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Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine Fahrzeugkinetik gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, und bezieht sich insbesondere auf ein Steuersystem für eine Fahrzeugkinetik, welches in der Lage ist, basierend auf einer äußeren Umgebung, welche ein betreffendes Fahrzeug umgibt, Kinetikeigenschaften zu modifizieren.
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Fahrzeugkinetikeigenschaften, beispielsweise das Fahren, Kurvenfahren oder Anhalten, ändern sich abhängig von Betriebspunkten von Vorrichtungen (z. B. Motor, Lenkung, Aufhängung, Bremsen oder anderen Fahrzeugmechanismen) und weiterhin abhängig von Fahrbahnsteigungen oder -gefällen. Von daher führt ein Fahrer vorhersagbare Handlungen durch, nachdem er die Fahrzeugkinetikeigenschaften verstanden hat oder er führt modifizierende Handlungen durch, nachdem er die Wirkungsweisen des Fahrzeugs verstanden hat. Insbesondere muss ein Fahrer auf Änderungen in den Fahrzeugeigenschaften ansprechen oder reagieren können.
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Bestimmte Beispiele hierfür sind wie folgt:
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1) Eigenschaftsänderungen oder -schwankungen aufgrund von Vorrichtungen
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Ein Schalten zwischen einzelnen Getriebepositionen ändert eine Fahreigenschaft bei einer Betätigung des Gaspedals. Beispielsweise ändert sich oder schwankt ein Gaspedalbetätigungsgrad aufgrund eines gewählten Übersetzungsverhältnisses oder das Ansprechverhalten ändert sich aufgrund von Betriebspunkten eines Drehmomentwandlers oder eines Motors.
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Weiterhin ändert sich das Ansprechverhalten durch Schwankungen oder Änderungen in den Motorbetriebspunkten, z. B. der Motordrehzahl oder der Motorbelastung. Beispielsweise ändert sich bei einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung das Ansprechverhalten aufgrund des Verhaltens des Luftansaugsystems, von Schaltvorgängen aufgrund einer Steuerung oder aufgrund einer Steuerung für ein Ventil für Ansaugluft/Abgas.
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Weiterhin wird üblicherweise ein Fahrzeug so konstruiert, dass es bei zunehmender Kurvenkrümmung leicht untersteuert (oder eine zunehmende Seitenbeschleunigung zeigt). Beispielsweise wird ein Fahrzeug unter Berücksichtigung der Gewichtsverteilung, der Lenker- und Aufhängungsgeometrie, der Aufhängungskinematik oder der Reifeneigenschaften konstruiert. Ein so konstruiertes Fahrzeug neigt dazu, einen Mangel an zusätzlichem Lenkvermögen zu haben, wenn das Fahrzeug während der Kurvenfahrt in eine enger werdende Kurve einfährt.
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2) Eigenschaftsänderungen aufgrund von Fahrbahnbeschaffenheiten
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Eine Fahrbahnneigung ändert eine vertikale Lastbalance an den Vorder- und Hinterrädern, so dass sich die Lenkeigenschaften weiter ändern. Beispielsweise nimmt bei einer Steigung die Last an den Vorderrädern ab, so dass das Fahrzeug zum Untersteuern neigt. Im Gegensatz hierzu nimmt bei einem Gefälle die Last an den Vorderrädern zu, so dass das Fahrzeug zum Übersteuern neigt. Weiterhin ändert sich eine Fahrzeugkinetikeigenschaft abhängig vom Reibungskoeffizienten μ der Fahrbahnoberfläche. Der Fahrer muss daher den jeweiligen Zustand der Fahrbahnoberfläche erkennen und berücksichtigen.
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Das Erkennungsvermögen seitens des Fahrers oder ein Gefühl für eine Beschleunigung oder eine Kurvenfahrt während der Fahrt des Fahrzeugs ist auch dann unterschiedlich, wenn die gleiche Beschleunigung oder die gleiche Kurvenfahrt durchgeführt wird, und zwar in den folgenden einzelnen Fällen:
- – wenn vor dem Fahrzeug eine Kurve oder eine Fahrbahnneigung vorhanden ist;
- – wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug vor dem Fahrzeug vorhanden ist; oder
- – wenn eine Fahrbahn vor dem Fahrzeug enger wird.
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Weiterhin beeinflussen Bedingungen wie Helligkeit oder das Wetter um das jeweilige Fahrzeug herum das Erkennungsvermögen seitens des Fahrers. Das Erkennungsvermögen oder die Empfindlichkeit des Fahrers ändert sich auch abhängig von der Sichtweite des Fahrers.
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Genauer gesagt, wenn die Ausrichtung eines Fahrzeugs eine Neigung aufweist, wird ein Gefühl für Beschleunigung oder ein Gefühl für eine Kurvenfahrt möglicherweise stark. Wenn beispielsweise das Vorderende eines Fahrzeugs aufgrund eines Fahrmanövers ansteigt (”Nase geht hoch”), kann das Gefühl für Beschleunigung ansteigen. Wenn aufgrund eines Bremsvorgangs das Vorderende des Fahrzeugs nach unten geht (”Nase taucht ein”), kann das Gefühl für Verzögerung ansteigen. Wenn das Fahrzeug während einer Kurvenfahrt eine Rollbewegung ausführt, kann das Gefühl oder Empfinden für eine Kurvenfahrt ansteigen.
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Ein Fahrer muss somit eine Handlung passend durchführen, da Beziehungen zwischen unterschiedlichen Parametern durch Einflüsse der Fahrzeugeigenschaften oder der Fahrbahnbeschaffenheit geändert werden. Die verschiedenen Parameter umfassen die tatsächliche Beschleunigung, tatsächliche Verzögerung oder Kurvenfahrteinwirkung; Fahrzeugpositionen bei den relevanten Vorgängen; und Handlungen seitens des Fahrers für einzelne Teile des Fahrzeugs, welche das Voranstehende verursachen.
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Die Druckschrift
DE 100 19 191 A1 offenbart ein Verfahren zur adaptiven Abstands- und/oder Fahrgeschwindigkeitsregelung und lehrt, zur Einstellung eines Zwischenfahrzeugabstands oder zur Durchführung einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung zwei Betriebsarten bereitzustellen, über welche ein Fahrer einwirken kann. Eine Beeinflussung durch die Umgebungsinformation kann möglich sein, jedoch erfolgt kein Ansprechen auf die Bedienung bzw. Manipulation oder Anforderung durch den Fahrer.
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Weiter offenbart die Druckschrift
DE 198 33 645 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Längsbewegungssteuerung eines Kraftfahrzeugs und beschreibt eine Zwischenfahrzeugabstandsteuerung, die eingestellt wird. Ein Ansprechen auf die Manipulation oder Anforderung durch den Fahrer erfolgt dabei nicht.
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Die Druckschrift
DE 197 29 952 A1 betrifft ein Kraftfahrzeug mit Sensor und Regeleinrichtung und Abstandssensor für Kraftfahrzeuge und offenbart eine Anordnung eines Sensors zur Erfassung eines Zwischenfahrzeugabstands oder von auszugebenden Parametern. Dabei wird auf eine adaptive Geschwindigkeitsregelung Bezug genommen. Ein Ansprechen auf die Manipulation oder Anforderung durch den Fahrer erfolgt ebenfalls nicht.
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Die Druckschrift
DE 101 18 707 A1 offenbart ein Verfahren zur Kollisionsverhinderung bei Kraftfahrzeugen und bezieht sich auf ein Kollisionsverhinderungssystem, lehrt aber ebenfalls kein System, bei dem ein Ansprechen auf die Manipulation oder Anforderung durch den Fahrer geändert wird.
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Die Druckschrift
DE 100 04 525 A1 offenbart ein Verfahren zur Geschwindigkeits- und Abstandsregelung eines Kraftfahrzeugs und beschreibt eine adaptive Geschwindigkeitsregelung, bei welcher Änderungen in Übereinstimmung mit einer Verkehrsspurenanzahl oder Verkehrsinformation aus der Navigation durchgeführt werden. Es wird jedoch keinerlei Steuerung zur Änderung eines Ansprechens auf die Manipulation oder Anforderung eines Fahrers beschrieben.
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Schließlich ist aus der Druckschrift
EP 1 108 603 A2 ein adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem bekannt, bei dem eine zukünftige Fahrstrecke bzw. ein Korridor auf der Grundlage der Radgeschwindigkeit oder dergleichen ermittelt wird. Eine Steuerung zur Änderung eines Ansprechens auf die Manipulation oder Anforderung durch den Benutzer wird nicht beschrieben.
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Insoweit beziehen sich die vorgenannten Druckschriften lediglich auf Abstandsregelungen zu einem vorausfahrenden Fahrzeug. Nach wie vor ungelöst bleibt bei derartigen Abstandsregelungen, wie eine Ansprechcharakteristik relativ zu einer Anforderung oder einem Bedienvorgang für eine Beschleunigung/Verzögerung durch einen Benutzer zu ändern wäre, damit eine Kinetikcharakteristik oder Kinetikeigenschaft des jeweiligen Fahrzeugs vergleichbar mit einer vom Benutzer erwarteten Empfindung wird.
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Danach liegt der Erfindung als eine Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem für eine Fahrzeugkinetik zu schaffen, welche in der Lage ist, eine Handlung seitens des Fahrers zu erzielen, welche die Absichten des Fahrers erfüllt, so dass die Häufigkeit von Handlungen seitens des Fahrers zur Betriebsänderung verringert werden und damit die Belastung für den Fahrer verringert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Steuersystem für eine Fahrzeugkinetik mit den in Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche.
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Zur Lösung der obigen Aufgabe weist ein erfindungsgemäßes Steuersystem für eine Fahrzeugkinetik somit folgenden Aufbau auf: eine Interpretationseinheit, welche basierend auf einem Betätigungsgrad eines Beschleunigungsstellglieds in dem Fahrzeug eine erste physikalische Größe entsprechend einer ersten Antriebskraft erstellt, welche von einem Fahrer des Fahrzeugs angefordert wird; eine Umgebungserkennungseinheit, welche das Fahrzeug betreffende Umgebungsinformationen erkennt; eine Modifizierungseinheit, welche die erste physikalische Größe basierend auf der Umgebungsinformation modifiziert, um somit eine zweite physikalische Größe festzusetzen, welche einer zweiten Antriebskraft entspricht, welche letztendlich angefordert wird; eine Antriebskraftsteuereinheit, welche basierend auf der zweiten physikalischen Größe ein Steuersignal erzeugt; und ein Stellglied, welches basierend auf dem Steuersignal die zweite Antriebskraft erzeugt, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Modifizierungseinheit basierend auf der Umgebungsinformation die zweite physikalische Größe entsprechend der letztendlich angeforderten zweiten Antriebskraft durch Modifizieren einer Ansprechcharakteristik der ersten physikalischen Größe entsprechend der durch den Fahrer angeforderten ersten Antriebskraft festlegt.
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Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
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Es zeigt:
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1 ein Blockdiagramm des Aufbaus eines Steuersystems für eine Fahrzeugkinetik gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine Ansicht von in Richtung Untergrund (Fahrbahn) wirkenden Lasten;
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3 Wellenformen einer Beziehung zwischen einem letztendlich angeforderten Ausgangswellendrehmoment zu einem vom Fahrer angeforderten Drehmoment;
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4A eine Ansicht eines Fahrzeugs, welches vorne hochsteigt,
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4B eine Ansicht eines Fahrzeugs, welches vorne eintaucht;
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5 ein Blockdiagramm einer Modifizierungseinheit, welche ein letztendlich angefordertes Ausgangswellendrehmoment festsetzt;
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6A graphische Darstellungen einer Vorderradlast und einer Kurvenkrümmung bezüglich einer Antriebsdrehmomentcharakteristik; und
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6B eine Graphik, welche Änderungen in der Fahrspur eines Fahrzeugs zeigt.
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<Erste Ausführungsform>
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Ein Steuersystem für eine Fahrzeugkinetik gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Wie in 1 gezeigt, ist ein Steuersystem für eine Fahrzeugkinetik in einem betreffenden Fahrzeug (”Eigen-fahrzeug”) eingebaut und weist eine Beschleunigungserkennungseinheit 1, eine Geschwindigkeitserkennungseinheit 2, eine Umgebungsanalysierungseinheit 3, eine Navigations-vorrichtung 4, eine Neigungserkennungseinheit 5, eine Mo-tor-ECU 6 und verschiedene Stellglieder 7 bis 9 und 10a bis 10k auf.
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Die Beschleunigungserkennungseinheit 1 weist einen Hubsensor auf, der einen Hub- oder Betätigungsbetrag bekannter Vorrichtungen, beispielsweise eines Gaspedals erkennt, und einen Trittkraftsensor, der eine Trittkraft auf ein Gaspedal erkennt. Die Beschleunigungserkennungseinheit 1 gibt Signale entsprechend einem Gaspedalbetätigungsgrad an die Motor-ECU 6 aus.
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Die Umgebungsanalysierungseinheit 3 arbeitet als eine Umgebungserkennungseinheit, um Bilddaten bezüglich einer Sicht vorderhalb des Fahrzeugs mittels einer fahrzeugseitigen Kamera zu erhalten und analysiert die Bilddaten, um damit Umgebungsinformationen der das betreffende Fahrzeug umgebenden Umgebung zu erhalten. Die Umgebungsanalysierungseinheit 3 erkennt weiterhin ein Hindernis, beispielsweise ein vorausfahrendes Fahrzeug vorderhalb des betreffenden Fahrzeugs oder Eigenfahrzeugs mittels eines Laserradars oder dergleichen, um somit aus den Erkennungsergebnissen weitere Umgebungsinformationen zu erhalten.
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Die Umgebungsanalysierungseinheit 3 arbeitet beispielsweise als Erkennungseinheit für umgebende Fahrzeuge oder als Dateneingabeeinheit zur Bestimmung, ob ein Fahrzeug in der Umgebung vorhanden ist (insbesondere ein vorausfahrendes Fahrzeug), in dem die Bilddaten analysiert werden. Wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug bestimmt wird, ermittelt die Umgebungsanalysierungseinheit 3 weiterhin, wie weit das betreffende Fahrzeug vom Eigenfahrzeug entfernt ist, wie viele andere Fahrzeuge vorhanden sind oder die Relativgeschwindigkeiten und/oder Relativpositionen zwischen den relevanten vorausfahrenden Fahrzeugen und dem Eigenfahrzeug. Weiterhin ermittelt die Umgebungsanalysierungseinheit 3 die Zustände von Hindernissen vorderhalb des Eigenfahrzeugs, Wetterbedingungen, die Sichtweite in der Umgebung, mögliche Gefahrenquellen für das Eigenfahrzeug etc.. Die Umgebungsinformation der das Eigenfahrzeug betreffenden Umgebung, welche von der Dateneingabeeinheit erhalten wurden, werden an die Motor-ECU 6 weitergeleitet.
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Die Navigationsvorrichtung 4 bildet zusammen mit der Umgebungsanalysierungseinheit 3 die Umgebungserkennungseinheit, um Straßenkarteninformationen zu speichern und an die Motor-ECU 6 auszugeben. Genauer gesagt, die Navigationsvorrichtung 4 speichert als Straßenkarteninformationen Knoten und Segmente, welche den Straßen oder Strecken zugeordnet sind und Fahrbahnneigungen oder die ”Kanten” an den Knoten oder die den Fahrbahnneigungen oder den Kanten zugeordneten Segmente. Die Navigationsvorrichtung 4 speichert weiterhin Informationen betreffend das Abzweigen/Einmünden von Fahrbahnen, Übergänge, Kreuzungen oder Fahrbahnbreiten. Die Navigationsvorrichtung 4 bestimmt eine Straße oder Fahrbahn, auf der das Eigenfahrzeug momentan fährt unter Verwendung einer Erkennungsfunktion für die momentane Position, welche üblicherweise in einer Navigationsvorrichtung vorhanden ist, um eine Krümmung ρ an einer Position zu bestimmen, an der das Eigenfahrzeug in naher Zukunft (z. B. nach einigen Sekunden) fahren wird. Diese bestimmte Krümmung ρ der Position wird zusammen mit anderen Straßenkarteninformationen, beispielsweise der Fahrbahnneigung an der relevanten Position der Motor-ECU 6 zugeführt. Weiterhin kann die Ausgestaltung so sein, dass die Navigationsvorrichtung 4 Informationen ermittelt, welche die Einfachheit der Kurvenfahrt für das eigene Fahrzeug angeben, erhalten aus Informationen bezüglich der Krümmung an der momentanen Position und einer in naher Zukunft zu erwartenden Krümmung und das sich ergebende Resultat wird an die Motor-ECU 6 ausgegeben.
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Die Neigungserkennungseinheit 5 bildet zusammen mit der Umgebungsanalysierungseinheit 3 und der Navigationsvorrichtung 4 die Umgebungserkennungseinheit, um die Neigung (Steigung/Gefälle) einer Fahrbahn zu ermitteln, auf der das Eigenfahrzeug momentan fährt (nachfolgend als momentane Fahrbahnneigung bezeichnet), wobei eine bekannte Technologie verwendet wird.
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Die Motor-ECU 6 bildet die Steuervorrichtung für die Fahrzeugkinetik. Die Motor-ECU 6 empfängt verschiedene Signale und Informationen von der Beschleunigungserkennungseinheit 1, der Geschwindigkeitserkennungseinheit 2, der Bilddateneingabeeinheit 3, der Navigationsvorrichtung 4 und der Neigungserkennungseinheit 5, um Steuersignale an die verschiedenen Stellglieder 7 bis 9 und 10a bis 10k zur Steuerung des Motors oder Getriebes auszugeben. Genauer gesagt, die Motor-ECU 6 weist eine Anforderungs-Interpretationseinheit 11, eine Modifizierungseinheit 12, einen Antriebsstrangkoordinator 13 und eine Getriebesteuereinheit 15 auf.
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Die Anforderungs-Interpretationseinheit 11 interpretiert einen Anforderungswert für die Fahrzeugbewegung basierend auf Signalen von der Beschleunigungserkennungseinheit 1 und der Geschwindigkeitserkennungseinheit 2. Genauer gesagt, die Anforderungs-Interpretationseinheit 11 interpretiert die Anforderung seitens des Fahrers aus dem Betätigungsgrad für ein Beschleunigungsstellglied, beispielsweise entsprechend dem Gaspedalbetätigungsbetrag durch den Fahrer und ermittelt einen Anforderungswert, der zur Erfüllung der Anforderung seitens des Fahrers hinsichtlich Geschwindigkeit zum gegebenen Moment notwendig ist. Hierbei wird ein Anforderungsbetrag seitens des Fahrers für das Antriebsdrehmoment als Anforderungswert erhalten; Daten, welche dieses angeforderte Antriebsdrehmoment wiedergeben, werden an die Modifizierungseinheit 12 übertragen. Der Anforderungswert entsprechend einem Beschleunigungsstellgliedbetätigungsgrad wird erhalten, so dass eine Antriebskraft oder eine Beschleunigung (Komponente) in Fahrtrichtung konstant werden kann. Da bei einer Fahrbahnneigung die Erdbeschleunigung hinzuwirkt, ist die Beschleunigung in Fahrtrichtung nicht in Einklang mit einer Beschleunigung, welche in Richtung Untergrund (Fahrbahn) wirkt. Die Beschleunigung in Fahrtrichtung kann sich jedoch ändern abhängig davon, ob ein Öffnungsgrad groß oder klein ist, wenn das betreffende Fahrzeug große Motorleistung hat.
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Die Modifizierungseinheit 12 modifiziert das vom Fahrer angeforderte Antriebsdrehmoment basierend auf der Umgebungsinformation, welche von der Umgebungsanalysierungseinheit 3 eingegeben wurde, der Straßenkarteninformation oder der Krümmung ρ, die von der Navigationsvorrichtung 4 erhalten wurde und der vorliegenden Fahrbahnneigung von der Fahrbahnneigungserkennungseinheit 5, um ein letztendlich angefordertes Ausgangswellendrehmoment zu erhalten.
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Der Grund, warum die momentan vorliegende Fahrbahnneigung mit berücksichtigt wird, ist wie folgt: gemäß 2 ändert sich eine auf den Untergrund (die Fahrbahn) gerichtete Last abhängig von der Fahrbahnneigung. Bei einer Steigung gemäß der linken Seite von 2 ist die auf den Untergrund wirkende Radlast der Vorderräder klein, wo hingegen die auf den Untergrund wirkende Last der Hinterräder groß ist. Im Gegensatz hierzu ist bei einem Gefälle gemäß der rechten Seite von 2 die auf den Untergrund wirkende Last der Vorderräder groß, wohingegen die auf den Untergrund wirkende Last der Hinterräder gering ist. Daher wird das empfangene vom Fahrer angeforderte Antriebsdrehmoment, welches basierend auf der Umgebungsinformation oder der Straßenkarteninformation und der Krümmung ρ modifiziert wurde, weiterhin basierend auf der Fahrbahnneigung zum gegebenen Zeitpunkt modifiziert, um damit ein letztendlich angefordertes Ausgangsdrehmoment zu erhalten.
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Das letztendlich angeforderte Ausgangswellendrehmoment wird beispielsweise basierend auf der folgenden Kenntnis ermittelt:
- 1) Die Ansprechcharakteristik wird basierend auf der vorderhalb liegenden Fahrbahnumgebung variiert.
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Bei einer Fahrbahnumgebung, bei der ein Fahrer einen Bereich nahe des Eigenfahrzeugs überblicken kann, wird das letztendlich angeforderte Ausgangswellendrehmoment so festgesetzt, dass ein Ansprechverhalten in Verzögerungsrichtung beschleunigt wird, wohingegen ein Ansprechverhalten in Beschleunigungsrichtung verlangsamt wird.
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Die Fahrbahnumgebung, bei der ein Fahrer dazu neigt, einen Bereich nahe des Eigenfahrzeugs zu überbrücken, ist wie folgt:
- a) Der Fall, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist. Hierbei neigt der Fahrer dazu, einen Bereich nahe des Eigenfahrzeugs zu überblicken, so dass die Blickdistanz des Fahrers kurz wird.
- b) Der Fall, bei dem eine Kurvenkrümmung einer vorderhalb liegenden Kurve groß ist (Kurvenradius ist gering). Hierbei wird eine Distanz zu einer Tangentiallinie einer Kurveninnenseite gering, so dass die Blickdistanz kurz wird.
- c) Der Fall, bei dem die Neigung sich ändert. Aufgrund von Änderungen in der Neigung kann die Distanz, die ein Fahrer überblicken kann, kurz werden. Beispielsweise neigt bei einer ansteigenden Fahrbahn die überblickte Distanz dazu, kurz zu werden.
- d) Der Fall, bei dem ein Fahrzeug aus der Umgebung sich annähert. Da ein Fahrer dieses sich annähernde Fahrzeug (oder ein zu erblickendes Ziel) sieht, wird die Gesamtblickdistanz kurz.
- e) Der Fall der Annäherung an eine Kreuzung oder der Fall, bei dem die Fahrbahnbreite abnimmt. Ein Fahrer neigt dazu, eine Umgebung der Kreuzung oder die beiden Seiten der Fahrbahn zu überblicken, so dass die gesamte Blickdistanz kurz wird.
- f) Der Fall einer dunklen Umgebung oder des Einfahrens in Nebel. Die überblickbare oder überblickte Distanz für den Fahrer wird kurz.
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Ob nun ein Fahrer sich in der Situation befindet, dass er dazu neigt, nur einen Bereich nahe des Eigenfahrzeugs zu überblicken, wird von der Modifizierungseinheit 12 basierend auf der Umgebungsinformation und der Straßenkarteninformation analysiert. Wenn sich der Fahrer in einem oder auch mehreren der obigen Fälle a) bis f) befindet, wird das letztendlich angeforderte Ausgangswellendrehmoment so gewählt, dass das Ansprechverhalten in Verzögerungsrichtung beschleunigt oder verbessert wird, wohingegen ein Ansprechverhalten in Beschleunigungsrichtung verzögert oder zurückgenommen wird.
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Beispielsweise sei der Fall angenommen, dass ein vom Fahrer angefordertes Antriebsdrehmoment durch die in 3(a) gezeigte Charakteristik wiedergebbar ist. Ein nach der Modifikation durch die Modifikationseinheit 12 ausgegebenes letztendlich angefordertes Ausgangswellendrehmoment wird so festgesetzt, dass es durch die in 3(b) gezeigte Charakteristik darstellbar ist.
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Genauer gesagt, es sei angenommen, dass gemäß 3(a) das Drehmoment abrupt ansteigt und abfällt. Wenn hierbei das Drehmoment ansteigt, nimmt die Fahrzeugkarosserie eine vorne hochsteigende Position oder Haltung ein, bei der das Vorderende des Fahrzeugs aufgrund einer Reaktionskraft auf das Drehmoment ansteigt. Wenn das Drehmoment abnimmt, nimmt die Fahrzeugkarosserie vorne eine nach unten geneigte Position ein, bei der das Vorderende des Fahrzeugs aufgrund einer Reaktionskraft auf das Drehmoment eintaucht.
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Wenn jedoch das letztendlich angeforderte Drehmoment wie in 3(b) festgesetzt wird, findet das Folgende statt: das Drehmoment wächst allmählich an und fällt abrupt ab. Da es wenig Einfluss von der Reaktionskraft auf das Drehmoment während des Drehmomentanstiegs gibt, nimmt die Fahrzeugkarosserie ein vorwärts hochsteigende Position oder Haltung ein. Während der Drehmomentabnahme nimmt die Fahrzeugkarosserie eine vorne nach unten geneigte Position aufgrund eines Einflusses der Reaktionskraft auf das Drehmoment ein, d. h. die Position oder Haltung des Fahrzeugs wird wie in 4B gezeigt.
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Im Gegensatz hierzu, bei einer Fahrbahnbedingung oder -umgebung, bei der ein Fahrer dazu neigt, einen Bereich entfernt von dem Eigenfahrzeug zu überblicken, wird das letztendlich angeforderte Ausgangswellendrehmoment so gesetzt, dass das Ansprechverhalten in Richtung Verzögerung verlangsamt wird, wohingegen ein Ansprechverhalten in Richtung Beschleunigung beschleunigt oder vorgezogen wird.
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Diese Fahrbahnumgebung, in der ein Fahrer dazu neigt, einen Bereich entfernt von dem Eigenfahrzeug zu überblicken, liegt in Fällen vor, welche nicht den obenbeschriebenen Fällen a) bis f) entsprechen, d. h. in Fällen, bei denen die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, wo eine gerade Fahrbahn auch gerade weiterläuft, wo ein Gefälle vorhanden ist, wo keine umgebenden Fahrzeuge vorhanden sind, wo eine Fahrbahnbreite groß ist, wo die Sicht gut ist und wo ein großer überblickbarer Bereich sichergestellt ist.
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Ob ein Fahrer sich in einem Fall befindet, bei dem er dazu neigt, einen Bereich entfernt vom Eigenfahrzeug zu überblicken, wird somit durch die Modifizierungseinheit 12 basierend auf der Umgebungsinformation und der Straßenkarteninformation analysiert. Wenn sich der Fahrer in den relevanten Fällen befindet, wird das letztendlich angeforderte Ausgangswellendrehmoment so gesetzt, dass das Ansprechverhalten in Richtung Verzögerung verlangsamt wird, wohingegen das Ansprechverhalten in Richtung Beschleunigung beschleunigt oder vorgeschoben wird.
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Es sei beispielsweise der Fall angenommen, dass das vom Fahrer angeforderte Antriebsdrehmoment durch die in 3(a) gezeigte Charakteristik darstellbar ist. Ein nach Modifikation durch die Modifikationseinheit 12 erhaltenes letztendlich angefordertes Ausgangswellendrehmoment wird so gesetzt, dass es durch die in 3(c) gezeigte Charakteristik darstellbar ist.
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Das letztendlich angeforderte Drehmoment wird gemäß 3(c) gesetzt, wenn das vom Fahrer angeforderte Antriebsdrehmoment gemäß 3(a) abrupt ansteigt und abfällt. Hierbei steigt das Drehmoment sehr scharf oder abrupt an und nimmt allmählich ab. Da es einen Einfluss seitens der Reaktionskraft auf das Drehmoment während des Anstiegs des Drehmoments gibt, nimmt die Fahrzeugkarosserie eine vorne ansteigende Position oder Haltung ein. Da es wenig Einfluss einer Reaktionskraft auf das Drehmoment während einer Drehmomentverringerung gibt, nimmt die Fahrzeugkarosserie keine vorne abgesenkte oder eingetauchte Haltung ein.
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Nachfolgend wird unter Bezug auf das Blockdiagramm von 5 die Modifizierungseinheit 12 erläutert.
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Gemäß 5 empfängt die Modifizierungseinheit 12 folgende Eingänge: Gefahrengrade, welche auf einer Relativgeschwindigkeit oder einem Relativabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug von der Umgebungsanalysierungseinheit 3 berechnet wurden; eine Krümmung ρ einer in wenigen Sekunden zu erreichenden Kurve und eine Fahrbahnneigung in naher Zukunft, erhalten von der Navigationsvorrichtung; und eine momentane Fahrbahnneigung von der Neigungserkennungseinheit 5.
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In der Modifizierungseinheit 12 ermittelt eine erste Setzeinheit 21 einen Kinetikcharakteristikindex ΔWc, der eine Kinetikcharakteristik oder -eigenschaft darstellt, welche abhängig von den empfangenen Gefahrengraden geändert werden sollte. Eine Absolutwerteinheit 22 wandelt den empfangenen Wert ρ der Krümmung in einen Absolutwert. Eine zweite Setzeinheit 22 ermittelt einen Kinetikcharakteristikindex ΔWρ, der eine Kinetikcharakteristik wiedergibt, welche abhängig von dem Absolutwert der Krümmung ρ geändert werden sollte.
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Auf ähnliche Weise erhalten oder ermitteln dritte und vierte Setzeinheiten 24 und 25 Kinetikcharakteristikindizes ΔWgf und ΔWgn, welche Kinetikcharakteristiken wiedergeben, welche abhängig von der empfangenen Fahrbahnneigung in naher Zukunft bzw. der momentan empfangenen Fahrbahnneigung geändert werden sollten.
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Nachfolgend führt eine Additionseinheit 26 eine Addition oder eine Auswahl des Maximums an jeder der Kinetikcharakteristiken ΔWc, ΔWρ, ΔWgf und ΔWgn durch, um eine Kinetikcharakteristik ΔW zu erhalten, welche eine Kinetikcharakteristik darstellt, welche als zu ändernd angenommen wird, nachdem die Krümmung ρ, die Umgebung, beispielsweise die relative Distanz oder Relativgeschwindigkeit zu dem vorausfahrenden Fahrzeug, die Fahrbahnneigung gf in naher Zukunft und die momentane Fahrbahnneigung gn vollständig berücksichtigt wurden. Basierend auf diesem Kinetikcharakteristikindex ΔW bestimmt eine Zeitkonstantensetzeinheit 27 eine Zeitkonstante τ in einer Filtereinheit 28. Die Filtereinheit 28 führt einen Filterprozeß bezüglich einer Transmissionscharakteristik entsprechend der Zeitkonstante τ durch. Somit wird das vom Fahrer angeforderte Antriebsdrehmoment modifiziert und ein letztendlich angefordertes Ausgangswellendrehmoment wird erhalten.
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Somit wird das letztendlich angeforderte Ausgangswellendrehmoment von der Modifizierungseinheit 12 festgesetzt und dann dem Antriebsstrangkoordinator 13 zugeführt.
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Der Antriebsstrangkoordinator 13 legt die Steuerung des Motors und/oder des Getriebes fest, um das letztendlich angeforderte Ausgangswellendrehmoment zu erreichen. Genauer gesagt, der Antriebsstrangkoordinator 13 bestimmt ein angefordertes Motordrehmoment, welches als von dem Motor zu erzeugendes Drehmoment angefordert wird und eine Getriebe- oder Schaltstufe, welche für das Automatikgetriebe verwendet wird. Das angeforderte Motordrehmoment und die festgelegte Schaltstufe werden der Motorsteuereinheit 14 bzw. der Getriebesteuereinheit 15 zugeführt.
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Zum Erhalt des angeforderten Motordrehmoments schickt die Motorsteuereinheit 14 Steuersignale an die verschiedenen Stellglieder 7 bis 9. Genauer gesagt, vorhanden sind ein Motorklappenstellglied 7, welches einen Drosselöffnungsgrad einstellt, ein Einstellmechanismus 8, der eine Kraftstoffeinspritzmenge einstellt und eine Zündvorrichtung 9, welche den Zeitpunkt für eine Zündung einstellt. Basierend auf den ausgegebenen Signalen werden das Drosselklappenstellglied 7, der Einstellmechanismus 8 und die Zündvorrichtung 9 entsprechend gesteuert und infolgedessen wird das angeforderte Motordrehmoment, welches von dem Antriebsstrangkoordinator 13 angefordert wurde, vom Motor erzeugt.
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Zum Erreichen des angeforderten Motordrehmoments gibt die Getriebesteuereinheit 15 Steuersignale an verschiedene Stellglieder 10a bis 10k aus. Genauer gesagt, es gibt einzelne Elektromagnete 10a bis 10k, welche Öldruckschaltkreise schalten, die in dem Getriebe vorhanden sind. Basierend auf den ausgegebenen Signalen werden die einzelnen Elektromagnete betrieben, d. h. ein- und ausgeschaltet, so dass die von dem Antriebsstrangkoordinator 13 geforderte Schaltstufe gewählt wird.
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Der Antriebsstrangkoordinator 13, die Motorsteuereinheit 14 und die Getriebesteuereinheit 15 arbeiten als Antriebskraftsteuereinheit, welche ein Steuersignal oder Steuersignale zum Betrieb des Stellgliedes 7 bis 9 und 10a bis 10k bestimmt.
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Wie oben erläutert wird in dem Fall, bei dem ein Fahrer dazu neigt, einen Bereich nahe des Bezugsfahrzeugs oder Eigenfahrzeugs zu überblicken, ein letztendlich angefordertes Ausgangswellendrehmoment so festgesetzt, dass das Ansprechverhalten bei der Verzögerung beschleunigt wird, wohingegen das Ansprechverhalten beim Beschleunigen verlangsamt wird. Somit nimmt eine Fahrzeugkarosserie eine vorwärts abgesenkte oder eingetauchte Position ein, so dass dem Fahrer das Gefühl einer Verzögerung oder Kurvenfahrt vermittelt wird. Im Vergleich zu einer normalen Position oder Lage erhöht das Einnehmen der vorne eingetauchten Position eine auf den Untergrund (Fahrbahnober-fläche) vergrößerte Vorderradlast und eine entsprechend verringerte Hinterradlast. Dies macht es für das Fahrzeug einfacher, zu verzögern, wenn tatsächlich verzögert wird oder eine Kurve durchfahren wird. Weiterhin kann die be-wirken, dass das Fahrzeug bei der Kurvenfahrt leicht übersteuert. Im Ergebnis wird eine Kinetikcharakteristik oder Kinetikeigenschaft des jeweiligen Fahrzeugs ver-gleichbar mit der Empfindung, welche vom Fahrer erwartet wird.
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Wenn beispielsweise das Fahrzeug eine Fahrspur auf einer Schnellstraße wechselt, blickt der Fahrer geradeaus nach vorne und er blickt nicht in eine Kurvenfahrtrichtung. Daher ist anstelle einer Rotationsbewegung eine seitliche Bewegung bevorzugt. In diesem Fall wird die Fahrzeugkarosserie veranlasst, einen vorne eingetauchte Position anzunehmen, so dass das Fahrzeug zum Untersteuern neigt. Somit vermittelt die sich ergebende seitliche Bewegung dem Fahrer ein Sicherheitsgefühl, ohne das Gefühl einer merklichen Kurvenfahrt. Genauer gesagt, die Kinetikcharakteristik des Fahrzeugs wird vergleichbar mit der Empfindung, welche von Fahrer erwartet wird.
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6A zeigt eine Vorderradbelastung und einen Kurvenfahrtradius gegenüber dem Antriebsdrehmoment. Wie in der Zeichnung gezeigt, findet basierend auf einem Antriebsdrehmoment, das für den Fall gesetzt wird, dass der Fahrer dazu neigt, einen Bereich nahe des Bezugsfahrzeugs zu überblicken, eine Vorderlastcharakteristik (durchgezo-gene Linie) statt, was bewirkt, dass die Vorderradlast anwächst und das Fahrzeug übersteuert. Im Gegensatz hier-zu findet basierend auf einem Antriebsdrehmoment, das für den Fall festgesetzt wurde, dass ein Fahrer dazu neigt, einen Bereich entfernt von dem Eigenfahrzeug zu über-blicken, eine Hinterlastcharakteristik (gestrichelte Linie) statt, so dassveranlasst wird, dass die Vorderrad-last abnimmt und das Fahrzeug untersteuert.
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Der erläuterte Aufbau des Steuersystems für eine Fahrzeugkinetik kann in einen stromaufwärtigen Abschnitt, der die Modifizierungseinheit 12 am Ende des stromaufwärtigen Abschnittes aufweist, und einen stromabwärtigen Abschnitt unterteilt werden, der den Antriebsstrangkoordinator 13 und die nachfolgenden Komponenten aufweist. Der stromabwärtige Abschnitt kann auch der Ausführungsabschnitt sein.
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Indem das vom Fahrer angeforderte Antriebsdrehmoment basierend auf dem Fahrbahnzustand etc. modifiziert wird, kann die Kinetikcharakteristik des Fahrzeugs geändert werden. Die Modifizierungseinheit 12 modifiziert die vom Fahrer angeforderte Antriebskraft derart, dass eine Fahrzeugcharakteristik erhalten wird, welche dem Fahrbahnzustand entspricht. Der Ausführungsabschnitt, der stromab der Modifizierungseinheit 12 liegt, sorgt dafür, dass eine Antwort oder ein Ansprechen auf eine Antriebskraft erzeugt wird. Diese Anordnung kann eine Fahrzeugbewegung oder ein Fahrzeugverhalten hervorrufen, welche die Absicht oder Erwartungen eines Fahrers erfüllt.
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Dies kann weiterhin mögliche Modifizierungs- oder Änderungshandlungen zur Änderung ungewollter oder unerwünschter Fahrzeugbewegungen seitens des Fahrers verringern und damit den Fahrer beim Fahren des Fahrzeugs entlasten. Die Kinetikcharakteristik des Fahrzeugs, welche durch eine mechanische Fahrzeugstruktur oder durch Fahrbahnformen oder -zustände geändert wird, kann vergleichbar gehalten werden, was den Fahrer von dem Studium von Charakteristikänderungen entlastet, welche auf Fahrbedingungen basieren.
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Um ein gleichförmiges Ansprechverhalten bei einer Anforderung im stromaufwärtigen Abschnitt aufrechtzuerhalten, ist der stromabwärtige Ausführungsabschnitt so gestaltet, dass ein Motoransprechverhalten ungeachtet von Motorbelastungen oder Motordrehzahl konstant gehalten wird, indem bevorzugt eine Differenzialsperre oder ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis etc. gewählt wird und das Motordrehmoment gesteuert wird.
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<Abwandlungen>
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In der obigen Ausführungsform enthält die Motor-ECU 6 die Modifizierungseinheit 12 zur Modifizierung des Antriebsdrehmoments entsprechend der Fahrbahnbedingung oder den Fahrbahnzuständen. Die Modifizierungseinheit 12 kann jedoch in einer anderen ECU als der Motor-ECU 6 enthalten sein, beispielsweise kann anstelle der Motor-ECU 6 eine integrierte ECU vorhanden sein, welche die gesamten Fahrzeugsteuerungen durchführt. Weiterhin kann die Motor-ECU 6, welche die Modifizierungseinheit 12 aufweist, in der integrierten ECU enthalten sein.
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Bei der obigen Ausführungsform wird ein Drehmoment einer Ausgangswelle oder einer Achse als physikalische Größe entsprechend einem Antriebsdrehmoment verwendet, das ein Fahrer wünscht oder anfordert. Es können jedoch andere Parameter als physikalische Größe verwendet werden.
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In der obigen Ausführungsform ist die Modifizierungseinheit 12 gemäß 5 als Beispiel zu verstehen. Ein Kinetikcharakteristikindex ΔW kann bestimmt werden, so dass auch andere Parameter berücksichtigt werden können.
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In der obigen Ausführungsform wird ein Geschwindigkeitssensor oder dergleichen für die Geschwindigkeitserkennungseinheit 2 verwendet, welche eine Fahrzeuggeschwindigkeit an die Motor-ECU mitteilt. Wenn jedoch eine fahrzeugseitige ECU eine Fahrzeuggeschwindigkeit basierend auf einem Erkennungssignal vom Geschwindigkeitssensor oder dergleichen berechnet, können Daten, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergeben, der Motor-ECU 6 über ein fahrzeugseitiges LAN (CAN) eingegeben werden. Hierbei entspricht die fahrzeugseitige ECU, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, der Geschwindigkeitserkennungseinheit 2.
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Insoweit zusammenfassend wird somit in einem Zustand, in dem ein Fahrer einen Bereich nahe eines Eigenfahrzeugs überblickt, ein letztendlich angefordertes Ausgangswellendrehmoment so festgesetzt, dass ein Ansprechverhalten in Richtung Verzögerung beschleunigt und in Richtung Beschleunigung verlangsamt wird. Somit nimmt ein Fahrzeug eine vorne eingetauchte Position ein, in der das Vorderende des Fahrzeugs abgesenkt ist, was dem Fahrer das Gefühl einer Verzögerung oder einer Kurvenfahrt vermittelt. Weiterhin bewirkt diese Position, dass eine Last eines Vorderrades, welche auf den Untergrund wirkt, ansteigt und eine Last eines Hinterrads, welche auf den Untergrund wirkt, abnimmt, und zwar im Vergleich zu einer normalen Position. Dies macht es für das Fahrzeug einfacher, zu verzögern, wenn tatsächlich verzögert oder eine Kurve durchfahren wird und macht weiterhin eine Kurvenfahrt in einem leichten Übersteuerungsmodus möglich. Eine sich ergebende Fahrzeugkinetikcharakteristik wird vergleichbar mit dem Gefühl, welches vom Fahrer erwartet wird.
