In Kraftfahrzeugen werden zunehmend Systeme eingesetzt, die den Fahrer bei der Fahrzeugführung unterstützen oder ihm spezielle Fahnmanöver erleichtern (Advanced Driver Assistance Systems ; ADAS). Eine Funktion dieser Systeme ist die Querführungsunterstützung (Lane Keeping Support ; LKS). Dabei wird die Ist-Position des Fahrzeugs relativ zu der befahrenen Fahrspur ermittelt und mit einem Sollwert verglichen, der typischerweise der Mitte der Spur entspricht. Das Ausgangssignal besteht dann in einem Stellsignal. für einen Aktor, der in das Lenkungssystem des Fahrzeugs eingreift, sei es um den Fahrer durch ein zu- sätzliches Lenkdrehmoment zu unterstützen oder um eine völlig autonome Querführung durchzuführen, die keinen Eingriff des Fahrers mehr erfordert.

Ergänzend zu dieser Querführungsunterstützung, die dazu dient, die derzeit be- fahrene Spur beizubehalten, sind Spurwechselassistenten bekannt, die durch einen Befehl des Fahrers aktiviert werden, beispielsweise wenn ein Überholvor- gang eingeleitet oder beendet werden soll, und die dann den Fahrer bei dem Spurwechsel unterstützen oder diesen Spurwechsel automatisch steuern. Das Bedienelement dient zur Eingabe des Spurwechselbefehls. Nachdem der Spur- wechselbefehl eingegeben wurde, läuft im automatischen Betrieb der Spurwech- selvorgang gemäß einem fest vorgegebenen Programm ab, das jedoch häufig nicht den tatsächlichen Wünschen des Fahrers entspricht.

AUFGABE, LÖSUNG UND VORTEILE DER ERFINDUNG Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spurwechselassistenten zu schaffen, bei dem der Ablauf des Spurwechselvorgangs besser an die Wünsche des Fahrers angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Bedienelement für jede Verstellrichtung ein Sensor zugeordnet ist, der ein der Betätigung des Bedienelements entsprechendes mehrwertiges Ausgangssignal liefert, das die Dynamik des Spurwechselvorgangs bestimmt.

Der Begriff"Dynamik des Spurwechselvorgangs"bezieht sich auf die Geschwin- digkeit, mit der der Spurwechsel vollzogen wird. Bei geringer Dynamik erstreckt sich der Spurwechselvorgang über einen längeren Zeitraum, und der Lenkein- schlag bleibt relativ gering, so daß die beim Spurwechsel auftretenden Querbe- schleunigungen des Fahrzeugs entsprechend niedrig bleiben. Dies ermöglicht ei- nen Spurwechsel mit hohem Komfort in Verkehrssituationen, in denen ausrei- chend Zeit für den Spurwechsel zur Verfügung steht. In anderen Verkehrssitua- tionen, beispielsweise wenn ein vorausfahrendes, zu überholendes Fahrzeug plötzlich bremst, ist dagegen eine höhere Dynamik des Spurwechselvorgangs er- forderlich, d. h. das Fahrzeug wechselt schneller auf die Nebenspur, und es tre- ten entsprechend höherere Querbeschleunigungen auf. Die Erfindung bietet dem Fahrer die Möglichkeit, durch die Art und Weise, wie er das Bedienelement betätigt, die Dynamik des Spurwechselvorgangs nach Wunsch zu dosieren.

Bei den mehrwertigen Ausgangssignalen der Sensoren, die dem Bedienelement zugeordnet sind, kann es sich um analoge Signale oder auch um mehrwertige digitale Signale handeln, die den Verstellweg, die Verstellkraft oder das Drehmo- ment repräsentieren, das der Fahrer auf das Bedienelement ausübt.

Das Querführungsunterstützungssystem besteht im Kern aus einem elektron- schen Regler, der von einer Sensoreinrichtung, beispielsweise einem elektroni- schen Kamerasystem, ein Signal erhält, das die Ist-Position des Fahrzeugs rela- tiv zu den Grenzen der befahrenen Fahrspur repräsentiert. Der Regler vergleicht die Ist-Position mit einem Sollwert, der beispielsweise der Spurmitte entspricht, und gibt als Ausgangssignal einen Stellbefehl an ein Lenkungsstellglied des Fahrzeugs aus, so daß die Querposition des Fahrzeugs auf den Sollwert eingere- gelt wird. Die Hauptkomponente des Spurwechselassistenten ist ein durch Soft- ware und/oder Hardware gebildetes Funktionsmodul dieses Reglers, das den Sollwert sprunghaft oder stetig auf einen der Nebenspur entsprechenden Wert ändert. Ergänzend können Steuerungskomponenten vorgesehen sein, mit denen der vom Regler ausgegebene Stellbefehl modifiziert wird, um in der Übergangs- phase während des Spurwechsels die Lenkbewegungen bzw. die guerposition

des Fahrzeugs zu steuern.

Die Dynamik des Spurwechselvorgangs kann auf verschiedene Weise beeinflußt werden, beispielsweise über die Geschwindigkeit, mit der der Sollwert verändert wird, durch Begrenzung des Lenkeinschlags, der durch das Ausgangssignal des Reglers bestimmt wird, oder durch direkte Modifikation dieses Ausgangssignals.

Häufig ist der Regelalgorithmus für die Qu. erführungsunterstützung so ausge- legt, daß eine gemessene Soll/Ist-Abweichung innerhalb einer bestimmten Fahrtstrecke, der sogenannten Vorausschauweite, auf null zurückgeführt wird.

Die Vorausschauweite ist zumeist geschwindigkeitsabhängig und wird deshalb bevorzugt in der Form einer Zeitlücke, der Vorausschauzeit, angegeben, die gleich dem Quotienten aus Vorausschauweite und Absolutgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist. Je kleiner die Vorausschauzeit ist, desto heftiger muß der Lenkausschlag ausfallen, um die Querposition des Fahrzeugs innerhalb dieser Vorausschauzeit wieder auf den Sollwert zu regeln. Wenn nun durch den Quer- führungsassistenten der Sollwert verändert wird, läßt folglich eine hohe Dyna- mik des Spurwechselvorgangs durch Wahl einer kleinen Vorausschauzeit errei- chen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü- chen.

Das Bedienelement wird bevorzugt durch einen Hebel gebildet, der so am Lenk- rad angeordnet ist, daß der Fahrer bei der Betätigung dieses Hebels die Hände am Lenkrad behalten kann. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei diesem Hebel um den Blinkschalter des Fahrzeugs. Der Ver- stellweg eines Blinkschalters wird üblicherweise in jeder Richtung durch einen Anschlag begrenzt. Jedem Anschlag ist ein Druckpunkt vorgelagert, der über- wunden werden muß, damit der Blinkschalter in der Einschaltposition einrastet und dann eingeschaltet bleibt, bis die Lenkung wieder in die Neutralposition zu- rückgestellt wurde. Die Sensoren, die die vom Fahrer gewünschte Dynamik er- fassen, sind bevorzugt an den Anschlägen angeordnet und messen beispielswei- se die Kraft, mit der der Fahrer den Hebel gegen den Anschlag drückt.

Wenn der Fahrer einen Spurwechsel beabsichtigt und sich davon überzeugt hat, daß die Verkehrssituation dies erlaubt, wird er durch Betätigung des Blink- schalters zunächst die Spurwechselabsicht für andere Verkehrsteilnehmer an-

zeigen. Wenn er dann den Blinkschalter über den Druckpunkt hinaus gegen den Anschlag bewegt, so wird der Spurwechselassistent aktiviert, und zugleich wird anhand der vom Sensor gemessenen Betätigungskraft die Dynamik des Spur- wechsels bestimmt. Der weitere Ablauf des Spurwechsels kann dann automa- tisch vom Spurwechselassistenten gesteuert werden. Wenn der Spurwechselvor- gang abgeschlossen ist, kehrt der Blinkschalter wie üblich selbsttätig in die Neutralstellung zurück.

In einer modifizierten Ausführungsform ist es auch möglich, die Sensoren an den Druckpunkten des Blinkschalters anzuordnen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die von den Sensoren gemessene Betätigungskraft zeitaufgelöst ausgewertet, und der Lenkeinschlag wird entspre- chend der gemessenen Betätigungskraft variiert. Auf diese Weise behält der Fah- rer zumindest in der Anfangsphase des Spurwechselvorgangs die Kontrolle, so daß er den Spurwechselvorgang je nach Wunsch beschleunigen, verzögern oder auch ganz abbrechen kann. In der Endphase des Spurwechselvorgangs, etwa von dem Zeitpunkt an, an dem die Mitte des Fahrzeugs auf die andere Spur wechselt, setzt dagegen wieder bevorzugt die automatische Regelung ein, so daß die Querposition des Fahrzeugs dann unabhängig von der Betätigung des Be- dienelements auf die Mitte der neuen Spur geregelt wird. Erforderlichenfalls kann der Fahrer den Spurwechselvorgang dann immer noch abbrechen, indem er das Bedienelement in der entgegengesetzten Richtung betätigt, In einer modifizierten Ausführungsform wird der Spurwechselvorgang von An- fang an automatisch gesteuert und die Dynamik wird bei Betätigung des Be- dienelements bestimmt, beispielsweise anhand des Maximalwertes des Sensorsi- gnals, und bleibt dann für den gesamten Spurwechselvorgang gültig. Statt die auf den Sensor ausgeübte Kraft zumessen, kann es in diesem Fall zweckmäßiger sein, die Zeit zu messen, während der der Fahrer das Bedienelement gegen den Anschlag drückt. So kann der Fahrer durch kurzes Antippen des Bedienele- ments einen langsamen Spurwechsel auslösen. Wenn er einen rascheren Spur- wechsel wünscht, hält er das Bedienelement entsprechend länger in der An- schlagposition. Gemäß einer weiteren Abwandlung ist es denkbar, anstelle des Anschlags mehrere gestaffelte Druckpunkte vorzusehen, wobei die Überwindung jedes Druckpunkts einem Spurwechsel mit höherer Dynamik entspricht.

Die mit Hilfe des Bedienelements und der Sensoren gewonnene Information über den Spurwechselwunsch des Fahrers kann, vorzugsweise in digitaler Form über einen Daten-Bus, beispielsweise einen CAN-Bus, auch an andere Systemkompo- nenten des Fahrzeugs übermittelt werden und läßt sich dann beispielsweise dazu nutzen, im Rahmen einer radargestützten Abstandsregelung den Ortung- bereich des Radars entsprechend dem Spurwechsel anzupassen und/oder in das zu dem ADAS-System gehörende Längsführungssystem des Fahrzeugs ein- zugreifen und-etwa bei einem Überholvorgang-die Fahrgeschwindigkeit zu er- höhen.

Im folgenden werden ein Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Es zeigen : Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Querführungssystems für ein Kraftfahrzeug ; und Fig. 2 eine Schematische Darstellung eines Bedienelements für den Spurwechselassistenten.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN In Figur 1 ist schematisch in der Draufsicht ein Fahrzeug 10 dargestellt, das auf der rechten Spur 12 einer Fahrbahn fährt, die außerdem eine'Überholspur 14 aufweist. Die Spurmitte 16 ist jeweils durch eine gestrichelte Linie angegeben.

Das Fahrzeug 10 setzt gerade zum Überholen eines vorausfahrenden Fahrzeugs 18 an.

Das Fahrzeug 10 ist mit einem ADAS-System ausgerüstet, das als Teilsystem ein Querführungssystem mit den folgenden, in Form eines Blockdiagramms darge- stellten Komponenten umfaßt : eine durch eine Videokamera 20 und eine Bild- verarbeitungseinheit 22 gebildete Sensoreinrichtung, eine Vorgabeeinrichtung 24 zur Vorgabe eines Sollwertes AYSO11 für die Querposition des Kraftfahrzeugs 10, eine Regeleinrichtung 26 und ein Lenkungsstellglied 28, das durch ein Be- fehlssignal B der Regeleinrichtung 26 angesteuert wird und in die Fahrzeuglen-

kung eingreift, um die Querposition des Fahrzeugs 10 auf den Sollwert zu re- geln.

Die Ist-Position des Fahrzeugs in der Richtung quer zu seiner Längsachse wird im gezeigten Beispiel mit der durch die Videokamera 20 und die Bildverarbei- tungseinheit 22 gebildeten Sensoreinrichtung erfaßt. Dazu wertet die Bildverar- beitungseinheit 22 das von der Kamera aufgenommene Videobild aus, um die Grenzen der Spuren 12, 14 und die Lage des Kraftfahrzeugs 10 relativ zu diesen Grenzen zu erkennen. Diese Ausführungsform der Sensoreinrichtung ist ledig- lich als Beispiel zu verstehen und kann beispielsweise durch Magnetsensoren ersetzt werden, die magnetische Markierungen für die Fahrbahngrenzen erfas- sen. Ebenso könnten die Fahrbahngrenzen auch mit Hilfe von Reflektoren mar- kiert werden, die von einem Radarsystem des Fahrzeugs erfaßt werden.

Wenn die Lage der Spurgrenzen relativ zum Kraftfahrzeug 10 bekannt ist, läßt sich aus diesen Daten auch die Breite der Spur 12 sowie die Lage der Spurmitte 16 ermitteln. Die Sensoreinrichtung ist daher in der Lage, die Ist-Position des Kraftfahrzeugs 10, ausgedrückt durch einen Ist-Wert AYist für die laterale Ab- weichung von der Spurmitte, an die Regeleinrichtung 26 zu übermitteln. An- hand eines Vergleichs des Ist-Wertes AYist mit dem Sollwert AYsoll bildet die Re- geleinrichtung 26 dann das Befehlssignal B, das an das Lenkungsstellglied 28 übermittelt wird. Der Sollwert AYsoll wird ebenfalls als laterale Abweichung von der Spurmitte 16 ausgedrückt. Beispielsweise entsprechen positive Werte von AYsoll einer Abweichung nach rechts von der Spurmitte und negative Werte ei- ner Abweichung nach links von der Spurmitte. Die Vorgabeeinrichtung 24 ent- hält einen Speicher 30, in dem der jeweils gültige Sollwert gespeichert ist.

Die Regeleinrichtung 26 enthält als ein spezielles Funktionsmodul einen Spur- wechselassistenten 32, der mit Hilfe eines am Lenkrad des Fahrzeugs 10 ange- ordneten Bedienelements 34 aktiviert wird, mit dem er über einen CAN-Bus 36 verbunden ist. Wenn der Fahrer über das Bedienelement 34 den Befehl eingibt, auf die Spur 14 zu wechseln, so ersetzt der Spurwechselassistent 32 den bisher im Speicher 30 gespeicherten Sollwert durch einen neuen Sollwert, der der Spurmitte 16 der Spur 14 entspricht. Die Querposition des Fahrzeugs 10 wird dann auf den neuen Sollwert geregelt, so daß das Fahrzeug auf die Spur 14 wechselt und dabei beispielsweise einem der in Fig. 1 strichpunktiert einge- zeichneten Kurse 38, 40 folgt. Der Kurs 38 zeichnet sich durch eine relativ hohe

Dynamik aus, so daß der Spurwechsel in verhältnismäßig kurzer Zeit und auf einer entsprechend kurzen Strecke vollendet wird, während der Kurs 40 eine ge- ringere Dynamik aufweist.

Mit Hilfe des Bedienelements 34, das in Fig. 2 näher dargestellt ist, kann der Fahrer die Dynamik des Spurwechsels beeinflussen.

Das Bedienelement 34 weist als Hauptkomponenten einen in ergonomisch gün- stiger Position am Lenkrad des Fahrzeugs angeordneten Hebel 42 auf, der zu- gleich den Blinkschalter des Fahrzeugs bildet. Der Hebel 42 ist um einen Ge- lenkpunkt 44 schwenkbar und wird elastisch in der in Fig. 2 in durchgezogenen Linien dargestellten Neutralstellung gehalten, wie durch eine Feder 46 symbol- siert wird. Zwei stärkere Federn 48, 50 bilden jeweils einen Druckpunkt für die Dauereinschaltung des rechten bzw. linken Blinkers. Nach Überwindung des Druckpunktes wird der Schwenkbereich des Hebels 42 in jeder Richtung durch einen Anschlag 52 bzw. 54 begrenzt, dem jeweils ein Sensor 60 bzw. 62 zugeord- net ist. Die Sensoren 60, 62 messen die Kraft, mit der der Hebel 42 vom Fahrer gegen den betreffenden Anschlag 52 oder 54 gedrückt wird, und liefern entspre- chende Signale L, R über den CAN-Bus an den Spurwechselassistenten 32. Das Signal L bzw. R bewirkt zunächst die Änderung des Sollwertes im Speicher 30.

Darüber hinaus gibt die Stärke des jeweiligen Signals die Geschwindigkeit an, mit der der Spurwechsel vollzogen wird.

In Fig. 1 ist mit W eine Vorausschauweite bezeichnet, die das Verhalten der Re- geleinrichtung 26 bestimmt. Die Regeleinrichtung ist so ausgebildet, daß die Ist- Position des Fahrzeugs 10 innerhalb einer bestimmten Vorausschauzeit mit dem Soll-Wert in Übereinstimmung gebracht wird. Das Produkt aus dieser Voraus- schauzeit und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 ergibt die Vorausschau- weite W, die somit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig ist. Wenn der Fahrer in der in Fig. 1 gezeigten Situation den Hebel 42 gegen den Anschlag 54 drückt, so wechselt der im Speicher 30 gespeicherte Sollwert von der Mitte der Spur 12 auf die Mitte der Spur 14, und innerhalb der Vorausschauweite W wird die Ist-Position des Fahrzeugs an den neuen Sollwert angepaßt. Auf diese Weise ergibt sich der Kurs 38 in Fig. l.

Der Spurwechselassistent 32 ist im gezeigten Beispiel so ausgebildet, daß er die Vorausschauzeit und damit auch die Vorausschauweite W in Abhängigkeit von

der durch die Stärke des Signals L bzw. R repräsentierten Kraft variiert, mit der der Fahrer den Hebel 42 gegen den jeweiligen Anschlag drückt. Wenn der Fahrer den Hebel 42 mit schwächerer Kraft gegen den Anschlag 54 drückt, so ergibt sich eine längere Vorausschauzeit und eine größere Vorausschauweite, so daß das Fahrzeug 10 dann beispielsweise dem Kurs 40 folgt.

Während der ersten Hälfte des Spurwechselvorgangs, also etwa bis zu dem Punkt, an dem das Fahrzeug 10 die Grenze zwischen den Spuren 12, 14 über- quert, wird die Vorausschauzeit fortlaufend an die vom Fahrer auf den Hebel 42 ausgeübte Kraft angepaßt, so daß der Fahrer den genauen Kursverlauf nach Wunsch bestimmen kann. Wenn der Fahrer in dieser Phase den Hebel 42 los- läßt, wird der ursprüngliche, der Mitte der Spur 12 entsprechende Sollwert wie- derhergestellt, d. h. der Spurwechsel wird abgebrochen. Wenn der Fahrer den Hebel 42 am Anschlag 54 hält, bis die Spurgrenze überquert wurde, so wird der Spurwechselvorgang automatisch vollendet. Der Sollwert bleibt auf dem Wert, der der Mitte der Spur 14 entspricht, und die Vorausschauzeit wird wieder auf den Standardwert gesetzt, so daß sich das Fahrzeug 10 sanft, ohne übermäßige Querbeschleunigungen auf der Mitte der neuen Spur 14 einfädelt.

In einer modifizierten Ausführungsform wird der Spurwechselvorgang mit der Vorausschauzeit vollendet, die dem Maximalwert der auf den Hebel 42 ausgeüb- ten Kraft entspricht.

Wenn der Fahrer den Spurwechselvorgang abbrechen möchte, nachdem bereits die Grenze zwischen den Spuren 12,14 überschritten wurde, kann dies da- durch bewirkt werden, daß der Hebel 42 gegen den anderen Anschlag 52 ge- drückt wird. Wahlweise kann das System auch so ausgelegt sein, daß der Spur- wechselvorgang generell nur auf diese Weise abgebrochen werden kann. Da in diesem Falle beim Abbruch des Spurwechselvorgangs (nach links) auch der rechte Blinker betätigt wird, ist zugleich sichergestellt, daß der übrige Verkehr über die geänderte Absicht des Fahrers informiert wird.

Statt über die Vorausschauzeit und die Vorausschauweite W kann die Dynamik des Spurwechselvorgangs in anderen Ausführungsformen auch auf andere Wei- se beeinflußt werden, beispielsweise indem das Signal L bzw. R die Geschwin- digkeit bestimmt, mit der der Sollwert allmählich von der Mitte der Spur 12 auf die Mitte der Spur 14 wandert, oder indem das Signal L bzw. R unmittelbar den

Lenkeinschlag bestimmt, der durch das Lenkungsstellglied 28 bewirkt wird. Im letzteren Fall wird die Regelfunktion der Regeleinrichtung 26 während der ersten Phase des Spurwechselvorgangs ausgesetzt und durch eine Steuerung ersetzt, und die Regelung wird erst dann wieder aufgenommen, wenn das Fahrzeug die Spurgrenze überquert hat.