(57)【要約】本発明は、サーボアシストされる操舵装置を備えた自動車の運転者アシストシステムに関する。現在の交通状況の周辺データが検出または推定され、車両の現在の運動データが検出または推定され、検出または推定された数辺データが車両の運動データと比較され、操舵操作をアシストするための特性曲線の零点が比較に応じて移動させられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現在の交通状況の周辺データが検出または推定され、車両の現在の運動データが検出または推定され、検出または推定された周辺データが車両の運動データと比較される、サーボアシストされる操舵装置を備えた車両、特に自動車の運転者アシストシステムを運転するための方法において、操舵操作をアシストするための特性曲線の零点が前記比較に応じて移動させられることを特徴とする方法。
【請求項２】
周辺データとして、少なくとも道路の延長形状が検出または推定されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
車両の運動データとして、少なくとも一つの車両コースが検出または推定されることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
周辺データが少なくとも１個の画像処理システム、特にカメラによって検出されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
車両の運動データが少なくとも操舵角度センサによって検出され、この操舵角度センサが少なくともほぼ、操舵可能な車輪の現在の位置を検出することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
実際の車速が一緒に考慮されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
目標コースまたは目標コース角度が検出または推定された道路延長形状によって決定され、実際コースまたは実際コース角度が検出または推定された車両コースによって決定され、目標コースまたは目標コース角度が実際コースまたは実際コース角度と比較され、運転者が現在の実際コースまたは実際コース角度を補正するために目標コースまたは目標コース角度の方のアシストされることを特徴とする、請求項３〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
操舵操作のアシストの変更時に、ドライビングダイナミクス的な他の値、特に電子式ブレーキコントロールシステムのドライビングダイナミクスコントロールのドライビングダイナミクス的な値が一緒に考慮されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
運転者によるステアリングホイールの実際の操作が検出または推定され、運転者がステアリングホイールを離したことが認識されたときに、操舵操作のアシストの変更が行われないことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
操舵操作のアシストの変更が、ブレーキコントロール、特に電気油圧式ブレーキシステムのブレーキコントロールによって付加的にアシストされることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
現在の交通状況の周辺データを検出または推定するための検出手段、特に道路延長形状検出手段と、車両の現在の運動データを検出または推定するための検出手段、特に車両コース検出手段と、検出または推定された周辺データを車両の運動データと比較するための比較手段と、比較に応じて運転者操作可能なステアリングホイールのアシストを変更するためのステアリングホイールアシスト影響付与手段とを備えた、サーボアシストされる操舵装置を有する車両、特に自動車の運転者アシストシステムにおいて、比較に応じて操舵操作のアシストの特性曲線の零点を移動させるために、ステアリングホイールアシスト影響付与手段が零点移動手段を備えていることを特徴とする運転者アシストシステム。
【請求項１２】
運転者アシストシステムが目標コースまたは目標コース角度を決定するための目標コース検出手段と、検出または推定された車両コースから実際コースおよび実際コース角度を決定するための実際コース検出手段と、目標コースおよび目標コース角度を実際コースおよび実際コース角度と比較するための比較手段を備えていることと、比較に応じて操舵操作のアシストの特性曲線の零点を移動させるために、零点移動手段が設けられていることを特徴とする、請求項１１記載の運転者アシストシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現在の交通状況の周辺データが検出または推定され、車両の現在の運動データが検出または推定され、検出または推定された周辺データが車両の運動データと比較される、サーボアシストされる操舵装置を備えた車両、特に自動車の運転者アシストシステムを運転するための方法に関する。
【０００２】
本発明は更に、現在の交通状況の周辺データを検出または推定するための検出手段、特に道路延長形状検出手段と、車両の現在の運動データを検出または推定するための検出手段、特に車両コース検出手段と、検出または推定された周辺データを車両の運動データと比較するための比較手段と、比較に応じて運転者操作可能なステアリングホイールのアシストを変更するためのステアリングホイールアシスト影響付与手段とを備えた、サーボアシストされる操舵装置を有する車両、特に自動車の運転者アシストシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
運転者は維持すべきコースに従って車両の運動を制御する。これは主として車両の操舵によって行われる。運転者が注意を怠ると、車両はコースから逸脱する。これを防止するために、車両の操舵装置に直接介入するいろいろな運転者アシストシステムが知られている。
【０００４】
例えば特許文献１により、現在の走行状態から今後の車両挙動または今後の状態を予測し、操舵力に影響与える方法が知られている。それによって、運転者は、予測されたコースに沿って車両を移動させる。そのために、操舵力の形態の情報が運転者に与えられる。操舵力を左方向または右方向で高めるために、補正値をアシスト力に加算するように、操舵アシストの特性が変更されることにより、操舵力（ステアリングホーイルトルクまたはステアリング操作力）は、予測された“右”方向で高められ、反対方向で低下させられる。
【０００５】
しかし、このシステムは、運転者が慣れているかまたは欲するように、操舵装置が反応しないという欠点がある。なぜなら、サーボ操舵の特性自体が変化するからである。その結果、運転者は不安になり、不慣れな操舵特性に基づいて車両をもはや制御することができない。
【特許文献１】独国特許出願公開第１９６３５００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の課題は、運転者が慣れている操舵特性が充分に維持され、同時にその操舵操作をアシストする、方法と装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は独立請求項の特徴によって解決される。従属請求項は本発明の有利な実施形を示している。
【０００８】
方法は、車両が追従すべきである目標運動または目標コースの決定を含んでいる。そのために、現在の交通状況の周辺データが検出および／または推定され、場合によっては周辺データに応じて今後の交通状況の予測が行われ、現在の交通状況および場合によっては予測された交通状況に基づいて、目標運動または目標コースが決定される。“現在の交通状況の周辺データ”は、本発明では広く解釈され、車両または走行状況自体ではなく、車両の周辺を示す考えられるすべての情報を含んでいる。周辺データとして好ましくは、道路の延長形状が検出または推定される。
【０００９】
更に、車両の実際運動が決定される。そのために、車両の現在の運動データが検出または推定される。“運動データ”は、車両または走行状況を示す考えられるすべての情報であると理解される。運動データとして好ましくは車両コースが検出または推定される。
【００１０】
そして、検出または推定された周辺データと車両の運動データとの比較に基づいて、目標運動または目標コースと実際コースまたは実際運動の比較考察が行われる。この比較は好ましくは次の２つの方法で行うことができる。
【００１１】
第１の方法では、目標コースから、目標コースを維持するめに車両が行う目標運動が決定される。従って、本発明では、目標コースとコース角度が、検出または推定された道路延長形状から決定され、実際コースおよび実際コース角度が、検出または推定された車両コースから決定される。その後で、目標運動（目標コースまたは目標コース角度）と実際運動（実際コースまたは実際コース角度）の比較が行われる。その結果、運動の差が供給される。
【００１２】
他の方法では、実際運動から、車両が実際運動に基づいて追従する“実際”コースが補外される。そして、目標コースとこの実際コースの比較が行われる。その結果、コースの差が供給される。
【００１３】
本発明にとって、比較考察の結果が使用され、この比較に応じて操舵操作のアシストが変更される。この変更は、操舵操作のアシストの特性曲線の零点を、比較に応じて移動させることによって行われる。本発明による零点の移動は、増幅トルクの偏差なしに、運転者によって加えられる操舵トルクに対する、直線走行に関して鏡像対称的な増幅運動の機能の水平移動を意味する。それによって、運転者が慣れている、直線走行の“ステアリングホイール感覚”が車輪の所定の角度位置で生じることにより、車両コースを道路延長形状に近づける方向にステアリングホイールを動かすための指示が運転者に与えられる。基本アシスト機能が変わらないことにより、運転者は操舵特性の変更を感じない。それによって、運転者は不安感を抱くことがなく、しかも有利なステアリングホイール位置に関する明確な指示を得る。運転者は現在の実際コースまたは実際コース角度を、目標コースまたは目標コース角度の方に補正するようにアシストされる。その際、決定された目標コースが常に理想のコースまたは車両を追従させるコースであるとは限らないことに留意すべきである。従って、車両を目標コースに案内するかまたは車両を運転者にとって所望な他のコースに操舵するために、運転者に伝えられた情報を利用することは、運転者に委ねられている。
【００１４】
本発明では、少なくとも１個の画像処理システムによって、特に赤外線センサのような適当な光学式センサまたは好ましくはビデオカメラを介して、交通状況の周辺データの検出が行われる。この光学式センサまたはビデオカメラは例えば道路のラインまたは先行する車両を検出し、適当な信号を画像処理部に伝送する。画像処理部はこの信号から、例えば車両座標に関する位置座標のような目標コースを決定する。その際、目標コースは位置の点、点の連続、ベクトルまたは進路である。
【００１５】
本発明に従い、操舵角、ヨー速度または横方向加速度、すなわち車両の垂直軸線回りのそれぞれの成分または車両縦方向の成分が、車両、特に車両コースの運動データとして検出または推定される。それによって、実際運動は複数のパラメータに依存するかまたは複数の成分を有する。車両の運動データは好ましくは、操舵角センサによって検出される。この操舵角センサは少なくともほぼ、操舵可能な車輪の現在の位置を感知する。本発明では、操舵操作のアシストの変更時に、ドライビングダイナミクス的な他の値、特に電子式ブレーキコントロールシステム（ＥＳＰシステム）のドライビングダイナミクスコントロールのドライビングダイナミクス的な値が一緒に考慮される。従って本発明では、実際運動を決定するために、車両に存在する、電子式ドライビングダイナミクスコントロールシステムのセンサが使用される。
【００１６】
本発明では、実際の車速が一緒に考慮される。
【００１７】
本発明では、運転者によるステアリングホイールの実際の操舵操作が検出または推定され、運転者がステアリングホイールから手を離したことが認識されたときに、操舵操作のアシストの変更が行われない。
【００１８】
本発明では、操舵操作のアシストの変更が適当なブレーキコントロールによって、すなわち少なくとも１個の車輪ブレーキの付加的な制御によって付加的にアシストされる。この車輪ブレーキは好ましくは車両の前車軸の車輪ブレーキである。というのは、この前車軸の車輪ブレーキのブレーキングの割合は車両全体の約７０〜８０％であるからである。好ましくは、車両を他の方向に、例えば目標コースの方に操舵するめに、車輪ブレーキのブレーキ圧力が高められる。車両が制動されると、同じ車軸の一方の車輪ブレーキのブレーキ圧力が高められ、他方の車輪ブレーキのブレーキ圧力が低下される。好ましくは、車両が以前よりも制動されないように、ブレーキ圧力の低下と、それと同時の上昇が行われる。
【００１９】
その際、ブレーキ圧力上昇は３０バールよりも小さく、ブレーキ圧力上昇（ブレーキ圧力勾配）の速度は１０〜２０バール／秒の範囲内にある。これにより、運転者は車両の小さな動きだけを感じ、車両はそのときのコースから大きく逸れない。それによって、決定された目標コースを逸脱していることだけが運転者に通知される。運転者は車両を完全にコントロールすることと、運転者の要求に応じて車両を操舵することができない。
【００２０】
運転者が注意をそらし、目標コースから逸脱すると、これをアラームで運転者に知らせることが合目的である。これは急激なブレーキングによって行われる。これは、１００バール／秒よりも大きなブレーキ圧力勾配によって達成可能である。それによって、車両は短時間強く制動される。これは運転者に不快であるので、運転者は“目が覚め”、再び走行プロセスに注意を払う。
【００２１】
本発明では、ブレーキングコントロールによって外部の圧力源を制御可能である。この外部の圧力源は、運転者がブレーキペダルによって設定したブレーキング要求に依存しないで、所定のブレーキ圧力を発生可能である。ブレーキングコントロールは好ましくは電気油圧式ブレーキを制御する。
【００２２】
課題は冒頭に述べた、車両の運転者アシストシステムにおいて、比較に応じて操舵操作のアシストの特性曲線の零点を移動させるために、ステアリングホイールアシスト影響付与手段が零点移動手段を備えていることによって解決される。
【００２３】
本発明では、運転者アシストシステムが目標コースまたは目標コース角度を決定するための目標コース検出手段と、検出または推定された車両コースから実際コースおよび実際コース角度を決定するための実際コース検出手段と、目標コースおよび目標コース角度を実際コースおよび実際コース角度と比較するための比較手段を備えていることと、比較に応じて操舵操作のアシストの特性曲線の零点を移動させるために、零点移動手段が設けられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、図（図１〜５）を参照して本発明を例示的に詳しく説明する。
【００２５】
図１に示したシステムは重要な構成要素として、車両周辺、特に走行レーンの延長形状を検出するためのＣＣＤカメラ１と、サーボ操舵（パワーステアリング）の基本機能のほかに、レーン案内（車両の横方向案内）のための操舵アシスト機能を有する電気式サーボ操舵システム（ＥＰＡＳ）２と、運転者に関係ないブレーキング介入をも実現するための電気油圧式ブレーキ装置（ＥＨＢ）３とを備えている。このＥＨＢ装置は、付加的な車間距離制御機能を技術的に簡単に実現することができる。操舵アシスト装置とブレーキ装置の制御または調整は制御ユニット４によって行われる。この制御ユニットはエンジンルームインターフェイス５を介して車両の駆動エンジンに接続され、エンジン制御装置から信号を受け取るかまたはエンジン制御装置に信号を供給する。構成要素はＣＡＮ−データバス（一点鎖線６）のような車両バスシステムによって接続され、給電線７によって給電される。電気的なエネルギー源としてここでは３６〜４２Ｖの高い電圧を有する車両バッテリ８が設けられている。特に、直接的な操舵アシスト機能用の電動機のような電力消費の多い電気的なアクチュエータのために、高い供給電圧が有利であるかあるいは必要である（大型で重い車両のために）。
【００２６】
レーン案内またはレーン保持の際に作用する幾何学的な値が図２に示してある。目標コース１０は現在のコース半径Ｒまたはコース曲率ｒ＝１／Ｒを有する。車両１１は速度ｖで実際コース１２上を移動する。この場合、重心ＭＳは目標コース１０から距離ａだけ離れている。検出された現在の目標コース１０によって定められた目標コース角度はｕsollで示してあり、車両によって描かれた実際コース角度はｕで示してある。操舵アシスト機能によって、間隔ａとコース角度差Δｕ＝ｕsoll−ｕが最小限に抑えられる。
【００２７】
レーン案内のために操舵アシスト機能を実現するブロック図が図３，４に示してある。その際、基本思想は、目標コースからの偏差が決まっている場合、運転者アシストシステムが、操舵ブースタ特性曲線の（零点）移動によって、運転者に、現在の操舵角ｕを修正させ、かつ周辺（道路）によって与えられるコースを維持するために必要なステアリングホイール角度ｕsollの方向にステアリングホイールを動かすきっかけを作り、同時に補助することにある。この移動は直線走行時の操舵感覚の零点移動に一致する。
【００２８】
図３は、画像処理システム、すなわち図１のＣＣＤカメラ５のような車両周辺認識システム２０が、車両の周辺、特に最小限に抑えるべき値ａ，Δｕを検出し、場合によっては他のドライビングダイナミクス的な値によって、レーン保持のために調節すべき操舵角δH,LKを決定し、この操舵角をアシストシステム２１に伝送する（２２）。他の入力値として、運転者によって実際に調節された操舵角δH ２３と、実際の車速ｖKFZ ２４がアシストシステムに供給される。アシストシステム２１は実際の車速ｖKFZ を考慮して、必要な操舵角δH,LKと運転者によって実際に調節された操舵角δH との差Δδから、操舵アシスト追加トルク２５を決定する。それによって、操舵アシスト追加トルクは“適合した（調節された）”手動トルクＭH,LKを示す。この手動トルクは、運転者をアシストするように、運転者によってステアリングホイールに加えられた手動モーメントＭH ２６に付加的に重ね合わされ、それによって零点移動を生じる。その結果、トルク
【００２９】
【数１】
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が生じる。車速ｖKFZ を考慮して、このトルク
【００３０】
【数２】
2005508781.tif 000004
からサーボトルクが計算され（２７）、サーボアシスト操舵の基本機能を考慮してサーボトルクＭservo,CMD に強められる（２）。サーボ操舵モータ２９はトルク制御２８によって、所望なトルクに従って操作され、運転者の操舵操作３２を補助するために（３４）、運転者３１のためのアシストトルクＭservo ３０を発生する。車両ダイナミクス３５は運転者３１の操舵操作３２のほかに、ブレーキ操作３６と車両駆動エンジン３７によって影響を受ける。車両運動３８全体のための他の影響因子は、車両特有の非線形性のような外部の条件３９と、横方向風と、摩擦係数の変動である。
【００３１】
運転者３１によって実際に調節された操舵角δH ２３と、運転者によって設定されたブレーキ圧力ＰTHZ は、入力値４０，４１としてブレーキコントロールシステム４２に供給される。ブレーキコントロールシステム４２はヨートルクコントロールシステム４３と、トラクションスリップコントロールシステム４４と、電子的なブレーキ力分配装置４５を有するアンチロックコントロールシステムとを含んでいる。更に、現在の車速ｖKFZ ２４が検出される。更に、車輪回転速度信号ＶRad ４６と横方向加速度信号４７とヨートルク信号Ψ４８がブレーキコントロールシステム４２に供給される。ブレーキコントロールシステム４２は入力信号４０，４１，４６，４７，４８に基づいて、ブレーキ圧力４９とエンジンコントロール５０に影響を与えるための出力信号４９，５０を発生する。ヨートルク信号Ψと横方向加速度信号ａY と車速ｖKFZ は更に、車両周辺認識システム２０にも供給される（５１）。
【００３２】
図４には、操舵アシスト追加トルク２５とサーボトルク２７の計算が一層詳細に示してある。アシストシステム２１は必要な操舵角δH,LKと、運転者によって実際に調節された操舵角δH ２３との差６０から、実際の車速ｖKFZ ２４を考慮して（６１）、“適合した”手動トルクＭH,LKを決定する。運転者がステアリングホイールを離していないときにのみ、操舵ブースト特性曲線の本発明による移動が行われると有利である。従って、運転者がステアリングホイールを保持していることが認識されるときにのみ、ハンドフリー認識システム６２が決定された追加トルクＭH,LKをリリースする。これは操舵トルク信号ＭH ６４の小さな低周波振動に基づいて認識される。この振動は、運転者による車両コースの連続的な最小の補正によって生じる。同様に検出されたステアリングホイール角度δH に基づいて、ハンドフリー認識システムは付加的に保護され、６５をチェックする。
【００３３】
運転者によってステアリングホイールに加えられた手動トルクＭH ２６は、運転者をアシストするように、“リリースされた”追加トルクＭH,LKに付加的に重ね合わされる。その結果、トルク
【００３４】
【数３】
2005508781.tif 000005
６７が生じる。このトルク
【００３５】
【数４】
2005508781.tif 000006
から、サーボアシスト操舵基本機能６８と車速ＶKFZ ６９を考慮して、所定の特性曲線Ｋが決定される。所望なサーボアシストＫServo と、発生するトルク
【００３６】
【数５】
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から、サーボトルクＭServo,CMD ７１の決定７０が行われる。このサーボトルクによって、運転者の操舵操作がサーボ操舵電動機２９のトルクコントロール部２８を介してアシストされる。
【００３７】
運転者によってステアリングホイールに加えられる手動トルクＭH と追加トルクＭH,LKとの重ね合わせによって生じる特性曲線の移動が図５に示してある。図５は、３つの異なる走行状況についてのサーボアシストＫ，Ｋ１，Ｋ２の特性直線を示している。運転者はサーボアシスト機能なしで、特性曲線Ｋによる公知のアシストを受ける。この特性曲線は車輪の直線位置（車両の直線走行、零点Ｎ）に関する鏡像対称的な機能である。手動操舵トルクＭH の増大につれて、特性曲線Ｋに従ってサーボアシストが増大する。それによって、運転者はステアリングホイール操作のために小さな力をステアリングホイールに加えればよい。
【００３８】
本発明により、運転者は操舵操作を補助され、零点が（手動トルクＭH の軸線上で）水平方向に摺動することにより（矢印Ｓ）、車両コースを走行コースに合わせる方への操舵運動を指示される。運転者が例えばステアリングホイールを右側へ（強く）回転させると、特性曲線は右側に移動する。それによって、車輪の直線位置を示すステアリングホイールの“零位置”が、操舵可能な車輪の所定の位置で右側で達成される。これは零点がＳ１だけ移動した特性曲線Ｋ１によって示してある。特性曲線Ｋ２は特性曲線Ｋが左方向にＳ２だけ摺動した状況を示している。サーボ操舵機能はすべての走行状況にとって変化しないでそのまであるので、運転者には普通の操舵感覚が得られる。従って、運転者は不安になることがなく、それにもかかわらず有利なステアリングホイール位置に関する明確な情報を得る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による運転者アシストシステムを有する車両制御システムを備えた車両を概略的に示す図である。
【図２】レーン案内またはレーン保持時の幾何学的な値を示す図である。
【図３】操舵アシスト機能を実現するための方法のブロック図である。
【図４】操舵アシスト追加トルクとサーボトルクの計算を示す図である。
【図５】運転者を補助するためのサーボ操舵の特性曲線の発生する移動を示す図である。
【図１】
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【図２】
2005508781.tif 000009
【図３】
2005508781.tif 000010
【図４】
2005508781.tif 000011
【図５】
2005508781.tif 000012
【国際調査報告】
2005508781.tif 000013
2005508781.tif 000014
2005508781.tif 000015
2005508781.tif 000016
2005508781.tif 000017
2005508781.tif 000018