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Title:
METHOD FOR OPERATING A STEERING SYSTEM, AND STEERING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/068891
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a steer-by-wire steering system of a motor vehicle comprising a steering wheel actuator unit (12) which is assigned to a steering wheel (14), a front axle actuator unit (16), and a control unit (18), the control unit (18) being designed to control the motor vehicle in an at least partially automated manner, having the following steps: At least during partially automated driving, at least one of the following variables is determined: a gripping force which a driver applies to the steering wheel (14), a torque which the driver applies to the steering wheel (14), a deflection of the steering wheel (14), a gradient of the gripping force with which the driver grips the steering wheel (14), a gradient of the torque which the driver applies to the steering wheel (14), and a gradient of the deflection of the steering wheel (14).It is determined using the at least one variable whether the driver wishes to control the vehicle manually or not. At least partially automated driving is terminated when it has been determined that the driver wishes to control the vehicle manually.

Inventors:
HEITZER, Heinz-Dieter (Josef-Spehl-Strasse 1, Heinsberg, 52525, DE)
Application Number:
EP2018/077180
Publication Date:
April 11, 2019
Filing Date:
October 05, 2018
Export Citation:
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Assignee:
TRW AUTOMOTIVE GMBH (Industriestrasse 20, Alfdorf, 73553, DE)
International Classes:
B62D1/28
Domestic Patent References:
WO2016169684A12016-10-27
Foreign References:
DE102014107194A12015-11-26
US20170088167A12017-03-30
DE102004057262A12006-06-01
DE102014216105A12016-02-18
DE102016002289A12016-08-11
US20040088093A12004-05-06
DE102016211468A12017-12-28
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
PRINZ & PARTNER MBB PATENT- UND RECHTSANWÄLTE (Rundfunkplatz 2, München, 80335, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems (10) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Steer-by-Wire Lenksystems (10), wobei das Lenksystem (10) eine Lenkradaktuatoreinheit (12), die einem Lenkrad (14) zugeordnet ist, eine Vorderachsenaktuatoreinheit (16) und eine Steuereinheit (18) umfasst, und wobei die Steuereinheit (18) dazu ausgebildet ist, das Kraftfahrzeug wenigstens teilweise automatisiert zu steuern, mit den Schritten

zumindest während des teilweise automatisierten Fahrens wird wenigstens eine derfolgenden Größen ermittelt: eine Greifkraft, mit der ein Fahrer das Lenkrad (14) beaufschlagt, ein Drehmoment, mit dem der Fahrer das Lenkrad (14) beaufschlagt, eine Auslenkung des Lenkrads (14), insbesondere ein Drehwinkel des Lenkrads (14), ein Gradient der Greifkraft, mit der der Fahrer das Lenkrad (14) greift, ein Gradient des Drehmoments, mit dem der Fahrer das Lenkrad (14) beaufschlagt, und ein Gradient der Auslenkung des Lenkrads (14), insbesondere eine Drehwinkelgeschwindigkeit des Lenkrads (14);

unter Einbeziehung der wenigstens einen Größe wird bestimmt, ob der Fahrer das Fahrzeug manuell steuern will oder nicht; und

das wenigstens teilweise automatisierte Fahren wird beendet und Lenkbewegungen, mit denen der Fahrer das Lenkrad (14) beaufschlagt, werden ungeachtet des aktuellen Drehwinkels des Lenkrads (14) von der Vorderachsenaktuatoreinheit (16) in Lenkbewegungen des Kraftfahrzeugs umgesetzt, wenn bestimmt wurde, dass der Fahrer das Fahrzeug manuell steuern will..

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bestimmt wird, dass der Fahrer das Fahrzeug manuell lenken will, wenn die wenigstens eine ermittelte Größe einen ersten vordefinierten Wert übersteigt oder wenn mehrere der ermittelten Größen vordefinierte Werte übersteigen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkrad (14) während des automatisierten Fahrens mit einem Drehmoment in einer vordefinierten Drehposition gehalten wird, insbesondere wobei das Drehmoment auf einen zweiten vordefinierten Wert begrenzt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vordefinierte Drehposition abhängig von Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Signale der Steuereinheit (18) unterdrückt werden, wenn bestimmt wird, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) wenigstens teilweise abgeschaltet wird, wenn bestimmt wird, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass in gewissen Zeitabständen ermittelt wird, ob der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will oder nicht, insbesondere fortwährend.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Daten und/oder Signale anderer Systeme des Kraftfahrzeugs herangezogen werden, um zu bestimmen, ob der Fahrer das Fahrzeug manuell steuern will oder nicht, insbesondere eines Infotainmentsystems und/oder eines visuellen Fahrerüberwachungssystems.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Fuzzylogik bestimmt wird, ob der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will, insbesondere wobei die wenigstens eine Größe mittels der Fuzzylogik verarbeitet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem erkannt wurde, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will, eine Diskrepanz zwischen der aktuellen Drehposition des Lenkrads (14) und einer Stellung von Fronträdern des Kraftfahrzeugs über einen gewissen Zeitraum hinweg, insbesondere während Kurvenfahrten, durch elektronisches Ändern der Übersetzung zwischen Lenkrad und Rädern ausgeglichen wird.

1 1 . Lenksystem (10) für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Steer-by-Wire

Lenksystem (10), mit einer Lenkradaktuatoreinheit (12), die einem Lenkrad (14) zugeordnet ist, einer Vorderachsenaktuatoreinheit (16), die einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, und einer Steuereinheit (18),

wobei die Lenkradaktuatoreinheit (12) dazu ausgebildet ist, das Lenkrad (14) mit einem Drehmoment zu beaufschlagen,

wobei die Lenkradaktuatoreinheit (12) dazu ausgebildet ist, wenigstens eine der folgenden Größen zu ermitteln: eine Greifkraft, mit der ein Fahrer das Lenkrad (14) beaufschlagt, ein Drehmoment, mit dem der Fahrer das Lenkrad (14) beaufschlagt, eine Auslenkung des Lenkrads (14), insbesondere ein Drehwinkel des Lenkrads (14), ein Gradient der Greifkraft, mit der der Fahrer das Lenkrad (14) greift, ein Gradient des Drehmoments, mit dem der Fahrer das Lenkrad (14) beaufschlagt, und ein Gradient der Auslenkung des Lenkrads (14), insbesondere eine Drehwinkelgeschwindigkeit des Lenkrads (14),

wobei die Vorderachsenaktuatoreinheit (16) dazu ausgebildet ist, einen unteren Teil (17) des Lenksystems (10) mit einem Drehmoment zu beaufschlagen, um Räder des Kraftfahrzeugs zu lenken,

wobei die Vorderachsenaktuatoreinheit (16) ferner dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment, mit dem ein unterer Teil (17) des Lenksystems (10) beaufschlagt wird, und/oder einen Drehwinkel der Räder des Kraftfahrzeugs zu bestimmen, wobei die Lenkradaktuatoreinheit (12), die Vorderachsenaktuatoreinheit (16) und die Steuereinheit (18) jeweils signalübertragend miteinander verbunden sind, und

wobei die Steuereinheit (18) dazu ausgebildet ist, die Lenkradaktuatoreinheit (12) und die Vorderachsenaktuatoreinheit (16) unabhängig voneinander zu steuern.

12. Lenksystem (10) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkradaktuatoreinheit (12) einen Drehwinkelsensor und/oder einen

Drehmomentsensor umfasst.

13. Lenksystem (10) nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderachsenaktuatoreinheit (16) einen Drehwinkelsensor und/oder einen Drehmomentsensor umfasst.

14. Lenksystem (10) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) dazu ausgebildet ist, Signale und/oder Daten der Lenkradaktuatoreinheit (12) mittels einer Fuzzylogik zu verarbeiten.

15. Lenksystem (10) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkradaktuatoreinheit (12) ein Steuermodul aufweist, das dazu ausgebildet ist, Signale und/oder Daten der Lenkradaktuatoreinheit (12) mittels einer Fuzzylogik zu verarbeiten.

Description:
Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems und Lenksystem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Steer-by-Wire Lenksystems. Die Erfindung betrifft ferner ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug. Elektromechanisch unterstützte Lenksysteme (ist im Folgenden von „Lenksystem" die Rede, so ist damit stets ein elektromechanisch unterstütztes Lenksystem gemeint) bieten viele Vorteile gegenüber konventionellen hydraulischen Hilfskraftlenkungen. Neben einer bedarfsgerechten Ansteuerung der elektrischen Hilfsantriebe können diese Lenksysteme auch zum automatisierten bzw. semi-automatisierten Steuern eines Fahrzeuges verwendet werden. Es werden dabei verschiedene Sensoren oder Kameras verwendet, um eine Fahrtrichtung bestimmen zu können. Insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten des Fahrzeuges sollen derartige Systeme zum automatisierten Lenken des Fahrzeuges eine immer höhere Zuverlässigkeit aufweisen. Bei automatisiert fahrenden Kraftfahrzeugen der Automatisierungsstufen 3 und 4 des SAE-Standards J3016 (bedingte Automatisierung beziehungsweise hohe Automatisierung) soll das Steuersystem das Kraftfahrzeug zumindest zeitweise automatisch steuern, solange der Fahrer nicht selbst die Kontrolle über das Kraftfahrzeug übernehmen will. Je nach Automatisierungsstufe und/oder gesetzlichen Vorschriften soll der Fahrer jederzeit in der Lage sein, wieder die volle Kontrolle über das Fahrzeug zu übernehmen. Beispielsweise fordert das automatisierte Fahrsystem den Fahrer dazu auf, die Kontrolle zu übernehmen, oder der Fahrer übernimmt die Kontrolle über das Kraftfahrzeug, ohne vom automatisierten Fahrsystem dazu aufgefordert zu werden. Um sicherzustellen, dass der Fahrer jederzeit in der Lage ist, die Kontrolle über das Kraftfahrzeug zu übernehmen, kann vorgesehen sein, dass der Fahrer jederzeit die Hände am Lenkrad haben muss.

Während das Fahrzeug automatisiert fährt, kann ein Lenkrad mit entsprechenden Eingabemitteln als Mensch-Maschine-Schnittstelle für ein Infotainmentsystem des Kraftfahrzeugs dienen. Jedoch ist es für den Fahrer vor allem in Kurven schwierig, die Eingabemittel zu bedienen, wenn das Lenkrad in Kurven der Stellung von Fronträdern des Kraftfahrzeugs entsprechend gedreht wird. Bei bereits bekannten automatisierten Fahrsystemen ist daher in einem bestimmten Fahrmodus vorgesehen, dass das Lenkrad während des automatisierten Fahrens in eine vordefinierte, statische Position gebracht wird.

Will der Fahrer nach einer automatisiert gefahrenen Wegstrecke das Fahrzeug wieder manuell lenken, beispielsweise weil ein Eingreifen des Fahrers notwendig ist, so soll der Fahrer das KFZ möglichst sofort wieder lenken können. Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lenksystem und ein Verfahren zum Betreiben des Lenksystems bereitzustellen, das einen schnellen Wechsel vom automatisierten Fahren zum manuellen Fahren erlaubt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, wobei das Lenksystem eine Lenkradaktuatoreinheit, die einem Lenkrad zugeordnet ist, eine Vorderachsenaktuatoreinheit und eine Steuereinheit umfasst, und wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, das Kraftfahrzeug wenigstens teilweise automatisiert zu steuern, mit den folgenden Schritten. Wenigstens eine der folgenden Größen wird ermittelt: eine Greifkraft, mit der ein Fahrer das Lenkrad beaufschlagt, ein Drehmoment, mit dem der Fahrer das Lenkrad beaufschlagt, eine Auslenkung des Lenkrads, insbesondere ein Drehwinkel des Lenkrads, ein Gradient der Greifkraft, mit der der Fahrer das Lenkrad greift, ein Gradient des Drehmoments, mit dem der Fahrer das Lenkrad beaufschlagt, und ein Gradient der Auslenkung des Lenkrads, insbesondere eine Drehwinkelgeschwindigkeit des Lenkrads. Unter Einbeziehung der wenigstens einen Größe wird bestimmt, ob der Fahrer das Fahrzeug manuell steuern will oder nicht. Das wenigstens teilweise automatisierte Fahren wird beendet und Lenkbewegungen, mit denen der Fahrer das Lenkrad beaufschlagt, werden ungeachtet des aktuellen Drehwinkels des Lenkrads von der Vorderachsenaktuatoreinheit in Lenkbewegungen des Kraftfahrzeugs umgesetzt, wenn bestimmt wurde, dass der Fahrer das Fahrzeug manuell steuern will. Ein Umschalten zwischen automatisiertem Fahren und manueller Steuerung des Kraftfahrzeugs erfolgt dadurch nahtlos und besonders schnell. Der Fahrer muss keine Tasten drücken oder das Lenkrad zu sich heranziehen, um vom automatisierten zum mechanischen Fahren umzuschalten. Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass nach dem Umschalten in die manuelle Steuerung des Kraftfahrzeugs Lenkbewegungen des Fahrers am Lenkrad sofort in Lenkbewegungen des Kraftfahrzeugs umgesetzt werden.

Insbesondere wird dabei eine Diskrepanz zwischen aktueller Drehposition des Lenkrads und einer Stellung von Fronträdern des Kraftfahrzeugs zunächst ignoriert. Das Lenkrad muss also nicht erst in eine zur Stellung der Fronträder korrespondierende Position gebracht werden, sondern kann sofort dazu verwendet werden, das Kraftfahrzeug zu steuern. Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass bestimmt wird, dass der Fahrer das

Fahrzeug manuell lenken will, wenn die wenigstens eine ermittelte Größe einen ersten vordefinierten Wert übersteigt oder wenn mehrere der ermittelten Größen vordefinierte Werte übersteigen. Greift der Fahrer zum Beispiel in einer Notfallsituation ein und übernimmt die manuelle Steuerung des Kraftfahrzeugs, so ist damit zu rechnen, dass wenigstens eine der ermittelten Größen einen hohen Wert aufweist. Insbesondere nehmen das Drehmoment, mit dem der Fahrer das Lenkrad beaufschlagt und auch der Gradient des Drehmoments bei einem schnellen Eingreifen des Fahrers hohe Werte an, weshalb sie sich besonders als Indikator dafür eignen, dass der Fahrer das Fahrzeug manuell steuern will. Vorzugsweise wird das Lenkrad während des automatisierten Fahrens mit einem Drehmoment in einer vordefinierten Drehposition gehalten, insbesondere wobei das Drehmoment auf einen zweiten vordefinierten Wert begrenzt ist. Es kann vorgesehen sein, dass bestimmt wird, dass der Fahrer das Fahrzeug manuell lenken will, wenn das Drehmoment, mit dem der Fahrer das Lenkrad beaufschlagt, den zweiten vordefinierten Wert übersteigt. Dadurch ist verhindert, dass das Lenkrad unbeabsichtigt aus der vordefinierten Drehposition gedreht wird, beispielsweise durch Vibrationen oder durch ein Drehmoment, mit dem der Fahrer das Lenkrad ungewollt beaufschlagt. Die vordefinierte Position kann derart gewählt sein, dass der Fahrer am Lenkrad vorhandene Eingabemittel, beispielsweise für ein Infotainmentsystem des Kraftfahrzeugs, besonders einfach bedienen kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die vordefinierte Drehposition abhängig von Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs bestimmt. Die Betriebsparameter können eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, eine Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs und/oder eine Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs umfassen. Insbesondere ist die vordefinierte Drehposition zeitlich veränderlich und wird in gewissen zeitlichen Abständen basierend auf den aktuellen Betriebsparametern jeweils neu bestimmt. Die vordefinierte Drehposition kann derart bestimmt werden, dass der Fahrer beim Bedienen von Eingabemitteln des Lenkrads weniger wahrscheinlich eine Kinetose erleidet oder diese zumindest abgeschwächt wird.

Vorzugsweise werden Signale der Steuereinheit unterdrückt, wenn ermittelt wird, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will. Dadurch greift die automatisierte Steuerung des Kraftfahrzeugs nicht mehr wesentlich in die Lenkung des Kraftfahrzeugs ein, bleibt jedoch im Hintergrund aktiv. Sollte zu einem späteren Zeitpunkt wieder bestimmt werden, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug nicht mehr manuell lenken will, kann die automatisierte Steuerung die Lenkung des Fahrzeugs schnell wieder übernehmen.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit wenigstens teilweise abgeschaltet wird, wenn bestimmt wird, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will. Dadurch greift die automatisierte Steuerung des Kraftfahrzeugs nicht mehr wesentlich oder sogar gar nicht mehr in die Lenkung des Kraftfahrzeugs ein. Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit ganz abgeschaltet wird, wenn bestimmt wird, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird in gewissen Zeitabständen ermittelt, ob der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will oder nicht, insbesondere fortwährend. Dadurch wird besonders schnell zwischen automatisiertem Fahren und manuellem Fahren umgeschaltet, wenn sich der Wunsch des Fahrers ändert, das Kraftfahrzeug manuell zu lenken.

Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass Daten und/oder Signale anderer Systeme des Kraftfahrzeugs herangezogen werden, um zu bestimmen, ob der Fahrer das Fahrzeug manuell steuern will oder nicht, insbesondere eines Infotainmentsystems und/oder eines visuellen Fahrerüberwachungssystems. Es kann vorgesehen sein, dass der Fahrer die automatisierte Steuerung des Kraftfahrzeugs aktivieren oder deaktivieren kann, indem er Eingabemittel eines der Systeme betätigt. Das visuelle Fahrerüberwachungssystem ist beispielsweise eine Kamera, die Augenbewegungen des Fahrers überwacht. Vorzugsweise wird mittels einer Fuzzylogik bestimmt, ob der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will, insbesondere wobei die wenigstens eine Größe mittels der Fuzzylogik verarbeitet wird. Mittels der Fuzzylogik lassen sich auch komplexe Systeme derart modellieren, dass basierend auf statistischen Erhebungen und/oder Experteneinschätzungen zuverlässige Voraussagen über das Systemverhalten getroffen werden können. Dementsprechend lässt sich mittels der Fuzzylogik aus einer potentiell komplexen Datenlage zuverlässig bestimmen, ob der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will oder nicht.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird, nachdem erkannt wurde, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will, eine Diskrepanz zwischen der aktuellen Drehposition des Lenkrads und einer Stellung der Fronträder des Kraftfahrzeugs über einen gewissen Zeitraum hinweg, insbesondere während Kurvenfahrten, durch elektronisches Ändern der Übersetzung zwischen Lenkrad und Rädern ausgeglichen. Dies kann für den Fahrer kaum merklich, also unterschwellig geschehen, sodass der Fahrer auch während des gewissen Zeitraums das Kraftfahrzeug in gewohnter Art und Weise steuern kann. Damit wird der Fahrer z.B. nicht mehr dadurch irritiert, dass das Lenkrad eigentlich in Kurveneinschlagsposition steht, obwohl das Fahrzeug geradeaus fährt.

Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, insbesondere ein Steer-by-Wire Lenksystem, mit einer Lenkradaktuatoreinheit, die einem Lenkrad zugeordnet ist, einer Vorderachsenaktuatoreinheit, die einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, und einer Steuereinheit, wobei die Lenkradaktuatoreinheit dazu ausgebildet ist, das Lenkrad mit einem Drehmoment zu beaufschlagen, wobei die Lenkradaktuatoreinheit dazu ausgebildet ist, wenigstens eine der folgenden Größen zu ermitteln: eine Greifkraft, mit der ein Fahrer das Lenkrad beaufschlagt, ein Drehmoment, mit dem der Fahrer das Lenkrad beaufschlagt, eine Auslenkung des Lenkrads, insbesondere ein Drehwinkel des Lenkrads, ein Gradient der Greifkraft, mit der der Fahrer das Lenkrad greift, ein Gradient des Drehmoments, mit dem der Fahrer das Lenkrad beaufschlagt, und ein Gradient der Auslenkung des Lenkrads, insbesondere eine Drehwinkelgeschwindigkeit des Lenkrads. Die Vorderachsenaktuatoreinheit ist dazu ausgebildet, einen unteren Teil des Lenksystems mit einem Drehmoment zu beaufschlagen, um Räder des Kraftfahrzeugs zu lenken, wobei die Vorderachsenaktuatoreinheit ferner dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment, mit dem ein unterer Teil des Lenksystems beaufschlagt wird, und/oder einen Drehwinkel der Räder des Kraftfahrzeugs zu bestimmen, wobei die Lenkradaktuatoreinheit, die Vorderachsenaktuatoreinheit und die Steuereinheit jeweils signalübertragend miteinander verbunden sind, und wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Lenkradaktuatoreinheit und die Vorderachsenaktuatoreinheit unabhängig voneinander zu steuern. Bezüglich der Vorteile wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen.

Vorzugsweise umfasst die Lenkradaktuatoreinheit einen Drehwinkelsensor und/oder einen Drehmomentsensor. Dadurch kann die Lenkradaktuatoreinheit einen Drehwinkel des Lenkrads und/oder ein auf das Lenkrad wirkende Drehmoment bestimmen.

Ein Aspekt sieht vor, dass die Vorderachsenaktuatoreinheit einen Drehwinkelsensor und/oder einen Drehmomentsensor umfasst. Dadurch kann die Vorderachsenaktuatoreinheit einen Drehwinkel des unteren Teils des Lenksystems und/oder ein auf den unteren Teil des Lenksystems wirkendes Drehmoment bestimmen.

Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, Signale und/oder Daten der Lenkradaktuatoreinheit mittels einer Fuzzylogik zu verarbeiten.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Lenkradaktuatoreinheit ein Steuermodul auf, das dazu ausgebildet ist, Signale und/oder Daten der Lenkradaktuatoreinheit mittels einer Fuzzylogik zu verarbeiten.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit und/oder das Steuermodul mit weiteren Steuermodulen des Kraftfahrzeugs über einen Bus datenübertragend verbunden ist.

Vorzugsweise ist die Fuzzylogik auf einem System implementiert, das die Steuereinheit und/oder das Steuermodul, die weiteren Steuermodule und den Bus umfasst. Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In diesen zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Lenksystem; und - Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Figur 1 ist ein Lenksystem 10 für ein Kraftfahrzeug gezeigt, das als Steer- by-Wire Lenksystem 10 ausgebildet ist.

Das Lenksystem 10 umfasst eine Lenkradaktuatoreinheit 12, die einem Lenkrad 14 zugeordnet ist. Die Lenkradaktuatoreinheit 12 ist dazu ausgebildet, das Lenkrad 14 mit einem Drehmoment zu beaufschlagen. Insbesondere ist die Lenkradaktuatoreinheit 12 dazu ausgebildet, eine Drehposition des Lenkrads 14 einzustellen.

Die Lenkradaktuatoreinheit 12 umfasst zudem einen Drehwinkelsensor und/oder einen Drehmomentsensor. Die Lenkradaktuatoreinheit 12 kann dadurch einen Drehwinkel des Lenkrads 14 und/oder ein auf das Lenkrad 14 wirkendes Drehmoment bestimmen.

Das Lenksystem 10 umfasst ferner eine Vorderachsenaktuatoreinheit 16, die einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist. Die Vorderachsenaktuatoreinheit 16 ist dazu ausgebildet, einen unteren Teil 17 des Lenksystems 10 mit einem Drehmoment zu beaufschlagen. Insbesondere ist die Vorderachsenaktuatoreinheit 16 dazu ausgebildet, Räder des Kraftfahrzeugs zu lenken, genauer gesagt Vorderräder des Kraftfahrzeugs.

Die Vorderachsenaktuatoreinheit 16 umfasst außerdem einen Drehwinkelsensor und/oder einen Drehmomentsensor. Die Vorderachsenaktuatoreinheit 16 kann dadurch einen Drehwinkel eines unteren Teils 17 des Lenksystems 10 und/oder ein auf den unteren Teil 17 des Lenksystems 10 wirkendes Drehmoment bestimmen.

Es ist eine Steuereinheit 18 vorgesehen, die mit der Lenkradaktuatoreinheit 12 und der Vorderachsenaktuatoreinheit 16 signalübertragend verbunden ist. Die Steuereinheit 18 ist derart gestaltet, dass sie die Lenkradaktuatoreinheit 12 und die Vorderachsenaktuatoreinheit 16 unabhängig voneinander steuern kann. Die Steuereinheit 18 ist insbesondere eine Steuerung für einen wenigstens teilweise automatisierten Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs. Beim automatisierten Fahren steuert die Steuereinheit 18 die Vorderachsenaktuatoreinheit 16 basierend auf Signalen von Sensoren und/oder Kameras des Kraftfahrzeugs, um das Kraftfahrzeug zu lenken. Zudem kann die Steuereinheit 18 die Lenkradaktuatoreinheit 12 beim automatisierten Fahren steuern.

Es besteht keine mechanische Wirkverbindung (insbesondere keine drehmomentübertragende Wirkverbindung) zwischen der Lenkradaktuatoreinheit 12 und der Vorderachsenaktuatoreinheit 16. Die Lenkradaktuatoreinheit 12 und die Vorderachsenaktuatoreinheit 16 sind jedoch signalübertragend miteinander verbunden, insbesondere derart, dass Daten über den Drehwinkel des Lenkrads 14, das auf das Lenkrad 14 wirkende Drehmoment, den Drehwinkel des unteren Teils 17 des Lenksystems 10 und/oder das auf den unteren Teil 17 des Lenksystems 10 wirkende Drehmoment zwischen den beiden Aktuatoreinheiten 12, 16 ausgetauscht werden.

Das Lenksystem 10 ist insbesondere dazu ausgebildet, ein im Folgenden anhand von Figur 2 beschriebenes Verfahren auszuführen.

Zunächst wird, zumindest während des teilweise automatisierten Fahrens, wenigstens eine der folgenden Größen bestimmt (Schritt S1 ): eine Greifkraft, mit der ein Fahrer das Lenkrad 14 beaufschlagt, ein Drehmoment, mit dem der Fahrer das Lenkrad 14 beaufschlagt, eine Auslenkung des Lenkrads 14, insbesondere ein Drehwinkel des Lenkrads 14, ein Gradient der Greifkraft, mit der der Fahrer das Lenkrad 14 greift, ein Gradient des Drehmoments, mit dem der Fahrer das Lenkrad 14 beaufschlagt, und ein Gradient der Auslenkung des Lenkrads 14, insbesondere eine Drehwinkelgeschwindigkeit des Lenkrads 14;. Insbesondere wird die wenigstens eine Größe vom Drehwinkelsensor und/oder vom Drehmomentsensor der Lenkradaktuatoreinheit 12 bestimmt.

Unter Einbeziehung der wenigstens einen bestimmten Größe wird nun bestimmt, ob der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will oder nicht (Schritt S2). Dieser Schritt wird unten noch detaillierter erläutert. Je nachdem, ob bestimmt wird, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will oder nicht, wird die Position des Lenkrads 14 unterschiedlich gesteuert.

Wird in Schritt S2 bestimmt, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug nicht manuell steuern will, kann das Lenkrad 14 in eine vordefinierte Drehposition gebracht werden (Schritt S3). Beispielsweise wird das Lenkrad 14 in eine mittige Drehposition gebracht, also in eine Stellung, in der das Lenkrad 14 nicht gedreht ist. In der mittigen Drehposition sind am Lenkrad 14 vorhandene Eingabemittel für ein Infotainmentsystem des Kraftfahrzeugs für den Fahrer besonders leicht zu bedienen.

Es kann vorgesehen sein, dass das Lenkrad 14 mit einem Drehmoment in der vordefinierten Drehposition gehalten wird, das auf einen vordefinierten Wert begrenzt ist. Dazu wird das Lenkrad 14 von der Lenkradaktuatoreinheit 12 mit einem Gegendrehmoment beaufschlagt, das einem auf das Lenkrad 14 wirkenden Drehmoment derart entgegenwirkt, dass insgesamt kein Drehmoment auf das Lenkrad wirkt. Die Drehposition des Lenkrads 14 bleibt so unverändert. Das Gegendrehmoment ist dabei auf den vordefinierten Wert begrenzt. Beaufschlagt also beispielsweise der Fahrer das Lenkrad 14 mit einem Drehmoment, das größer ist als der vordefinierte Wert, so wird dadurch die Drehposition des Lenkrads 14 verändert.

Insbesondere wird die vordefinierte Drehposition des Lenkrads 14 abhängig von Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs bestimmt, beispielsweise basierend auf einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, einer Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs und/oder einer Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs. Es kann vorgesehen sein, dass die vordefinierte Drehposition zeitlich veränderlich ist und in gewissen zeitlichen Abständen basierend auf den aktuellen Betriebsparametern jeweils neu bestimmt wird.

Wird in Schritt S2 bestimmt, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will (insbesondere nach einer automatisiert gefahrenen Wegstrecke), so wird das automatisierte Fahren beendet (Schritt S4). Lenkbewegungen, mit denen der Fahrer das Lenkrad 14 beaufschlagt, werden dann unverzüglich an die Vorderachsenaktuatoreinheit 16 übertragen und von dieser in Lenkbewegungen des Kraftfahrzeugs umgesetzt, indem die Vorderachsenaktuatoreinheit 16 die Räder des Kraftfahrzeugs steuert, insbesondere Fronträder des Kraftfahrzeugs. Eine Diskrepanz zwischen der aktuellen Drehposition des Lenkrads 14 und einer Drehposition der Räder wird also zunächst ignoriert. Anders ausgedrückt wird nicht zuerst das Lenkrad 14 in eine Drehposition gebracht, die der Drehposition der Fronträder entspricht, sondern das Lenkrad 14 kann sofort nach Beenden des automatisierten Fahrens vom Fahrer verwendet werden, um das Kraftfahrzeug zu steuern.

Dazu kann vorgesehen sein, dass Signale der Steuereinheit 18 an die Vorderachsenaktuatoreinheit 16, die dazu dienen, das Kraftfahrzeug automatisiert zu steuern, unterdrückt werden. Signale von der Lenkradaktuatoreinheit 12 an die Vorderachsenaktuatoreinheit 16 werden dann gegenüber Signalen der Steuereinheit 18 priorisiert. Alternativ kann die Steuereinheit 18 teilweise abgeschaltet, insbesondere ganz abgeschaltet werden.

Die Lenkradaktuatoreinheit 12 und die Vorderachsenaktuatoreinheit 16 sind in beiden Fällen weiterhin signalübertragend verbunden. Nachdem erkannt wurde, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will, kann eine Diskrepanz zwischen der aktuellen Drehposition des Lenkrads 14 und der Fronträder des Kraftfahrzeugs über einen gewissen Zeitraum hinweg automatisch ausgeglichen werden. Dies geschieht dadurch, dass eine virtuelle Übersetzung zwischen dem Lenkrad 14 und den Vorderrädern während Lenkbewegungen des Fahrers, also insbesondere während Kurvenfahrten, derart elektronisch geändert wird, dass die Diskrepanz abnimmt, ohne dass der Fahrer dadurch wesentlich beim Lenken des Kraftfahrzeugs beeinflusst wird. Das Ausgleichen der Diskrepanz geschieht also unterschwellig. Dies wird dadurch erreicht, dass keine durchgehende, permanente mechanische Koppelung zwischen Lenkrad und Fronträdern vorhanden ist.

Es wird in bestimmten zeitlichen Abständen wiederholt ermittelt, ob der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will oder nicht (angedeutet durch die Pfeile in Figur 2, die von S3 und S4 jeweils zurück zu S1 führen). Insbesondere geschieht dies fortwährend in gewissen Zeitintervallen. Im Folgenden wird Schritt S2 anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel wird mittels einer Fuzzylogik bestimmt, ob der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will oder nicht. Dazu wird mittels der Fuzzylogik wenigstens die wenigstens eine in Schritt S1 ermittelte Größe verarbeitet. Insbesondere werden alle ermittelten Größen verarbeitet. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass mittels der Fuzzylogik Daten und/oder Signale anderer Fahrzeugsysteme verarbeitet werden. Beispiele für solche Systeme sind Infotainmentsysteme, ein visuelles Fahrerüberwachungssystem (beispielsweise eine Kamera, die Augenbewegungen des Fahrers überwacht) und Handerkennungssysteme, die erkennen, ob sich die Hände des Fahrers am Lenkrad 14 befinden.

Die Fuzzylogik verarbeitet die Größen und aus den verarbeiteten Größen wird dann bestimmt, ob der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will. Dazu wird aus allen verarbeiteten Größen ein Endwert berechnet („Defuzzyfikation"). Basierend auf diesem Endwert wird entschieden, ob der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will oder nicht.

Beispielsweise kann bestimmt werden, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will, wenn wenigstens eine der in Schritt S1 ermittelten Größen einen vordefinierten Wert übersteigt. Beispielsweise wird erkannt, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug manuell steuern will, wenn das Drehmoment, mit dem der Fahrer das Lenkrad beaufschlagt, ein vordefiniertes maximales Drehmoment übersteigt. Das vordefinierte maximale Drehmoment kann gleich dem maximalen Gegendrehmoment sein, mit der die Lenkradaktuatoreinheit 12 das Lenkrad 14 in der vordefinierten Drehposition hält.

Die Fuzzylogik kann in der Steuereinheit 18 implementiert sind. Die Steuereinheit 18 ist dann dazu ausgebildet, Signale und/oder Daten der Lenkradaktuatoreinheit 12 mittels der Fuzzylogik zu verarbeiten.

Alternativ ist die Fuzzylogik in der Lenkradaktuatoreinheit 12 implementiert, genauer gesagt in einem Steuermodul der Lenkradaktuatoreinheit 12. Die Lenkradaktuatoreinheit 12 ist dann dazu ausgebildet, vom Drehwinkelsensor und/oder vom Drehmomentsensor der Lenkradaktuatoreinheit 12 erfasste Größen mittels der Fuzzylogik zu verarbeiten. Weist das Kraftfahrzeug weitere Steuermodule auf, die mit der Steuereinheit und/oder dem Steuermodul über einen Bus datenübertragend verbunden sind, so kann die Fuzzylogik auf einem System implementiert sein, das die Steuereinheit und/oder das Steuermodul, die weiteren Steuermodule und den Bus umfasst.