DE102007048512B4

DE102007048512B4 - Fahrzeuglenksteuervorrichtung und Fahrzeuglenksteuerverfahren

Info

Publication number: DE102007048512B4
Application number: DE102007048512A
Authority: DE
Inventors: Norihisa Nishikawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2027-10-11
Also published as: CN101161533B; CN101161533A; JP2008094315A; DE102007048512A1; JP4341665B2; US20080091321A1; US7809483B2

Abstract

Fahrzeuglenksteuervorrichtung (10), die in der Lage ist, einen automatischen Lenkvorgang und einen manuellen Lenkvorgang auszuführen, wobei die Fahrzeuglenksteuervorrichtung aufweist: eine Automatiksteuerbetrageinstellvorrichtung (30, 32, 34), die einen Sollautomatiksteuerbetrag auf der Grundlage von Informationen über das Verhalten eines Fahrzeugs und über die Umgebungsbedingung einstellt; eine Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung (18), die einen Solllenkbetrag auf der Grundlage eines manuellen Lenkbetrags, der von einem Fahrer eingegeben wird, und des Sollautomatiksteuerbetrags einstellt; und eine Lenkvorrichtung (24, 28), die auf der Grundlage des Solllenkbetrags lenkt, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags größer als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist, die Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung (18) den Solllenkbetrag derart einstellt, dass ein Ansprechverhalten einer Querbewegung des Fahrzeugs relativ zu dem Ansprechverhalten einer Gierbewegung des Fahrzeugs erhöht wird, verglichen mit dem Fall, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags gleich oder kleiner als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags...

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeuglenksteuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Fahrzeuglenksteuerverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11 und insbesondere eine Fahrzeuglenksteuervorrichtung und ein Fahrzeuglenksteuerverfahren, die Steuerregeln zu dem Zeitpunkt einer automatischen Lenkung ändern.
Als eine bekannte Fahrzeuglenksteuervorrichtung beschreibt die japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2005-32744 A beispielsweise eine automatische Fahrzeuglenkvorrichtung, die in der Lage ist, eine automatische Lenksteuerung auszuwählen und freizugeben. In dieser beschriebenen Technologie beginnt, wenn die automatische Lenksteuerung ausgewählt wird, eine Vorderradlenksteuervorrichtung mit der automatischen Lenksteuerung, nachdem eine Hinterradlenksteuerung bei einer neutralen Position angehalten hat. Wenn die Auswahl der automatischen Lenksteuerung aufgehoben wird, beginnt die Hinterradlenksteuervorrichtung die Hinterradlenksteuerung, nachdem die automatische Lenksteuerung angehalten hat. Somit vermeidet diese Technologie im Wesentlichen das unkomfortable Gefühl, das der Fahrer hat, und Ähnliches, und verhindert das Schwanken des Fahrzeugs zu dem Zeitpunkt der automatischen Lenksteuerung.
Sogar bei der Technologie, bei der der Startzeitpunkt der automatischen Lenksteuerung wie oben beschrieben vorgeschrieben ist, geschieht es jedoch manchmal, dass das Fahrzeug zu dem Zeitpunkt der automatischen Lenkung nicht stabil ist und der Fahrer sich unwohl fühlt, im Vergleich zu der Zeit der manuellen Lenkung, die von dem Fahrer durchgeführt wird.
Aus jeder der DE 197 51 125 A1 , der DE 197 16 201 A1 , der DE 10 2005 004 727 A1 , der DE 600 21 952 T2 und der JP 2005-324744 A sind eine Fahrzeuglenksteuervorrichtung und ein Fahrzeuglenksteuerverfahren gemäß dem jeweiligen Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche bekannt.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeuglenksteuervorrichtung und ein Fahrzeuglenksteuerverfahren zu schaffen, die das Fahrzeug weiter stabilisieren können und dem Fahrer zu dem Zeitpunkt der automatischen Lenkung ein sicheres Gefühl vermitteln.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Gemäß diesem Aufbau, der in Anspruch 1 definiert ist, stellt, wenn der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags bei der Einstellung des Solllenkbetrags größer ist als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags, die Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung den Solllenkbetrag derart ein, dass ein Ansprechverhalten einer Querbewegung des Fahrzeugs relativ zu dem Ansprechverhalten einer Gierbewegung des Fahrzeugs größer ist, im Vergleich dazu, wenn der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags bei der Einstellung des Solllenkbetrags gleich oder kleiner ist als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags. Wenn der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags bei der Einstellung des Solllenkbetrags größer ist als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags, das heißt, wenn das Fahrzeug unter der automatischen Steuerung fährt, ist es im Allgemeinen häufig der Fall, dass die Ansprechempfindlichkeit der seitlichen Verschiebung zu dem Zeitpunkt der Ausführung einer Konstantgeschwindigkeitssteuerung oder Ähnlichem mehr als die Ansprechempfindlichkeit der Gierbewegung benötigt wird. Da während der Automatiksteuerung die Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung den Solllenkbetrag derart einstellt, dass die Ansprechempfindlichkeit der Querbewegung relativ zu der Ansprechempfindlichkeit der Gierbewegung höher ist, kann daher die Stabilisierung des Fahrzeugs weiter verbessert werden, und dem Fahrer kann ein Gefühl der Sicherheit und der Komfortabilität während der automatischen Lenkung vermittelt werden.
Die Automatiksteuerbetrageinstellvorrichtung kann den Sollautomatiksteuerbetrag derart einstellen, dass eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechterhalten wird, und daher kann sie zu dem Zeitpunkt der CC-Steuerung (Fahrtregelung) angewendet werden.
Außerdem kann die Automatiksteuerbetrageinstellvorrichtung den Sollautomatiksteuerbetrag derart einstellen, dass ein Zwischenfahrzeugabstand zu einem vorhergehenden Fahrzeug auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird, und daher kann sie zu dem Zeitpunkt der ACC-Steuerung (adaptive Fahrtregelung) angewendet werden.
Außerdem kann die Automatiksteuerbetrageinstellvorrichtung den Sollautomatiksteuerbetrag derart einstellen, dass das Fahrzeug auf einer vorbestimmten Fahrbahn bleibt und fährt, und daher kann sie zu dem Zeitpunkt der LKA-Steuerung (Fahrbahnhalteunterstützung) angewendet werden.
Wenn der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags bei dem Einstellen des Solllenkbetrags größer ist als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags, kann außerdem die Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung den Solllenkbetrag derart einstellen, dass eine Phasenverzögerung einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs relativ zu dem Lenkbetrag klein wird, im Vergleich dazu, wenn der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags bei der Einstellung des Solllenkbetrags gleich oder kleiner ist als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags.
Gemäß dieser Konstruktion ist es, da während der Automatiksteuerung die Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung den Solllenkbetrag derart einstellt, dass die Phasenverzögerung der Querbeschleunigung relativ zu dem Lenkbetrag klein wird, möglich, die Ansprechempfindlichkeit der Querbewegung während der automatischen Steuerung zu verbessern.
Außerdem kann die Lenkvorrichtung ein Vorderrad und ein Hinterrad individuell auf der Grundlage des Solllenkbetrags steuern, und wenn der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags bei der Einstellung des Solllenkbetrags größer ist als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags, kann die Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung den Solllenkbetrag derart einstellen, dass der Lenkbetrag des Hinterrades groß wird, im Vergleich dazu, wenn der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags bei der Einstellung des Solllenkbetrags gleich oder kleiner ist als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags.
Gemäß dieser Konstruktion lenkt die Lenkvorrichtung das Vorderrad und das Hinterrad individuell auf der Grundlage des Solllenkbetrags, und die Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung stellt den Solllenkbetrag derart ein, dass der Lenkbetrag des Hinterrades zu dem Zeitpunkt der automatischen Steuerung groß wird. Daher wird der Betrag der Drehung beschränkt und andererseits wird die Ansprechempfindlichkeit der Querbewegung vergrößert, so dass die Stabilisierung des Fahrzeugs weiter verbessert und dem Fahrer ein sicheres und komfortables Gefühl vermittelt werden kann.
Mit der Fahrzeuglenksteuervorrichtung und dem Fahrzeuglenksteuerverfahren gemäß der Erfindung ist es möglich, die Stabilität des Fahrzeugs zu dem Zeitpunkt der automatischen Lenkung bzw. des automatischen Lenkvorgangs zu verbessern und dem Fahrer ein sicheres und komfortables Gefühl zu vermitteln.
Die vorhergehenden und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen verdeutlicht.
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das eine Konstruktion einer Fahrzeuglenksteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ein Blockdiagramm, das eine Konstruktion einer A4WS-ECU gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Fahrzeuglenksteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ein Blockdiagramm, das eine Steuerregel eines Berechnungsabschnitts zu dem Zeitpunkt der manuellen Lenkung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ein Blockdiagramm, das eine Steuerregel des Berechnungsabschnitts zu dem Zeitpunkt der automatischen Lenkung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ein Bodediagramm, das eine Frequenzantwort der Querbeschleunigung mit der Steuerregel gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
7 ein Diagramm, das eine Steuerfunktion der Gierratenverstärkung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
8 ein Diagramm, das eine Steuerfunktion der Schlupfwinkelverstärkung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
9 ein Diagramm, das eine Steuerfunktion der Schlupfwinkelzeitkonstante gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
10 ein Blockdiagramm, das eine Steuerregel eines Berechnungsabschnitts zu dem Zeitpunkt der automatischen Lenkung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
11 ein Bodediagramm, das eine Frequenzantwort der Querbeschleunigung mit der Steuerregel gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
12 ein Blockdiagramm, das eine Konstruktion einer A4WS-ECU gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt; und
13 ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Fahrzeuglenksteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konstruktion einer Fahrzeuglenksteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Eine Fahrzeuglenksteuervorrichtung dieser Ausführungsform ist derart aufgebaut, dass die manuelle Lenkung oder die automatische Lenkung während der Vier-Rad-Lenkung ausgeführt werden kann, und es kann eine Lenksteuerung derart durchgeführt werden, dass dem Fahrer kein unkomfortables Gefühl zu dem Zeitpunkt der automatischen Lenkung vermittelt wird.
Wie es in 1 gezeigt ist, enthält eine Fahrzeuglenksteuervorrichtung 10 dieser Ausführungsform ein Lenkelement bzw. Lenkrad 12, das ein Fahrer zu dem Zeitpunkt der manuellen Lenkung betätigt, einen VGRS-Aktuator (variable Lenkübersetzung) 22, der das Übersetzungsverhältnis der Vorderradlenkung ändert, und einen vorderen Lenkaktuator 24, der die Lenkung der Vorderräder durchführt. Die Fahrzeuglenksteuervorrichtung 10 enthält ebenfalls einen Lenkwinkelsensor 14, der den Lenkwinkel erfasst, und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16, der die Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst. Die Informationen, die von diesen Sensoren erfasst werden, werden in eine A4WS-ECU (Elektronische Steuereinheit einer aktiven Vier-Rad-Lenkung) 18 ausgegeben.
Die Fahrzeuglenksteuervorrichtung 10 enthält eine CC-ECU 30, die die CC-Steuerung durchführt, eine ACC-ECU 32, die die ACC-Steuerung durchführt, und eine LKA-ECU 34, die die LKA-Steuerung durchführt. Diese ECUs stellen vorbestimmte Sollautomatiksteuerbeträge auf der Grundlage des Fahrzeugverhaltens und der Umgebungsbedingung, die von den Sensoren und Ähnlichem wie z. B. dem Lenkwinkelsensor 14, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16, etc. erfasst werden, ein. Die CC-ECU 30, die ACC-ECU 32 und die LKA-ECU 34 dienen als eine Automatiksteuerbetrageinstellvorrichtung. Die Sollautomatiksteuerbeträge, die von der CC-ECU 30, der ACC-ECU 32 und der LKA-ECU 34 eingestellt werden, werden an die A4WS-ECU 18 ausgegeben.
Die A4WS-ECU 18 dient zum Einstellen von Solllenkbeträgen auf der Grundlage des manuellen Lenkbetrags, der von dem Fahrer über das Lenkrad 12 eingegeben wird, ebenso wie der Sollautomatiksteuerbeträge, die von der CC-ECU 30, der ACC-ECU 32 und der LKA-ECU 34 eingestellt werden. Die A4WS-ECU 18 dient als eine Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung. Die A4WS-ECU 18 gibt den Solllenkbetrag, der auf diese Weise eingestellt wird, an eine VGRS-ECU 20 aus. Die VGRS-ECU 20 gibt ein Ansteuersignal an den VGRS-Aktuator 22 aus, um den vorderen Lenkaktuator 24 anzusteuern. Auf diese Weise führt die VGRS-ECU 20 die automatische Lenkung bzw. der automatische Lenkvorgang der Vorderräder durch. Außerdem gibt die A4WS-ECU 18 den Solllenkbetrag, der auf die vorhergehende Weise eingestellt wird, an eine hintere Lenk-ECU 26 aus. Die hintere Lenk-ECU 26 führt die automatische Lenkung bzw. den automatischen Lenkvorgang der Hinterräder durch Ausgeben eines Ansteuersignals an einen hinteren Lenkaktuator 28 aus, um den hinteren Lenkaktuator 28 anzusteuern. Daher dienen der vordere Lenkaktuator 24 und der hintere Lenkaktuator 28 als eine Lenkvorrichtung.
Im Folgenden wird der Betrieb der Fahrzeuglenksteuervorrichtung der Ausführungsform beschrieben. Zuerst wird eine Lenksteuerung in der Zwei-Rad-Lenkung beschrieben. Die Steuerregel in der Zwei-Rad-Lenkung wird durch die folgenden Gleichungen (1) bis (3) ausgedrückt.
In den obigen Gleichungen ist γ die Gierrate; β ist der Schlupfwinkel; LA ist die Querbeschleunigung; ζ ist der Dämpfungskoeffizient, der anhand der Fahrzeugspezifikationen und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird; ω_n ist die Eigenfrequenz, die anhand der Fahrzeugspezifikationen und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird; G_γ ist die Gierratenverstärkung, die anhand der Fahrzeugspezifikationen und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird; G_β ist die Schlupfwinkelverstärkung, die anhand der Fahrzeugspezifikationen und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird; G_LA ist die Querbeschleunigungsverstärkung, die anhand der Fahrzeugspezifikationen und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird; T_γ ist die Gierratenzeitkonstante, die anhand der Fahrzeugspezifikationen und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird; T_β ist die Schlupfwinkelzeitkonstante, die anhand der Fahrzeugspezifikationen und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird; T_LA1 ist die Querbeschleunigungszeitkonstante 1, die anhand der Fahrzeugspezifikationen und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, T_LA2 ist die Querbeschleunigungszeitkonstante 2, die anhand der Fahrzeugspezifikationen bestimmt wird; δ ist der Lenkradwinkel; und δ_f ist der Vorderradlenkwinkel.
Der Wert δ/δ_f ist das Lenkübersetzungsverhältnis. δ/δ_f beträgt beispielsweise 18,1. In dem Fall der Zwei-Rad-Lenkung wird, wenn das Lenkrad gedreht oder betätigt wird, der Vorderradlenkwinkel bestimmt, so dass die Gierrate, der Schlupfwinkel und die Querbeschleunigung bestimmt werden.
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der A4WS-ECU gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In dem Fall einer Vier-Rad-Lenkung wie in dieser Ausführungsform werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V, der Lenkradwinkel δ, eine Sollgierrate γ* und ein Sollschlupfwinkel β* einem Berechnungsabschnitt 36 der A4WS-ECU 18 zugeführt werden, der Vorderradlenkwinkel δ_f und der Hinterradlenkwinkel δ_r bestimmt.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Fahrzeuglenksteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Dieser Steuerbetrieb wird zu vorbestimmten Zeitpunkten während einer Periode von dem Einschalten der elektrischen Energiezufuhr des Fahrzeugs bis zum Ausschalten dieser wiederholt ausgeführt. Wie es in 3 gezeigt ist, ergeben sich in dem Fall, in dem die Fahrzeuglenksteuervorrichtung 10 der Ausführungsform eine beliebige Vier-Rad-Lenksteuerung durchführt (S11), die Sollgierrate γ* und der Sollschlupfwinkel β* wie in den Gleichungen (4) und (5) angegeben. γ*(s) / δ(s) = G * / γ1 / 1 + T·s (4) β*(s) / δ(s) = G * / β1 / 1 + T·s (5)
Zu diesem Zeitpunkt ergibt sich die Steuerregel der Sollquerbeschleunigung LA* wie in der Gleichung (6) gezeigt. Wie es in 4 gezeigt ist, berechnet der Berechnungsabschnitt 36 der A4WS-ECU 18 einen Vorderradlenkwinkel δ*_f und einen Hinterradlenkwinkel δ*_r entsprechend der Sollquerbeschleunigung LA*.
In der Gleichung (6) gilt die Beziehung der folgenden Gleichung (7). G * / β ≠ T·G * / γ (7)
In der Fahrzeuglenksteuervorrichtung 10 der Ausführungsform werden, wenn der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags kleiner als oder gleich dem manuellen Lenkbetrag bei der Einstellung des Solllenkbetrags ist, das heißt, wenn die manuelle Steuerung bei der Einstellung des Solllenkbetrags gleich oder dominanter als die automatische Steuerung ist, mit anderen Worten, wenn die Lenkung auf der manuellen Steuerung basiert, Sollwerte entsprechend den vorhergehenden Gleichungen (4) bis (6) vorbereitet. Während dieses Zustands werden die Querbewegung und die Gierbewegung des Fahrzeugs im Wesentlichen hinsichtlich ihres Ansprechverhaltens gleich. 6 ist ein Bodediagramm, das eine Frequenzantwort der Querbeschleunigung der Steuerregel gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Wie es in 6 gezeigt ist, wird gemäß der Kurve A der Frequenzantwort der Querbeschleunigung zu dem Zeitpunkt der manuellen Lenkung die Verstärkung umso geringer, umso höher die Frequenz ist, und umso größer wird die Phasenverzögerung. In 6 ist ebenfalls eine Kurve 2WS der Querbeschleunigung der Zwei-Rad-Lenkung zu Vergleichszwecken gezeigt.
Wie es in 3 gezeigt ist, ändert, wenn die CC-Steuerung, die ACC-Steuerung oder die LKA-Steuerung eingeschaltet ist (JA in Schritt S12), die Fahrzeuglenksteuervorrichtung die Lenksteuerregel in eine andere, um das Ansprechverhalten bei der Gierbewegung des Fahrzeugs zu beschränken und das Ansprechverhalten der Querbewegung des Fahrzeugs zu erhöhen (S13). Oder die Fahrzeuglenksteuervorrichtung kann die Lenksteuerregeln ändern, um das Ansprechverhalten der Gierbewegung zu beschränken und das Ansprechverhalten der Querbewegung zu erhöhen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer als 80 km/h wird.
In dem Fall wird die Beziehung der folgenden Gleichung (8) als gültig angenommen, und die Gleichung (9) wird erhalten, so dass das Ansprechverhalten der Querbewegung maximal wird. Dann ergibt sich die Steuerregel der Sollquerbeschleunigung LA** wie in der Gleichung (10) gezeigt, so dass, wie es in 5 gezeigt ist, der Berechnungsabschnitt 36 der A4WS-ECU 18 einen Vorderradlenkwinkel δ**_f und einen Hinterradlenkwinkel δ**_r entsprechend der Sollquerbeschleunigung LA** berechnet. G * / β ≠ T·G * / γ (8) β**(s) / δ(s) = T·G * / β1 / 1 + T·s (9)
In diesem Fall verschwindet die Phasenverzögerung der Querbeschleunigung relativ zu dem Lenkradwinkel, und es ergibt sich die Frequenzantwort der Querbeschleunigung wie durch die Kurve B in 6 gezeigt.
Gemäß dieser Ausführungsform stellt während der Ausführung der CC-Steuerung, der ACC-Steuerung oder der LKA-Steuerung, während der der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags bei der Einstellung des Solllenkbetrags größer ist als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags, das heißt, wenn die automatische Steuerung bei der Einstellung des Solllenkbetrags dominanter als die manuelle Steuerung ist, die A4WS-ECU 18 den Solllenkbetrag derart ein, dass das Ansprechverhalten der Querbewegung relativ zu dem Ansprechverhalten der Gierbewegung größer ist, im Vergleich dazu, wenn der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags kleiner als oder gleich dem manuellen Lenkbetrag beim Einstellen des Solllenkbetrags ist. Wenn der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags bei der Einstellung des Solllenkbetrags größer ist als derjenige des manuellen Lenkbetrags, das heißt, wenn das Fahrzeug unter einer automatischen Steuerung wie beispielsweise der CC-Steuerung, der ACC-Steuerung, der LKA-Steuerung, etc. fährt, ist es häufig der Fall, dass das Ansprechverhalten der Querbewegung stärker als das Ansprechverhalten der Gierbewegung während der Ausführung einer Konstantgeschwindigkeitsfahrsteuerung oder Ähnlichem benötigt wird. Da während der automatischen Steuerung die A4WS-ECU 18 den Solllenkbetrag derart einstellt, dass das Ansprechverhalten der Querbewegung relativ zu dem Ansprechverhalten der Gierbewegung größer ist, kann daher die Stabilisierung des Fahrzeugs weiter verbessert werden, und dem Fahrer kann ein sicheres und komfortables Gefühl während der automatischen Lenkung vermittelt werden.
Insbesondere ist es in dieser Ausführungsform, da während der automatischen Steuerung die A4WS-ECU 18 den Solllenkbetrag derart einstellt, dass die Phasenverzögerung der Querbeschleunigung relativ zu dem Lenkbetrag niedrig wird, möglich, das Ansprechverhalten der Querbewegung während der automatischen Steuerung zu verbessern.
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass das Ansprechverhalten der Querbewegung durch Ändern von Steuerfunktionen zu dem Zeitpunkt der automatischen Lenkung verbessert wird.
In dieser Ausführungsform wird, wie es in 3 gezeigt ist, in dem Fall, in dem die Fahrzeuglenksteuervorrichtung 10 dieser Ausführungsform eine beliebige Vier-Rad-Lenksteuerung durchführt (S11), wenn die Sollgierrate γ* und der Sollschlupfwinkel β* wie in den folgenden Gleichungen (11) und (12) angegeben vorbereitet werden, die Steuerregel der Sollquerbeschleunigung LA* wie in der folgenden Gleichung (13) angegeben.
LA*(s) / δ(s) = V·( γ*(s) / δ(s) + s· β*(s) / δ(s)) (13)
Während dieses Zustands werden die Querbewegung und die Gierbewegung im Wesentlichen hinsichtlich des Ansprechverhaltens gleich. Wie es in 11 gezeigt ist, werden gemäß einer Kurve C der Frequenzantwort der Querbeschleunigung zu dem Zeitpunkt der manuellen Lenkung, je größer die Frequenz wird, umso kleiner die Verstärkung und umso größer die Phasenverzögerung.
Außerdem wird, wie es in 3 gezeigt ist, wenn die CC-Steuerung, die ACC-Steuerung oder die LKA-Steuerung eingeschaltet ist (JA in Schritt S12), die Steuerfunktion in eine andere geändert, um das Ansprechverhalten der Gierbewegung zu beschränken und das Ansprechverhalten der Querbewegung zu erhöhen (S13).
7 ist ein Diagramm, das eine Steuerfunktion der Gierratenverstärkung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt, 8 ist ein Diagramm, das eine Steuerfunktion der Schlupfwinkelverstärkung zeigt, und 9 ist ein Diagramm, das eine Steuerfunktion der Schlupfwinkelzeitkonstante zeigt. Wie es in 7 gezeigt ist, wird, wenn die CC-Steuerung, die ACC-Steuerung oder die LKA-Steuerung durchgeführt wird, die Gierratenverstärkung verringert, um das Ansprechverhalten der Gierbewegung zu verringern. Andererseits werden, wie es in den 8 und 9 gezeigt ist, die Schlupfwinkelverstärkung und die Schlupfwinkelzeitkonstante erhöht, um das Ansprechverhalten der Querbewegung zu erhöhen, wenn die CC-Steuerung, die ACC-Steuerung oder die LKA-Steuerung durchgeführt wird.
Die Sollgierrate γ** und der Sollschlupfwinkel β** ergeben sich in dem Fall, in dem die Steuerfunktion geändert wurde, wie in den folgenden Gleichungen (14) und (15) angegeben.
Zu diesem Zeitpunkt ergibt sich die Steuerregel der Sollquerbeschleunigung LA** wie in der folgenden Gleichung (16) angegeben. Wie es in 10 gezeigt ist, berechnet der Berechnungsabschnitt 36 der A4WS-ECU 18 einen Vorderradlenkwinkel δ**_f und einen Hinterradlenkwinkel δ**_r entsprechend der Sollquerbeschleunigung LA**. LA**(s) / δ(s) = V·( γ**(s) / δ(s) + s· β**(s) / δ(s)) (16)
In diesem Fall wird die Phasenverzögerung der Querbeschleunigung relativ zu dem Lenkradwinkel kleiner, und es ergibt sich die Frequenzantwort der Querbeschleunigung wie durch die Kurve D in 11 angegeben.
Gemäß dieser Ausführungsform ändert die A4WS-ECU 18 während der Ausführung der CC-Steuerung, der ACC-Steuerung oder der LKA-Steuerung, während der der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags bei der Einstellung des Solllenkbetrags größer ist als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags, im Vergleich zu der manuellen Lenkung Steuerfunktionen, um das Ansprechverhalten der Querbewegung relativ zu dem Ansprechverhalten der Gierbewegung zu erhöhen. Da während der automatischen Steuerung die A4WS-ECU 18 den Solllenkbetrag einstellt, um das Ansprechverhalten der Querbewegung relativ zu dem Ansprechverhalten der Gierbewegung zu erhöhen, kann daher die Stabilisierung des Fahrzeugs weiter verbessert werden, und dem Fahrer kann ein sicheres und komfortables Gefühl während der automatischen Lenkung vermittelt werden.
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform darin, dass während der automatischen Lenkung das Ansprechverhalten der Gierbewegung beschränkt wird und das Ansprechverhalten der Querbewegung erhöht wird, und zwar durch Durchführen einer Korrektur auf der Grundlage des LKA-EPS(elektrische Servolenkung)-Drehmoments derart, dass der Hinterradlenkwinkel größer wird.
12 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer A4WS-ECU gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Wie es in 12 gezeigt ist, enthält die A4WS-ECU 18 dieser Ausführungsform nicht nur den Berechnungsabschnitt 36, sondern ebenfalls einen Korrekturkoeffizientenberechnungsabschnitt 38, der einen Hinterradlenkwinkelkorrekturkoeffizienten Z aus dem LKA-EPS-Drehmoment, das von der LKA-ECU 34 ausgegeben wird, berechnet, und einen Berechnungsabschnitt 40 für einen endgültigen Hinterradlenkwinkel, der einen endgültigen Hinterradlenkwinkel DR aus dem Hinterradlenkwinkel δ_r, der von dem Berechnungsabschnitt 36 berechnet wird, berechnet. Der endgültige Hinterradlenkwinkel DR, der von dem Berechnungsabschnitt 40 für einen endgültigen Hinterradlenkwinkel berechnet wird, wird an die hintere Lenk-ECU 26 ausgegeben, so dass der hintere Lenkaktuator 28 dementsprechend angesteuert wird.
13 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Fahrzeuglenksteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Wie es in 13 gezeigt ist, berechnet, wenn die LKA-Steuerung von einem Zustand aus, in dem die Fahrzeuglenksteuervorrichtung eine beliebige Vier-Rad-Lenksteuerung durchführt (S21), eingeschaltet wird (S22), der Korrekturkoeffizientenberechnungsabschnitt 38 der A4WS-ECU 18 den Hinterradlenkwinkelkorrekturkoeffizienten Z mittels einer Funktion des Hinterradlenkwinkelkorrekturkoeffizienten Z, die das LKA-EPS-Drehmoment als Parameter verwendet (S23).
Der Berechnungsabschnitt 40 für einen endgültigen Hinterradlenkwinkel der A4WS-ECU 18 berechnet einen endgültigen Hinterradlenkwinkel DR unter Verwendung eines Korrekturausdruckes DR = δ_r·(1 + Z) aus dem Hinterradlenkwinkel δ_r, der von dem Berechnungsabschnitt 36 berechnet wird, und des Hinterradlenkwinkelkorrekturkoeffizienten Z, der von dem Korrekturkoeffizientenberechnungsabschnitt 38 berechnet wird (S24).
Die hintere Lenk-ECU 26 führt nach dem Empfang des endgültigen Hinterradlenkwinkels DR von dem Berechnungsabschnitt 40 für einen endgültigen Hinterradlenkwinkel eine derartige Lenksteuerung aus, dass der Hinterradlenkwinkelbetrag auf einen erhöhten Betrag geändert wird und somit das Ansprechverhalten der Gierbewegung beschränkt und das Ansprechverhalten der Querbewegung erhöht wird (S25).
Gemäß der Ausführungsform stellt die A4WS-ECU 18 während der automatischen Steuerung den Solllenkbetrag derart ein, dass der Lenkbetrag der Hinterräder relativ groß wird. Daher wird der Betrag der Gierbewegung beschränkt und andererseits das Ansprechverhalten der Querbewegung weiter verbessert. Somit kann die Stabilisierung des Fahrzeugs weiter verbessert werden, und dem Fahrer kann ein sicheres und komfortables Gefühl vermittelt werden.
Während oben verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern kann ebenfalls auf verschiedene Arten modifiziert werden.

Claims

Fahrzeuglenksteuervorrichtung (10), die in der Lage ist, einen automatischen Lenkvorgang und einen manuellen Lenkvorgang auszuführen, wobei die Fahrzeuglenksteuervorrichtung aufweist: eine Automatiksteuerbetrageinstellvorrichtung (30, 32, 34), die einen Sollautomatiksteuerbetrag auf der Grundlage von Informationen über das Verhalten eines Fahrzeugs und über die Umgebungsbedingung einstellt; eine Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung (18), die einen Solllenkbetrag auf der Grundlage eines manuellen Lenkbetrags, der von einem Fahrer eingegeben wird, und des Sollautomatiksteuerbetrags einstellt; und eine Lenkvorrichtung (24, 28), die auf der Grundlage des Solllenkbetrags lenkt, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags größer als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist, die Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung (18) den Solllenkbetrag derart einstellt, dass ein Ansprechverhalten einer Querbewegung des Fahrzeugs relativ zu dem Ansprechverhalten einer Gierbewegung des Fahrzeugs erhöht wird, verglichen mit dem Fall, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags gleich oder kleiner als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist.
Fahrzeuglenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Automatiksteuerbetrageinstellvorrichtung (CC-ECU 30) den Sollautomatiksteuerbetrag derart einstellt, dass bei dem Steuervorgang des Fahrzeugs eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechterhalten wird.
Fahrzeuglenksteuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Steuervorgang des Fahrzeugs durchgeführt wird, die Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung (18) festlegt, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags größer als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist.
Fahrzeuglenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Automatiksteuerbetrageinstellvorrichtung (ACC-ECU 32) den Sollautomatiksteuerbetrag derart einstellt, dass bei dem Steuervorgang des Fahrzeugs ein Zwischenfahrzeugabstand zu einem vorhergehenden Fahrzeug auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird.
Fahrzeuglenksteuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Steuervorgang des Fahrzeugs durchgeführt wird, die Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung (18) festlegt, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags größer als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist.
Fahrzeuglenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Automatiksteuerbetrageinstellvorrichtung (LKA-ECU 34) den Sollautomatiksteuerbetrag derart einstellt, dass bei dem Steuervorgang des Fahrzeugs das Fahrzeug auf einer vorbestimmten Fahrbahn fährt.
Fahrzeuglenksteuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Steuervorgang des Fahrzeugs durchgeführt wird, die Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung (18) bestimmt, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags größer als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist.
Fahrzeuglenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags größer als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist, die Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung (18) den Solllenkbetrag derart einstellt, dass eine Phasenverzögerung einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs kleiner wird, verglichen mit dem Fall, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags gleich oder kleiner als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist.
Fahrzeuglenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkvorrichtung (10) ein Vorderrad und ein Hinterrad einzeln auf der Grundlage des Solllenkbetrags lenkt, und für den Fall, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags größer als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist, die Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung (18) den Solllenkbetrag derart einstellt, dass der Lenkbetrag des Hinterrads groß wird, verglichen mit dem Fall, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags gleich oder kleiner als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist.
Fahrzeuglenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags gleich oder kleiner als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist, die Lenksteuerbetrageinstellvorrichtung den Solllenkbetrag derart einstellt, dass die Querbewegung und die Gierbewegung des Fahrzeugs im Wesentlichen das gleiche Ansprechverhalten aufweisen.
Fahrzeuglenksteuerverfahren, das in der Lage ist, einen automatischen Lenkvorgang und einen manuellen Lenkvorgang auszuführen, wobei das Verfahren aufweist: Einstellen eines Sollautomatiksteuerbetrags auf der Grundlage von Informationen über das Verhalten eines Fahrzeugs und über die Umgebungsbedingung; Einstellen eines Solllenkbetrags auf der Grundlage eines manuellen Lenkbetrags, der von einem Fahrer eingegeben wird, und des eingestellten Sollautomatiksteuerbetrags; und Lenken auf der Grundlage des eingestellten Solllenkbetrags, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass ein Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags größer als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist, der Solllenkbetrag derart eingestellt wird, dass ein Ansprechverhalten einer Querbewegung des Fahrzeugs relativ zu einem Ansprechverhalten einer Gierbewegung des Fahrzeugs erhöht wird, verglichen mit dem Fall, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags gleich oder kleiner als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist.
Fahrzeuglenksteuerverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollautomatiksteuerbetrag derart eingestellt wird, dass bei einem Steuervorgang des Fahrzeugs eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechterhalten wird.
Fahrzeuglenksteuerverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Steuervorgang des Fahrzeugs durchgeführt wird, festlegt wird, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags größer als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist.
Fahrzeuglenksteuerverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollautomatiksteuerbetrag derart eingestellt wird, dass bei einem Steuervorgang des Fahrzeugs ein Zwischenfahrzeugabstand zu einem vorhergehenden Fahrzeug auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird.
Fahrzeuglenksteuerverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Steuervorgang des Fahrzeugs durchgeführt wird, festlegt wird, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags größer als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist.
Fahrzeuglenksteuerverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollautomatiksteuerbetrag derart eingestellt wird, dass bei einem Steuervorgang des Fahrzeugs das Fahrzeug auf einer vorbestimmten Fahrbahn fährt.
Fahrzeuglenksteuerverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Steuervorgang durchgeführt wird, festlegt wird, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags größer als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist.
Fahrzeuglenksteuerverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags größer als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist, der Solllenkbetrag derart eingestellt wird, dass eine Phasenverzögerung einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs kleiner wird, verglichen mit dem Fall, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags gleich oder kleiner als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist.
Fahrzeuglenksteuerverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorderrad und ein Hinterrad einzeln auf der Grundlage des Solllenkbetrags gesteuert werden und, für den Fall, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags größer als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist, der Solllenkbetrag derart eingestellt wird, dass der Lenkbetrag des Hinterrads groß wird, verglichen mit dem Fall, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags bei dem Einstellen des Solllenkbetrags gleich oder kleiner als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist.
Fahrzeuglenksteuerverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Beitrag des Sollautomatiksteuerbetrags beim Einstellen des Solllenkbetrags gleich oder kleiner als der Beitrag des manuellen Lenkbetrags ist, der Solllenkbetrag derart eingestellt wird, dass die Querbewegung und die Gierbewegung des Fahrzeugs im Wesentlichen das gleiche Ansprechverhalten aufweisen.