用于运行机动车的横向引导系统的方法和机动车与流程

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用于运行机动车的横向引导系统的方法和机动车与流程

本发明涉及一种用于运行机动车的、用于执行自动的横向引导干预的横向引导系统的方法,所述横向引导系统包括第一横向引导执行器和用于调节出目标侧倾角的车辆系统,所述第一横向引导执行器由驾驶员所操作的转向操纵装置、特别是方向盘控制。此外本发明涉及一种机动车。



背景技术:

已知的机动车可以通过驾驶员转向来进行横向引导,其中通常使用可由驾驶员接触的转向操纵装置、特别是方向盘。方向盘可以直接机械地耦联到横向引导执行器、大多为前桥转向机构上;然而也还存在,在转向操纵装置上的输入通过转向传感器来测量并且此时将该输入转换成相应的操控信号用于横向引导执行器(术语“线控转向”)。方向盘的位置向驾驶员展示出,当前转向的程度和方向。

在持续的自动化过程中还提出了车辆系统,该车辆系统完全或部分地被设计用于自动引导机动车。如果这种车辆系统必要时此外被设计用于横向引导机动车,则可以进行自动的横向引导干预,这种车辆系统还称为横向引导系统。例如已知下述横向引导系统,该横向引导系统例如在下述情况下进行横向引导干预:机动车即将离开当前车道。车道居中引导的横向引导系统试图沿着当前行驶的车道居中地引导机动车。此外,横向引导系统当然还可以形成至少部分独立的车辆引导方案的一部分。

横向引导系统大多评估机动车的传感器数据、特别是环境传感器的传感器数据至少一个和/或在考虑当前位置的情况下由机动车导航系统的数字地图数据查明车道特征。例如车道居中引导的横向引导系统可以评估对准机动车前方的相机的传感器数据,以便查明进一步的车道走向和/或机动车在车道上的横向位置并且相应地确定和执行横向引导干预。

为了具体实施横向引导干预,在现有技术中已知不同的变型方案。从而,横向引导干预能直接通过转向操纵装置、特别是方向盘实施。例如可以使用马达,其使得方向盘转动。在该转向操纵装置与横向引导执行器耦联之后,实现了相应的横向引导。然而,横向引导干预还可以通过横向引导执行器来实现,该横向引导执行器间接地向驾驶员给出关于干预程度和方向的反馈,例如在下述情况下:在车道引导时使用用于在机动车两侧实施不同程度的制动干预的制动系统。此时触觉反馈在单方面制动干预时告知故意的转向作用。最后还提出了,通过横向引导执行器进行干预,该横向引导执行器并没有向驾驶员展示出关于横向引导干预的方向和/或程度的信息。这一点尤其在下述情况下使用:仅进行较小的转向校正。

驾驶员辅助系统原则上至少在较强的横向引导干预时需要:(可永久使用的)直观地展示关于干预的程度和方向,因为该干预通常使驾驶员感到意外并且不被接受。能持久地展示行驶方向的唯一工具当前是转向操纵装置、特别是方向盘,在此例如通过制动干预存在的触觉线路,仅适用于短暂的车道偏离警示等,然而并不适用于车道引导。

不同的已知的变型方案具有若干缺点。从而横向引导干预在没有配属的展示的情况下仅在最小转向运动时被感受到。如果例如横向引导系统在弯道处起作用,而转向操纵装置没有相应地移动,从而例如方向盘保留在零位中,则驾驶员由于在转向操纵装置的位置和横摆角速度之间的不一致而无法接受上述情况。

在借助例如单方面的制动干预进行横向引导干预时存在下述问题,制动或减速首先必须转变为转向。在多种机动车中存在制动急动,该制动急动可能被理解为碰撞警告等,上述情况在附加地用作(短暂的)转向展示时可能导致驾驶员迷惑。

而且横向引导干预在转向操纵装置、特别是方向盘上展示带来了各种问题。如果横向引导系统通过转向操纵装置释放其信息,实现了横向引导干预和/或如果甚至使用转向操纵装置本身用于进行干预,则上述情况以不明确的、不能复制的方式与驾驶员的存在的给定路线愿望相叠加,该驾驶员使用转向操纵装置以便实施其自己的驾驶愿望。这样便损害了驾驶员的操作权利,从而横向引导干预可能被驾驶员部分地甚至觉得是约束。此外可能形成关于车辆引导责任的误解。例如可能不明确,横向引导系统是否完全接管横向引导或者甚至整个车辆引导或者是否仅要复现出建议。行驶方向通过不明确的混合行为来确定;此外,转向操纵装置用于对执行的横向引导干预进行反馈可能干扰在转向力矩和转向角之间的相互关系,从而引起不一致的转向行为。



技术实现要素:

因此本发明的目的在于,给出一种改进的、不约束驾驶员的和/或不导致迷惑的可能方案,其中实施横向引导干预并且向驾驶员展示关于横向引导干预的信息。

为了实现所述目的,在开头所述类型的方法中根据本发明规定,为了执行横向引导干预而使用第二横向引导执行器,该第二横向引导执行器在横向引导干预时不对转向操纵装置产生作用,为了将横向引导干预展示给驾驶员而调节出机动车的展示侧倾角而不对转向操纵装置施加影响,该展示侧倾角与至少一个对横向引导干预作出描述的干预参数相关

因此根据本发明提出,形成了两个单独的、完整的(执行元件和展示装置)线路用于横向引导,即第一线路,包括:转向操纵装置、特别是方向盘和第一横向引导执行器;和第二线路,包括:车辆系统和第二横向引导执行器。两条线路至少在展示方面、理想地在执行器方面彼此独立。因此横向引导系统不通过转向操纵装置介入横向引导,而是使用不能在转向操纵装置上感觉到的横向引导执行器。转向操纵装置不用于展示横向引导干预的程度和方向,而是通过底盘的带入机动车中的侧倾角向驾驶员指出横向引导干预的方向和程度。通过转向操纵装置和因此第一线路实现的权利仅对于驾驶员保留。

因此,通过驾驶员实现的横向引导能完全与由横向引导系统实现的横向引导脱离,这是因为横向引导系统使用横向引导执行器,其在转向操纵装置上不被察觉,也就是说既不影响转向感觉也不影响方向盘角度。为了展示横向引导干预,替代展示“方向盘角度”,主动将侧倾角带入机动车中并且作为展示使用。车辆底盘(以及因此发动机罩)的侧倾角在此适当地对应于横向引导系统控制机动车的方向。侧倾角以视觉和部分触觉/前庭觉的方式由驾驶员感知。这种关于侧倾角的展示易于由驾驶员接受,因此它非常直观(在此参见飞机中的飞行)。

如上所述,重要的是,转向操纵装置在横向引导系统的横向引导干预时保持不变,因此保留在零位中或保留在由驾驶员预先给定的位置中,这是因为所使用的第二横向引导执行器不与转向操纵装置耦联,并且横向引导干预通过替选的线路“侧倾角”或者“相对于道路的发动机罩倾斜”来展示。因此没有干扰在驾驶员和转向操纵装置之间的敏感的相互关系。转向感觉保持一致。驾驶员可以根据愿望借助其自己的线路、即转向操纵装置来叠加横向引导干预,而驾驶员在此不会感觉到校正-转向力矩。从而例如急转弯内切(Kurvenschneiden)可以在通过横向引导系统进行车道居中引导时简易地实施。通常在通过横向引导系统进行车道居中引导时,方向盘原则上可以总是保留在零位中。因此得出了另外的优点,例如在高自动化地引导机动车时存在下述可能性:以另外的方式使用转向操纵装置,例如作为用于移动设备存放处、特别是输入板等。此外,在车辆引导时不会出现职权问题或责任问题,因为不会混乱地保持驾驶员在转向操纵装置方面的权利。

因此,在车辆横向引导时在潜能和责任之间进行明确区分。车辆引导通过定义的性能来确定,这是因为在转向操纵装置上没有出现不可预见的混合反应。

在这方面应当指出的是:可以考虑下述设计方案,其中作为第二横向引导执行器使用与转向操纵装置脱离或能脱离的第一横向引导执行器。例如如果通过转向操纵装置来影响前桥转向机构,这是常见的布置,则在转向操纵装置和第一横向引导执行器之间不必强制性地存在不可改变的、机械的耦联,而是例如可以实现所谓的“线控转向”系统,该系统测量对转向操纵装置的操纵并且将其转换成相应的用于第一横向引导执行器的控制指令。然而用于第一横向引导执行器的控制指令还可以源自于其它车辆系统,因此还源自于横向引导系统,从而第一横向引导执行器还可以作为第二横向引导执行器使用,因为并不存在从横向引导执行器到转向操纵装置的反馈。在除“线控转向”系统外的其它情况下——其中第一横向引导执行器不是固定地耦联到转向操纵装置上,也可以实现下述设计方案,其中同样使用第一横向引导执行器作为第二横向引导执行器。

然而在本发明的范围内下述情况是优选的:作为第二横向引导执行器使用附加的、与第一横向引导执行器不同的横向引导执行器。此时关于横向引导执行器也存在脱离,因为可以针对性地使用在转向操纵装置上不能感觉到的横向引导执行器,例如后桥转向机构等。此时既不影响转向感觉也不影响转向操纵装置的角度,从而分开的完整线路可以在干预和展示方面彼此脱离地活动。

具体而言可以规定,作为第一横向引导执行器使用特别是机械地与转向操纵装置耦联的前桥转向机构,和/或作为第二横向引导执行器使用后桥转向机构和/或允许在机动车的两侧/相对侧上进行不同的制动干预的制动系统和/或叠加转向机构和/或主动束角调节系统,和/或作为用于调节展示侧倾角的车辆系统使用主动底盘系统。因此在这方面本发明利用,当当机动车经常本来就具有多个横向引导执行器,例如通常的伺服转向机构、叠加转向机构、后桥转向机构、单方面制动干预的可能性、所谓的扭矩矢量分配——其中将不同的扭矩施加在对置的车轮上、应力转向(Verspannungslenken)、用于主动车道调节的可能方案、或者甚至通过侧倾角引入而实现的转向。通过这些横向引导执行器中的几个进行的干预不会由驾驶员在转向操纵装置上感知,示例性地通过后桥转向机构等进行的干预。遵循前述实施方式,这种横向引导执行器特别适合于作为第二横向引导执行器。因此主动横向引导系统可以使用横向引导执行器中的一个或多个作为第二横向引导执行器,以便实施其横向引导干预。原则上在现有技术中还已知了主动底盘系统,该主动底盘系统例如可以通过主动稳定器和/或全主动的底盘来实现,其允许与行驶情况无关地调节侧倾角并且在本发明的范围内适宜地使用,以便实施展示方案用于自动化地执行的横向引导干预。

所需的展示侧倾角——其在视觉上最终相应于发动机罩相对于道路的倾角——必须足够大,才能使驾驶员明确地感知。其中在本发明的范围内可以考虑两种特别有利的、专门的设计方案。

因此本发明的优选的第一设计方案提出,与转向操纵装置的虚拟转向角相关地选择出展示侧倾角,特别是与虚拟转向角成比例,所述虚拟转向角引起的横向引导作用与当前通过横向引导干预带来的横向引导作用相同。针对每次横向引导干预可以在横向引导干预的任何时刻查明,需要转向操纵装置的何种转向角、特别是方向盘角度,以便获得相同的横向引导作用。这种虚拟转向角形成了显示展示侧倾角的基础,从而机动车的在展示时引起的倾斜特别是与作为虚拟转向角的近似方向盘角度成比例。因此展示侧倾角指明了由横向引导系统引入的横摆角速度,该横摆角速度与转向操纵装置的转向角近似大小,该转向角在手动行驶时会引起相同的横摆角速度。

其优点在于,最终存在一种“虚拟转向操纵装置转动”的形式。由于转向操纵装置在机动车倾斜的过程中相对于环境同样倾斜,从而驾驶员可以在外围感觉到,例如方向盘——特别是能借助方向盘横杆识别出——以惯常的方式指向转弯的方向。即给出了在横摆角速度和感知的转向角之间的紧密关系。然而相对于车辆内舱并没有进行转动,从而因此不对转向操纵装置实施干预并且不影响转向感觉。

本发明的另一种第二有利的设计方案提出,与由横向引导干预引起的当前起作用的横向力相关地选择展示侧倾角,特别是与横向力成比例。在这种设计方案中,机动车的倾斜通过横向力来确定,横向引导系统的横向引导干预引起了该横向力,从而该倾斜最后可以理解成——结合前面讨论的第一具体设计方案——例如与近似转向角同机动车当前速度的乘积成比例。

这种设计方案是特别有利的,横向引导干预仅能纯视觉地感觉到,因为给出了横向力自由度(Querkraftfreiheit)。因此在驾驶员旁随行的乘客未发觉横向引导干预,这一点尤其在下述情况下是有利的:横向引导系统在驾驶员横向引导时校正驾驶错误。此时并不识别出驾驶员的行驶错误,并且不会由于横向引导干预而损害乘客的行驶舒适性。

本发明的一种普遍有利的设计方案提出,与驾驶员选择的预调节相关地确定展示转向角的大小。使用侧倾角作为用于横向引导干预的展示措施此外具有下述优点,存在展示作用的大小的可调整性,从而特别是展示侧倾角能被调节为从机动车底盘的适度的倾斜至能明确觉察的突然倾斜的不同的程度,特别是在驾驶员侧选择展示的最不同的程度。

根据本发明的设计方案可以应用在多种横向引导系统中,从而作为横向引导系统例如可以使用车道保持系统和/或安全系统和/或被设计用于全自动引导机动车的车辆引导系统。按功能表达,在此描述的设计方案例如可以在车道居中引导时、在主动车道偏离警示时、在主动车道变换警示时、在主动车道变换辅助时和在用于避免碰撞和/或后续降低碰撞(Kollisionsfolgenminderung)的应变策略时使用。当然还可以考虑用于高自动和全自动机动车,其中即使在下述情况下——其中对于驾驶员来说不应存在干预可能性,转向操纵装置、特别是方向盘可以保留在零位中,从而例如转向操纵装置的面、例如方向盘面可以用作显示器等。

该方法的一种改进方案提出,在满足了针对横向引导系统的计划的横向引导干预的临界标准时,所述横向引导系统操控转向操纵装置用于发出引起驾驶员聚精会神的指示信号,所述临界标准表明需要驾驶员聚精会神的情况。这意味着,在少有的特殊情况中,可以中断横向引导系统与转向操纵装置的完全脱离,即在下述情况下:存在了要求驾驶员尤其聚精会神的——即由驾驶员以理想的方式监督的——危急的交通情况。已经证明,刚好在下述情况下:横向引导系统的干预不通过转向操纵装置指明,该转向操纵装置为伸出的媒介,以便告知驾驶员,存在需要其完全聚精会神的特殊情况。上述情况尤其适用,这是因为方向盘处于驾驶员附近并且必要时如上所述地还在其它方面例如用作存放处。

具体地例如可以规定,使转向操纵装置以指明计划的横向引导干预的方向运动,特别是在下述情况下:转向操纵装置未作用到第一横向引导执行器上(线控转向)。在此情况下还可以考虑下述情况,横向引导干预在这种情况下替代于展示侧倾角或者附加于展示侧倾角地通过转向操纵装置来展示。附加地或替选地,方向盘信号可以作为转向操纵装置的振动和/或摆动发出。

在一种设计方案中,所述或至少一个临界标准可以描述与横向引导系统的系统界限之间的距离低于至少一个阈值。特别是在下述情况下:横向引导系统的能力几乎被完全利用了,驾驶员的提高的聚精会神是有意义的。

除了所述方法,本发明还涉及一种机动车,包括第一横向引导执行器,所述第一横向引导执行器由驾驶员所操作的转向操纵装置、特别是方向盘控制,至少一个用于执行自动横向引导干预的横向引导系统和用于调节出目标侧倾角的车辆系统,该机动车的突出之处在于,横向引导系统用于通过在横向引导干预时不对转向操纵装置起作用的第二横向引导执行器来执行自动横向引导干预以及通过借助车辆系统调节出展示侧倾角来展示出横向引导干预。特别是横向引导系统可以具有控制器,其被设计用于执行根据本发明的方法。关于根据本发明的方法的所有实施方式可以类似地用于根据本发明的机动车,因此利用该机动车同样可以获得上述的优点。

附图说明

本发明的其它优点和细节由下面描述的实施例以及借助附图得出。其中:

图1示出用于阐述根据本发明的方法的示意图,和

图2示出了根据本发明方机动车的原理图。

具体实施方式

图1示出了用于阐述根据本发明的方法的示意图。驾驶员1位于机动车内,其中驾驶员如已知的那样可以使用转向操纵装置2、在此是方向盘,以便对第一横向引导执行器3、在这是前桥转向机构产生影响。沿两个方向指向的箭头4说明了,转向操纵装置2不仅用作用于操作第一横向引导执行器3的器件,而且还借助转向操纵装置2的转向角明确地指明,通过操纵转向操纵装置2触发的横向引导干预具有哪个方向和何种程度。这一点在下述情况之后实现:根据双箭头5在此转向操纵装置2和第一横向引导执行器3之间存在在此机械耦联。

转向操纵装置2和第一横向引导执行器3因此形成了用于横向引导机动车的完整线路,该线路完全处于驾驶员1控制之下。

机动车在此还具有横向引导系统6,该横向引导系统被设计用于执行自动横向引导干预,例如用于车道居中引导的驾驶员辅助系统。为了使用横向引导干预,实现了与所述第一横向引导线路完全无关的第二横向引导线路,其中横向引导系统6首先根据箭头7为了利用横向引导干预而使用与第一横向引导执行器3不同的第二横向引导执行器8、例如后桥转向机构。这意味着,使用横向引导干预不会对转向操纵装置2产生影响。

尽管如此为了能将横向引导系统6的横向引导干预告知驾驶员1,根据箭头9以下述方式操控车辆系统10、在此是主动底盘系统,设定了指明横向引导干预的程度和方向的展示侧倾角用于机动车,驾驶员1根据箭头11注意到该展示侧倾角。这意味着,转向操纵装置2既不由于使用横向引导干预也不通过直接操控而用于告知驾驶员1自动横向引导干预的程度和方向,而是上述情况通过机动车底盘侧倾来实现,该侧倾可以特别是通过发动机罩相对于机动车环境的倾斜由驾驶员注意和理解。

由于第一横向引导线路与转向操纵装置2完全保持不变,则在驾驶员和这种手动的横向引导线路之间的敏感的相互作用不变。驾驶员像往常一样且由其经验已知的那样可以使用第一横向引导线路,而不会感觉受到约束。然而同时通过展示侧倾角给出了非常直观的反馈。

在这一点上应该注意,绝对还可以考虑下述设计方案:其中第一横向引导执行器3在下述情况下对应于第二横向引导执行器8,第一横向引导执行器3与转向操纵装置2脱离或能脱离,因为此时通过第一横向引导执行器3执行的横向引导干预不会引起对转向操纵装置2的强制反馈;然而为了获得转向感觉下述情况是优选的,第一横向引导执行器3和第二横向引导执行器8不同。

为了指明横向引导干预的方向,机动车最后朝向转向内侧、即根据横向引导干预的方向通过展示侧倾角的相应的符号倾斜。为了通过展示侧倾角直观地指明横向引导干预的程度存在两种可能性。一方面,展示侧倾角可以与转向操纵装置2的虚拟转向角成比例地选择。这种展示侧倾角可以容易地由第一横向引导线路的已知特性导出。替选地,展示侧倾角也可以与横向力成比例地选择,该横向力通过横向引导干预来触发。

此外可能的是,通过展示侧倾角的展示程度可以由驾驶员来控制,这是因为其大小可以设定。上述情况例如可以通过相应的调节可能性在机动车的人机界面上实现。

图2示出了根据本发明的机动车13的原理图。该机动车具有设计成方向盘的转向操纵装置2,该转向操纵装置与设计成前桥转向机构的第一横向引导执行器3耦联。

完全与此独立地,机动车13具有横向引导系统6、在此是用于车道居中引导的驾驶员辅助系统,其运行通过控制器12来控制,该控制器被设计用于执行根据本发明的方法。为此,控制器12与设计成后桥转向机构的第二横向引导执行器8和设计成主动底盘系统的车辆系统10连接。

最后还应当指出的是,可以考虑下述设计方案,这些设计方案在需要驾驶员聚精会神的行驶情况中可以与所形成的线路的严格地分离开。正是出于下述原因:横向引导系统6的通常的横向引导干预不在转向操纵装置2上展示,该转向操纵装置被特别地用于指明紧急情况。在横向引导干预通常被预先计划之后(预控制),例如基于车道走向的预测数据,横向引导干预还可以提早以下述方式评判,是否需要驾驶员聚精会神,例如因为横向引导系统6接近系统界限。这种横向引导系统可以通过至少一个临界标准来说明。如果满足这种临界标准,则通过横向引导系统6经由转向操纵装置2发出指示信号。

再多了解一些
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