinheit
    5
    Drehmomentsensor
    6
    Drehwinkelsensor
    MHand
    Handmoment
    MMess_Lenkstange
    Lenkstangenmoment
    MSim
    simuliertes Lenkmoment
    δLR
    Lenkradwinkel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016007187 A1 [0002]
    • DE 102006057842 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Abbruch einer automatisierten Fahrfunktion eines Fahrzeugs (3), wobei die Fahrfunktion durch einen Lenkeingriff eines Fahrers des Fahrzeugs (3) in ein Lenksystem, umfassend eine Lenkstange (1) und ein Lenkrad (2), deaktiviert wird, wobei zur Ermittlung des Lenkeingriffs an der Lenkstange (1) ein Lenkstangenmoment (MMess_Lenkstange) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Lenkradwinkel (δLR) gemessen wird, wobei ein auf das Lenkrad (2) wirkendes Handmoment (MHand) anhand des gemessenen Lenkstangenmoments (MMess_Lenkstange) und des gemessenen Lenkradwinkels (δLR) geschätzt wird, wobei die Schätzung auf einer Modellgleichung des Lenksystems beruht, die ein Trägheitsmoment (ΘLR) des Lenkrads (2) und ein Reibmoment (MR) im Lenksystem berücksichtigt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abbruch der automatisierten Fahrfunktion erfolgt, wenn der Lenkeingriff eine vorgebbare Deaktivierungsschwelle übersteigt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deaktivierungsschwelle situationsabhängig vorgegeben wird, insbesondere abhängig davon, ob der Fahrer mindestens eine Hand am Lenkrad (2) hält, ob der Fahrer eine Verkehrssituation vor dem Fahrzeug (3) beobachtet und/oder ob in Wirkrichtung des Handmoments (MHand) eine seitliche Kollisionsgefahr besteht.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deaktivierungsschwelle derart vorgegeben wird, dass zum Abbruch des automatisierten Fahrbetriebs -ein geringes Handmoment ausreichend ist, wenn der Fahrer mindestens eine Hand am Lenkrad (2) hält, -ein mittleres Handmoment erforderlich ist, wenn der Fahrer keine Hand am Lenkrad (2) hält, -ein hohes Handmoment erforderlich ist, wenn der Fahrer die Verkehrssituation vor dem Fahrzeug (3) nicht beobachtet oder wenn eine seitliche Kollisionsgefahr in Wirkrichtung des Handmoments (MHand) besteht.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sensorisch, insbesondere mittels eines kapazitiven Lenkrads (2), detektiert wird, ob der Fahrer mindestens eine Hand am Lenkrad (2) hält, und/oder dass mittels einer den Fahrer beobachtenden Kamera, insbesondere mittels Blickrichtungserkennung, ermittelt wird, ob der Fahrer die Verkehrssituation beobachtet, und/oder dass eine seitliche Kollisionsgefahr mit mindestens einem Umgebungssensor, insbesondere Radar, Lidar und/oder Kamera detektiert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Handmoment (MHand) geschätzt wird, indem vom gemessenen Lenkstangenmoment (MMess_Lenkstange) ein Produkt aus dem Trägheitsmoment (ΘLR) und der zeitlichen zweiten Ableitung des Lenkradwinkels (δLR) sowie ein Produkt aus dem Reibmoment (MR) und der drehrichtungsabhängigen, zeitlichen ersten Ableitung des Lenkradwinkels (δLR) abgezogen werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlichen Ableitungen über eine Tiefpassfilterung, insbesondere mit einem Besselfilter dritter Ordnung, berechnet werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Parametriermodus vorgesehen ist, in dem vom Fahrer kein Handmoment (MHand) aufgebracht wird, wobei ein Lenkaktuator durch einen Querregler derart angesteuert wird, dass er vorgegebene Pulse eines simulierten Lenkmoments (MSim) auf die Lenkstange (1) aufbringt, wobei das simulierte Lenkmoment (MSim) mit dem gemessenen Lenkstangenmoment (MMess_Lenkstange) verglichen wird, wobei die Parameter Trägheitsmoment (ΘLR), Reibmoment (MR) und optional eine Totzeit (Tt) derart modelliert werden, dass das simulierte Lenkmoment (MSim) mit dem gemessenen Lenkstangenmoment (MMess_Lenkstange) übereinstimmt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Offset-Moment (Moff) und/oder ein Messfilter ( 1 T M e s s s + 1 )
    Figure DE102020000524A1_0022
    berücksichtigt werden.
  10. Fahrzeug (3), aufweisend ein Lenksystem mit einer Lenkstange (1) und einem Lenkrad (2), wobei im Fahrzeug (3) eine automatisierte Fahrfunktion implementiert ist, die durch einen Lenkeingriff eines Fahrers des Fahrzeugs (3) in das Lenksystem deaktivierbar ist, wobei ein Drehmomentsensor (5) zur Messung eines Lenkstangenmoments (MMess_Lenkstange) an der Lenkstange (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Fahrzeug (3) ein Lenkradwinkelsensor (6) zur Messung eines Lenkradwinkels (δLR) und eine Steuereinheit (4) angeordnet sind, wobei die Steuereinheit (4) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche konfiguriert ist.
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