DE10029710B4

DE10029710B4 - Fahrzeugfahrsicherheitseinrichtung

Info

Publication number: DE10029710B4
Application number: DE10029710A
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Wako Shinmura; Kenji Wako Kodaka
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2010-03-11
Anticipated expiration: 2020-06-17
Also published as: DE10029710A1; US6571176B1; JP2000357299A

Abstract

Ein Lenkungsaktuator (17) wird daran gehindert, ein übermäßiges Lenkdrehmoment zu erzeugen, das einem Fahrer, der ein Lenkrad hält, ein unangenehmes Gefühl vermittelt, wenn eine Kollision zwischen einem Fahrzeug und einem entgegenkommenden Fahrzeug durch die automatische Lenkung durch den Aktuator (17) vermieden wird. Wenn eine Möglichkeit einer Kollision zwischen dem Fahrzeug und einem entgegenkommenden Fahrzeug besteht, wird die Kollision mit dem entgegenkommenden Fahrzeug dadurch verhindert, daß ein Seitenbewegungssteuer/regelstrom mit einer sinusförmigen Form dem Aktuator (17) einer elektrischen Servolenkungseinrichtung (2) zugeführt wird, um das Fahrzeug seitlich zu bewegen. Der Gierwinkel des Fahrzeugs wird durch gleichzeitiges Integrieren der Gierrate mit dem Beginn der Seitenbewegung erfaßt und um die Fahrzeuglage des Fahrzeugs durch Konvergieren des Gierwinkels zu 0 in der Endphase der Seitenbewegung in ihren Ausgangszustand zurückzuführen, wird ein Gierwinkelkorrektursteuer/regelstrom dem Seitenbewegungssteuer/regelstrom überlagert und dem Aktuator (17) zugeführt. Unter Verwendung des dem Aktuator (17) zugeführten Stroms (d. h. das durch den Aktuator (17) erzeugte Lenkdrehmoment) als der Lenkzielwert zur Vermeidung einer Kollision anstelle des Lenkwinkels, kann der Aktuator (17) daran gehindert werden, ein übermäßiges Lenkdrehmoment zu erzeugen, das einem Fahrer ein unangenehmes Gefühl vermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft Fahrzeugfahrsicherheitseinrichtungen, um unter Verwendung eines Objekterfassungsmittels, wie z. B. einer Radareinrichtung, zu verhindern, dass ein Fahrzeug mit einem entgegenkommenden Fahrzeug kollidiert.
Eine solche Fahrzeugfahrsicherheitseinrichtung ist bereits aus der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsnr. JP 7-1 41 00 A bekannt.
In dem oben erwähnten Patent wird die Möglichkeit einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem entgegenkommenden Fahrzeug basierend auf dem Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem entgegenkommenden Fahrzeug, der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem entgegenkommenden Fahrzeug, der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs und des Bildes vor dem Fahrzeug bestimmt. Falls eine Möglichkeit einer Kollision besteht, wird die Kollision verhindert, indem der Fahrer durch einen Alarm aufmerksam gemacht wird, oder indem eine automatische Bremsung durchgeführt wird.
Falls eine Möglichkeit einer Kollision zwischen einem Fahrzeug und einem entgegenkommenden Fahrzeug besteht, kann überlegt werden, die Kollision dadurch zu verhindern, dass anstelle einer automatischen Bremsung oder zusätzlich zur automatischen Bremsung automatisch gelenkt wird. Wenn in einem solchen Fall der Zielwert für die Lenkung zur Kollisionsvermeidung unter Verwendung eines Lenkwinkels gesetzt wird, wenn der Aktuator zur Erzeugung des Ziellenkwinkels angetrieben wird, während der Fahrer das Lenkrad stark festhält, erhöht sich mit Zunahme der Haltekraft des Fahrers das durch den Aktuator erzeugte Lenkdrehmoment und daher tritt das Problem auf, dass der Fahrer ein unangenehmes Gefühl empfindet.
Eine Fahrzeugfahrsicherheitseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 197 25 656 A1 bekannt.
Die DE 196 35 009 A1 offenbart ein System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs mit einem Lenkrad, dessen durch einen Fahrer erzeugte Drehbewegung durch einen Lenkmechanismus in eine Seitenbewegung der lenkbaren Räder des Fahrzeugs umgewandelt wird. Das System ist mit Sensoren einschließlich eines Gierratensensors versehen, welcher in der Nähe des Schwerpunktes des Fahrzeugs angebracht ist, um die Gierrate des Fahrzeugs um eine Gierachse zu erfassen, und verwendet ein Verfahren, bei dem ein gewünschter Punkt auf einem gewünschten Weg sowie eine Anfangsgierrate, die erforderlich ist, damit das Fahrzeug den gewünschten Punkt erreicht, mittels einer CPU berechnet werden.
Die US 5,572,428 A offenbart ein Kollisionsverhinderungsystem, welches Zustände eines Objekts vor einem Bezugsfahrzeug und Parameter, welche auf Betriebsbedingungen des Bezugsfahrzeugs hindeuten, erfasst und das Bezugsfahrzeug derart steuert/regelt, dass eine Kollision mit dem Objekt basierend auf den erfassten Zuständen des Objekts und den erfassten Betriebsbedingungen des Bezugsfahrzeugs verhindert wird.
Die DE 199 48 913 A1 , welche nach den Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde, offenbart ein System zur Lenkungssteuerung eines Fahrzeugs mit einem Elektromotor zur Servolenkhilfsdrehmomentsteuerung, bei dem eine gewünschte Gierrate auf der Basis eines korrigierten Lenkwinkels und einer erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit unter Verwendung eines Gierratenmodells bestimmt wird, um eine Fahrbahnhalte-Hilfslenkdrehmomentsteuerung/regelung durchzuführen.
Die DE 38 30 790 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Berechnung kollisionsfreier Bahnen in Echtzeit für eine automatische Fahrzeugführung, um in kritischen Verkehrssituationen, in denen der Führer eines Fahrzeugs nicht schnell genug und situationsgerecht auf Gefährdungen durch Hindernisse oder andere Verkehrsteilnehmer reagieren kann, automatisch Notfallmanöver einzuleiten.
Die DE 96 402 278 T2 offenbart ein Fahrzeugführerunterstützungssystem für ein Fahrzeug zur Steuerung der Richtung eines sich bewegten Fahrzeugs auf einem vorbestimmten Weg. Das System umfasst eine Einrichtung zur Vermeidung einer Fahrzeugkollision, welche die Umgebung des Fahrzeugs nach gefährlichen Hindernissen überwacht, wobei eine Seitwärtsbewegung des Fahrzeugs dann ermöglicht wird, wenn durch die Überwachung keine gefährdenden Hindernisse festgestellt sind und die Seitwärtsbewegung des Fahrzeugs verhindert oder gehemmt wird, wenn durch die Überwachung gefährdende Hindernisse festgestellt sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung zu verhindern, dass der Aktuator ein übermäßiges Lenkdrehmoment erzeugt, welches einem Fahrer, der das Lenkrad hält, ein unangenehmes Gefühl vermittelt, wenn eine Kollision zwischen dem Fahrzeug und einem entgegenkommenden Fahrzeug mittels der automatischen Lenkung durch den Aktuator vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeugfahrsicherheitseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist eine Fahrzeugfahrsicherheitseinrichtung vorgesehen, umfassend ein Objekterfassungsmittel zur Erfassung eines Objekts, das in der Richtung vorhanden ist, in welche ein Fahrzeug fährt, ein Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel zur Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, ein Verhältnisberechnungsmittel zur Erfassung eines entgegenkommenden Fahrzeugs basierend auf dem Ergebnis der Erfassung durch das Objekterfassungsmittel und der von dem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs und zur Berechnung des Verhältnisses zwischen dem Fahrzeug und dem entgegenkommenden Fahrzeug. Ein die korrekte Route festlegendes Mittel legt eine korrekte Route für das Fahrzeug fest, damit es das entgegenkommende Fahrzeug korrekt passiert, ein Kollisionsschutzsystem bestimmt basierend auf dem Verhältnis und der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs eine vorhergesagte Kollisionsposition, wo das Fahrzeug vermutlich mit dem entgegenkommenden Fahrzeug kollidiert, und ein Kollisionsvermeidungslenkdrehmomentberechnungsmittel berechnet ein Seitenbewegungslenkdrehmoment, das benötigt wird, um eine Kollision mit dem entgegenkommenden Fahrzeug zu vermeiden, indem das Fahrzeug basierend auf einem Vergleich zwischen der vorhergesagten Kollisionsposition und der korrekten Route seitlich bewegt wird. Ein Aktuator lenkt das Fahrzeug und ein Aktuatorsteuer/regelmittel steuert/regelt den Betrieb des Aktuators basierend auf dem Seitenbewegungslenkdrehmoment, das von dem Kollisionsvermeidungslenkdrehmomentberechnungsmittel berechnet wird.
Gemäß der obigen Anordnung kann eine Kollision mit dem entgegenkommenden Fahrzeug sogar dann zuverlässig vermieden werden, wenn der Fahrer nicht spontan eine Betätigung vornimmt, um die Kollision zu vermeiden, da das Kollisionsvermeidungslenkdrehmomentberechnungsmittel ein Seitenbewegungslenkdrehmoment berechnet und das Aktuatorssteuer/regelmittel den Betrieb des Aktuators basierend auf dem Seitenbewegungslenkdrehmoment steuert/regelt, um das Fahrzeug seitlich zu bewegen, wenn eine Möglichkeit einer Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem entgegenkommenden Fahrzeug besteht. Sogar wenn der Fahrer das Lenkrad stark festhält kann darüber hinaus der Aktuator daran gehindert werden, ein übermäßiges Lenkdrehmoment zu erzeugen, das dem Fahrer ein unangenehmes Gefühl vermittelt, da der Zielwert für die Lenkung zur Vermeidung der Kollision unter Verwendung des Lenkdrehmoments anstelle des Lenkwinkels eingestellt wird.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Aktuator ein elektrischer Motor ist und das Aktuatorsteuer/regelmittel den Betrieb des Aktuators basierend auf einem Unterstützungslenkdrehmoment zur Unterstützung der Lenkbetätigung durch den Fahrer und dem Seitenbewegungslenkdrehmoment steuert/regelt.
Gemäß dieser Anordnung kann die Unterstützungsfunktion für den Fahrer, der eine spontane Lenkung durchführt, und die automatische Lenkfunktion zur Vermeidung einer Kollision simultan bewirkt werden, da der Betrieb des Aktuators, der einen elektrischen Motor umfasst, basierend auf einem Unterstützungslenkdrehmoment zur Unterstützung der Lenkbetätigung durch den Fahrer und dem Seitenbewegungslenkdrehmoment gesteuert/geregelt wird.
Darüber hinaus ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass das Kollisionsvermeidungslenkdrehmomentberechnungsmittel das Seitenbewegungslenkdrehmoment zu dem Gierwinkelkorrekturlenkdrehmoment addiert, um die Fahrzeuglage nach der Vermeidung einer Kollision in den Zustand zurückzuführen, in dem die Fahrzeuglage vor der Kollisionsvermeidung war.
Gemäß dieser Anordnung kann, da das Seitenbewegungslenkdrehmoment zu dem Gierwinkelkorrekturlenkdrehmoment addiert wird, um so die Fahrzeuglage nach der Vermeidung einer Kollision in den Zustand zurückzubringen, in welchem es vor der Vermeidung der Kollision war, sogar wenn die Fahrzeuglage des Fahrzeugs als ein Ergebnis der Kollisionsvermeidung durch das Seitenbewegungslenkdrehmoment gestört ist, die Fahrzeuglage automatisch durch das Gierwinkelkorrekturlenkdrehmoment in ihren Ausgangszustand zurückgebracht werden und somit die Betriebsbelastung und das dem Fahrer vermittelte unangenehme Gefühl reduziert werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Unterstützungslenkdrehmoment gesetzt ist, um die Lenkungsunterstützung in der Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Lenkung durch den Fahrer zu verhindern und wenn eine Kollision sowohl durch das Unterstützungslenkdrehmoment als auch das Seitenbewegungslenkdrehmoment vermieden wird, ist die Lenkungsunterstützung in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Lenkung durch den Fahrer erlaubt.
Gemäß dieser Anordnung kann die Lenkbetätigung durch den Fahrer genau durch das Unterstützungslenkdrehmoment unterstützt werden, wenn der Fahrer spontan eine Lenkung durchführt. Darüber hinaus kann das Seitenbewegungslenkdrehmoment zur Vermeidung einer Kollision ohne Behinderung erzeugt werden, wenn der Fahrer nicht spontan eine Lenkung durchführt und weiterhin das Lenkrad festhält, da die Lenkungsunterstützung in der Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Lenkung durch den Fahrer erlaubt ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Betrag der Seitenbewegung des Fahrzeugs durch das Seitenbewegungslenkdrehmoment so gesetzt ist, dass er nicht höher als ein vorbestimmter Wert ist.
Gemäß dieser Anordnung kann das Fahrzeug daran gehindert werden, infolge eines zu großen Seitenbewegungsbetrags zur Vermeidung einer Kollision von der Straße abzudriften, da der Betrag der Seitenbewegung des Fahrzeugs durch das Seitenbewegungslenkdrehmoment begrenzt ist, damit er nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Seitenbewegungslenkdrehmoment sich erhöht, wenn sich die Richtung, in welcher das Fahrzeug fährt, dem entgegenkommenden Fahrzeug nähert.
Gemäß dieser Anordnung kann ein großer Seitenbewegungsbetrag erzeugt und somit die Kollision zuverlässig vermieden werden, da das Seitenbewegungslenkdrehmoment zunimmt, wenn sich die Richtung, in welcher das Fahrzeug fährt, dem entgegenkommenden Fahrzeug nähert, wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Kollision besteht.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Seitenbewegungslenkdrehmoment umso höher ist, je niedriger die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
Gemäß dieser Anordnung kann ein großer Seitenbewegungsbetrag erzeugt und somit die Kollision zuverlässig vermieden werden, da das Seitenbewegungslenkdrehmoment umso höher ist, je niedriger die Fahrzeug geschwindigkeit des Fahrzeugs ist, wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Kollision besteht.
Die praktischen Merkmale der Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist.
1 bis 24 veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung. Es stellen dar:
1 eine Gesamtansicht der Anordnung eines Fahrzeugs, in das eine Fahrsicherheitseinrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung eingebaut ist;
2 ein Blockdiagramm der Fahrsicherheitseinrichtung;
3 eine perspektivische Ansicht der Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs;
4 ein Diagramm, das die Funktion der elektronischen Steuer/-Regeleinheit erklärt;
5 ein Blockdiagramm, das die Schaltungskomponenten eines Frontalkollisionsvermeidungssteuer/regelmittels veranschaulicht;
6 ein Flußdiagramm für eine Hauptroutine gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
7 ein Flußdiagramm für eine Frontalkollisionsvermeidungssteuer/regelroutine;
8 ein Flußdiagramm für eine Kurvenfahrt-Kollisionsvermeidungssteuer/regelroutine;
9 ein Flußdiagramm für eine Frontalkollisionsbestimmungsroutine;
10 ein Flußdiagramm für eine Alarmsteuer/regelroutine;
11 ein Flußdiagramm für eine Seitenbewegungssteuer/regelroutine;
12 ein Flußdiagramm für eine Gierwinkelkorrektursteuer/regelroutine;
13A und 13B Kennfelder, welche Bereiche veranschaulichen, in welchen der Treiberstrom für den Aktuator ausgegeben werden kann;
14 eine graphische Darstellung, die Details einer Kurvenfahrt-Kollisionsvermeidungssteuerung/regelung veranschaulicht;
15 ein Diagramm, das eine Technik zur Berechnung der seitlichen Abweichung δd erläutert (in dem Fall, wo eine Kollision vorkommt);
16 ein Diagramm, das eine Technik zur Berechnung der seitlichen Abweichung δd erläutert (in dem Fall, wo das Fahrzeug das entgegenkommende Fahrzeug auf der linken Seite passiert);
17 ein Diagramm, das eine Technik zur Berechnung der seitlichen Abweichung δd erläutert (in dem Fall, wo das Fahrzeug das entgegenkommende Fahrzeug auf der rechten Seite passiert);
18A bis 18C Kennfelder, um den Korrekturkoeffizienten der seitlichen Abweichung δd herauszusuchen;
19A und 19B graphische Darstellungen, welche eine Technik zur Berechnung eines Referenzseitenbewegungssteuer/regelstroms zur Vermeidung einer Kollision erklären;
20A bis 20C Diagramme, welche den Ablenkungswinkel des Fahrzeugs erläutern;
21 ein Kennfeld, um den Korrekturkoeffizienten für den Seitenbewegungssteuer/regelstrom abhängig vom Ablenkungswinkel herauszusuchen;
22 ein Kennfeld, um den Korrekturkoeffizienten für den Seitenbewegungssteuer/regelstrom abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit herauszusuchen;
23 ein Blockdiagramm eines Aktuatorsteuer/regelsystems; und
24 eine graphische Darstellung, welche die Addition des Seitenbewegungssteuer/regelstroms zu dem Gierwinkelkorrektursteuer/regelstrom erläutert.
Wie in 1 und 2 gezeigt, umfaßt ein Fahrzeug mit rechten und linken Vorderrädern Wf, Wf und rechten und linken Hinterrädern Wr, Wr ein Lenkrad 1, um die rechten und linken Vorderräder Wf, Wf zu lenken, welche die gelenkten Räder sind, und eine elektrische Servolenkungseinrichtung 2 zur Erzeugung einer Lenkkraft zur Unterstützung der Betätigung des Lenkrads 1 durch einen Fahrer und einer Lenkkraft zur Vermeidung einer Kollision. Eine elektronische Steuer/Regeleinheit U zur Steuerung/Regelung des Betriebs der elektrischen Servolenkungseinrichtung 2 empfängt Eingangssignale von einer Radareinrichtung 3, welche ein Objekterfassungsmittel ist, einem Lenkwinkelsensor S₁ zur Erfassung des Lenkwinkels des Lenkrads 1, einem Lenkdrehmomentsensor S₂ zur Erfassung des Lenkdrehmoments, welches in das Lenkrad 1 eingegeben wird, einem Querbeschleunigungssensor S₃ zur Erfassung der Querbeschleunigung des Fahrzeugkörpers, einem Fahrzeuggierratesensor S₄ zur Erfassung der Gierrate des Fahrzeugkörpers und Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren S₅ ... zur Erfassung der Drehzahl der Räder Wf, Wf; Wr, Wr. Die elektronische Steuer/Regeleinheit U steuert/regelt den Betrieb der elektrischen Servolenkungseinrichtung 2 basierend auf Signalen von der Radareinrichtung 3 und den Sensoren S₁ bis S₅ ... und steuert/regelt auch den Betrieb einer Anzeigeeinrichtung 4, welche eine Flüssigkristallanzeige umfaßt, und eines Alarms 5, der einen Summer oder eine Lampe umfaßt.
Die Radareinrichtung 3 sendet elektromagnetische Wellen in einem vorbestimmten Bereich lateral zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs und empfängt die reflektierten Wellen, welche durch die von einem Objekt reflektierten elektromagnetischen Wellen ausgebildet sind, und so wird der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt, die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt und die Richtung des Objekts erfaßt. In der Ausführungsform wird ein Millimeterwellenradar verwendet, welches das Verhältnis zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt unter Verwendung eines einzigen Sende-Empfangsereignisses erfassen kann.
3 zeigt die Struktur einer Lenkeinrichtung 11, in welcher die Drehung des Lenkrads 1 auf eine Zahnstange 15 über eine Lenkwelle 12, eine Verbindungswelle 13 und ein Ritzel 14 übertragen wird und darüber hinaus wir die hin- und hergehende Bewegung der Zahnstange 15 über rechte und linke Spurstangen 16, 16 auf die rechten und linken Vorderräder Wf, Wf übertragen. Die elektrische Servolenkungseinrichtung 2, die an der Lenkeinrichtung 11 vorgesehen ist, umfaßt ein Antriebszahnrad 18, das an der Ausgangswelle des Aktuators 17 vorgesehen ist, der aus einem elektrischen Motor gebildet ist, ein angetriebenes Zahnrad 19, das mit dem Antriebszahnrad 18 im Eingriff ist, eine Gewinde- oder Schraubenwelle 20, welche mit dem angetriebenen Zahnrad 19 integral ist, und eine Mutter 21, welche mit der Schraubenwelle 20 im Eingriff ist und mit der Zahnstange 15 verbunden ist. Wenn der Aktuator 17 angetrieben wird, kann die Antriebskraft auf die linken und rechten Vorderräder Wf, Wf über das Antriebszahnrad 18, das angetriebene Zahnrad 19, die Schraubenwelle 20, die Mutter 21, die Zahnstange 15 und die rechten und linken Spurstangen 16, 16 übertragen werden.
Wie in 4 gezeigt, umfaßt die elektronische Steuer/Regeleinheit U ein elektrisches Servolenkungssteuer/regelmittel 22, ein Frontalkollisionsvermeidungssteuer/regelmittel 23, ein Additionsmittel 24 und ein Ausgabestrombestimmungsmittel 25. Das elektrische Servolenkungssteuer/regelmittel 22 gibt ein Steuer/Regelsignal aus, so daß das basierend auf der Ausgabe von dem Lenkdrehmomentsensor S₂ berechnete Lenkdrehmoment ein vorbestimmtes Niveau erreicht, welches mit der basierend auf den Ausgaben von den Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren S₅ ... berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit korrespondiert. Das Ausgabestrombestimmungsmittel 25 bestimmt den Ausgabestrom zum Aktuator 17 basierend auf dem Steuer/Regelsignal. Die Betätigung des Lenkrads 1 durch den Fahrer wird durch Ausgabe des Ausgabestroms über eine Treiberschaltung 26 an den Aktuator 17 unterstützt. Falls eine Möglichkeit einer Frontalkollision zwischen dem Fahrzeug und einem entgegenkommenden Fahrzeug besteht, gibt das Frontalkollisionsvermeidungssteuer/regelmittel 23 andererseits ein Steuer/Regelsignal zur Kollisionsvermeidung aus und durch Steuern/Regeln des Betriebs des Aktuators 17 über das Ausgabestrombestimmungsmittel 25 und die Treiberschaltung 26 unter Verwendung des Steuer/Regelsignals wird die automatische Lenkung durchgeführt, um die Frontalkollision mit dem entgegenkommenden Fahrzeug zu vermeiden. Die Details dieser automatischen Lenkung werden unten beschrieben.
Da das Additionsmittel 24 das von dem elektrischen Servolenkungssteuer/regelmittel 22 ausgegebene Steuer/Regelsignal zu dem von dem Frontalkollisionsvermeidungsmittel 23 ausgegebenen Steuer/Regelsignal addiert, sogar während die automatische Lenkung ausgeführt wird, um eine Frontalkollision zu vermeiden, ist es möglich, daß eine unveränderte Unterstützungsfunktion der elektrischen Servolenkungseinrichtung 2 gemäß einer spontanen Lenkbetätigung durch den Fahrer erzeugt wird und somit verhindert werden kann, daß die Unterstützungsfunktion der elektrischen Servolenkungseinrichtung 2 während der Ausführung der automatischen Lenkung eliminiert wird, was dem Fahrer ein unangenehmes Gefühl vermittelt.
Wie in 13A gezeigt, ist die Steuerung/Regelung der elektrischen Servolenkungseinrichtung 2 im allgemeinen so eingestellt, daß die Richtung des Stroms zum Antrieb des Aktuators 17 der Richtung des Lenkdrehmoments entspricht, welches durch den Fahrer in das Lenkrad 1 eingegeben wird. Das heißt, der Aktuator 17 ist dafür vorgesehen, ein Lenkdrehmoment nur in der Richtung zu erzeugen, in welcher die Betätigung des Lenkrads 1 durch den Fahrer unterstützt wird.
Wenn jedoch das Steuer/Regelsignal von dem elektrischen Servolenkungssteuer/regelmittel 22 und das Steuer/Regelsignal von dem Frontalkollisionsvermeidungssteuer/regelmittel 23 addiert werden, gibt es einen Fall, in welchem die Richtung des Lenkdrehmoments (das Steuer/Regelsignal für das elektrische Servolenkungssteuer/regelmittel 22), welches durch den Fahrer in das Lenkrad 1 eingegeben wird, nicht mit der Richtung des Stroms zum Antrieb des Aktuators 17 übereinstimmt und wenn der Strom zum Antrieb des Aktuators 17 basierend auf dem in 13A gezeigten Kennfeld bestimmt wird, besteht in einem solchen Fall eine Möglichkeit, daß die automatische Lenkung zur Vermeidung der Frontalkollision behindert oder geschwächt werden kann und ein Effekt, der ausreicht, um die Kollision zu verhindern, nicht hervorgebracht werden könnte. Daher ist in der Ausführungsform durch die Verwendung des in 13B gezeigten Kennfelds anstelle des in 13A gezeigten Kennfelds teilweise der Fall erlaubt, in welchem die Richtung des durch den Fahrer in das Lenkrad 1 eingegebenen Lenkdrehmoments nicht mit der Richtung des Stroms zum Antrieb des Aktuators 17 übereinstimmt, wodurch sichergestellt wird, daß die Funktion der automatischen Lenkung zur Vermeidung einer Frontalkollision ohne Probleme ausgeführt werden kann.
Als nächstes wird die Anordnung des Frontalkollisionsvermeidungssteuer/regelmittels 23 und eine Darstellung ihrer Funktion unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Das Frontalkollisionsvermeidungssteuer/regelmittel 23 umfaßt ein Verhältnisberechnungsmittel M1, ein die korrekte Route festlegendes Mittel M2, ein Kollisionszeitvorhersagemittel M3, ein Kollisionspositionsvorhersagemittel M4, ein Kollisionsbestimmungsmittel M5, ein Kollisionsvermeidungslenkdrehmomentberechnungsmittel M6 und ein Aktuatorssteuer/regelmittel M7.
Das Verhältnisberechnungsmittel M1 berechnet den Relativwinkel (relative Position) θ, den Abstand L und die Relativgeschwindigkeit Vs zwischen dem Fahrzeug Ai und dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao basierend auf den Ausgaben von dem Objekterfassungsmittel (der Radareinrichtung 3) und den Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmitteln (den Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren S₅ ...). Das die korrekte Route festlegendes Mittel M2 setzt die ursprüngliche korrekte Route R für das Fahrzeug Ai, um das entgegenkommende Fahrzeug Ao korrekt zu passieren. Das Kollisionszeitvorhersagemittel M3 sagt eine Kollisionszeit vorher, zu welcher das Fahrzeug Ai das entgegenkommende Fahrzeug Ao passieren wird. Das Kollisionspositionsvorhersagemittel M4 bestimmt eine vorhergesagte Kollisionsposition P, wo das Fahrzeug Ai voraussichtlich mit dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao zur Kollisionszeit kollidiert. Das Kollisionsbestimmungsmittel M4 bestimmt die Möglichkeit einer Kollision zwischen dem Fahrzeug Ai und dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao durch Vergleichen der vorausgesagten Kollisionsposition P mit der korrekten Route R. Das Kollisionsvermeidungslenkdrehmomentberechnungsmittel M6 berechnet das Lenkdrehmoment (d. h. den Strom, der dem Aktuator 17 zugeführt wird), das durch den Aktuator 17 zu erzeugen ist, um eine Kollision zwischen dem Fahrzeug Ai und dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao zu vermeiden. Zum Schluß steuert/regelt das Aktuatorsteuer/regelmittel M7 den Betrieb des Aktuators 17, um eine Kollision zwischen dem Fahrzeug Ai und dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao durch Erzeugung des von dem Kollisionsvermeidungslenkdrehmomentberechnungsmittel M6 berechneten Lenkdrehmoment in dem Aktuator 17 zu vermeiden.
Der Betrieb der Erfindung wird detailliert unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme in den 6 bis 12 beschrieben.
Zuerst wird im Schritt S11 der Hauptroutine in 6 der Zustand des Fahrzeugs basierend auf den Ausgaben des Lenkwinkelsensors S₁, des Lenkdrehmomentsensors S₂, des Querbeschleunigungssensors S₃, des Fahrzeuggierratesensors S₄ und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren S₅... erfaßt. In dem nachfolgenden Schritt S12 wird der Zustand des entgegenkommenden Fahrzeugs durch die Radareinrichtung 3 erfaßt. Obwohl die Radareinrichtung 3 vorausfahrende Fahrzeuge, Fußgängerbrücken, Schilder, Katzenaugen usw. wie auch entgegenkommende Fahrzeuge erfaßt, kann es basierend auf der Relativgeschwindigkeit zu dem Fahrzeug entgegenkommende Fahrzeuge von anderen Objekten unterscheiden. In dem nachfolgenden Schritt S13 werden der Zustand des Fahrzeugs und der Zustand des entgegenkommenden Fahrzeugs auf der Anzeigeeinrichtung 4 angezeigt.
Der nachfolgende Schritt S14 überprüft, ob die Frontalkollisionsvermeidungssteuerung/regelung basierend auf den durch die Radareinrichtung 3 und die Sensoren S₁ bis S₅ ... erfaßten Ergebnissen korrekt durchgeführt wird. Die Frontalkollisionsvermeidungssteuerung/regelung wird nur in dem Fall durchgeführt, wo der Fahrer nicht unter extremen Bedingungen fährt und wenn er beispielsweise übermäßig schnell fährt, wird der Betrieb des Systems im Schritt S15 unterdrückt und der Fahrer wird über diese Tatsache mittels der Anzeigeeinrichtung 4 informiert, so daß er zu einer korrekten Fahrweise aufgefordert wird. In dem Fall, wo der Fahrer eine spontane Betätigung durchführt, um eine Frontalkollision mit dem entgegenkommenden Fahrzeug zu vermeiden, wird als ein Ergebnis der Systemüberprüfung in Schritt S14, d. h. falls ein großes Lenkdrehmoment in das Lenkrad 1 eingegeben wird oder eine Bremsbetätigung durch Niederdrücken des Bremspedals durchgeführt wird, die Frontalkollisionsvermeidungssteuerung/regelung im Schritt S16 unterbrochen, die normale elektrische Servolenkungssteuerung/regelung fortgesetzt und der Fahrer mittels der Anzeigeeinrichtung 4 von dieser Tatsache informiert. Somit ist es möglich, eine gegenseitige Beinflussung zwischen einer spontanen Lenkbetätigung durch den Fahrer und der automatischen Lenkungssteuerung/regelung der Frontalkollisionsvermeidungssteuerung/regelung zu vermeiden.
Wenn die Ergebnisse der Systemüberprüfung in Schritt S14 normal sind, wird der Fahrzustand des Fahrzeugs im Schritt S17 bestimmt. Wenn das Fahrzeug in einem Fahrzustand ist, in dem es nahezu geradeaus fährt und es möglich ist, den Zeitpunkt, an dem es das entgegenkommende Fahrzeug passieren oder mit diesem kollidieren wird, und das Positionsverhältnis zu dem Zeitpunkt zwischen dem Fahrzeug und dem entgegenkommenden Fahrzeug basierend auf den von der Radareinrichtung 3 und den Sensoren S₁ bis S₅ ... erfaßten Ergebnissen vorherzusagen, geht es weiter zum Schritt S18, um die Frontalkollisionsvermeidungssteuerung/regelung durchzuführen. Andererseits geht es in dem Fall, wo der Grad der Kurvenfahrt des Fahrzeugs hoch ist, selbst wenn das Fahrzeug nicht mit übermäßiger Geschwindigkeit fährt, und es daher unmöglich ist, den genauen Zeitpunkt vorauszusagen, wenn es ein entgegenkommendes Fahrzeug passieren oder mit diesem kollidieren wird, und das Positionsverhältnis zu dem Zeitpunkt zwischen dem Fahrzeug und dem entgegenkommenden Fahrzeug vorauszusagen, zum Schritt S19 weiter, um die Kurvenfahrt-Kollisionsvermeidungssteuerung/regelung durchzuführen. Außerdem wird im Schritt S20 der Aktuator 17 der elektrischen Servolenkungseinrichtung 2 gemäß der Frontalkollisionsvermeidungssteuerung/regelung oder der Kollisionsvermeidungssteuerung/regelung während der Kurvenfahrt betätigt, um eine Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem entgegenkommenden Fahrzeug zu vermeiden.
Als nächstes werden Details der ”Frontalkollisionsvermeidungssteuerung/regelung” im Schritt S18 unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm in 7 erläutert.
Als erstes wird im Schritt S21 ein Kollisionsbestimmungsparameter zur Bewertung des Grads der Wahrscheinlichkeit des Fahrzeugs, mit dem entgegenkommenden Fahrzeug zu kollidieren, d. h. die seitliche Abweichung δd zwischen dem Fahrzeug und dem entgegenkommenden Fahrzeug zu dem Zeitpunkt, wenn das Fahrzeug das entgegenkommende Fahrzeug passiert oder mit diesem kollidiert, berechnet. Nachfolgend wird im Schritt S22 die Möglichkeit einer Kollision bestimmt, indem die seitliche Abweichung δd mit dem unten beschriebenen Schwellenwert verglichen wird und wenn eine kleine Möglichkeit einer Kollision besteht, wird der Alarm 5 im Schritt S23 betätigt, um den Fahrer aufmerksam zu machen. Wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Kollision besteht, wird ein Alarm hervorgerufen und zur selben Zeit wird der Aktuator 17 im Schritt S24 betätigt, um die automatische Lenkung durchzuführen, um dem entgegenkommenden Fahrzeug auszuweichen. Die Details der ”Kollisionsbestimmung” im Schritt S22, der ”Alarmsteuerung/regelung” im Schritt S23 und der ”Vermeidungslenkungssteuerung/regelung” im Schritt S24 sind unten unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme in den 9 bis 12 beschrieben.
Als nächstes werden die Details der ”Kurvenfahrt-Kollisionsvermeidungssteuerung/regelung” im Schritt S19 unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm in 8 beschrieben.
Als erstes wird im Schritt S31 der Grad der Gefahr einer Kollision während der Kurvenfahrt berechnet. Der Grad der Gefahr einer Kollision wird basierend auf dem Absolutwert der Differenz zwischen dem Radius der Kurvenfahrt des Fahrzeugs und dem Radius der Kurvenfahrt des entgegenkommenden Fahrzeugs bestimmt und es ist bestimmt, daß der Grad der Gefahr hoch ist, wenn der Absolutwert der Differenz groß ist. Im Schritt S32 werden die Alarmsteuerung/regelung und die Fahrzeugfahrbahnabweichungsverhinderungssteuerung/regelung gemäß dem Grad der Gefahr durchgeführt. Da es schwierig ist, genau den Zeitpunkt, an dem das entgegenkommende Fahrzeug passiert wird und das Positionsverhältnis zu dem Zeitpunkt zwischen dem Fahrzeug und dem entgegenkommenden Fahrzeug während der Kurvenfahrt vorherzusagen, ist die Kollisionsvermeidungssteuerung/regelung im Vergleich dazu, wenn das Fahrzeug geradeausfährt, schwächer.
Wie in 14 gezeigt, wird der Grad der Gefahr der Kollision während der Kurvenfahrt gesetzt, indem er in drei Stufen vom Niveau 1, Niveau 2 und Niveau 3 kategorisiert wird und diese Niveaus werden beispielsweise basierend auf dem Radius der Kurvenfahrt des entgegenkommenden Fahrzeugs – dem Radius der Kurvenfahrt des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug auf der Straße eine Kurve nach rechts macht, wenn auf der linken Seite gefahren wird und basierend auf dem Radius der Kurvenfahrt des Fahrzeugs – dem Radius der Kurvenfahrt des entgegenkommenden Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug eine Kurve nach links macht, bestimmt. Im Niveau 1, wo der Grad der Gefahr niedrig ist, wird eine Warnung nur durch den Alarm 4 gegeben und im Niveau 2, wo der Grad der Gefahr mittel ist und dem Niveau 3, wo der Grad der Gefahr hoch ist, wird eine Warnung unter Verwendung des Alarms 4 gegeben und die Fahrzeugfahrbahnabweichungs verhinderungssteuerung/regelung wird durch den Aktuator 17 durchgeführt. Es ist auch möglich, die Fahrzeugfahrbahnabweichverhinderungssteuerung/regelung so einzustellen, daß sie für das Niveau 2 eher schwach ist wo der Grad der Gefahr mittel ist und für das Niveau 3 ziemlich stark ist, wo der Grad der Gefahr hoch ist. Die Fahrzeugfahrbahnabweichverhinderungssteuerung/regelung verhindert, daß das Fahrzeug von der Fahrbahn abweicht, wenn der Fahrer in die Richtung gelenkt hat, welche zu einem Abweichen von der Fahrzeugfahrbahn führen würde, indem der Aktuator 17 der elektrischen Servolenkungseinrichtung 2 betrieben wird, um eine entgegengesetzte Lenkkraft zu erzeugen, welche der Lenkung entgegenwirkt.
Um den Alarm in der ”Kurvenfahrt-Kollisionsvermeidungssteuerung/regelung” von dem Alarm in der ”Frontalkollisionsvermeidungssteuerung/regelung” zu unterscheiden, wird der Ton des Summers oder die Farbe der Lampe des Alarms 5 verändert.
Als nächstes werden die Details der ”Kollisionsbestimmung” im Schritt S22 basierend auf dem Flußdiagramm in 9 und den beispielhaften Ansichten in den 15 bis 17 erläutert.
Als erstes wird im Schritt S41 die Fahrzeuggeschwindigkeit Vi des Fahrzeugs Ai basierend auf den Ausgaben der Fahrzeuggeschwindigkeitsensoren S₅ ... berechnet, im Schritt S42 wird die Gierrate yi des Fahrzeugs Ai basierend auf der Ausgabe von dem Fahrzeuggierratesensor S₄ berechnet, im Schritt S43 wird der Abstand L zwischen dem Fahrzeug Ai und dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao basierend auf der Ausgabe von der Radareinrichtung 3 berechnet, im Schritt S44 wird die Relativgeschwindigkeit Vs zwischen dem Fahrzeug Ai und dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao basierend auf der Ausgabe von der Radareinrichtung 3 berechnet und im Schritt S45 wird der Relativwinkel θ zwischen dem Fahrzeug Ai und dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao basierend auf der Ausgabe von der Radareinrichtung 3 berechnet. In dem nachfolgenden Schritt S46 wird die korrekte Route R des Fahrzeugs Ai, welche ihm erlauben wird, das entgegenkommende Fahrzeug Ao ohne Kollision zu passieren, basierend auf einem korrekten seitlichen Abstand da, der von der momentanen Position des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao gemessen wird, eingestellt. Dieser korrekte seitliche Abstand da wird im Voraus eingestellt und beträgt beispielsweise 3 m. In dem nachfolgenden Schritt S47 wird die Gierrate yo des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao aus der Fahrzeuggeschwindigkeit Vi und der Gierrate yi des Fahrzeugs Ai und dem Positionsverhältnis zwischen dem Fahrzeug Ai und dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao berechnet. Im Schritt S48 wird die seitliche Abweichung δd zwischen der korrekten Route R und dem Fahrzeug Ai an der Position (vorhergesagte Kollisionsposition P) berechnet, wo das Fahrzeug Ai das entgegenkommende Fahrzeug Ao passiert. Der Schritt, in welchem diese seitliche Abweichung δd wird, ist detailliert unten unter Bezugnahme auf 15 erläutert.
15 veranschaulicht einen Zustand, in welchem das Fahrzeug Ai auf einer Straße, wo auf der linken Seite gefahren wird, irrtümlich in die Fahrzeugfahrbahn des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao kommt. In der Figur ist die korrekte seitliche Position Ai' die Position auf der korrekten Route R für das Fahrzeug Ai entsprechend der korrekten Position des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao in der seitlichen Richtung und der Abstand zwischen der korrekten seitlichen Position Ai' und dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao ist der korrekte seitliche Abstand da (beispielsweise 3 m). L bezeichnet den Abstand zwischen dem Fahrzeug Ai und dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao, welcher basierend auf der Ausgabe von der Radareinrichtung 3 berechnet wird. θ bezeichnet den Relativwinkel zwischen dem Fahrzeug Ai und dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao, welcher basierend auf der Ausgabe der Radareinrichtung 3 berechnet wird. ∊ bezeichnet den Winkel zwischen der Richtung der korrekten Route R für das Fahrzeug Ai und der Richtung des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao, welcher geometrisch basierend auf dem Abstand L und dem korrekten seitlichen Abstand da bestimmt wird. Vi bezeichnet die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs Ai, welche basierend auf den Ausgaben von den Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren S₅ ... berechnet wird. Vs bezeichnet die relative Fahrzeuggeschwindigkeit, welche der Differenz zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit Vi des Fahrzeugs Ai und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vo des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao entspricht, welche basierend auf der Ausgabe der Radareinrichtung 3 berechnet wird.
Bezüglich des schraffierten Dreiecks in 15 ist die Beziehung unten Xcos(θ + ∊) = Lsinθ (1)erfüllt, und wenn diese Gleichung für X gelöst ist, kann die folgende Gleichung X = Lsinθ/cos(θ + ∊) (2)erhalten werden. Der Wert des Kollisionszeitpunkts tc (die Zeitspanne bis zu dem Zeitpunkt des Passierens oder der Kollision), der basierend auf der Istzeit gemessen wird, kann durch Dividieren des Abstands L durch die Relativgeschwindigkeit Vs erhalten werden. tc = L/Vs (3)
Der Abstand Lc des Fahrzeugs Ai zur vorhergesagten Kollisionsposition P (Passierposition) kann als das Produkt der Fahrzeuggeschwindigkeit Vi mal der Kollisionszeit tc erhalten werden. Lc = Vi·tc = L(Vi/Vs) (4)
Da zwei rechtwinklige Dreiecke ähnlich sind, die ihre Scheitelpunkte in einem Winkel von (θ + ∊) an der Position des Fahrzeugs Ai besitzen, ist die folgende Beziehung erfüllt, wie aus 15 klar ist, Lc':L = δd:da + X (5)und außerdem kann die seitliche Abweichung δd wie folgt aus der Beziehung Lc' cos ∊ = Lccos(θ + ∊) und den Gleichungen (2), (4) und (5) erhalten werden.
Unter den fünf Variablen auf der rechten Seite der Gleichung (6) kann, da Vi immer berechnet werden kann und Vs, L, θ und ∊ aus einem einzigen Sende- und Empfangsereignis der Radareinrichtung 3 berechnet werden können, die seitliche Abweichung δd schnell an dem Punkt berechnet werden, wo die Radareinrichtung 3 das entgegenkommende Fahrzeug Ao zum erstenmal erfaßt. Daher ist sogar in dem Fall, wo die Kollisionszeit tc nicht lang genug ist, da das Fahrzeug Ai und das entgegenkommende Fahrzeug Ao sich einander nähern, möglich, schnell eine Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision durchzuführen und die Kollisionsvermeidungssteuerung/regelung zu beginnen.
Somit wird in Schritt S49 in dem Flußdiagramm in 9 die seitliche Abweichung δd mit einem vorbestimmten Referenzwert verglichen, um die Möglichkeit einer Kollision zu bestimmen. Wenn die seitliche Abweichung δd zwischen einem ersten Referenzwert δdn zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision und einem zweiten Referenzwert δdx zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision liegt, d. h. die Beziehung δdn < δd < δdx erfüllt ist, wird im Schritt S50 bestimmt, daß die Möglichkeit einer Kollision zwischen dem Fahrzeug Ai und dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao besteht (siehe 15). Wenn andererseits, wie in 16 gezeigt, δd ≤ δdn ist, oder wie in 17 gezeigt, δd ≤ δdx ist, wird im Schritt S51 bestimmt, daß keine Möglichkeit einer Kollision zwischen dem Fahrzeug Ai und dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao besteht. Der Zustand in 17 entspricht beispielsweise einem Fall, wo das Fahrzeug Ai schräg die Fahrzeugfahrbahn des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao kreuzt, um in eine Seitenstraße zu fahren.
Der erste Referenzwert δdn zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision und der zweite Referenzwert δdx zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision werden in geeigneter Weise entsprechend der Breite des Fahrzeugs Ai usw. gesetzt, beispielsweise wird der erste Referenzwert δdn zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision auf 1,5 m gesetzt und der zweite Referenzwert δdx zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision auf 4,5 m gesetzt.
In der obigen Erläuterung werden bei der Berechnung der seitlichen Abweichung δd die Gierrate yi des Fahrzeugs Ai und die Gierrate yo des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao nicht berücksichtigt, aber durch Berücksichtigung dieser Gierraten yi, yo kann die Kollision mit höherer Präzision vermieden werden.
Wenn das Fahrzeug Ai mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit von Vi und einer Gierrate von yi fährt, wird eine Querbeschleunigung von Viyi erzeugt und daher kann durch zweimaliges Integrieren dieses Viyi der Betrag der Seitenbewegung yi des Fahrzeugs Ai berechnet werden. Daher ist der Betrag der Seitenbewegung yi des Fahrzeugs Ai bei einer Kollisionszeit tc von L/Vs durch die Gleichung unten gegeben. yi = (Vi·yi/2)·(L/Vs)2 (7)
In ähnlicher Weise wird, wenn das entgegenkommende Fahrzeug Ao mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit von Vo und einer Gierrate von yo fährt, eine Querbeschleunigung von Voyo erzeugt und daher kann durch zweimaliges Integrieren dieses Voyo der Betrag der Seitenbewegung yo des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao berechnet werden. Daher ist der Betrag der Seitenbewegung yo des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao bei einer Kollisionszeit tc von L/Vs durch die Gleichung unten gegeben. yo = (Vo·yo/2)·(L/Vs)2 (8)
Somit kann unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung, in welcher die seitliche Abweichung δd der Gleichung (6) unter Verwendung des Betrags der Seitenbewegung yi des Fahrzeugs Ai und des Betrags der Seitenbewegung yo des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao korrigiert ist, die Präzision der seitlichen Abweichung δd weiter erhöht werden.
Die Gierrate yo des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao kann basierend auf dem Radius der Kurvenfahrt und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vo des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao durch Vorhersagen der Spur der Kurvenfahrt des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao durch mehrmaliges Erfassen der Position des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao basierend auf der Ausgabe von der Radareinrichtung 3 berechnet werden. Daher kann die Gierrate yo des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao nicht mittels eines einzigen Sende- und Empfangsereignisses der Radareinrichtung 3 erfaßt werden und eine kurze Berechnungszeit ist notwendig, um die Korrektur unter Verwendung der Gierrate yo des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao in der Gleichung (9) durchzuführen. Wie im Schritt S17 des Flußdiagramms in 6 erklärt ist, wird jedoch die Frontalkollisionsvermeidungssteuerung/regelung durchgeführt, wenn das Fahrzeug Ai in einer im wesentlichen geraden Linie fährt (Fahren auf einer geraden Straße) und es ist in diesem Fall selten, daß die Gierrate yo des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao einen großen Wert besitzt. Von diesem Standpunkt aus ist es möglich, eine ausreichende Präzision sicherzustellen, ohne die Korrektur unter Verwendung der Gierrate yo des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao auszuführen.
Anstelle feste Werte für den ersten Referenzwert δdn zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision und den zweiten Referenzwert δdx zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision zu verwenden, wenn der erste Referenzwert δdn zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision und der zweite Referenzwert δdx zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision durch die Fahrzustände des Fahrzeugs Ai und des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao zu dem Zeitpunkt korrigiert werden, wo die seitliche Abweichung δd berechnet wurde, kann die Frontalkollisionsvermeidungssteuerung/regelung mit noch höherer Präzision durchgeführt werden. D. h. die Korrektur des ersten Referenzwerts δdn zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision wird unter Verwendung der drei Korrekturkoeffizienten k1n, k2n und k3n wie in der folgenden Gleichung durchgeführt; δdn ← k1n·k2n·k3n·δdn (10)und die Korrektur des zweiten Referenzwerts δdx zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision wird unter Verwendung der drei Korrekturkoeffizienten k1x, k2x und k3x wie in der folgenden Gleichung durchgeführt. δdx ← k1x·k2x·k3x·δdx (11)
Die Korrekturkoeffizienten k1n, k1x werden in dem in 18A gezeigten Kennfeld basierend auf der Zeitspanne zur Kollision (Kollisionszeit tc) herausgesucht. In dem Bereich, wo vorhergesagt ist, daß der Fehler in der Berechnung der seitlichen Abweichung δd infolge einer kurzen Kollisionszeit tc klein ist, werden die Korrekturkoeffizienten k1n, k1x bei 1 gehalten. In dem Bereich, wo vorhergesagt ist, daß der Fehler in der Berechnung der seitlichen Abweichung δd infolge einer langen Kollisionszeit tc groß ist, erhöht sich der Korrekturkoeffizient k1n von 1 mit Zunahme der Kollisionszeit tc und der Korrekturkoeffizient k1x verringert sich von 1 mit Zunahme der Kollisionszeit tc. Somit kann durch Einschränkung der Breite zwischen dem ersten Referenzwert δdn zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision und dem zweiten Referenzwert δdx zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision in dem Bereich, wo der Fehler in der Berechnung der seitlichen Abweichung δd groß ist, verhindert werden, daß eine unzuverlässige Frontalkollisionsvermeidungssteuerung/regelung ausgeführt wird.
Die Korrekturkoeffizienten k2n, k2x werden in dem in 18B gezeigten Kennfeld basierend auf dem Abstand L zwischen dem Fahrzeug Ai und dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao herausgesucht. In dem Bereich, wo es vorhergesagt ist, daß der Fehler bei der Berechnung der seitlichen Abweichung δd infolge eines kurzen Abstands L klein ist, werden die Korrekturkoeffizienten k2n, k2x bei 1 beibehalten. In dem Bereich, wo vorhergesagt ist, daß der Fehler bei der Berechnung der seitlichen Abweichung δd infolge eines großen Abstands L groß ist, erhöht sich der Korrekturkoeffizient k2n von 1 mit Zunahme des Abstands L und der Korrekturkoeffizient k2x verringert sich von 1 mit Zunahme des Abstands L. Somit kann durch Einschränkung der Breite zwischen dem ersten Referenzwert δdn zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision und dem zweiten Referenzwert δdx zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision in dem Bereich, wo der Fehler bei der Berechnung der seitlichen Abweichung δd groß ist, verhindert werden, daß eine unzuverlässige Frontalkollisionsvermeidungssteuerung/regelung ausgeführt wird.
Die Korrekturkoeffizienten k3n, k3x werden aus dem in 18C gezeigten Kennfeld basierend auf der Gierrate yi von dem Fahrzeug Ai herausgesucht. Wenn vorhergesagt wird, daß der Fehler bei der Berechnung der seitlichen Abweichung δd klein ist, da die Gierrate yi des Fahrzeugs Ai 0 ist, werden die Korrekturkoeffizienten k3n, k3x auf 1 gesetzt. Wenn sich der Fehler bei der Berechnung der seitlichen Abweichung δd mit Zunahme der Gierrate yi des Fahrzeugs Ai erhöht, erhöht sich der Korrekturkoeffizient k3n von 1 und der Korrekturkoeffizient k3x verringert sich von 1. Somit kann durch Einengung der Breite zwischen dem ersten Referenzwert δdn zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision und dem zweiten Referenzwert δdx zur Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision in dem Bereich, wo der Fehler bei der Berechnung der seitlichen Abweichung δd groß ist, verhindert werden, daß eine unzuverlässige Frontalkollisionsvermeidungssteuerung/regelung durchgeführt wird.
Details der ”Alarmsteuerung/regelung” im Schritt S23 in dem Flußdiagramm in 7 werden basierend auf dem Flußdiagramm in 10 erklärt.
Als erstes wird die Kollisionsinformation im Schritt S61 erhalten. Die Kollisionsinformation umfaßt die Kollisionszeit tc (Zeit bis zur Kollision), die Fahrzustände des Fahrzeugs Ai und des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao an der vorhergesagten Kollisionsposition P, die seitliche Abweichung δd usw. In dem nachfolgenden Schritt S62 wird die Notwendigkeit für einen primären Alarm bestimmt, und wenn die Kollisionszeit tc beispielsweise kleiner als 4 Sekunden wird, wird die Alarmeinrichtung 5 im Schritt S63 betätigt, um den primären Alarm zu beginnen. In dem nachfolgenden Schritt S64 wird die Notwendigkeit für einen sekundären Alarm bestimmt und wenn die Kollisionszeit tc beispielsweise kleiner als 3 Sekunden wird, wird die Alarmeinrichtung 5 im Schritt S65 betätigt, um den sekundären Alarm zu beginnen. Der primäre Alarm wird ausgeführt, wenn eine vergleichsweise große Toleranz hinsichtlich der Zeit vor einer Kollision besteht, der sekundäre Alarm wird ausgeführt, wenn ein vergleichsweise enger Spielraum hinsichtlich der Zeit vor einer Kollision besteht und die Art des Tons des Summers, die Lautstärke des Tons und die Farbe der Lampe werden verändert, damit der Fahrer den Unterschied zwischen den zwei Alarmen erkennen kann. Der Fahrer kann eine spontane Ausweichbetätigung durchführen, indem er die Gefahr der Kollision als ein Ergebnis eines Alarms von der Alarmeinrichtung 5 erkennt.
Die ”Vermeidungssteuerung/regelung” im Schritt S24 des Flußdiagramms in 7 umfaßt eine ”Seitenbewegungssteuerung/regelung”, in welcher das Fahrzeug Ai dazu gebracht wird, sich in derselben Weise wie bei einem Fahrbahnwechsel seitlich zu bewegen, um eine Kollision mit dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao zu vermeiden, und eine ”Gierwinkelkorrektursteuerung/regelung”, in welcher in der Phase, wenn die Seitenbewegung beendet ist, der Gierwinkel des Fahrzeugs Ai in den Zustand zurückgeführt wird, in dem er zu dem Zeitpunkt war, als mit der Seitenbewegung begonnen wurde. Details der ”Seitenbewegungssteuerung/regelung” zwischen der ”Vermeidungssteuerung/regelung” in Schritt S24 werden unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm in 11 beschrieben.
Zuerst wird nach Erhalt der Kollisionsinformation im Schritt S71 auf dieselbe Art und Weise wie im Schritt S61 im Schritt S72 bestimmt, ob die Lenkung begonnen hat oder nicht und wenn die Kollisionszeit tc kleiner als eine Schwelle τ_o (beispielsweise 2,2 Sekunden) wird, was kürzer als die 3 Sekunden ist, was die Schwelle für den sekundären Alarm darstellt, wird der Betrag der Seitenbewegung, welcher notwendig ist, um eine Kollision zu vermeiden, im Schritt S73 berechnet. Dieser Betrag der Seitenbewegung ist im Grunde der neueste Wert für die seitliche Abweichung δd, die im Schritt S48 berechnet wird, aber um Fehler zu beseitigen, wird unter Verwendung des vorangehenden Werts ein Durchschnittswert erhalten. In dem nachfolgenden Schritt S74 und den folgenden wird der Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ zum Antrieb des Aktuators 17 zur Vermeidungslenkung berechnet.
D. h. im Schritt S74 wird der Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ gesetzt, welcher eine Referenz wird. Wie in den 19A und 19B gezeigt, wird die Vermeidungslenkung so durchgeführt, daß das Fahrzeug Ai nach dem Ausweichen des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao in seine Ausgangslage zurückkehrt und ein Referenzwert für den Betrag der Seitenbewegung zu dem Zeitpunkt, wenn die Kollisionszeit tc (Schwelle τ_o) vorbei ist, wird beispielsweise auf 2 m gesetzt, während der Effekt der Kollisionsvermeidung und der Verhütung des endgültigen Abweichens von der Fahrzeugfahrbahn in Betracht gezogen wird. Darüber hinaus muß verhindert werden, daß die maximale Querbeschleunigung YG und die durch die Ausweichlenkung erzeugte Lenkgeschwindigkeit zu groß wird und dem Fahrer ein unangenehmes Gefühl verschafft und die Seitenbewegung von 2 m muß durchgeführt werden, wenn eine Zeit τ_o von 2,2 Sekunden vergangen ist, nachdem die Lenkung begonnen hat. Von den oben erwähnten Voraussetzungen wird beispielsweise die maximale Querbeschleunigung YG auf etwa 0,15 G gesetzt und die Lenkfrequenz wird auf etwa 4 Sekunden (0,25 Hz) in der Ausführungsform gesetzt.
Um das Fahrzeug in seine ursprüngliche Fahrzeuglage (den Gierwinkel vor dem Beginn der Kollisionsvermeidung) nach der Erzeugung des Betrags der Seitenbewegung zur Vermeidung einer Kollision zurückzuführen, wie in 19A gezeigt ist, d. h. um derselben Bewegung wie der eines Spur- bzw. Fahrbahnwechsels zu folgen, wird ein Referenzseitenbewegungssteuer/regelstrom I₁, der eine durch die durchgezogene Linie in 19B gezeigte sinusförmige Form aufweist, dem Aktuator 17 der elektrischen Servolenkungseinrichtung 2 zugeführt. Obwohl die Amplitude des Seitenbewegungssteuer/regelstroms I₁ abhängig von dem Gewicht des Fahrzeugs, der Eigenschaften der Reifen, der Federungsgeometrie usw. abhängt, beträgt er im Fall eines normalen Personenwagens geeigneterweise etwa 784,53 N (80 kgf), wenn er in den durch den Aktuator 17 erzeugten Schub der Zahnstange 15 umgewandelt wird (etwa 147,1 bis 196,1 N·cm (15 bis 20 kgf·cm), wenn er in die Lenkkraft umgewandelt wird, die durch den Fahrer an das Lenkrad 1 angelegt wird).
Wenn der dem Aktuator 17 zugeführte Strom erhöht wird, erhöht sich das durch den Aktuator 17 erzeugte Lenkdrehmoment. Daher entspricht das Setzen eines Zielwerts für das Lenken, der benötigt wird, um eine Kollision zu vermeiden unter Verwendung des Werts für den Strom, der dem Aktuator 17 zugeführt wird, dem Setzen des Zielwerts für das Lenken unter Verwendung des durch den Aktuator 17 erzeugten Lenkdrehmoments.
Nur wenn der Fahrer spontan keine Lenkbetätigung durchführt, wird der Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ dem Aktuator 17 ohne Abänderung zugeführt. Falls der Fahrer das Lenkrad 1 stark festhält, wird ein Teil des Seitenbewegungssteuer/regelstroms I₁ durch den Unterstützungssteuer/regelstrom I der elektrischen Servolenkungseinrichtung 2 ausgeglichen und daher kann der Betrag der Seitenbewegung verringert werden. Dies ist der Fall, wenn der Fahrer das Lenkrad 1 stark festhält, wo der Fahrer entscheidet, daß es nicht notwendig ist, eine Kollisionsvermeidung durch spontanes Lenken durchzuführen, und diese Absicht des Fahrers durch den Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ reflektiert wird. In einem solchen Fall ist es möglich, den Fahrer durch das Lenkrad 1 über die Gefahr einer Kollision zu informieren, da das durch den Aktuator 17 erzeugte Lenkdrehmoment zu den Händen des Fahrers übertragen wird, welche das Lenkrad 1 stark festhalten.
Der in 19B durch die durchgezogene Linie gezeigte Referenzseitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ ist unter der Annahme gesetzt, daß die Richtung, in welcher das Fahrzeug Ai fährt, wie in 20A gezeigt, parallel zur Fahrzeugfahrbahn verläuft, aber wie in 20B gezeigt, nimmt der Betrag der für das Ausweichen notwendigen Seitenbewegung zu, wenn die Richtung, in welcher das Fahrzeug Ai fährt, durch einen Ablenkungswinkel von α > 0 zur Seite des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao hin dargestellt ist (rechtsseitig), wohingegen sich, wie in 20C gezeigt, der für das Ausweichen notwendige Betrag der Seitenbewegung verringert, wenn die Richtung, in welcher das Fahrzeug Ai fährt, durch einen Ablenkungswinkel von α < 0 zur Seite hin dargestellt ist, die der des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao entgegengesetzt ist (linksseitig). Im Schritt S75 wird daher ein Seitenbewegungssteuer/regelstromkorrekturkoeffizient unter Verwendung des Ablenkungswinkels α basierend auf dem in 21 gezeigten Kennfeld herausgesucht und der korrigierte Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ wird durch Multiplizieren des Referenzseitenbewegungssteuer/regelstroms I₁ mit dem Seitenbewegungssteuer/regelstromkorrekturkoeffizienten berechnet. Daher erhöht sich die Amplitude des korrigierten Seitenbewegungssteuer/regelstroms I₁, wenn die Richtung, in welche das Fahrzeug Ai fährt, zur Seite des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao hin dargestellt ist, und verringert sich seine Amplitude, wenn die Richtung, in welche das Fahrzeug Ai fährt, zur Seite entgegengesetzt zu der des entgegenkommenden Fahrzeugs Ao dargestellt ist.
In dem nachfolgenden Schritt S76 wird der Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ ferner gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit Vi des Fahrzeugs Ai korrigiert. Der Referenzseitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ ist so gesetzt, daß die Frequenz konstant ist und die auf diese Weise erzeugte Querbeschleunigung YG konstant ist, und daher ändert sich der Betrag der Seitenbewegung nicht wesentlich, sogar wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vi sich ändert, aber in der Realität besteht infolge des Einflusses der Reibungskraft zwischen den Reifen und der Straßenoberfläche, die beim Lenken auftritt, ein Fall, in welchem ein großer Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ benötigt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist und der benötigte Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ nimmt ab, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist. Daher wird der Seitenbewegungssteuer/regelstromkorrekturkoeffizient abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit Vi basierend auf dem in 22 gezeigten Kennfeld herausgesucht und eine weitere Korrektur wird durchgeführt, indem der Seitenbewegungs steuer/regelstrom I₁, welcher im Schritt S75 korrigiert wurde, mit dem Seitenbewegungssteuer/regelstrom korrekturkoeffizientenmultipliziertwird.
In dem nachfolgenden Schritt S77 wird der Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ weiter basierend auf dem Betrag der Seitenbewegung (seitliche Abweichung δd), der im Schritt S73 berechnet wird, korrigiert. D. h. in dem Fall, in welchem der Betrag der Seitenbewegung, der zur Vermeidung der Kollision notwendig ist, kleiner als der Betrag der Seitenbewegung ist, der durch den in den Schritten S74 bis S76 berechneten Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ erzeugt wird, wird der Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ korrigiert, um sich proportional zum Betrag zu verringern, um den die zur Vermeidung der Kollision benötigte Seitenbewegung kleiner ist. Andererseits wird in dem Fall, wo der zur Vermeidung einer Kollision benötigte Betrag der Seitenbewegung größer als der Betrag der Seitenbewegung ist, der durch den in den Schritten S74 bis S76 berechneten Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ erzeugt wird, der Seitenbewegungsteuer/regelstrom I₁ nicht korrigiert.
Im Schritt S78 wird der Betrieb des Aktuators 17 gemäß dem in dem Schritt S77 berechneten Endseitenbewegungsteuer/regelstrom I₁ gesteuert/geregelt, um eine Kollision mit dem entgegenkommenden Fahrzeug Ao zu vermeiden.
Als nächstes werden die Details der ”Gierwinkelkorrektursteuerung/regelung” aus den ”Vermeidungslenksteuerungen/regelungen” im Schritt S24 unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm in 12 erläutert.
Nachdem zuerst im Schritt S81 die Kollisionsinformation auf dieselbe Weise, wie im Schritt S61 erhalten wird, wird im Schritt S82 bestimmt, ob mit der Berechnung des Gierwinkels begonnen werden soll oder nicht. Die Berechnung des Gierwinkels wird nicht immer durchgeführt und sie wird zur selben Zeit begonnen wie mit dem Lenken der Seitenbewegungssteuerung/ regelung im Schritt S72 begonnen wird. Wenn es Zeit wird, mit dem Lenken der Seitenbewegungssteuerung/regelung zu beginnen, wird im Schritt S83 der Gierwinkel ß des Fahrzeugs durch Integrieren der Gierrate yi des Fahrzeugs Ai, die durch den Fahrzeuggierratesensor S₄ von dem Punkt aus erfaßt wird, an welchem mit dem Lenken von der Seitenbewegungssteuerung/regelung begonnen wird, berechnet. Daher beträgt der Gierwinkel ß des Fahrzeugs an dem Punkt, an welchem mit dem Lenken von der Seitenbewegungssteuerung/regelung begonnen wird, immer 0. Somit kann der Gierwinkel ß des Fahrzeugs Ai präzise erfaßt werden, während der Einfluß der Drift des Fahrzeuggierratesensors S₄ eliminiert wird.
Nachfolgend wird im Schritt S84 bestimmt, ob mit der Gierwinkelkorrektursteuerung/regelung begonnen werden soll oder nicht. Mit der Gierwinkelkorrektursteuerung/regelung wird begonnen, wenn der Gierwinkel in der Endstufe der Seitenbewegungssteuerung/regelung sich 0 nähert und in der vorliegenden Ausführungsform wird die Gierwinkelkorrektursteuerung/regelung 1 Sekunde vor der Beendigung der Seitenbewegungssteuerung/regelung begonnen, welche gesetzt ist, um für 4 Sekunden ausgeführt zu werden, mit anderen Worten 3 Sekunden nachdem die Seitenbewegungssteuerung/regelung begonnen hat. Durch Setzen der Dauer der Seitenbewegungssteuerung/regelung auf 4 Sekunden ist es möglich zu verhindern, daß die automatische Lenkung zur Vermeidung einer Kollision rasch ausgeführt wird, was dem Fahrer ein unangenehmes Gefühl vermittelt. Da die Gierwinkelkorrektursteuerung/regelung nicht während der ersten 3 Sekunden durchgeführt wird, was der wesentliche Teil der Seitenbewegungssteuerung/regelung ist, kann darüber hinaus eine zuverlässige Seitenbewegung durchgeführt werden, indem verhindert wird, daß die Gierwinkelkorrektursteuerung/regelung die Seitenbewegungssteuerung/regelung stört, und außerdem kann die Gierwinkelkorrektursteuerung/regelung effektiv in der Endphase der Seitenbewegungssteuerung/regelung durchgeführt werden. Zusätzlich wird die Gierwinkelkorrektursteuerung/regelung durchgeführt, um den Gierwinkel ß des Fahrzeugs Ai, welcher sich durch die Seitenbewegungssteuerung/regelung verändert hat, in seinen Ausgangszustand zurückzuführen, und sie kann daher nach Abschluß der Seitenbewegungssteuerung/regelung begonnen werden.
Nachfolgend wird im Schritt S85 der Gierwinkelkorrektursteuer/regelstrom I₂ zum Betrieb des Aktuators 17 berechnet, um den Gierwinkel ß des Fahrzeugs auf 0 zurückzubringen, und im Schritt S86 wird der Aktuator 17 betrieben, indem der Gierwinkelkorrektursteuer/regelstroms I₂ dem Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ zur Durchführung der Seitenbewegungssteuerung/regelung überlagert wird.
Dies wird detaillierter unter Bezugnahme auf 23 beschrieben. Die Abweichung zwischen dem Zielgierwinkel ß₀ = 0 bei der Beendigung der Gierwinkelkorrektursteuerung/regelung und dem tatsächlichen Gierwinkel ß, welcher durch Integrieren der Gierrate δi des Fahrzeugs Ai erhalten wird, wird berechnet; ein PI-Regler, in welchen die Abweichung eingegeben wird, berechnet den Gierwinkelkorrektursteuer/regelstrom I₂, um eine Rückführungssteuerung/regelung durchzuführen, welche die Abweichung zu 0 konvergiert. Dieser Gierwinkelkorrektursteuer/regelstrom I₂ wird dem Unterstützungssteuer/regelstrom I zur Unterstützung der Lenkbetätigung durch den Fahrer und dem Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ hinzugefügt und der Aktuator 17 wird basierend auf dem summierten Wert betrieben.
Wenn jedoch durch den Fahrer während der Kollisionsvermeidungssteuerung/regelung ein großes Lenkdrehmoment in das Lenkrad 1 eingegeben wird, kann die Abweichung divergieren, ohne zu 0 zu konvergieren und in einem solchen Fall wird ein großer Gierwinkelkorrektursteuer/regelstrom I₂ berechnet und es besteht eine Möglichkeit, daß der Aktuator 17 über die Absicht des Fahrers hinaus arbeitet. Daher ist es möglich, das dem Fahrer vermittelte unangenehme Gefühl zu reduzieren, indem der Gierwinkelkorrektursteuer/regelstrom I₂ begrenzt wird, um nicht den Unterstützungssteuer/regelstrom I und den Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁ zu übersteigen.
24 veranschaulicht die Addition des Seitenbewegungssteuer/regelstroms I₁ zu dem Gierwinkelkorrektursteuer/regelstrom I₂. Hierbei wird angenommen, daß eine Lenkbetätigung durch den Fahrer nicht durchgeführt wird und daher wird der Unterstützungssteuer/regelstrom I 0. Der Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁, der eine sinusförmige Form besitzt, wird über 4 Sekunden, was einem Zyklus desselben entspricht, vom Zeitpunkt des Beginns der Kollisionsvermeidungssteuerung/regelung an ausgegeben, und die Ausgabe des Gierwinkelkorrektursteuer/regelstroms I₂ wird 3 Sekunden nach dem Beginn der Kollisionsvermeidungssteuerung/regelung begonnen und wird obligatorisch nach 2 Sekunden beendet, sogar wenn der tatsächliche Gierwinkel ß nicht zu 0 konvergiert ist. Daher wird die Kollisionsvermeidungssteuerung/regelung 5 Sekunden nach ihrem Beginn beendet. Somit kann durch Beendigung der Gierwinkelkorrektursteuerung/regelung in einer begrenzten Zeit eine endlose Fortdauer der Gierwinkelkorrektursteuerung/regelung, ohne daß dabei der tatsächliche Gierwinkel ß zu 0 konvergiert, verhindert werden. Darüber hinaus ist es durch teilweises Überlappen der Seitenbewegungssteuerung/regelung und der Gierwinkelkorrektursteuerung/regelung möglich, die Konvergenz der Steuerung/Regelung zu verbessern.
Wenn der Lenkzielwert zur Vermeidung einer Kollision als ein Lenkwinkel gesetzt ist, erzeugt der Aktuator 17 in dem Fall, wo der Fahrer das Lenkrad 1 festhält, ein großes Lenkdrehmoment, und dieses Lenkdrehmoment wird zum Fahrer übertragen, was ein unangenehmes Gefühl bewirkt, da der tatsächliche Lenkwinkel nicht zum Ziellenkwinkel konvergiert. Jedoch übersteigt das von dem Aktuator 17 erzeugte Lenkdrehmoment ein vorbestimmtes Lenkdrehmoment nicht und somit kann das dem Fahrer vermittelte unangenehme Gefühl verringert werden, da gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Lenkzielwert zur Vermeidung einer Kollision durch das Lenkdrehmoment (d. h. den Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁) gesetzt wird, sogar wenn der Fahrer das Lenkrad 1 stark festhält.
Das Objekterfassungsmittel der Erfindung ist nicht auf die Radareinrichtung 3 beschränkt und es kann ein anderes Mittel, wie z. B. eine Fernsehkamera, sein.
Wie vorangehend beschrieben, kann eine Kollision mit dem entgegenkommenden Fahrzeug sogar in dem Fall, wo der Fahrer nicht spontan eine Betätigung zur Vermeidung der Kollision durchführt, zuverlässig vermieden werden, wenn eine Möglichkeit einer Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem entgegenkommenden Fahrzeug bestehet, da das Kollisionsvermeidungslenkdrehmomentberechnungsmittel ein Seitenbewegungslenkdrehmoment berechnet und das Aktuatorssteuer/regelmittel den Betrieb des Aktuators basierend auf dem Seitenbewegungslenkdrehmoment steuert/regelt, um das Fahrzeug seitlich zu bewegen. Darüber hinaus kann der Aktuator daran gehindert werden, ein übermäßiges Lenkdrehmoment zu erzeugen, das dem Fahrer ein unangenehmes Gefühl vermittelt, da der Lenkzielwert zur Vermeidung der Kollision unter Verwendung des Lenkdrehmoments anstelle des Lenkwinkels gesetzt wird, sogar wenn der Fahrer das Lenkrad stark festhält.
Da der Betrieb des Aktuators, der einen elektrischen Motor umfaßt, basierend auf einem Unterstützungslenkdrehmoment zur Unterstützung der Lenkbetätigung durch den Fahrer und dem Seitenbewegungslenkdrehmoment gesteuert/geregelt wird, kann die Unterstützungsfunktion für den Fahrer, der spontan eine Lenkung durchführt, und die automatische Lenkungsfunktion zur Vermeidung einer Kollision gleichzeitig bewirkt werden.
Da das Seitenbewegungslenkdrehmoment zu dem Gierwinkelkorrekturlenkdrehmoment zur Rückführung der Fahrzeuglage nach der Vermeidung einer Kollision in den Zustand, in dem sie vor der Vermeidung einer Kollision war, addiert wird, kann sogar dann, wenn die Fahrzeuglage des Fahrzeugs als ein Ergebnis der Kollisionsvermeidung durch das Seitenbewegungslenk drehmoment gestört ist, die Fahrzeuglage durch das Gierwinkelkorrekturlenkdrehmoment automatisch in ihren Ausgangszustand zurückgebracht und somit die Betriebsbelastung und das dem Fahrer vermittelte unangenehme Gefühl verringert werden.
Wenn der Fahrer spontan lenkt, kann die Lenkbetätigung durch den Fahrer durch das Unterstützungslenkdrehmoment genau unterstützt werden. Wenn überdies der Fahrer nicht spontan lenkt und das Lenkrad weiter festhält, kann das Seitenbewegungslenkdrehmoment zur Vermeidung einer Kollision ohne Behinderung erzeugt werden, da die Lenkungsunterstützung in der Richtung entgegengesetzt zur Lenkrichtung durch den Fahrer erlaubt ist.
Da der Betrag der Seitenbewegung des Fahrzeugs durch das Seitenbewegungslenkdrehmoment begrenzt ist, um nicht höher als ein vorbestimmter Wert zu sein, kann das Fahrzeug daran gehindert werden, infolge eines zu großen Seitenbewegungsbetrags zur Vermeidung einer Kollision von der Straße zu driften.
Da das Seitenbewegungslenkdrehmoment zunimmt, wenn sich die Richtung, in welcher das Fahrzeug fährt, dem entgegenkommenden Fahrzeug nähert, wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Kollision besteht, kann ein großer Seitenbewegungsbetrag erzeugt werden, um so die Kollision zuverlässig zu vermeiden.
Da mit Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs das Seitenbewegungslenkdrehmoment zunimmt, wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Kollision besteht, kann ein großer Seitenbewegungsbetrag erzeugt und somit die Kollision zuverlässig vermieden werden.
Zusätzlich nimmt das von dem Aktuator 17 erzeugte Lenkdrehmoment zu, wenn der dem Aktuator 17 zugeführte Strom erhöht wird, und daher entsprechen in der Ausführungsform der Seitenbewegungssteuer/regelstrom I₁, der Gierwinkelkorrektursteuer/regelstrom I₂ und der Unterstützungs steuer/regelstrom I jeweils dem Seitenbewegungslenkdrehmoment, dem Gierwinkelkorrekturlenkdrehmoment und dem Unterstützungslenkdrehmoment in der Erfindung.
Die Erfindung kann in anderen spezifischen Formen dargestellt sein, ohne von der Idee oder dessen wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die offenbarten Ausführungsformen sind daher in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht restriktiv zu verstehen, wobei sich der Schutzbereich der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorangehende Beschreibung ergibt und alle in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen Änderungen sind daher darin eingeschlossen.
Eine Lenkungsaktuator wird daran gehindert, ein übermäßiges Lenkdrehmoment zu erzeugen, das einem Fahrer, der ein Lenkrad hält, ein unangenehmes Gefühl vermittelt, wenn eine Kollision zwischen einem Fahrzeug und einem entgegenkommenden Fahrzeug durch die automatische Lenkung durch der Aktuator vermieden wird. Wenn einen Möglichkeit einer Kollision zwischen dem Fahrzeug und einem entgegenkommenden Fahrzeug besteht, wird die Kollision mit dem entgegenkommenden Fahrzeug dadurch verhindert, daß ein Seitenbewegungssteuer/regelstrom mit einer sinusförmigen Form dem Aktuator einer elektrischen Servolenkungseinrichtung zugeführt wird, um das Fahrzeug seitlich zu bewegen. Der Gierwinkel des Fahrzeugs wird durch gleichzeitiges Integrieren der Gierrate mit dem Beginn der Seitenbewegung erfaßt und um die Fahrzeuglage des Fahrzeugs durch Konvergieren des Gierwinkels zu 0 in der Endphase der Seitenbewegung in ihren Ausgangszustand zurückzuführen, wird ein Gierwinkelkorrektursteuer/-regelstrom dem Seitenbewegungssteuer/regelstrom überlagert und dem Aktuator zugeführt. Unter Verwendung des dem Aktuator zugeführten Stroms (d. h. das durch den Aktuator erzeugte Lenkdrehmoment) als der Lenkzielwert zur Vermeidung einer Kollision anstelle des Lenkwinkels, kann der Aktuator daran gehindert werden, ein übermäßiges Lenkdrehmoment zu erzeugen, das einem Fahrer ein unangenehmes Gefühl vermittelt.

Claims

Fahrzeugfahrsicherheitseinrichtung, umfassend: ein Objekterfassungsmittel (3) zur Erfassung eines Objekts, das in der Richtung vorhanden ist, in welche das Fahrzeug (Ai) fährt, ein Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel (S₅) zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Verhältnisberechnungsmittel (M1) zur Erfassung eines entgegenkommenden Fahrzeugs (Ao) basierend auf der Ausgabe des Objekterfassungsmittels (3) und der von dem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel (S₅) erfassten Geschwindigkeit des Fahrzeugs (Ai) und zur Berechnung des Verhältnisses zwischen dem Fahrzeug (Ai) und dem entgegenkommenden Fahrzeug (Ao), ein die korrekte Route festlegendes Mittel (M2) zum Festlegen einer korrekten Route (R) für das Fahrzeug (Ai), um das entgegenkommende Fahrzeug (Ao) zu passieren, ein Kollisionspositionsvorhersagemittel (M4) zur Bestimmung einer vorhergesagten Kollisionsposition (P), bei der angenommen wird, dass das Fahrzeug (Ai) mit dem entgegenkommenden Fahrzeug (Ao) kollidiert, basierend auf dem durch das Verhältnisberechnungsmittel (M1) berechneten Verhältnis und der Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Aktuator (17) zur Lenkung des Fahrzeugs (Ai), und ein Aktuatorssteuer/regelmittel (M7) zur Steuerung/Regelung des Betriebs des Aktuators (17), dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugfahrsicherheitseinrichtung ferner ein Kollisionsvermeidungslenkdrehmomentberechnungsmittel (M6) umfasst zur Berechnung eines Seitenbewegungslenkdrehmoments, das benötigt wird, um eine Kollision mit dem entgegenkommenden Fahrzeug (Ao) zu vermeiden, indem das Fahrzeug (Ai) basierend auf einem Vergleich zwischen der vorhergesagten Kollisionsposition (P) und der korrekten Route (R) seitlich bewegt wird, dass der Aktuator (17) ein elektrischer Motor ist und das Aktuatorssteuer/regelmittel (M7) den Betrieb des Aktuators (17) basierend auf einem Unterstützungslenkdrehmoment zur Unterstützung der Lenkbetätigung durch den Fahrer und dem durch das Kollisionsvermeidungslenkdrehmomentberechnungsmittel (M6) berechneten Seitenbewegungslenkdrehmoment steuert/regelt, und dass das Kollisionsvermeidungslenkdrehmomentberechnungsmittel (M6) das Seitenbewegungslenkdrehmoment zu einem Gierwinkelkorrekturlenkdrehmoment zur Rückführung der Fahrzeuglage nach einer Kollisionsvermeidung in den Zustand, in dem die Fahrzeuglage vor der Kollisionsvermeidung war, addiert.
Fahrzeugfahrsicherheitseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterstützungslenkdrehmoment gesetzt ist, um die Lenkungsunterstützung in der Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Lenkung durch den Fahrer zu verhindern und wenn eine Kollision sowohl durch das Unterstützungslenkdrehmoment als auch das Seitenbewegungslenkdrehmoment verhindert wird, ist die Lenkungsunterstützung in die Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Lenkung durch den Fahrer erlaubt.
Fahrzeugfahrsicherheitseinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Seitenbewegung des Fahrzeugs durch das Seitenbewegungslenkdrehmoment auf nicht höher als einen vorbestimmten Wert gesetzt ist.
Fahrzeugfahrsicherheitseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, das Seitenbewegungslenkdrehmoment sich erhöht, wenn sich die Richtung, in welcher das Fahrzeug (Ai) fährt, dem entgegenkommenden Fahrzeug (Ao) nähert.
Fahrzeugfahrsicherheitseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenbewegungslenkdrehmoment mit Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs (Ai) zunimmt.