Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Spurhalteassistenten in einem Fahrzeug sowie einen Spurhalteassistenten. In der Automobilindustrie sind bereits seit geraumer Zeit sogenannte

Spurhalteassistenten bekannt, die die Unfallgefahr reduzieren und die Sicherheit im Straßenverkehr insgesamt verbessern.

Herkömmliche, aus dem Stand der Technik bekannte Spurhalteassistenten berechnen beispielsweise ein Spurhatteunterstützungsmoment in Abhängigkeit von einer Querabweichung des Fahrzeugs gegenüber einer Soll-Fahrlinie. Dabei misst eine Videokamera in einer definierten Vorausschaudistanz den lateralen Versatz des Fahrzeugs zur idealen Soll-Fahrlinie. Bei Unachtsamkeit des Fahrers weicht das Fahrzeug von der Soll-Fahrlinie ab, sodass sich die Querabweichung vergrößert. Sobald die Querabweichung einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, wird der Spurhalteassistent aktiviert. Dieser stellt dann ein Spur- halteunterstützungsmoment, eine asymmetrische Bremskraft oder eine sonstige geeignete Maßnahme zur Beeinflussung der Fahrtrichtung bereit, um die Querabweichung wieder zu reduzieren. Bei Erreichen der idealen Soll-Fahrlinie des Fahrzeugs (in der Regel der Fahrspurmitte) wird der Spurhalteassistent gewöhn- lieh deaktiviert, sodass die Bestimmung der Fahrtrichtung wieder im Wesentlichen dem Fahrer obliegt. Ein derartiger Spurhalteassistent ist beispielsweise in der US 6,487,501 B1 gezeigt.

Bei Versuchen mit herkömmlichen Spurhalteassistenten hat sich allerdings herausgestellt, dass der Fahrer die Fahrzeuglenkung bei aktiviertem Spurhalte- assistenten als „unsymmetrisch" empfindet, was zu einem unerwünschten und ungewohnten Lenkgefühl führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fahrzeug-Spurhalteassistenten so anzusteuern, dass dem Fahrer ein gewohntes und sicheres Lenkgefühl vermittelt wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung eines Spurhalteassistenten in einem Fahrzeug gelöst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Ermitteln einer Ist-Position sowie einer Soll-Fahrlinie des Fahrzeugs; b) Bestimmen einer Querabweichung des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Ist-Position und der Soll-Fahrlinie; c) Aktivieren des Spurhalteassistenten, sobald die Querabweichung einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt; und d) Deaktivieren des Spurhalteassistenten bevor die Ist-Position des Fahr- zeugs die Soll-Fahrlinie erreicht.

Durch Unachtsamkeit des Fahrers überschreitet die Querabweichung des Fahrzeugs den vordefinierten Schwellenwert, wodurch der Spurhalteassistent in bekannter Weise aktiviert wird. Da die Maßnahmen des Spurhalteassistenten zur Korrektur der Fahrtrichtung gewöhnlich nicht abrupt, sondern allmählich an- steigend einsetzen, wird das Fahrzeug erst nach der Aktivierung des Spurhalteassistenten ein Querabweichungsmaximum erreichen und sich anschließend, gesteuert vom Spurhalteassistenten, wieder der Soll-Fahrlinie des Fahrzeugs annähern, bis diese erreicht ist. Die Aufmerksamkeit des Fahrers wird sich in der Regel kurz nach der Aktivierung des Spurhalteassistenten oder kurz nach Erreichen der maximalen Querabweichung wieder soweit erhöhen, dass er nach einer Phase der Unachtsamkeit wieder „lenkbereit" ist. Das Fahrzeug führt zu diesem Zeitpunkt infolge des nach wie vor aktivierten Spurhalteassistenten eine „automatische Kurvenfahrt" in Richtung zur Fahrspurmitte durch. Im üblichen Lenkbetrieb ist der Fahrer jedoch gewohnt, beispielsweise durch die Mitten- Zentrierung einer Servolenkung, dass die Lenkkraft symmetrisch zu einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs ansteigt. Dementsprechend sind die „automatische Kurvenfahrt" und die notwendige, manuelle Lenkkraft für eine Geradeausfahrt des Fahrzeugs für den Fahrer ungewohnt und führen zu einem unsymmetrischen Lenkeindruck. Um dieses unerwünschte Lenkgefühl beim Fahrer zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Spurhalteassistenten bereits zu deaktivieren, bevor die Ist-Position des Fahrzeugs die Soll-Fahrlinie erreicht. Vorzugsweise wird der Spurhalteassistent erst dann deaktiviert, wenn sich das Fahrzeug bereits in Richtung zur Soll-Fahrlinie hin bewegt. Hierzu ist vorgesehen, dass die Querabweichung des Fahrzeugs nach der Aktivierung des Spurhalteassistenten im Schritt c) ein Querabweichungsmaximum erreicht und anschließend abnimmt, wobei das Querabweichungsmaximum zumindest näherungsweise erfasst wird.

Nach dem Erreichen des Querabweichungsmaximums nähert sich das Fahrzeug wieder der Soll-Fahrlinie an. Diese Bewegung in Richtung zur Soll- Fahrlinie hin wird auch bei einer Deaktivierung des Spurhalteassistenten beibehalten, da das Fahrzeug nach der Deaktivierung des Spurhalteassistenten üblicherweise durch die Mittenzentrierung der Servolenkung in eine Geradeausfahrt beaufschlagt wird. Diese Geradeausfahrt führt jedoch nach Überschreitung des Querabweichungsmaximums ebenfalls zu einer Bewegung in Richtung auf die Soll-Fahrlinie zu. Diese Annäherung an die Soll-Fahrlinie findet dabei unter Umständen langsamer statt als bei einer aktiven Kurvenfahrt mit aktiviertem Spurhalteassistenten, vermittelt dafür aber dem Fahrer ein vertrautes Lenkgefühl. Es steht dem Fahrer jederzeit frei, durch einen manuell aufgebrachten Lenkeinschlag die Annäherung zur Soll-Fahrlinie hin zu beschleunigen. Durch das frühere Abschalten des Spurhalteassistenten wird also eine sichere Spurführung sowie die Insassensicherheit in keinster Weise beeinträchtigt, sondern lediglich das Lenkgefühl für den Fahrer verbessert, was insgesamt eher zu einer verbesserten Verkehrssicherheit führt.

Insbesondere wird der Spurhalteassistent im Schritt d) mit Ablauf eines vordefinierten Zeitintervalls deaktiviert, wobei das Zeitintervall bevorzugt nach Erfassung des Querabweichungsmaximums zu laufen beginnt.

Das angesprochene, vordefinierte Zeitintervall liegt vorzugsweise unter einer Sekunde. Besonders bevorzugt liegt das Zeitintervall im Bereich von 0,15s bis 0,35s, beispielsweise bei 0,25s.

In einer Verfahrensvariante wird das Querabweichungsmaximum im Schritt c) zumindest näherungsweise mittels einer Querabweichungsrate bestimmt, wobei das Querabweichungsmaximum als erreicht gilt, wenn der Betrag der Querabweichungsrate unter einen vordefinierten Grenzwert sinkt. Die Bestimmung des Querabweichungsmaximums mithilfe der Querabweichungsrate ist sensorisch mit - A -

besonders geringem Aufwand durchführbar. Selbstverständlich kann das Quer- abweichungsmaximum aber auch direkt oder mittels weiterer bzw. anderer Hilfs- größen bestimmt werden. Der Grenzwert der Querabweichungsrate kann unter 0,3m/s, vorzugsweise unter 0,2m/s liegen. Je näher dieser Grenzwert bei 0 liegt, desto exakter lässt sich das Querabweichungsmaximum bestimmen. Allerdings ist eine besonders exakte Bestimmung des Querabweichungsmaximums in der Regel nicht notwendig und aufgrund der eingesetzten Sensorik auch nur eingeschränkt möglich. Der oben erwähnte Grenzwert von etwa 0,2m/s erlaubt üblicherweise eine hinreichend genaue Bestimmung des Querabweichungs- maximums.

In einer weiteren Verfahrensvariante wird der Spurhalteassistent im Schritt d) deaktiviert, wenn die Querabweichung den vordefinierten Schwellenwert wieder unterschreitet. Diese Bedingung zur Deaktivierung des Spurhalteassistenten kann unter Umständen mit der Bedingung eines vordefinierten Zeitintervalls verknüpft werden. So ist beispielsweise denkbar, dass der Spurhalteassistent erst dann deaktiviert wird, wenn ein vordefiniertes Zeitintervall nach Erfassung des Querabweichungsmaximums abgelaufen ist und darüber hinaus die Querabweichung den vordefinierten Schwellenwert unterschreitet. Alternativ ist auch eine „Oder-Verknüpfung" denkbar, sodass der Spurhalteassistent deaktiviert wird, wenn ein vordefiniertes Zeitintervall nach Erfassung des Querabweichungsmaximums abgelaufen ist oder wenn die Querabweichung den vordefinierten Schwellenwert wieder unterschreitet.

In einer weiteren Ausführungsvariante wird im Schritt c) ein Lenksystem des Fahrzeugs aktiv durch den Spurhalteassistenten betätigt. Dies ist vor allem bei Personenkraftwagen eine geeignete Möglichkeit, die Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Insbesondere bei Lastkraftwagen kann die Beeinflussung der Fahrtrichtung alternativ oder zusätzlich auch durch eine asymmetrische Bremsbetätigung erfolgen.

Für den Fall, dass der Spurhalteassistent ein Lenksystem des Fahrzeugs betätigt, erzeugt das Lenksystem im Schritt c) bei Überschreiten eines ersten vordefinierten Schwellenwerts der Querabweichung ein Spurhalteunterstützungs- moment, wobei das Spurhalteunterstützungsmoment vorzugsweise zwischen dem ersten Schwellenwert und einem betragsmäßig größeren, zweiten vor- definierten Schwellenwert der Querabweichung ansteigt und bei Überschreiten des zweiten Schwellenwerts im Wesentlichen konstant bleibt.

Die Erfindung betrifft ferner einen Spurhalteassistenten eines Fahrzeugs.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsvarianten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:

- Figur 1 eine Skizze des dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegenden Fahrzeugmodells mit relevanten geometrischen und physikalischen Größen; - Figur 2 eine beispielhafte Kennlinie eines Spurhalteunterstützungsmoments für das erfindungsgemäße Verfahren und den erfindungsgemäßen Spurhalteassistenten;

- Figur 3 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; - Figur 4 ein Ablaufdiagramm bezogen auf einen Bereich „A" des Blockschaltbilds gemäß Figur 3;

- Figur 5 ein Diagramm, in dem bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verschiedene Größen über der Zeit aufgetragen sind; und

- Figur 6 ein Diagramm, in dem bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Querabweichung und das Spurhalteunterstützungsmoment über der Zeit aufgetragen sind.

Die Figur 1 zeigt schematisch vereinfacht ein Fahrzeug 10 mit einem Schwerpunkt S auf einer Fahrbahn 12 in einer Ist-Position 14, wobei die Ist-Position 14 des Fahrzeugs 10 z.B. als Position des Schwerpunkts S definiert ist. Des Weiteren ist eine Soll-Fahrlinie 16 eingezeichnet, welche genau wie die Ist- Position 14 in bekannter Art und Weise mittels wenigstens eines geeigneten Fahrzeugsensors ermittelt wird. Eine entsprechende Fahrzeugsensorik weist beispielsweise eine Videokamera auf, welche Fahrbahnmarkierungen erfassen und daraus die Ist-Position 14 und die Soll-Fahrlinie 16 des Fahrzeugs 10 berechnen kann. Darüber hinaus sind in Figur 1 drei Koordinatensysteme sowie geometrische und physikalische Größen eingezeichnet, welche zur Beschreibung der Fahrzeugsituation hilfreich sind. Mit den Koordinatenachsen x _E und y _E wird ein globales, "erdfestes", erstes Koordinatensystem definiert. Ein zweites Koordinatensystem mit den Achsen x _v und y _v wird als "fahrzeugfestes" Fahrzeugkoordinatensystem bezeichnet und bezieht sich auf den Fahrzeugschwerpunkt S. Auf der Soll- Fahrlinie 16 des Fahrzeugs 10 ist schließlich noch ein drittes Koordinatensystem mit den Achsen x _c und y _c definiert. Üblicherweise entspricht die Soll-Fahrlinie 16 im Wesentlichen einer Fahrspurmitte der Fahrbahn 12. Wie in Figur 1 zu sehen, wird das Fahrzeug 10 beispielhaft und vereinfachend gemäß dem Einspurmodell nach Riekert und Schunck betrachtet, welches die Räder an Vorder- und Hinterachse jeweils zu einem Einzelrad zusammenfasst. Die fahrzeugseitigen, physikalischen Größen sind folgendermaßen definiert:

- Ein Gierwinkel Ψ des Fahrzeugs 10 ist der Relativwinkel zwischen der x _E -Achse des ersten Koordinatensystems und der Xv-Achse des zweiten

Koordinatensystems; ein Schwimmwinkel ß des Fahrzeugs 10 ist der Relativwinkel zwischen der Xy-Achse des zweiten Koordinatensystems und einem Fahrzeuggeschwindigkeitsvektor v = [V _x v _γ ] ^τ , - an einem Fahrzeugrad greifen longitudinale Kräfte Fχ, _f , F _x , _r an;

- an einem Fahrzeugrad greifen laterale Kräfte F _γ , _f , F _γ , _r an; am Fahrzeug ist ein Lenkwinkel bzw. Radwinkel δ _ω eingestellt; am Fahrzeug ist ein Lenkradwinkel δ _H eingestellt;

- als Verhältnis von Lenkradwinkel δ _H zu Lenkwinkel δ _ω ist eine Lenküber- setzung i _s angegeben;

- die Vorder- und Hinterachse weisen zum Fahrzeugschwerpunkt S einen Abstand l _f bzw. einen Abstand l _r auf;

- ein vordefinierter Vorausschaupunkt P weist zum Fahrzeugschwerpunkt S einen Abstand l _p auf, wobei der Vorausschaupunkt P ein fahrzeugfester Referenzpunkt ist; - eine Querabweichung Δr ist der Abstand des Punktes (xc.yc) = (0,0) des dritten Koordinatensystems zur Achse x _v des zweiten Koordinatensystems.

In einem vorgegebenen Abstand von der Ist-Position 14 des Fahrzeugs 10 (Vorausschaudistanz l _p ) wird beispielsweise mithilfe einer Videokamera die Querabweichung Δr des Fahrzeugs 10 von der Soll-Fahrlinie 16 ermittelt. Diese Querabweichung Δr steht somit als Sensorsignal zur Verfügung, vorzugsweise für eine Momentenüberlagerung in einem aktiven Lenksystem. Sobald die Querabweichung Δr einen vordefinierten Schwellenwert Δrs der Querabweichung Δr übersteigt, wird ein Spurhalteassistent des Fahrzeugs 10 aktiviert. Unter Spurhalteassistent ist dabei eine Baueinheit zu verstehen, die in einem passiven Zustand relevante physikalische Größen erfasst und vorgegebene Bedingungen überprüft. In einem aktiven Zustand beeinflusst die Baueinheit darüber hinaus aktiv die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10. Je nachdem, ob die physikalischen Größen die vorgegebenen Bedingungen erfüllen oder nicht, befindet sich der Spurhalteassistent im passiven oder aktiven Zustand. Zur Beeinflussung der Fahrtrichtung wird beispielsweise ein Lenksystem des Fahrzeugs 10 aktiv durch den Spurhalteassistenten betätigt, vorzugsweise mit Hilfe der in Figur 1 dargestellten Größen. Das Lenksystem erzeugt dann bei Überschreitung des vordefinierten Schwellenwerts Δr _s der Querabweichung Δr ein Spurhalteunterstützungsmoment

In Figur 2 ist ein möglicher Verlauf des Spurhalteunterstützungsmoments T _UM über der Querabweichung Δr aufgetragen. Das Spurhalteunterstützungsmoment TU _M steigt dabei zwischen einem ersten Schwellenwert Δr _S i und einem betrags- mäßig größeren, zweiten vordefinierten Schwellenwert Δr _S2 monoton an und bleibt bei Überschreiten des zweiten Schwellenwerts Δr _S2 im Wesentlichen konstant auf einem vorgegebenen Niveau eines maximalen Unterstützungsmoments T _MAX .

Die Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild mit einer schematischen Darstellung des Verfahrens zur Steuerung des Spurhalteassistenten im Fahrzeug 10 gemäß einer bevorzugten Verfahrensvariante. Insbesondere betrifft der dargestellte Ablauf die Deaktivierung des Spurhalteassistenten, da von einem Spurhalteunterstützungsmoment TU _M ≠ 0 ausgegangen wird. Neben dem Spurhalteunterstützungsmoment T _UM werden als weitere Eingangssignale noch die Querabweichung Δr, ein vordefinierter Grenzwert Δf _G einer Querabweichungsrate Δr sowie ein vordefiniertes Zeitintervall t _v verwendet. In dieser Verfahrensvariante steigt die Querabweichung Δr des Fahrzeugs 10 nach der Aktivierung des Spurhalteassistenten auf ein Querabweichungsmaximum ΔΓMAX (vgl. Figuren 5 und 6) an und nimmt anschließend ab, wobei das Querabweichungsmaximum ΔΓ _MAX näherungsweise erfasst wird und der Spurhalteassistent mit Ablauf des vordefinierten Zeitintervalls t _v nach Erfassung des Querabweichungsmaximums ΔΓMAX deaktiviert wird. Gemäß Figur 3 wird das Querabweichungsmaximum ΔΓMAX mithilfe der Ableitung der Querabweichung Δr, also der sogenannten Querabweichungsrate Δf ermittelt. Dabei muss der Betrag der ermittelten Querabweichungsrate |Δf| kleiner oder gleich dem vordefinierten Grenzwert Δf _G sein und zugleich ein Spurhaltemoment T _U M ≠ 0 vorliegen, damit ein Merker D gesetzt wird. Je kleiner dabei der Betrag des vordefinierten Grenzwerts Δr _G der Querabweichungsrate Δr gesetzt wird, desto genauer entspricht der Zeitpunkt, zu dem der Merker D gesetzt wird, dem Erreichen des Querabweichungsmaximums ΔΓ _MAX -

Die Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren, unter Bezugnahme auf den in Figur 3 mit „A" markierten Bereich. Mit dem Setzen des Merkers D wird auch ein Zeitzähler t _int =t gesetzt. Falls t > t _int + t _v , wird ein weiterer Merker F auf den Wert 1 gesetzt. Sobald der Merker F den Wert 1 annimmt, wird der Spurhalteassistent deaktiviert und der Merker F wieder zu 0 gesetzt. Der Ablauf für diesen Verfahrensausschnitt zum Setzen der Merker D und F ist in dem Ablaufdiagramm gemäß Figur 4 detailliert dargestellt. Die Figur 5 gibt den Verlauf der Querabweichung Δr, der Querabweichungsrate Δf und des Spurhalteunterstützungsmoments TU _M über der Zeit t an, wenn der Spurhalteassistent gemäß dem oben erwähnten Verfahren angesteuert wird. Des weiteren sind auch die Grenzwerte Δf _G der Querabweichungsrate Δf sowie die Zeitpunkte zum Setzen der Merker D und F eingezeichnet. Die Besonderheit des Verfahrens zur Steuerung des Spurhalteassistenten besteht darin, dass das Spurhalteunterstützungsmoment T _UM bereits auf 0 absinkt, bevor das Fahrzeug 10 seine Soll-Fahrlinie 16 (Δr=0) erreicht hat. Mit anderen Worten wird der Spurhalteassistent bereits deaktiviert, bevor die Ist-Position 14 des Fahrzeugs 10 die Soll-Fahrlinie 16 erreicht. Durch ein solches, gegenüber dem Stand der Technik vorgezogenes Abschalten des Spurhalteassistenten werden hinsichtlich des Fahrgefühls die eingangs erwähnten Vorteile erreicht. Maßgebend für die Deaktivierung des Spurhalteassistenten sind in der dargestellten Verfahrensvariante die zumindest näherungsweise Erfassung des Querabweichungsmaximums ΔΓM _AX sowie ein vordefiniertes Zeitintervall t _v . Nach Ablauf dieses Zeitintervalls t _v , ausgehend vom Zeitpunkt der Erfassung des Querabweichungsmaximums ΔΓ _MAX . ist bei der Abschaltung des Spurhalteassis- tenten sichergestellt, dass sich das Fahrzeug 10 auch ohne aktive Spurhaltung in Richtung zur Soll-Fahrlinie 16 hin bewegt. Somit bleibt auch bei vorgezogener Deaktivierung des Spurhalteassistenten eine maximale Fahrzeugsicherheit erhalten.

Vorzugsweise wird der Spurhalteassistent spätestens dann deaktiviert, wenn die Querabweichung Δr den vordefinierten Schwellenwert Δr _s (Figur 6: Δr _s =0,5m) wieder unterschreitet. Dies ist in Figur 6 mit der gepunkteten Linie TUM angedeutet.

Obwohl die Zahlenwerte in den Figuren 5 und 6 lediglich als Beispiele zu verstehen sind und vom jeweiligen Fahrzeugtyp sowie der Konstruktion der Fahrzeuglenkung bzw. der Fahrzeugbremsanlage abhängen, haben sich die nachfolgenden Zahlenwerte in ihrer Größenordnung als geeignet und vorteilhaft erwiesen. So beträgt z.B. das vordefinierte Zeitintervall ty vorzugsweise weniger als eine Sekunde, besonders bevorzugt liegt es im Bereich von 0,15s bis 0,35s, insbesondere bei 0,25s. Der Grenzwert Δr _G der Querabweichungsrate Δf liegt vorzugsweise unter

0,3m/s, besonders bevorzugt unter 0,2m/s.