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1. (DE102016114161) Verbesserte Lenkradhalteerkennung durch ein hybrides Verfahren
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Beschreibung  

HINTERGRUND DER ERFINDUNG  Gebiet der Erfindung 

[0001]  Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein System und Verfahren zum Erkennen, ob ein Fahrer ein Lenkrad eines Fahrzeugs festhält, und genauer gesagt ein System und Verfahren zum Bestimmen, ob der Fahrzeugfahrer das Lenkrad des Fahrzeugs festhält, wenn sich das Fahrzeug in einem autonomen, teilautonomen oder manuellen Fahrmodus befindet, wozu die Verwendung von sowohl passiven als auch aktiven Techniken zum Erkennen des Aufliegens/Nicht-Aufliegens der Hände gehören, wobei die beiden Techniken das Lenkdrehmoment und den Lenkwinkel messen und das Frequenzverhalten der Lenkschwingung analysieren, um zu bestimmen, ob der Fahrer das Lenkrad festhält.

Beschreibung der verwandten Technik 

[0002]  Die Automobilindustrie ist ständig bemüht, den Komfort und die Sicherheit der Insassen eines Fahrzeugs, insbesondere des Fahrers, zu verbessern. Diese Bemühungen haben diverse Technologien ergeben, wie etwa weiterentwickelte Fahrerunterstützungssysteme (ADAS) und elektronische Stabilitätskontroll-(ESC)Systeme. Einige der Arten von ADAS sind adaptive Geschwindigkeitsregelsysteme, Spurhalte-(LKA)Systeme und Lenksysteme mit Spurzentrierungskontrolle (LCC). Dagegen verwenden ESC-Systeme computergestützte Technologien, welche die Fahrzeughandhabung dadurch verbessern, dass sie instabile Zustände erkennen und verhindern.

[0003]  Ein andersartiges ADAS ist ein aktives Vorderachslenk-(AFS)System, das eine Lenkkomponente zu einer Winkelbewegung des Lenkrads addiert oder davon subtrahiert, um die Kraft des Fahrers, die benötigt wird, um das Lenkrad zu drehen, zu reduzieren und/oder die Fahrerlenkung für bessere Sicherheit und Stabilität des Fahrzeugs zu unterstützen. Der sich ergebende Lenkwinkel oder das Drehmoment umfasst somit die Lenkeingabe durch den Fahrer und die Komponente, die durch das aktive Lenksystem beigetragen wird.

[0004]  Es wurden adaptive Geschwindigkeitsregelsysteme entwickelt, bei denen das System nicht nur die eingestellte Geschwindigkeit einhält sondern auch das Fahrzeug automatisch abbremst, falls ein langsamer fahrendes vorausfahrendes Fahrzeug unter Verwendung diverser Sensoren, wie etwa Radar und Kameras, erkannt wird. Gewisse moderne Fahrzeuge stellen auch teilautonomes Einparken bereit, wobei das Fahrzeug die Lenksteuerung zum Einparken des Fahrzeugs automatisch bereitstellt. Eine andere Art einer weiterentwickelten Fähigkeit wird durch Fahrzeug-Stabilitätskontrollsysteme bereitgestellt, die unter Bedingungen eingreifen, die sich auf die Fahrzeugstabilität auswirken können, wie etwa wenn der Fahrer drastische Lenkänderungen vornimmt oder zu schnell in eine Kurve einfährt. Ferner wurden vollautonome Fahrzeuge vorgeführt, die in einem simulierten Stadt- oder Autobahnverkehr fahren können und alle Straßenverkehrsregeln einhalten.

[0005]  Die zuvor beschriebenen Systeme helfen dem Fahrer, indem sie die Fahrbelastung reduzieren. Es ist jedoch typischerweise nicht wünschenswert, die Wachsamkeit und Aufmerksamkeit des Fahrers zu reduzieren, selbst wenn diese Systeme einen Teil oder Großteil der Steuerung des Fahrzeugs bereitstellen. Es ist im Allgemeinen notwendig, dass der Fahrer seine Hände am Lenkrad hält und bereit ist, die Lenksteuerung je nach Bedarf zu übernehmen. Es wird eine schnelle und zuverlässige Bestimmung, ob sich die Hände des Fahrers am Lenkrad befinden, benötigt, sei es in einem manuellen Lenkmodus oder in einem systemunterstützten Lenkmodus.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG 

[0006]  Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung werden ein System und Verfahren zum Bestimmen, ob ein Fahrzeugfahrer das Lenkrad des Fahrzeugs festhält, offenbart. Das Fahrzeug umfasst ein elektrisches Servolenk-(EPS)System und kann ein aktives Vorderachslenk-(AFS)System umfassen. Das Fahrzeug kann ferner autonome oder teilautonome Fahrmerkmale, wie etwa Spurzentrierungskontrolle (LCC) oder Spurhalteunterstützung (LKA), umfassen. Das System umfasst eine passive Erkennungstechnik, die Signale für Lenkdrehmoment und Lenkwinkel überwacht, eine Resonanzfrequenz der Schwingung des Lenksystems aus den Messdaten bestimmt und die Resonanzfrequenz mit einer bekannten Eigenfrequenz des Lenksystems vergleicht, um eine Bestimmung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens vorzunehmen. Falls die passive Technik Ergebnisse erbringt, die unter einer gewissen Konfidenzschwelle liegen, dann wird eine aktive Technik verwendet, die ein Lenkwinkelstörsignal bereitstellt und das Frequenzverhalten misst, wobei das Störsignal eine Frequenz, Amplitude und Dauer aufweist, die basierend auf den Ergebnissen der passiven Technik bestimmt werden. Ein gemessenes Lenkdrehmoment, das größer als ein Schwellenwert ist, wird ebenfalls als ein direkter Hinweis dafür angesehen, dass der Fahrer das Lenkrad festhält.

[0007]  Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen gesehen hervorgehen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN 

[0008]  Es zeigen:

[0009]  Fig. 1 eine Draufsicht eines Fahrzeuglenksystems, das Sensoren und einen Controller umfasst, die verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein Fahrer ein Fahrzeuglenkrad festhält;

[0010]  Fig. 2 ein Ablaufschema eines passiven Verfahrens zum Bestimmen, ob der Fahrer das Fahrzeuglenkrad festhält, durch Vergleichen einer gemessenen Resonanzfrequenz mit einer bekannten Eigenfrequenz sowohl in Lenkwinkel- als auch Drehmomentdaten;

[0011]  Fig. 3 ein Ablaufschema eines aktiven Verfahrens zum Bestimmen, ob der Fahrer das Lenkrad festhält, wozu das Anwenden einer Lenkstörung und das Messen des Frequenzverhaltens des Lenksystems gehören; und

[0012]  Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Systems zum Erkennen, ob ein Lenkrad festgehalten wird, das sowohl das passive Erkennungsverfahren aus Fig. 2 als auch das aktive Erkennungsverfahren aus Fig. 3 verkörpert.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN 

[0013]  Die nachstehende Diskussion der Ausführungsformen der Erfindung über ein System und Verfahren zum Bestimmen, ob ein Fahrzeugfahrer das Lenkrad eines Fahrzeugs festhält, ist rein beispielhafter Art und keineswegs dazu gedacht, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen einzuschränken. Beispielsweise hat die nachstehend beschriebene Erfindung eine besondere Anwendung zum Bestimmen, ob ein Fahrzeugfahrer das Lenkrad des Fahrzeugs festhält, wenn das Fahrzeug ein Merkmal der Spurzentrierungskontrolle (LCC) oder Spurhalteunterstützung (LKA) umfasst. Die Erfindung ist jedoch auch auf rein manuelle Fahrsituationen in einer beliebigen Art von Fahrzeug anwendbar und kann auch Nicht-Kraftfahrzeug-Anwendungen haben.

[0014]  Fig. 1 ist eine Draufsicht eines Fahrzeuglenksystems 10, das ein Lenkrad 12 zum Lenken der Vorderräder 14 eines Fahrzeugs umfasst. Das Lenkrad 12 ist mit den Rädern 14 über eine Hauptwelle 16 und eine Zwischenwelle 18, ein Zahnrad 20, eine Zahnstange 22 und Spurstangen 24 gekoppelt. Wie es der Fachmann verstehen wird, verursacht die Drehung des Lenkrads 12 eine entsprechende Drehung der Hauptwelle 16, der Zwischenwelle 18 und des Zahnrads 20. Die Drehung des Zahnrads 20 verursacht eine Translationsbewegung der Zahnstange 22, die wiederum die nach innen gerichteten Enden der Spurstangen 24 seitlich antreibt, wodurch sie eine Lenkbewegung der Vorderräder 14 nach links oder rechts verursacht. Andere Bauteile, wie etwa eine Kreuzgelenkkupplung der Hauptwelle 16 mit der Zwischenwelle 18, die zum Verständnis der Erfindung unwesentlich ist, werden der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Es gibt auch andersartige Lenksysteme, welche die Zahnstange 22 und das Zahnrad 20 nicht umfassen, welche ebenso auf die nachstehend besprochenen Techniken zum Erkennen des Aufliegens/Nicht-Aufliegens anwendbar sind.

[0015]  Ein Lenkwinkelsensor 26, der an der Hauptwelle 16 montiert ist, misst die Drehung des Lenkrads 12 und der Hauptwelle 16 und stellt ein Lenkwinkelsignal bereit, das diese angibt. Ein Lenkdrehmomentsensor 28 misst das Drehmoment an der Zwischenwelle 18 in der Nähe des Zahnrads 20 und stellt ein Drehmomentsignal bereit, das dieses angibt. Die Positionen des Lenkwinkelsensors 26 und des Lenkdrehmomentsensors 28 müssen nicht genau so wie in Fig. 1 gezeigt sein; die Sensoren könnten sich an einer anderen Stelle befinden, solange sie die benötigten Lenkwinkel- und Lenkdrehmomentsignale bereitstellen.

[0016]  Das Lenksystem 10 umfasst ein elektrisches Servolenk-(EPS)System 30, das mit der Zahnstange 22 gekoppelt ist und in Reaktion darauf, dass der Fahrzeugfahrer das Lenkrad 12 dreht, eine elektrische Lenkunterstützung bereitstellt, wie es in der Technik wohlbekannt ist. Wenn der Fahrzeugfahrer mit anderen Worten das Lenkrad 12 dreht, stellt das EPS-System 30 eine unterstützende Kraft an der Zahnstange 22 bereit, so dass die Vorderräder 14 auf der Fahrbahn leichter zu lenken sind. Das Fahrzeugsystem 10 kann auch ein aktives Vorderachslenk-(AFS)System 32 umfassen, das an der Zwischenwelle 18 montiert ist. AFS-Systeme sind dem Fachmann wohlbekannt, um eine zusätzliche Lenkung oder eine korrigierende Lenkung in verschiedenartigen Situationen der Fahrzeugstabilitätskontrolle oder der Kollisionsvermeidung bereitzustellen, wobei das AFS-System 32 die Vorderräder 14 unabhängig von der Kraft des Fahrers, die auf das Lenkrad 12 ausgeübt wird, lenken kann.

[0017]  Das Lenksystem 10 umfasst auch einen Controller 34 in Kommunikation mit dem Lenkwinkelsensor 26, dem Drehmomentsensor 28, dem EPS-System 30 und (wahlweise) dem AFS-System 32. Der Controller 34 ist mit einem Algorithmus konfiguriert, der unter Verwendung einer Eingabe von den Sensoren 26 und 28 und anderen bekannten Parametern des Lenksystems 10 gemäß der folgenden Diskussion bestimmt, ob der Fahrer das Lenkrad 12 festhält.

[0018]  Wie es nachstehend ausführlich besprochen wird, stellt die vorliegende Erfindung eine Technik zum Bestimmen bereit, ob der Fahrzeugfahrer das Lenkrad 12 festhält. Die Technik kann unabhängig davon angewendet werden, ob ein autonomes oder teilautonomes Fahrsystem, wie etwa Spurzentrierungskontrolle oder Spurhalteunterstützung, aktiv ist oder nicht. Ein System zur Spurzentrierungskontrolle (LCC) versucht, das Fahrzeug in der Mitte der Spur zu halten, indem es ständige Lenkanpassungen basierend auf der Position des Fahrzeugs auf der Spur, wie sie von Sensoren bestimmt wird, vornimmt. Ein System zur Spurhalteunterstützung (LKA) versucht, das Fahrzeug innerhalb der Spur zu halten, indem es nur eine Lenkkorrektur vornimmt, falls das Fahrzeug fast die Spur verlässt.

[0019]  Die LCC- und LKA-Systeme umfassen Algorithmen, die wissen müssen, ob der Fahrer das Lenkrad 12 festhält, sowohl als Sicherheitsmaßnahme als auch als Vorwegnahme einer Lenkabschaltung durch den Fahrer. Es ist aus offensichtlichen Gründen ebenfalls wünschenswert zu wissen, ob sich die Hände des Fahrers nicht am Lenkrad 12 befinden, wenn das Fahrzeug nicht über LCC oder LKA selbst gelenkt wird oder wenn die LCC/LKA-Lenksteuerung freigegeben werden soll. Aus diesem Grund wird eine Technik bereitgestellt, um sicherzustellen, dass der Fahrzeugfahrer das Lenkrad 12 festhält. Das bestimmte Fahrzeug umfasst das EPS-System 30, kann jedoch das AFS-System 32 umfassen oder nicht, wobei die nachstehend beschriebene Technik zum Bestimmen, ob der Fahrzeugfahrer das Lenkrad 12 festhält, für beide Fahrzeuge gleich funktioniert.

[0020]  Ganz allgemein umfasst die Technik zum Bestimmen, ob der Fahrer das Lenkrad 12 festhält, das Messen einer Resonanzfrequenz der Schwingung in dem Lenksystem 10 und das Vergleichen der Resonanzfrequenz mit einer bekannten Eigenfrequenz der Schwingung des Lenksystems 10 selber. Die Eigenfrequenz ist basierend auf physikalischen Parametern des Systems 10, wie etwa Masse, Trägheit, Steifigkeit und Dämpfung, bekannt. Falls die beobachtete Resonanzfrequenz nahe an der bekannten Eigenfrequenz liegt, kann daraus geschlossen werden, dass sich die Hände des Fahrers nicht am Lenkrad 12 befinden. Falls jedoch die beobachtete Resonanzfrequenz viel niedriger als die bekannte Eigenfrequenz ist, dann kann daraus geschlossen werden, dass sich die Hand oder die Hände des Fahrers am Lenkrad 12 befindet bzw. befinden, was eine Zunahme des effektiven Trägheitsmoments des Lenkrads 12 und eine dazugehörige Verringerung der Resonanzfrequenz verursacht. Die beobachtete Resonanzfrequenz kann entweder aus den Lenkdrehmomentdaten, den Lenkwinkeldaten oder beiden erzielt werden.

[0021]  Das Lenksystem 10 wird unter Verwendung eines Modells 2. Ordnung folgendermaßen genähert: (Istr + Idrv)δ.. + cstrδ. + kstrδ = τdrv + τEPS + τself-align + τeng-vib     (1)wobei δ der Lenkwinkel ist (am Lenkwinkelsensor 26 gemessen), Istr das Trägheitsmoment des Lenksystems 10 ist (bekannt), cstr der Dämpfungskoeffizient des Lenksystems 10 ist (bekannt), kstr die Drehfestigkeit des Lenksystems 10 ist (bekannt), τdrv das vom Fahrer ausgeübte Drehmoment am Lenkrad 12 ist (am Drehmomentsensor 28 gemessen), τEPS das Lenkdrehmoment aus dem EPS 30 ist (ein bekannter Befehl), τ(self-align) das selbstausrichtende Drehmoment in dem Lenksystem 10 ist (geschätzt), und τ(eng-vib) eine Motorvibrationsstörung ist, die auf das System 10 ausgeübt wird (die sich auf den ganzen Motorraum auswirkt und einen breiten Frequenzbereich umfasst). Idrv ist das Trägheitsmoment, das durch die Hände des Fahrers am Lenkrad 12 hinzugefügt wird und unbekannt ist. Es wurde beobachtet, dass Idrv von einem großen Wert, wenn der Fahrer das Lenkrad 12 mit beiden Händen fest ergreift, bis hin zu einem kleineren Wert, wenn nur eine Hand das Lenkrad 12 leicht ergreift, bis hin zu einem praktisch nicht erkennbaren Wert, wenn der Fahrer das Lenkrad 12 nur ganz leicht mit einem Finger berührt, variieren kann.

[0022]  Außer der Motorvibrationsstörung ist Idrv die einzige Unbekannte in Gleichung (1). Andere Systeme zum Erkennen, ob die Hände am Lenkrad aufliegen, versuchen Idrv direkt zu schätzen, jedoch ist dieser Ansatz für Rauschen im Lenkwinkel anfällig und ignoriert die Motorvibrationsstörung. Statt zu versuchen, Idrv direkt zu schätzen, misst die hier vorgelegte Technik das Frequenzverhalten des Lenksystems 10 und verwendet diese Informationen, um zu bestimmen, ob ein erhebliches Ausmaß zusätzlicher Trägheit (Idrv) zu dem System 10 hinzugefügt wurde.

[0023]  Aus den Grundprinzipien dynamischer mechanischer Systeme zweiter Ordnung ist die in Gleichung (1) beschriebene ungedämpfte Eigenfrequenz des Systems 10: wobei ωn die ungedämpfte Eigenfrequenz des Lenksystems 10 ist, und die anderen Variablen zuvor definiert wurden.

[0024]  Ähnlich kann die gedämpfte Eigenfrequenz oder Resonanzfrequenz des Systems 10 folgendermaßen definiert werden:

[0025]  Wobei ωr die Resonanzfrequenz des Lenksystems 10 ist, ωn in Gleichung (2) definiert wurde, und ζ der Dämpfungsfaktor des Systems 10 ist, der wiederum folgendermaßen definiert wird:

[0026]  Wie zuvor erwähnt, sind die inhärenten Trägheits-, Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften des Lenksystems 10 dem Fahrzeughersteller bekannt. Beispielsweise liegt die Lenksystemsteifigkeit, kstr, bei einem normalen Personenwagen oder einem leichten Geländewagen bei ungefähr 2,0 N-m/deg, wobei ein Großteil der Biegsamkeit durch die Zwischenwelle 18 beigetragen wird. In den gleichen Fahrzeugen beträgt die Lenksystemträgheit, Istr, ungefähr 0,05 kg-m2, wobei ein Großteil der Trägheit durch das Lenkrad 12 beigetragen wird. Die Lenksystemdämpfung zielt auf einen Wert cstr ab, der eine kritische Dämpfung bereitstellt, d. h. bei ζ = 0,5.

[0027]  Unter Verwendung der zuvor aufgeführten Steifigkeits-, Trägheits- und Dämpfungswerte wird die Resonanzfrequenz des Lenksystems 10 ohne die Trägheit, die durch die Hände des Fahrers hinzugefügt wird (d. h. Idrv = 0), mit ungefähr 14 Hz berechnet. Andersartige Fahrzeuge können eine höhere oder niedrigere Resonanzfrequenz des Lenksystems aufweisen. Mit der Kenntnis dieser grundlegenden Eigenschaft des Lenksystems 10 kann ein Algorithmus ausgelegt werden, um die tatsächliche Resonanzfrequenz der Vibration des Lenksystems 10 zu erkennen und die tatsächliche Resonanzfrequenz mit der Resonanzfrequenz des Nicht-Aufliegens zu vergleichen. Falls die tatsächliche Resonanzfrequenz erheblich niedriger als die Resonanzfrequenz des Nicht-Aufliegens ist, beispielsweise ungefähr 3,5 Hz, bedeutet dies, dass eine gewisse Trägheit durch die Hände des Fahrers zu dem Lenkrad 12 hinzugefügt wurde, was bedeutet, dass sich eine Hand oder beide Hände am Lenkrad 12 befindet bzw. befinden.

[0028]  Sowohl die Resonanzfrequenz des Nicht-Aufliegens als auch die Resonanzfrequenz des Aufliegens für eine bestimmte Fahrzeugart können an einem Testfahrzeug empirisch gemessen werden, und die jeweiligen Frequenzen können dann in dem nachstehend besprochenen Verfahren verwendet werden. Alternativ können die Resonanzfrequenz des Nicht-Aufliegens und die Resonanzfrequenz des Aufliegens für eine bestimmte Fahrzeugart unter Verwendung von Gleichung (2) bis (4) und der bekannten Steifigkeits-, Masse- und Dämpfungseigenschaften des Lenksystems 10 geschätzt werden.

[0029]  Die zuvor beschriebene Technik bietet mehrere Vorteile gegenüber den vorhandenen Systemen zum Erkennen der Hände eines Fahrers am Lenkrad. Diese Vorteile umfassen die Fähigkeit, das Aufliegen/Nicht-Aufliegen der Hände eines Fahrers am Lenkrad sowohl während des manuellen Fahrens als auch während des aktiven Fahrens mit LCC/LKA zu erkennen, die Fähigkeit, die Absicht eines Fahrers zu erkennen, die Lenkung abzuschalten, während LCC/LKA aktiv sind, die Fähigkeit, sofort eine Situation des Aufliegens zu erkennen, eine schnellere Erkennung des Nicht-Aufliegens als nach dem Stand der Technik und die Tatsache, dass keine zusätzliche Ausstattung im Fahrzeug benötigt wird.

[0030]  Fig. 2 ist ein Ablaufschema 40 eines passiven Verfahrens zum Erkennen, ob der Fahrzeugfahrer das Lenkrad 12 festhält, wie zuvor besprochen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren des Ablaufschemas 40 in einem Algorithmus programmiert, der auf dem Controller 34 abläuft. Der Controller 34 ist eine Vorrichtung, die mindestens einen Mikroprozessor und ein Speichermodul umfasst, wobei der Mikroprozessor konfiguriert ist, um den Algorithmus der Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens auszuführen, und der Speicher verwendet wird, um Sensorablesungen und andere Daten zu speichern, wie es der Fachmann verstehen wird.

[0031]  Das Verfahren beginnt mit dem Startsymbol 42. In dem Kästchen 44 werden Lenkwinkel- und Lenkdrehmomentdaten jeweils von dem Lenkwinkelsensor 26 und dem Lenkdrehmomentsensor 28 bereitgestellt. An der Entscheidungsraute 46 wird bestimmt, ob das Lenkdrehmoment kleiner als eine vordefinierte Drehmomentschwelle ist, wobei ein Drehmomentwert über der Drehmomentschwelle eine deutliche Fahrerlenkkraft bedeutet. Falls das Lenkdrehmoment nicht kleiner als die Drehmomentschwelle ist, dann wird in dem Kästchen 48 ein Lenkungsabschaltstatus auf Ja eingestellt, und in dem Kästchen 50 wird der Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens auf Aufliegen eingestellt. Der Lenkungsabschaltstatus aus dem Kästchen 48 wird von den LCC/LKA-Systemen verwendet, die ihr Verhalten ändern, wenn der Fahrer klar das Fahrzeug selber lenkt und/oder versucht, das LCC/LKA-System abzuschalten.

[0032]  Falls an der Entscheidungsraute 46 das Lenkdrehmoment kleiner als die Drehmomentschwelle ist, dann wird an der Entscheidungsraute 52 bestimmt, ob ein LCC- oder LKA-System eingeschaltet ist. Falls ein LCC- oder LKA-System eingeschaltet ist, dann wird in dem Kästchen 54 ein Bandpassfilter auf einem ersten Frequenzwert auf die Lenkwinkeldaten und die Lenkdrehmomentdaten angewendet, und wird in dem Kästchen 56 eine Frequenzgrenze auf den ersten Frequenzwert eingestellt. Falls ein LCC- oder LKA-System nicht eingeschaltet oder nicht verfügbar ist, dann wird in dem Kästchen 58 ein Bandpassfilter auf einem zweiten Frequenzwert auf die Lenkwinkeldaten und die Lenkdrehmomentdaten angewendet, und wird in dem Kästchen 60 die Frequenzgrenze auf den zweiten Frequenzwert eingestellt. Der Zweck der Verzweigung entweder zu den Kästchen 54/56 oder den Kästchen 58/60 besteht darin, die Leistung des Algorithmus basierend auf den erwarteten Daten zu optimieren. Falls insbesondere ein LCC-System eingeschaltet ist, ist es wahrscheinlicher, dass die Hände des Fahrers nicht am Lenkrad 12 aufliegen, und dass die beobachtete Resonanzfrequenz die des Lenksystems 10 selber ist. In diesem Fall kann man das Bandpassfilter und die Frequenzgrenze auf einen ersten Frequenzwert von ungefähr 14 Hz setzen. Dieser Wert ist nicht für alle Fahrzeuge genau gleich 14 Hz und kann von mindestens 13 bis 15 Hz reichen. Falls andererseits ein LCC- oder LKA-System nicht eingeschaltet ist, ist es viel wahrscheinlicher, dass sich die Hände des Fahrers am Lenkrad 12 befinden, und dass die beobachtete Resonanzfrequenz durch die Hände des Fahrers beeinflusst wird. In diesem Fall kann man das Bandpassfilter und die Frequenzgrenze auf einen zweiten Frequenzwert von ungefähr 3,5 Hz (±1) einstellen, wobei es sich um das erwartete Verhalten in einer Situation mit aufliegenden Händen handelt.

[0033]  In dem Kästchen 62 wird ein Zeitfenster für Lenkwinkeldaten und Lenkdrehmomentdaten definiert. Das Zeitfenster könnte beispielsweise ungefähr 2,5 Sekunden dauern. Es könnten auch längere oder kürzere Zeitfenster verwendet werden. Der Zweck des Zeitfensters besteht darin, eine Datenabtastung zu analysieren, die lang genug ist, um eine gute Analyse der Resonanzfrequenz bereitzustellen, jedoch nicht so lang ist, dass sie durch frühere Aktionen des Fahrers beeinträchtigt wird, die nicht mehr gültig sind. In dem Kästchen 64 werden Sensordaten von dem Lenkwinkelsensor 26 und dem Lenkdrehmomentsensor 28 für das Zeitfenster ausgewählt. In dem Kästchen 66 wird eine vorherrschende Resonanzfrequenz identifiziert, indem entweder die Lenkwinkeldaten oder die Lenkdrehmomentdaten oder beide innerhalb des Zeitfensters analysiert werden. Die Resonanzfrequenz, die das Lenksystem 10 erfährt, erscheint sowohl in den Lenkwinkeldaten als auch in den Lenkdrehmomentdaten, und somit können eine von beiden oder beide analysiert werden.

[0034]  Ein beliebiges anwendbares Verfahren zum Identifizieren einer Resonanzfrequenz in Zeitverlaufsdaten kann in dem Kästchen 66 verwendet werden. Beispielsweise kann eine schnelle Fourier-Transformation (FFT), wie etwa eine 256-Punkt-FFT, verwendet werden. Alternativ kann die Anzahl der Spitzen in den Daten in dem Zeitfenster gezählt werden, und kann die Anzahl der Spitzen verwendet werden, um die Resonanzfrequenz zu bestimmen. Es können auch andere Verfahren verwendet werden. Unabhängig von dem Verfahren, das zur Identifizierung der Frequenz verwendet wird, wird die tatsächliche Resonanzfrequenz in dem Kästchen 66 identifiziert.

[0035]  An der Entscheidungsraute 68 wird bestimmt, ob die tatsächliche Resonanzfrequenz aus dem Kästchen 66 größer als die Frequenzgrenze ist, die in dem Kästchen 56 oder 60 eingestellt wurde. Falls die tatsächliche Resonanzfrequenz größer als die Frequenzgrenze ist, dann ist eine Situation des Nicht-Aufliegens möglich, und an der Entscheidungsraute 70 wird bestimmt, ob die tatsächliche Resonanzfrequenz während eines Zeitraums, der größer oder gleich einer vordefinierten Zeitschwelle ist, größer als die Frequenzgrenze war. Die Zeitschwelle, wie etwa 5 Sekunden, wird definiert, um sicherzustellen, dass genug Daten analysiert werden, um eine hohe Konfidenz für die Bestimmung des Nicht-Aufliegens sicherzustellen. Falls die tatsächliche Resonanzfrequenz während eines Zeitraums, der größer oder gleich der vordefinierten Zeitschwelle ist, größer als die Frequenzgrenze war, dann wird in dem Kästchen 72 der Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens auf Nicht-Aufliegen eingestellt. Der Status des Nicht-Aufliegens in dem Kästchen 72 ist ein vorläufiger Status, wie er durch das passive Erkennungsverfahren bestimmt wird.

[0036]  Falls an der Entscheidungsraute 68 die tatsächliche Resonanzfrequenz nicht größer als die Frequenzgrenze ist, oder falls die tatsächliche Resonanzfrequenz an der Entscheidungsraute 70 nur während eines Zeitraums, der kleiner als die vordefinierte Zeitschwelle ist, größer als die Frequenzgrenze war, dann wird in dem Kästchen 50 der Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens auf Aufliegen eingestellt. Der Status des Aufliegens in dem Kästchen 50 ist ein vorläufiger Status, wie er durch das passive Erkennungsverfahren bestimmt wird.

[0037]  Nachdem der vorläufige Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens entweder in dem Kästchen 50 auf Aufliegen oder in dem Kästchen 72 auf Nicht-Aufliegen eingestellt wurde, wird an der Entscheidungsraute 74 ein Konfidenzfaktor ausgewertet. Der Konfidenzfaktor ist ein Indikator für das Konfidenzniveau bei der passiven Bestimmung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens und kann auf der Stärke des Resonanzfrequenzsignals, der Differenz zwischen der Resonanzfrequenz und der zugeteilten Frequenzgrenze und/oder anderen Parametern basieren. Falls der Konfidenzfaktor eine vorbestimmte Schwelle, wie etwa 80%, überschreitet, endet der Prozess am Endsymbol 76, und der vorläufige Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens wird als der tatsächliche Status verwendet. Natürlich läuft der Prozess in Wirklichkeit während des Fahrzeugbetriebs ständig, so dass der Prozess von dem Endsymbol 76 zum Startsymbol 42 zurückkehrt. Falls der Konfidenzfaktor die Schwelle an der Entscheidungsraute 74 nicht überschreitet, fährt der Prozess mit einem Verfahren zur aktiven Bestimmung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens fort, wie es nachstehend besprochen wird.

[0038]  Die vorstehende Diskussion von Fig. 2 und der theoretische Hintergrund wurden in dem US-Patent Nr. 8,880,287, das am 11.4.2014 unter dem Titel „STEERING-WHEEL-HOLD DETECTION FOR LANE KEEPING ASSIST FEATURE” erteilt wurde, an den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde und hiermit zur Bezugnahme vollständig übernommen wird, offenbart.

[0039]  Wie zuvor erwähnt, kann das Verfahren zur passiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens aus Fig. 2 unter Umständen einen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens nicht mit einer hohen Konfidenz ergeben. Unter solchen Umständen ist es wünschenswert, einen Prozess zur aktiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens auszuführen, der die Ergebnisse des passiven Erkennungsverfahrens verwendet, um ein Lenkstörsignal vorzuschreiben, das an das Lenksystem 10 angelegt wird.

[0040]  Fig. 3 ist ein Ablaufschema 100 eines aktiven Verfahrens zum Bestimmen, ob der Fahrer das Lenkrad festhält, welches das Anwenden einer Lenkstörung und das Messen des Frequenzverhaltens des Lenksystems umfasst. Das aktive Verfahren aus Fig. 3 wird verwendet, wenn das passive Bestimmungsverfahren aus Fig. 2 kein ausreichendes Konfidenzniveau für den Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens ergibt. Das aktive Verfahren aus Fig. 3 wendet eine Vibration oder Schwingung in dem Lenksystem unter Verwendung des EPS-Systems 30 an, wobei die angewendete Vibration eine Frequenz, Amplitude und Dauer aufweist, die basierend auf den Ergebnissen des passiven Bestimmungsverfahrens festgelegt werden.

[0041]  Das Verfahren zur aktiven Bestimmung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens der Hände beginnt an dem Startsymbol 102, wo der vorläufige Status des Aufliegens oder Nicht-Aufliegens aus dem passiven Bestimmungsverfahren von dem Kästchen 78 bereitgestellt wird. In dem Kästchen 104 werden eine Frequenz, eine Amplitude und eine Dauer für eine Lenkvibration festgelegt, die von dem EPS-System 30 „eingekoppelt” oder angewendet werden soll. Die Frequenz wird als die bekannte Resonanzfrequenz des Nicht-Aufliegens des Lenksystems gewählt (ungefähr 14 Hz), falls der vorläufige Status aus dem passiven Erkennungsverfahren gleich Nicht-Aufliegen ist. Ebenso wird die Frequenz als die bekannte Resonanzfrequenz des Aufliegens des Lenksystems gewählt (ungefähr 3,5 Hz), falls der vorläufige Status aus dem passiven Erkennungsverfahren gleich Aufliegen ist. Die Amplitude wird als ein Wert gewählt, der groß genug ist, um in dem gemessenen Systemverhalten erkennbar zu sein, jedoch klein genug ist, um den Fahrer nicht zu stören. Die Dauer wird ähnlich einem Wert gewählt, der groß genug ist, um die Erkennung in dem gemessenen Systemverhalten zu ermöglichen, jedoch klein genug, um den Fahrer nicht zu stören. Die Frequenz und Amplitude der eingekoppelten Lenkvibration können auch basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Motordrehzahl angepasst werden, da Straßenstörungen und Motorvibration die größten externen Erreger von Lenksystemvibrationen sind. Alle geschwindigkeitsbasierten Anpassungen der Frequenz und/oder Amplitude sollten gering sein, beispielsweise weniger als 10%.

[0042]  In dem Kästchen 106 wird die Lenksystemstörung oder Vibration durch das EPS-System 30 auf der Frequenz, Amplitude und Dauer eingebracht, die in dem Kästchen 104 festgelegt wurden. Um klar zu stellen, was hier erfolgt: das aktive Erkennungsverfahren aus Fig. 3 wird verwendet, um einen Status des Aufliegens oder Nicht-Aufliegens zu bestätigen, der basierend auf dem passiven Verfahren für richtig gehalten wird. Falls somit der Status als Aufliegen angesehen wird, wird eine Vibration auf 3,5 Hz auf das Lenksystem ausgeübt, und falls eine starke Reaktion auf 3,5 Hz erkannt wird, dann wird der Status des Aufliegens bestätigt. Falls ähnlich der Status als Nicht-Aufliegen angesehen wird, wird eine Vibration auf 14 Hz auf das Lenksystem ausgeübt, und falls eine starke Reaktion auf 14 Hz erkannt wird, dann wird der Status des Nicht-Aufliegens bestätigt.

[0043]  In dem Kästchen 108 werden Lenkwinkel- und Lenkdrehmomentdaten jeweils von dem Lenkwinkelsensor 26 und dem Lenkdrehmomentsensor 28 bereitgestellt. An der Entscheidungsraute 110 wird bestimmt, ob das Lenkdrehmoment kleiner als eine vordefinierte Drehmomentschwelle ist, wobei ein Drehmomentwert über der Drehmomentschwelle eine deutliche Fahrerlenkkraft bedeutet. Falls das Lenkdrehmoment nicht kleiner als die Drehmomentschwelle ist, dann wird an der Entscheidungsraute 112 bestimmt, ob das Lenkdrehmoment lange genug über der Drehmomentschwelle geblieben ist, wie etwa eine Sekunde lang. Die Zeitdauerprüfung wird verwendet, um eine kurze externe Lenkdrehmomentausübung zu eliminieren, wie etwa das Auftreffen auf Rüttelschwellen oder Schlaglöcher in einem schrägen Winkel. Falls die Zeitschwelle an der Entscheidungsraute 112 überschritten wird, dann wird in dem Kästchen 114 ein Lenkungsabschaltstatus auf Ja eingestellt, und wird in dem Kästchen 160 der endgültige Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens auf Aufliegen eingestellt. Der Lenkungsabschaltstatus aus dem Kästchen 114 wird von den LCC/LKA-Systemen verwendet, die ihr Verhalten ändern, wenn der Fahrer deutlich das Fahrzeug selber lenkt und/oder versucht, das LCC/LKA-System abzuschalten.

[0044]  Falls das Lenkdrehmoment an der Entscheidungsraute 110 kleiner als die Drehmomentschwelle ist oder die Zeitschwelle an der Entscheidungsraute 112 nicht überschritten wird, dann verzweigt sich der Prozess an der Entscheidungsraute 116, basierend auf dem vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens. Falls der vorläufige Status Nicht-Aufliegen ist, dann wird in dem Kästchen 118 ein Bandpassfilter auf ungefähr 14 Hz auf die Lenkwinkel- und Drehmomentdaten angewendet. Falls dagegen der vorläufige Status Aufliegen ist, dann wird in dem Kästchen 120 ein Bandpassfilter auf ungefähr 3,5 Hz auf die Lenkwinkel- und Drehmomentdaten angewendet. Das Bandpassfilter, das in dem Kästchen 118 oder 120 angewendet wird, wird ausgewählt, um der Vibrationsfrequenz zu entsprechen, die in dem Kästchen 106 eingekoppelt wurde und wiederum in dem Kästchen 102 (basierend auf dem vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens) ausgewählt wurde. Die Frequenzen sind nicht immer genau 14 oder 3,5 Hz, sondern können basierend auf der Fahrzeug- und Motorgeschwindigkeit und basierend auf fahrzeugspezifischen Lenksystemeigenschaften um ungefähr ±1 Hz variieren.

[0045]  In dem Kästchen 130 wird ein Zeitfenster für Lenkwinkeldaten und Lenkdrehmomentdaten definiert. Das Zeitfenster könnte beispielsweise ungefähr 2,5 Sekunden dauern. Es könnten auch längere oder kürzere Zeitfenster verwendet werden. Der Zweck des Zeitfensters besteht darin, eine Datenabtastung zu analysieren, die lang genug ist, um eine gute Analyse der Resonanzfrequenz bereitzustellen, jedoch nicht so lang, dass sie durch frühere Fahreraktionen beeinflusst wird, die nicht mehr gültig sind. In dem Kästchen 132 werden Sensordaten von dem Lenkwinkelsensor 26 und dem Lenkdrehmomentsensor 28 für das Zeitfenster ausgewählt. In dem Kästchen 140 wird eine vorherrschende Resonanzfrequenz identifiziert, indem entweder die gefilterten Lenkwinkeldaten oder die Lenkdrehmomentdaten oder beide innerhalb des Zeitfensters analysiert werden. Die Resonanzfrequenz, die das Lenksystem 10 erfährt, welche die Lenkvibration umfasst, die von dem EPS-System 30 in dem Kästchen 106 eingekoppelt wird, erscheint sowohl in den Lenkwinkeldaten als auch in den Lenkdrehmomentdaten, und können somit eine von beiden oder beide analysiert werden.

[0046]  Alle anwendbaren Verfahren zum Identifizieren einer Resonanzfrequenz in Zeitverlaufsdaten können in dem Kästchen 140 verwendet werden. Beispielsweise kann eine schnelle Fourier-Transformation (FFT), wie etwa eine 256-Punkt-FFT, verwendet werden. Alternativ kann die Anzahl der Spitzen in den Daten in dem Zeitfenster gezählt werden, und kann die Anzahl der Spitzen (wobei die Amplitude eine Amplitudenschwelle überschreitet) verwendet werden, um die Resonanzfrequenz zu bestimmen. Es können auch andere Verfahren verwendet werden. Unabhängig davon, welches Verfahren zum Identifizieren der Frequenz verwendet wird, wird die tatsächliche Resonanzfrequenz in dem Kästchen 140 identifiziert.

[0047]  An der Entscheidungsraute 142 wird bestimmt, ob die tatsächliche Resonanzfrequenz aus dem Kästchen 140 innerhalb von 1 Hz der Frequenz des Nicht-Aufliegens von –14 Hz liegt. D. h. der absolute Wert der Differenz zwischen der tatsächlichen Resonanzfrequenz und der Frequenz des Nicht-Aufliegens muss kleiner als 1 Hz sein. Wenn dem so ist, dann wird an der Entscheidungsraute 144 bestimmt, ob die Situation (tatsächliche Reaktion ≈ Nicht-Aufliegen) eine Zeit lang gültig war, die eine Zeitschwelle, wie etwa 3 Sekunden, überschreitet. Wenn dem so ist, dann wird in dem Kästchen 170 der endgültige Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens auf Nicht-Aufliegen eingestellt.

[0048]  Durch das Bestätigen eines Frequenzverhaltens des Lenksystems in der Nähe von 14 Hz ergibt das aktive Bestimmungsverfahren aus Fig. 3 in dem Kästchen 170 eine Bestimmung des Nicht-Aufliegens mit einer sehr hohen Konfidenz.

[0049]  Falls an der Entscheidungsraute 144 die Zeitschwelle nicht überschritten wurde, dann wird in dem Kästchen 180 der vorherige Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens verwendet, wobei der vorherige Status der vorläufige Status aus dem passiven Erkennungsverfahren oder ein früherer bestätigter/endgültiger Status aus dem aktiven Verfahren sein kann.

[0050]  Falls an der Entscheidungsraute 142 die tatsächliche Resonanzfrequenz aus dem Kästchen 140 nicht innerhalb von 1 Hz der Frequenz des Nicht-Aufliegens liegt, dann wird an der Entscheidungsraute 146 bestimmt, ob die tatsächliche Resonanzfrequenz aus dem Kästchen 140 innerhalb von 1 Hz der Frequenz des Aufliegens von –3,5 Hz liegt. D. h. der absolute Wert der Differenz zwischen der tatsächlichen Resonanzfrequenz und der Frequenz des Aufliegens muss kleiner als 1 Hz sein. Wenn dem so ist, dann wird an der Entscheidungsraute 148 bestimmt, ob die Situation (tatsächliche Reaktion ≈ Aufliegen) eine Zeit lang gültig war, die eine Zeitschwelle, wie etwa 3 Sekunden, überschreitet. Wenn dem so ist, dann wird in dem Kästchen 160 der endgültige Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens auf Aufliegen eingestellt. Durch das Bestätigen eines Frequenzverhaltens des Lenksystems in der Nähe von 3,5 Hz ergibt das aktive Bestimmungsverfahren aus Fig. 3 in dem Kästchen 160 eine Bestimmung des Aufliegens mit einer sehr hohen Konfidenz.

[0051]  Falls an der Entscheidungsraute 146 die tatsächliche Resonanzfrequenz aus dem Kästchen 140 nicht innerhalb von 1 Hz der Frequenz des Aufliegens liegt, dann wird in dem Kästchen 180 der vorherige Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens verwendet. Ebenso wird, falls an der Entscheidungsraute 148 die Zeitschwelle nicht überschritten wurde, dann in dem Kästchen 180 der vorherige Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens verwendet.

[0052]  Nachdem der endgültige Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens auf Aufliegen (in dem Kästchen 160), Nicht-Aufliegen (in dem Kästchen 170) oder Vorherigen Status verwenden (in dem Kästchen 180) eingestellt wurde, endet der Prozess am Endsymbol 190. Wie zuvor erwähnt, laufen die Prozesse zur passiven und aktiven Bestimmung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens der Hände in Wirklichkeit ständig, während das Fahrzeug in Betrieb ist, und fangen wieder von vorne an.

[0053]  Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines Lenkradhalteerkennungssystems 200, das sowohl das passive Erkennungsverfahren aus Fig. 2 als auch das aktive Erkennungsverfahren aus Fig. 3 ausführt. Alle Module in dem System 200, die innerhalb des gestrichelt gezeichneten Blocks liegen, werden auf einem Controller, wie etwa dem Controller 34 aus Fig. 1, programmiert. Wie zuvor besprochen, steht der Controller 34 in Kommunikation mit dem Lenkwinkelsensor 26, dem Drehmomentsensor 28 und dem EPS-System 30.

[0054]  In den Blöcken 202 und 204 werden Bandpassfilter verwendet, um die Lenkwinkel- und Drehmomentdaten von den Sensoren 26 und 28 zu verarbeiten und zu bestimmen, ob eine Reaktion des Aufliegens (etwa 3,5 Hz) oder eine Reaktion des Nicht-Aufliegens (etwa 14 Hz) in den Daten vorliegt. Anfangs führen die Blöcke 202 und 204 die passive Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens aus der zuvor besprochenen Fig. 2 aus. D. h. es wird keine aktive Lenkstörung durch den EPS-Motor 30 hinzugefügt. Die Reaktionen von den Bandpassfilter-Blöcken 202 und 204 werden einem Konsistenzüberprüfungs-Block 206 bereitgestellt, bei dem bestimmt wird, ob die Reaktion des Aufliegens/Nicht-Aufliegens eine gewisse Zeit lang, wie etwa drei Sekunden lang, konstant geblieben ist. Die Ergebnisse der Konsistenzprüfung aus Block 206 werden einer Entscheidungsraute 208 bereitgestellt.

[0055]  Falls an der Entscheidungsraute 208 die Konfidenz für die Bestimmung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens der Hände hoch ist, dann wird der Wert des Aufliegens oder Nicht-Aufliegens von einem LCC- oder LKA-System in dem Fahrzeug verwendet. Eine hohe Konfidenz bedeutet, dass eine vorherrschende Resonanzfrequenz in den Lenkwinkel-/Drehmomentdaten erkannt wurde, die innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs (wie etwa 1,0 Hz) entweder des Frequenzwertes des Aufliegens (3,5 Hz) oder des Frequenzwertes des Nicht-Aufliegens (14 Hz) liegt, und dass die vorherrschende Resonanzfrequenz innerhalb des vorbestimmten Frequenzbereichs während eines vorbestimmten Zeitraums (wie etwa drei Sekunden) gleichgeblieben ist. Falls beispielsweise eine vorherrschende Resonanzfrequenz in einem Bereich von 3,1 bis 3,7 Hz in dem Bandpassfilter-Block 204 mehrere Sekunden hintereinander erkannt wird, dann ist die Konfidenz hoch, dass sich die Hände des Fahrers am Lenkrad befinden.

[0056]  Falls nach der passiven Auswertung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens die Konfidenz für die Bestimmung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens an der Entscheidungsraute 208 nicht hoch ist, dann ruft das System 200 den Prozess der aktiven Bestimmung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens auf, wie zuvor in Fig. 3 besprochen. In Block 210 werden eine Frequenz, Amplitude und Dauer eines Lenkstörsignals basierend auf den Ergebnissen der passiven Auswertung angepasst. Falls beispielsweise die passive Auswertung eine vorherrschende Resonanzfrequenz in dem Lenksystem von etwa 13,5 bis 14,5 Hz erkannt hat, doch die Ergebnisse nicht mehrere Sekunden lang konstant waren und die Konfidenz daher nicht hoch war, dann würde eine Störung oder Vibrationseinkopplung von etwa 14 Hz bei der aktiven Auswertung verwendet. Falls ähnlich die passive Auswertung hauptsächlich eine niedrige Resonanzfrequenz (Aufliegen) angegeben hat, dann würde eine Vibrationseinkopplung von etwa 3,5 Hz bei der aktiven Auswertung verwendet. Die Amplitude kann abhängig von der Frequenz und anderen Parametern festgelegt werden. Die Dauer des Lenkstörsignals, die festeingestellt oder für bestimmte Bedingungen angepasst werden kann, wird ebenfalls in Block 210 festgelegt.

[0057]  In Block 212 können die Frequenz und Amplitude des Lenkstörsignals basierend auf der Fahrzeug- und Motorgeschwindigkeit angepasst werden, wie zuvor besprochen. Eine eventuelle Anpassung in Block 212 soll gering sein, beispielsweise kleiner als 10%. In Block 214 wird der Lenksystem-Vibrationsbefehl von dem Controller 34 für das EPS-System 30 bereitgestellt. Wie zuvor besprochen, wird die Lenksystem-Vibrationseinkopplung nur verwendet, wenn das System 200 im aktiven Erkennungsmodus funktioniert, und wird nicht verwendet, wenn das System 200 im passiven Erkennungsmodus funktioniert. Wie ebenfalls zuvor besprochen, stellt der Motor des EPS-Systems 30 basierend auf der Frequenz/Amplitude/Dauer des Vibrationseinkopplungsbefehls ein Schwingungsdrehmoment an der Zahnstange 22 bereit, was zu der Lenkstörung führt, die für das Verfahren der aktiven Bestimmung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens der Hände benötigt wird. In Block 216 werden Straßenstörungen und Motorvibration an das Lenksystem 10 übertragen. Diese unvermeidbaren Erregungen werden an der Verbindungsstelle 218 mit der Lenkvibrationseinkopplung durch das EPS-System 30 kombiniert, um ein dynamisches Verhalten des Lenksystems 10 zu bewirken.

[0058]  Der Lenkwinkelsensor 26 und der Drehmomentsensor 28 stellen Messsignale für die Bandpassfilter-Blöcke 202 und 204 bereit, wie zuvor besprochen. Falls die aktive Auswertung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens unter Verwendung einer Lenkvibrationseinkopplung ausgeführt wird, dann muss eine vorherrschende Resonanz entweder auf der Frequenz des Aufliegens (3,5 Hz) oder auf der Frequenz des Nicht-Aufliegens (14 Hz) erkennbar sein. Wie zuvor besprochen, werden für das passive Bewertungsverfahren die Zeitdauer-Konsistenzprüfung und die Konfidenzauswertung ausgeführt, und es wird eine endgültige Bestimmung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens ermöglicht. Für den Fall, dass die Ergebnisse selbst nach der Verwendung der aktiven Auswertung nicht eindeutig sind (keine hohe Konfidenz), dann wird der vorherige Wert des Nicht-Aufliegens oder Aufliegens verwendet, und das System 200 funktioniert weiter, bis ein neuer hoher Konfidenzwert bestimmt wird.

[0059]  Die Kenntnis des Aufliegens oder Nicht-Aufliegens des Lenkradstatus ist bei der Umsetzung von Spurzentrierungs- oder Spurhaltesystemen wichtig und ist ebenso beim manuellen Fahren ohne Unterstützung wichtig. Die zuvor besprochenen Verfahren und Systeme stellen eine zuverlässige Erkennung des Fahrerstatus des Aufliegens oder Nicht-Aufliegens in einem Fahrzeug bereit, wozu die sofortige Erkennung des Aufliegens und die Absicht einer Fahrerlenkungsabschaltung und die schnelle Erkennung einer Situation des Nicht-Aufliegens gehören. Das Verfahren und das System sind sowohl in Situationen mit LCC/LKA-Unterstützung als auch beim manuellen Fahren wirksam.

BEISPIELE 

Beispiel 1. Ein Verfahren zum Bestimmen, ob ein Fahrer das Lenkrad eines Fahrzeugs festhält, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Bereitstellen von Lenkdrehmomentdaten von einem Lenkdrehmomentsensor in dem Fahrzeug und von Lenkwinkeldaten von einem Lenkwinkelsensor in dem Fahrzeug;
Ausführen, unter Verwendung eines Mikroprozessors, eines Prozesses der passiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens, der zu einem vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens führt;
Bestimmen eines Konfidenzniveaus für den vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens;
Einstellen eines endgültigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens auf den vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens, falls das Konfidenzniveau eine Konfidenzschwelle überschreitet; und
Ausführen, unter Verwendung des Mikroprozessors, eines Prozesses einer aktiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens, falls das Konfidenzniveau die Konfidenzschwelle nicht überschreitet, wobei das Verfahren der aktiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens einen endgültigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens bestimmt, der Prozess der aktiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens das Festlegen einer Frequenz, einer Amplitude und einer Dauer einer Lenkstörung basierend auf dem vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens umfasst, und die Lenkstörung auf ein Lenksystem des Fahrzeugs durch einen elektrischen Servolenk-(EPS)Motor angewendet wird.

Beispiel 2. Das Verfahren nach Beispiel 1, wobei das Ausführen eines Prozesses der passiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens Folgendes umfasst:
Anwenden eines Bandpassfilters auf einer ersten vorgegebenen Frequenz auf die Lenkwinkeldaten und die Lenkdrehmomentdaten;
Anwenden eines Bandpassfilters auf einer zweiten vorgegebenen Frequenz auf die Lenkwinkeldaten und die Lenkdrehmomentdaten;
Auswählen der Lenkwinkeldaten und der Lenkdrehmomentdaten für ein Zeitfenster einer vordefinierten Dauer;
Identifizieren einer vorherrschenden Resonanzfrequenz in den Lenkwinkeldaten oder den Lenkdrehmomentdaten für das Zeitfenster; und
Bestimmen des vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens durch Vergleichen der vorherrschenden Resonanzfrequenz mit der ersten vorgegebenen Frequenz und der zweiten vorgegebenen Frequenz.

Beispiel 3. Das Verfahren nach Beispiel 1 oder Beispiel 2, ferner umfassend das Vergleichen eines Lenkdrehmomentwertes mit einer Lenkdrehmomentschwelle, und falls der Lenkdrehmomentwert größer oder gleich der Lenkdrehmomentschwelle ist, Einstellen eines Lenkungsabschaltwertes auf Ja und Bestimmen, dass der Fahrzeugfahrer das Lenkrad festhält.

Beispiel 4. Das Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 3, wobei die erste vorgegebene Frequenz gleich einer bekannten Lenksystem-Resonanzfrequenz ist, wobei der Fahrer das Lenkrad nicht festhält, und die zweite vorgegebene Frequenz gleich einer bekannten Lenksystem-Resonanzfrequenz ist, wobei der Fahrer das Lenkrad festhält.

Beispiel 5. Das Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 4, wobei das Bestimmen eines Konfidenzniveaus für den vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens das Einstellen des Konfidenzniveaus, um die Konfidenzschwelle zu überschreiten, falls die vorherrschende Resonanzfrequenz während eines vordefinierten Zeitraums innerhalb eines vordefinierten Frequenzbereichs der ersten vorgegebenen Frequenz oder der zweiten vorgegebenen Frequenz bleibt, umfasst.

Beispiel 6. Das Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 5, wobei das Ausführen eines Prozesses der aktiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens Folgendes umfasst:
Festlegen der Frequenz, der Amplitude und der Dauer der Lenkstörung basierend auf dem vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens;
Ändern der Frequenz und der Amplitude der Lenkstörung basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Motordrehzahl;
Anwenden unter Verwendung des EPS-Motors der Lenkstörung auf das Lenksystem;
Bereitstellen von Lenkdrehmomentdaten von dem Lenkdrehmomentsensor und Lenkwinkeldaten von dem Lenkwinkelsensor;
Anwenden eines Bandpassfilters auf einer Frequenz im Wesentlichen gleich der Frequenz der Lenkstörung auf die Lenkwinkeldaten und die Lenkdrehmomentdaten;
Auswählen der Lenkwinkeldaten und der Lenkdrehmomentdaten für ein Zeitfenster von einer vordefinierten Dauer;
Identifizieren einer vorherrschenden Resonanzfrequenz in den Lenkwinkeldaten oder den Lenkdrehmomentdaten für das Zeitfenster; und
Einstellen des endgültigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens auf den vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens, falls die vorherrschende Resonanzfrequenz während eines vordefinierten Zeitraums innerhalb eines vordefinierten Frequenzbereichs der Frequenz der Lenkstörung bleibt.

Beispiel 7. Das Verfahren nach Beispiel 6, wobei der endgültige Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens für eine aktuelle Iteration des Verfahrens auf den endgültigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens für eine vorherige Iteration des Verfahrens eingestellt wird, falls die vorherrschende Resonanzfrequenz während des vordefinierten Zeitraums nicht innerhalb des vordefinierten Frequenzbereichs der Frequenz der Lenkstörung bleibt.

Beispiel 8. Das Verfahren nach Beispiel 6 oder Beispiel 7, ferner umfassend das Vergleichen eines Lenkdrehmomentwertes mit einer Lenkdrehmomentschwelle, und falls der Lenkdrehmomentwert während einer Zeit, die eine zweite Zeitschwelle überschreitet, größer oder gleich der Lenkdrehmomentschwelle ist, Einstellen eines Lenkungsabschaltwertes auf Ja und Bestimmen, dass der Fahrzeugfahrer das Lenkrad festhält.

Beispiel 9. Das Verfahren nach einem der Beispiele 6 bis 8, wobei das Identifizieren einer vorherrschenden Resonanzfrequenz in den Lenkwinkeldaten oder den Lenkdrehmomentdaten für das Zeitfenster das Verwenden einer Technik der schnellen Fourier-Transformation (FFT) umfasst.

Beispiel 10. Das Verfahren nach einem der Beispiele 6 bis 9, wobei das Identifizieren einer vorherrschenden Resonanzfrequenz in den Lenkwinkeldaten oder den Lenkdrehmomentdaten für das Zeitfenster das Zählen einer Anzahl der Spitzen über einer Amplitudenschwelle in den Lenkwinkeldaten oder den Lenkdrehmomentdaten in dem Zeitfenster und das Verwenden der Anzahl der Spitzen zum Bestimmen der Resonanzfrequenz umfasst.

Beispiel 11. Das Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 10, wobei der endgültige Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens von einem System mit Spurzentrierungskontrolle (LCC) oder Spurhalteunterstützung (LKA) in dem Fahrzeug verwendet wird.

Beispiel 12. Ein Verfahren zum Bestimmen, ob ein Fahrer das Lenkrad eines Fahrzeugs festhält, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Bereitstellen von Lenkdrehmomentdaten von einem Lenkdrehmomentsensor in dem Fahrzeug und von Lenkwinkeldaten von einem Lenkwinkelsensor in dem Fahrzeug;
Vergleichen eines Lenkdrehmomentwertes mit einer Lenkdrehmomentschwelle, und falls der Lenkdrehmomentwert während einer Zeit, die eine Zeitschwelle überschreitet, größer oder gleich der Lenkdrehmomentschwelle ist, Einstellen eines Lenkungsabschaltwertes auf Ja und Bestimmen, dass der Fahrzeugfahrer das Lenkrad festhält;
Ausführen, unter Verwendung eines Mikroprozessors, eines Prozesses der passiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens, wobei der Prozess der passiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens zu einem vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens führt, und wobei der Prozess der passiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens das Identifizieren einer vorherrschenden Resonanzfrequenz einer Vibration in den Lenkwinkeldaten oder den Lenkdrehmomentdaten und das Vergleichen der vorherrschenden Resonanzfrequenz mit einer bekannten Resonanzfrequenz des Aufliegens eines Lenksystems des Fahrzeugs und mit einer bekannten Resonanzfrequenz des Nicht-Aufliegens des Lenksystems umfasst;
Bestimmen eines Konfidenzniveaus für den vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens;
Einstellen eines endgültigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens auf den vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens, falls das Konfidenzniveau eine Konfidenzschwelle überschreitet; und
Ausführen, unter Verwendung des Mikroprozessors, eines Prozesses der aktiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens, falls das Konfidenzniveau die Konfidenzschwelle nicht überschreitet, wobei der Prozess der aktiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens einen endgültigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens bestimmt, und wobei der Prozess der aktiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens das Festlegen einer Frequenz und einer Amplitude einer Lenkstörung basierend auf dem vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens, das Anwenden der Lenkstörung auf das Lenksystem durch einen elektrischen Servolenk-(EPS)Motor, das Identifizieren der vorherrschenden Resonanzfrequenz in den Lenkwinkeldaten oder den Lenkdrehmomentdaten für ein Zeitfenster und das Bestimmen eines endgültigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens basierend darauf, ob die vorherrschende Resonanzfrequenz innerhalb eines vordefinierten Frequenzbereichs der Frequenz der Lenkstörung liegt, umfasst.

Beispiel 13. Das Verfahren nach Beispiel 12, wobei das Identifizieren einer vorherrschenden Resonanzfrequenz das Verwenden entweder einer Technik der schnellen Fourier-Transformation (FFT) oder das Zählen einer Anzahl der Spitzen in den Lenkwinkeldaten oder den Lenkdrehmomentdaten und das Verwenden der Anzahl der Spitzen zum Bestimmen der vorherrschenden Resonanzfrequenz umfasst.

Beispiel 14. Das Verfahren nach Beispiel 12 oder Beispiel 13, wobei das Identifizieren einer vorherrschenden Resonanzfrequenz das Identifizieren der vorherrschenden Resonanzfrequenz sowohl in den Lenkwinkeldaten als auch in den Lenkdrehmomentdaten für das Zeitfenster umfasst.

Beispiel 15. Ein System zum Bestimmen, ob ein Fahrer das Lenkrad eines Fahrzeugs festhält, wobei das System Folgendes umfasst:
einen Lenkwinkelsensor, der konfiguriert ist, um Lenkwinkeldaten für ein Lenksystem des Fahrzeugs bereitzustellen;
einen Lenkdrehmomentsensor, der konfiguriert ist, um Lenkdrehmomentdaten für das Lenksystem bereitzustellen;
einen elektrischen Servolenk-(EPS)Motor, der mit dem Lenksystem gekoppelt ist; und
einen Controller, der einen Prozessor und ein Speichermodul umfasst und in Kommunikation mit dem Lenkwinkelsensor, dem Lenkdrehmomentsensor und dem EPS-Motor steht, wobei der Controller konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob der Fahrer das Lenkrad festhält, durch Ausführen eines Algorithmus zur passiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens, der zu einem vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens führt, Bestimmen eines Konfidenzniveaus für den vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens, Einstellen eines endgültigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens auf den vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens, falls das Konfidenzniveau eine Konfidenzschwelle überschreitet, und Ausführen eines Algorithmus zur aktiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens, falls das Konfidenzniveau die Konfidenzschwelle nicht überschreitet, wobei der Algorithmus zur aktiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens einen endgültigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens bestimmt, der Algorithmus zur aktiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens das Festlegen einer Frequenz und einer Amplitude einer Lenkstörung basierend auf dem vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens umfasst, und die Lenkstörung auf das Lenksystem durch den EPS-Motor angewendet wird.

Beispiel 16. Das System nach Beispiel 15, wobei der Controller auch konfiguriert ist, um einen Lenkdrehmomentwert mit einer Lenkdrehmomentschwelle zu vergleichen, und falls der Lenkdrehmomentwert während einer Zeit, die eine Zeitschwelle überschreitet, größer oder gleich der Lenkdrehmomentschwelle ist, einen Lenkungsabschaltwert auf Ja einzustellen und zu bestimmen, dass der Fahrer das Lenkrad festhält.

Beispiel 17. Das System nach Beispiel 15 oder Beispiel 16, wobei der Algorithmus zur passiven Erkennung des Aufliegens/Nicht-Aufliegens Folgendes umfasst:
Anwenden eines Bandpassfilters auf einer ersten vorgegebenen Frequenz auf die Lenkwinkeldaten und die Lenkdrehmomentdaten;
Anwenden eines Bandpassfilters auf einer zweiten vorgegebenen Frequenz auf die Lenkwinkeldaten und die Lenkdrehmomentdaten;
Auswählen der Lenkwinkeldaten und der Lenkdrehmomentdaten für ein Zeitfenster einer vordefinierten Dauer;
Identifizieren einer vorherrschenden Resonanzfrequenz in den Lenkwinkeldaten oder den Lenkdrehmomentdaten für das Zeitfenster; und
Bestimmen des vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens durch Vergleichen der vorherrschenden Resonanzfrequenz mit der ersten vorgegebenen Frequenz und der zweiten vorgegebenen Frequenz.

Beispiel 18. Das System nach einem der Beispiele 15 bis 17, wobei der Algorithmus zur aktiven Erkennen des Aufliegens/Nicht-Aufliegens Folgendes umfasst:
Festlegen der Frequenz, der Amplitude und einer Dauer der Lenkstörung basierend auf dem vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens;
Ändern der Frequenz und der Amplitude der Lenkstörung basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Motordrehzahl;
Anwenden, unter Verwendung des EPS-Motors, der Lenkstörung auf das Lenksystem;
Bereitstellen von Lenkdrehmomentdaten von dem Lenkdrehmomentsensor und von Lenkwinkeldaten von dem Lenkwinkelsensor;
Anwenden eines Bandpassfilters auf einer Frequenz im Wesentlichen gleich der Frequenz der Lenkstörung auf die Lenkwinkeldaten und die Lenkdrehmomentdaten;
Auswählen der Lenkwinkeldaten und der Lenkdrehmomentdaten für ein Zeitfenster von einer vordefinierten Dauer;
Identifizieren einer vorherrschenden Resonanzfrequenz in den Lenkwinkeldaten oder den Lenkdrehmomentdaten für das Zeitfenster; und
Einstellen des endgültigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens auf den vorläufigen Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens, falls die vorherrschende Resonanzfrequenz während eines vordefinierten Zeitraums innerhalb eines vordefinierten Bereichs der Frequenz der Lenkstörung bleibt.

Beispiel 19. Das System nach Beispiel 18, wobei das Identifizieren einer vorherrschenden Resonanzfrequenz in den Lenkwinkeldaten oder den Lenkdrehmomentdaten für das Zeitfenster das Verwenden einer Technik der schnellen Fourier-Transformation (FFT) oder das Zählen einer Anzahl der Spitzen in den Lenkwinkeldaten oder den Lenkdrehmomentdaten und das Verwenden der Anzahl der Spitzen zum Bestimmen der vorherrschenden Resonanzfrequenz umfasst.

Beispiel 20. Das System nach einem der Beispiele 15 bis 19, wobei der endgültige Status des Aufliegens/Nicht-Aufliegens von einem System mit Spurzentrierungskontrolle (LCC) oder Spurhalteunterstützung (LKA) in dem Fahrzeug verwendet wird.

[0060]  Die vorstehende Diskussion offenbart und beschreibt nur Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann wird ohne Weiteres aus dieser Diskussion und aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen erkennen, dass diverse Änderungen, Modifikationen und Variationen daran vorgenommen werden können, ohne Geist und Umfang der Erfindung, wie in den nachstehenden Ansprüchen definiert, zu verlassen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG 

[0061]  Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur 

[0062] 

US 8880287 [0038]