DE102015104459A1

DE102015104459A1 - Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102015104459A1
Application number: DE102015104459.5A
Authority: DE
Inventors: c/o FUJI JUKOGYO KABUSHIKI Terazawa Takeshi; c/o FUJI JUKOGYO KABUSHIKI Tamaki Takeshi
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2035-03-26
Also published as: CN104943747B; US20150274164A1; JP2015189411A; CN104943747A; US9573593B2; JP5798658B1; DE102015104459B4

Abstract

Es wird eine Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsvorrichtung berechnet eine Fahrspurbreitenrichtungfahrzeuglateralposition xv und einen Gierwinkel θyaw des Fahrzeugs in Bezug auf eine Fahrspur, berechnet, auf der Basis der Fahrspurbreitenrichtungfahrzeuglateralposition xv, des Gierwinkels θyaw und der Fahrzeuggeschwindigkeit V eine Fahrspurabweichungvorhersagezeit Tttlc, in der das Fahrzeug von der Fahrspur abweicht, berechnet auf der Basis des Gierwinkels θyaw und der Fahrspurabweichungvorhersagezeit Tttlc ein Zielgiermoment Mzt, das zum Verhindern der Abweichung von der Fahrspur auf das Fahrzeug aufgebracht wird, beachtet eine Änderungsrate dMzt/dt des Zielgiermoments und, wenn die Änderungsrate dMzt/dt des Zielgiermoments gleich oder größer ist als ein vorab gesetzter Grenzwert ΔMztc, begrenzt die Änderungsrate dMzt/dt des Zielgiermoments dahingehend, dass es gleich oder kleiner ist als ein Änderungsratebegrenzungswert Δrate, der variabel gesetzt wird entsprechend zumindest Information bezüglich der befahrenen Straße.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug, die, wenn das Fahrzeug im Begriff ist, von der befahrenen Fahrspur abzuweichen, einen Aktuator aktiviert, um hierdurch ein Giermoment auf das Fahrzeug aufzubringen, um die Abweichung von der Fahrspur zu verhindern.
In den letzten Jahren sind verschiedene Vorrichtungen zur Fahrtunterstützung von Fahrzeugen entwickelt und zur praktischen Verwendung eingesetzt worden. Eine dieser Vorrichtungen ist eine Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsvorrichtung, die eine Abweichung von einer Fahrspur verhindert. Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung (JP-A) Nr. H7-105498 offenbart beispielsweise eine Technologie einer Fahrtzustandbestimmungsvorrichtung eines Automobils, die einen Abweichungszustand von einer Fahrspur vorhersagt auf der Basis eines Abstands zu einem Punkt von einem Schnittpunkt eines abgeschätzten Fahrtweges eines Fahrzeugs und eines Seitenrands einer Linie und auf der Basis eines Winkels, gebildet durch den abgeschätzten Fahrtweg und den Seitenrand an dem Punkt des Schnittpunktes, und eine automatische Lenkungskorrektur durchführt, um die Abweichung auf der Basis der Vorhersage zu verhindern. Die JP-A Nr. 2008-195402 offenbart eine Technologie einer Fahrtunterstützungsvorrichtung, die, wenn eine Fahrspurabweichungsbestimmungseinheit bestimmt, dass ein fahrendes Fahrzeug von einer Fahrspur abweichen wird, ein Warnmoment an das Fahrzeug abgibt und die Fahrspurabweichung verhindert. Die Fahrtunterstützungsvorrichtung setzt, auf der Basis eines Maximums des Warnmoments, das auf das Fahrzeug aufgebracht wird, eine Änderungsrate des Warnmoments auf ein Maximum des Warnmoments so, dass die Zeit, bis das Warnmoment das Maximum erreicht, festgelegt ist.
Wenn bei der Technologie der Fahrtzustandbestimmungsvorrichtung, die in der JP-A Nr. H7-105498 offenbart ist, ein Wert einer Änderungsrate eines Ziellenkbetrages, aufgebracht auf das Fahrzeug, um die Fahrzeugabweichung zu verhindern, ein festgelegter Wert ist und ein gesetzter Ziellenkbetrag abrupt ausgegeben wird, ändert sich das Verhalten des Lenksystems und des Fahrzeugs plötzlich und irritiert damit den Fahrer. In der JP-A Nr. 2008-195402 wird daher die Änderungsrate des Warnmoments (Ziellenkbetrag), das zu erzeugen ist, verändert, um zu verhindern, dass sich das von dem Fahrer gefühlte Fahrzeugverhalten erhöht. Allerdings ist es nur mit der Änderung der Änderungsrate des Ziellenkbetrages wahrscheinlich, dass nicht nur die Änderung des Fahrzeugverhaltens unterdrückt wird, sondern auch eine Abweichungsverhinderung für das Fahrzeug schwierig gemacht wird, die durch die Änderungsrateunterdrückung beeinflusst wird, beispielsweise während der Abweichung zu einer äußeren (inneren) Seite der Kurve oder während der Abweichung infolge eines Störungsvorgangs.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht im Hinblick auf die obigen Umstände und es liegt der vorliegenden Erfindung eine Aufgabe zugrunde, eine Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die eine Fluktuation beziehungsweise Schwankung in dem Fahrzeugverhalten, verursacht durch eine Fahrspurabweichungssteuerung, unterdrücken kann und zuverlässig die Abweichung von einer Fahrspur verhindern kann, ohne einem Fahrer ein Gefühl von Unbehagen zu geben.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, welche aufweist: eine Fahrspurdetektionseinrichtung, die eine Fahrspur, in der das Fahrzeug fährt, detektiert, eine Abweichungsvorhersageeinrichtung, die eine Abweichung von der Fahrspur vorhersagt auf der Basis von Positionsinformation und einem Fahrtzustand des Fahrzeugs in der Fahrtspur, eine Ziellenkbetragberechnungseinrichtung, die, auf der Basis der Vorhersage der Abweichung von der Fahrspur, einen Ziellenkbetrag berechnet, der auf das Fahrzeug aufzubringen ist, welcher notwendig ist, um die Abweichung von der Fahrspur zu verhindern, eine Zielgiermomentberechnungseinrichtung, die ein Giermoment in dem Fahrzeug erzeugt, um dem Ziellenkbetrag zu folgen, und eine Ziellenkbetragänderungsratebegrenzungseinrichtung, die eine Änderungsrate des Zielgiermoments beachtet, dann, wenn die Änderungsrate des Zielgiermoments einen vorab gesetzten Grenzwert überschreitet, eine Änderungsrate des Ziellenkbetrags begrenzt mit zumindest einem Änderungsratebegrenzungswert, der variabel gesetzt wird entsprechend einer Fahrspurinformation, und die Änderungsrate ausgibt.
Die Erfindung wird im Folgenden weiter erläutert anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnungen, in denen
1 eine die Konfiguration erläuternde Darstellung eines Lenksystems eines Fahrzeugs ist entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2 ein Flussdiagramm eines Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsprogramms entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
3 ein Flussdiagramm eines Zielgiermomentsteuerungsprozessunterprogramms entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
4 eine erläuternde Darstellung eines Fahrzeugs und einer Fahrspur auf einer X-Z-Koordinate und Parametern entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
5 eine beispielhafte Darstellung ist, die einen Fall zeigt einer Charakteristik eines Fahrzeuggeschwindigkeitsensitivitätverstärkungsfaktors gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
6A und 6B Fälle von Charakteristiken eines Kurvengeschwindigkeitsensitivitätverstärkungsfaktors gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei 6A einen Fall einer Charakteristik in dem Fall zeigt, dass eine Abweichung zu der Außenseite der Kurve erfolgt, und 6B einen Fall einer Charakteristik in dem Fall zeigt, dass eine Abweichung zu einer Innenseite der Kurve erfolgt,
7A und 7B Fälle von Charakteristiken eines Neigungsensitivitätverstärkungsfaktors gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei 7A einen Fall einer Charakteristik in dem Fall einer Abweichung des Fahrzeugs in einer abfallenden Richtung der Neigung zeigt und 7B einen Fall einer Charakteristik in dem Fall einer Abweichung des Fahrzeugs in einer ansteigenden Richtung der Neigung zeigt,
8 eine beispielhafte Darstellung eines Falles einer Charakteristik eines Fahrspurbreitesensitivitätverstärkungsfaktors gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
9 eine beispielhafte Darstellung von 6 entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist und
10 eine beispielhafte Darstellung von 7 entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Elektroservolenkungsvorrichtung, die frei einen Lenkwinkel setzen kann, unabhängig von dem Zutun eines Fahrers. In der Elektroservolenkungsvorrichtung 1 ist eine Lenkwelle 2 drehbar gelagert durch einen nicht dargestellten Rahmen einer Fahrzeugkarosserie über eine Lenksäule 3. Ein Ende der Lenkwelle 2 verläuft in Richtung eines Fahrersitzes und das andere Ende verläuft in Richtung eines Motorraums. Ein Lenkrad 4 ist an dem den Fahrersitz zugewandten Ende der Lenkwelle 2 befestigt. Eine Ritzelwelle 5 ist an dem dem Motorraum zugewandten Ende befestigt.
In dem Motorraum ist ein Lenkgetriebegehäuse 6 angeordnet, das sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt. Eine Zahnstangenwelle 7 ist durch das Lenkgetriebegehäuse 6 geführt und darin so gelagert, dass sie sich hin und her bewegen kann. Ein an der Ritzelwelle 5 ausgebildetes Ritzel kämmt mit der Zahnstange (nicht gezeigt in der Figur), die in der Zahnstangenwelle 7 ausgebildet ist, um einen Zahnstangenlenkgetriebemechanismus zu bilden.
Ein linkes und ein rechtes Ende der Zahnstangenwelle 7 ragen über das jeweilige Ende des Lenkgetriebegehäuses 6 hinaus. Vordere Lenkhebel 9 sind mit den Enden über Spurstangen 8 verbunden. Die vorderen Lenkhebel 9 halten verschwenkbar beziehungsweise eindrehbar ein linkes und ein rechtes Rad 10L und 10R, die als gelenkte Räder funktionieren und lenkbar gelagert sind über den Fahrzeugkarosserierahmen. Wenn daher das Lenkrad 4 betätigt wird, um die Lenkwelle 2 und die Ritzelwelle 5 zu drehen, bewegt sich die Zahnstangenwelle 7 in Links-Rechts-Richtung entsprechend der Drehung der Ritzelwelle 5. Die vorderen Lenkhebel 9 drehen sich um Achsschenkelbolzen (nicht gezeigt in der Figur) entsprechend der Bewegung. Das linke und rechte Rad 10L und 10R werden in der linken und rechten Richtung gelenkt.
Ein Elektroservolenkungsmotor (ein Elektromotor) 12 ist mit der Ritzelwelle 5 verbunden über einen Hilfsantriebsmechanismus 11. Der Elektromotor 12 unterstützt ein Lenkmoment, das auf das Lenkrad 4 aufgebracht wird, und fügt Lenkmoment hinzu zum Erhalten eines gesetzten Ziellenkbetrages (zum Beispiel einer Zielgierrate). Ein Zieldrehmoment Tp, das als Steuerungsausgangswert dient, wird von einer Lenkungssteuerungseinrichtung 20 an eine Motoransteuerungseinrichtung 21 ausgegeben. Der Elektromotor 12 wird von der Motoransteuerungseinrichtung 21 angesteuert.
Die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 weist eine Elektroservolenkungsteuerungsfunktion auf zum Unterstützen einer Lenkkraft für einen Fahrer, eine Fahrspurbeibehaltungsteuerungsfunktion zum Bewirken, dass ein Fahrzeug längs eines Zielfahrtwegs fährt, eine Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsfunktion zum Verhindern einer Abweichung des Fahrzeugs von Fahrspurmarkierungslinien (linken und rechten Fahrspurlinien) und dergleichen. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Konfiguration der Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsfunktion beschrieben.
Eine Vorwärtserkennungsvorrichtung 31, die als eine Fahrspurdetektionseinrichtung funktioniert, die die Fahrspurmarkierungslinien (die linke und rechte Fahrspurlinie) detektiert und Fahrspurinformation und Stellungswinkel-/Positionsinformation des Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrspur akquiriert, ist mit der Lenkungssteuerungseinrichtung 20 verbunden. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitsensor 32, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit V detektiert, ein Lenkwinkelsensor 33, der einen Lenkungswinkel (einen Lenkwinkel) θp detektiert, ein Gierratesensor 34, der eine Gierrate γdetektiert, und ein Neigungswinkeldetektionssensor 35, der einen Neigungswinkel θca der Fahrspur detektiert, sind mit der Lenkungssteuerungseinrichtung 20 verbunden.
Die Vorwärtserkennungsvorrichtung 31 ist beispielsweise im vorderen Bereich des Dachhimmels des Innenraums befestigt. Die Vorwärtserkennungsvorrichtung 31 weist auf ein Paar CCD-Kameras, die eine Stereobildaufnahme eines Ziels auf der Außenseite von verschiedenen Perspektiven durchführt, sowie eine Stereobildverarbeitungsvorrichtung, die Bilddaten von dem Paar CCD-Kameras verarbeitet.
Die Verarbeitung der Bilddaten von dem Paar CCD-Kameras in der Stereobildverarbeitungsvorrichtung der Vorwärtserkennungsvorrichtung 31 wird beispielsweise so durchgeführt, wie nachfolgend beschrieben. Zuerst berechnet die Stereobildverarbeitungsvorrichtung in Bezug auf ein Paar Stereobilder in Fahrtrichtung des Fahrzeugs, aufgenommen von dem Paar CCD-Kameras, Abstandsinformation von Abweichungen von Positionen entsprechend dem Paar Stereobilder und erzeugt ein Abstandsbild.
Beim Erkennen von Fahrspurliniedaten wird eine Luminanzänderung in der Breitenrichtung einer Straße evaluiert auf der Basis der Kenntnis, dass eine Fahrspurlinie eine hohe Luminanz hat, verglichen mit einer Straßenoberfläche. Die Positionen von linken und rechten Fahrspurlinien in einer Bildebene werden in der Bildebene spezifiziert. Positionen (x, y, z) in einem tatsächlichen Raum der Fahrspurlinien werden berechnet durch eine allgemein bekannte Koordinatenumwandlungsformel auf der Basis von Positionen (i, j) in der Bildebene und einer Parallaxe, berechnet entsprechend den Positionen, das heißt auf der Basis der Abstandsinformation. In einem Koordinatensystem des tatsächlichen Raumes, gesetzt in Bezug auf die Position des Fahrzeugs, in diesem Beispiel, beispielsweise, wie in 4 gezeigt, wird eine Straßenoberfläche direkt unter dem Mittelpunkt einer Stereokamera als der Ursprung gesetzt, die Fahrzeugbreitenrichtung wird gesetzt als die X-Achse (positiv in der Linksrichtung), die Fahrzeughöhenrichtung wird gesetzt als die Y-Achse (positiv in der Aufwärtsrichtung) und die Fahrzeuglängsrichtung (die Abstandsrichtung) wird gesetzt als die Z-Achse (positiv in der Vorwärtsrichtung). In diesem Fall, wenn die Straße flach ist, fällt eine X-Z-Ebene (Y = 0) mit der Straßenoberfläche zusammen. Ein Straßenmodell wird dargestellt durch Unterteilen einer Fahrspur des Fahrzeugs auf der Straße in mehrere Sektionen in der Abstandsrichtung und Approximieren, wie vorbestimmt, und Verbinden von linken und rechten Fahrspurlinien in den Sektionen. Es ist zu beachten, dass in diesem Beispiel die Form der Fahrspur erkannt wird auf der Basis von Bildern von dem Paar CCD-Kameras. Alternativ kann außerdem die Form der Fahrspur berechnet werden auf der Basis von Bildinformation von einer Monokularkamera oder einer Farbkamera.
Der Neigungswinkeldetektionssensor 35 berechnet den Neigungswinkel θca beispielsweise entsprechend der folgenden Gleichung (1): θca = sin^–1((G' – G)/g) (1), wobei G einen Lateralbeschleunigungswert darstellt, detektiert von einem Lateralbeschleunigungssensor (nicht gezeigt in der Figur), G' einen berechneten Lateralbeschleunigungswert darstellt, berechnet beispielsweise durch die folgende Gleichung (2), und g die Erdbeschleunigung darstellt: G' = (1/(1 + As·V²))·(V²/Lw)·θp (2), wobei As einen Stabilitätsfaktor darstellt, der für das Fahrzeug charakteristisch ist, und Lw einen Radstand beziehungsweise Achsabstand darstellt.
Es ist zu beachten, dass der Neigungswinkel θca erhalten werden kann beispielsweise von Karteninformation eines nicht dargestellten Navigationssystems.
Die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 berechnet eine Fahrzeugposition in der Breitenrichtung einer Fahrspur (eine Fahrspurbreitenrichtungfahrzeuglateralposition) xv auf der Basis der Fahrspurmarkierungpositionsinformation und Sensorsignale, berechnet einen Gierwinkel θyaw des Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrspur, berechnet auf der Basis der Fahrspurbreitenrichtungfahrzeuglateralposition xv, des Gierwinkels θyaw und der Fahrzeuggeschwindigkeit V eine Fahrspurabweichungvorhersagezeit Tttlc, in der das Fahrzeug von der Fahrspur abweicht, berechnet auf der Basis des Gierwinkels θyaw und der Fahrspurabweichungvorhersagezeit Tttlc eine Zielgierrate γt zum Verhindern einer Abweichung von der Fahrspur, berechnet auf der Basis der Zielgierrate γt und einer aktuellen Gierrate γ ein Zielgiermoment Mzt, das als ein Ziellenkbetrag dient, der erforderlich ist, auf das Fahrzeug aufgebracht zu werden, um eine Abweichung von der Fahrspur zu verhindern, beachtet eine Änderungsrate dMzt/dt des Zielgiermoments, wenn die Änderungsrate dMzt/dt des Zielgiermoments gleich oder größer ist als ein Grenzwert ΔMztc, der vorab gesetzt wird, berechnet ein Zielgiermoment Mzt(i) dieser Zeit durch Begrenzen der Änderungsrate dMzt/dt des Zielgiermoments dahingehend, gleich oder kleiner zu sein als ein Änderungsratebegrenzungswert Δrate, der variabel gesetzt wird entsprechend zumindest der Information bezüglich der befahrenen Straße, berechnet ein Zieldrehmoment Tp auf der Basis des Zielgiermoments Mzt(i) dieser Zeit und gibt das Zieldrehmoment Tp an die Motoransteuerungseinrichtung 21 aus. Die Fahrspurabweichungvorhersagezeit Tttlc wird zudem ausgegeben an die Warnungssteuerungsvorrichtung 40. Die Warnungssteuerungsvorrichtung 40 vergleicht die Fahrspurabweichungvorhersagezeit Tttlc und einen vorab gesetzten Grenzwert. Wenn die Fahrspurabweichungvorhersagezeit Tttlc kürzer ist als der Grenzwert, gibt die Warnungssteuerungsvorrichtung 40 eine Fahrspurabweichungswarnung an den Fahrer aus, wobei sie eine auditorische Warnung wie beispielsweise einen Ton beziehungsweise ein Geräusch oder einen Signalton oder eine visuelle Warnung wie beispielsweise eine Anzeige auf einem Monitor verwendet. Auf diese Weise dient die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 als die Abweichungsvorhersageeinrichtung, die Ziellenkbetragberechnungseinrichtung, die Zielgiermomentberechnungseinrichtung und die Ziellenkbetragänderungsratebegrenzungseinrichtung der Erfindung in diesem Ausführungsbeispiel.
Die von der Lenkungssteuerungseinrichtung 20 ausgeführte Fahrspurabweichungsverhinderungssteuerung wird nachfolgend unter Bezug auf das Flussdiagramm gemäß 2 beschrieben.
Zuerst führt in Schritt (im Folgenden abgekürzt als „S”) 101 die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 einen Approximationsprozess für die linke und rechte Fahrspurlinie, akquiriert von der Vorwärtserkennungsvorrichtung 31, aus.
Die Fahrspurlinie auf der linken Seite des Fahrzeugs wird approximiert durch die folgende Gleichung (3) entsprechend dem Verfahren der kleinsten Quadrate: x = AL·z² + BL·z + CL (3)
Die Fahrspurlinie auf der rechten Seite des Fahrzeugs wird approximiert durch die folgende Gleichung (4) entsprechend dem Verfahren der kleinsten Quadrate: x = AR·z² + BR·z + CR (4)
„AL” und „AR” in Gleichung (3) beziehungsweise Gleichung (4) zeigen Krümmungen in Kurven der Fahrspurlinien an. Eine Krümmung κ der Fahrspurlinie auf der linken Seite ist 2·AL. Die Krümmung κ der Fahrspurlinie auf der rechten Seite ist 2·AR. ”BL” und ”BR” in Gleichung (3) beziehungsweise Gleichung (4) zeigen Schrägstellungen beziehungsweise Neigungen der Kurven in der Breitenrichtung des Fahrzeugs an. „CL” beziehungsweise „CR” zeigen Positionen der Kurven in der Breitenrichtung des Fahrzeugs an (siehe 4).
Anschließend geht die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 weiter zu S102 und berechnet den Fahrspurgierwinkel θyaw des Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrspur entsprechend der folgenden Gleichung (5): θyaw = (BL + BR)/2 (5)
Anschließend geht die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 weiter zu S103 und berechnet die Fahrspurbreitenrichtungfahrzeuglateralposition xv, welches eine Fahrzeugposition von der Mitte der Fahrspur ist, entsprechend der folgenden Gleichung (6): xv = (CL + CR)/2 (6)
Anschließend geht die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 weiter zu S104 und berechnet einen Fahrspur-Fahrzeug-Abstand L entsprechend der folgenden Gleichung (7): L = ((CL – CR) – TR)/2 – xv (7), wobei TR eine Spurweite des Fahrzeugs ist. In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Reifenposition verwendet als eine Referenz für eine Fahrspurabweichungsbestimmung.
Anschließend geht die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 weiter zu S105 und berechnet die Fahrspurabweichungvorhersagezeit Tttlc, in der das Fahrzeug von der Fahrspur abweicht, entsprechend beispielsweise der folgenden Gleichung (8): Tttlc = L/(V·sin(θyaw)) (8)
Die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 geht weiter zu S106 und gibt die Fahrspurabweichungvorhersagezeit Tttlc an die Warnungssteuerungsvorrichtung 40 aus. Die Warnungssteuerungsvorrichtung 40 vergleicht die Fahrspurabweichungvorhersagezeit Tttlc und den vorab gesetzten Grenzwert. Wenn die Fahrspurabweichungvorhersagezeit Tttlc kürzer ist als der Grenzwert, gibt die Warnungssteuerungsvorrichtung 40 eine Fahrspurabweichungswarnung an den Fahrer aus, wobei sie eine auditorische Warnung wie beispielsweise ein Geräusch oder einen Signalton oder eine visuelle Warnung wie beispielsweise eine Anzeige auf einem Monitor verwendet.
Anschließend geht die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 weiter zu S107 und berechnet die Zielgierrate γt zum Verhindern der Abweichung von der Fahrspur entsprechend der folgenden Gleichung (9): γt = –θyaw/Tttlc (9)
Anschließend geht die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 weiter zu S108 und berechnet auf der Basis der in S107 berechneten Zielgierrate γt das Zielgiermoment Mzt, das als ein Ziellenkbetrag dient, der notwendigerweise auf das Fahrzeug aufzubringen ist, um eine Abweichung von der Fahrspur zu verhindern, entsprechend der folgenden Gleichung (10): Mzt = Kp·(γt – γ) + Ki·∫(γt – γ)dt + Kd·d(γt – γ)/dt (10), wobei Kp einen Proportionalfaktor darstellt, Ki einen Integralfaktor darstellt und Kd einen Differenzialfaktor darstellt.
Anschließend geht die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 weiter zu S109, führt den Zielgiermomentbegrenzungsprozess durch, beschrieben in dem Flussdiagramm gemäß 3, wie nachfolgend beschrieben, und berechnet das Zielgiermoment Mzt(i) dieser Zeit.
Die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 geht weiter zu S110, berechnet das Zieldrehmoment Tp entsprechend der folgenden Gleichung (11) und gibt das Zieldrehmoment Tp an die Motoransteuerungseinrichtung 21 ab: Tp = K·Mzt(i) (11), wobei K ein vorab gesetzter Drehmomentumwandlungsfaktor ist.
Der Zielgiermomentbegrenzungsprozess, der in S109 ausgeführt wird, wird beschrieben unter Bezug auf das Flussdiagramm gemäß 3.
Zuerst berechnet in S201 die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 eine Änderungsrate (einen Zeitdifferenzialwert) dMzt/dt des Zielgiermoments.
Anschließend geht die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 weiter zu S202 und vergleicht die Änderungsrate dMzt/dt des Zielmoments und den vorab gesetzten Grenzwert ΔMztc. Wenn die Änderungsrate dMzt/dt des Zielgiermoments kleiner ist als der Grenzwert ΔMztc (dMzt/dt < ΔMztc), bestimmt die Lenkungssteuerungseinrichtung 20, dass, selbst wenn das Zielgiermoment Mzt direkt auf das Fahrzeug aufgebracht wird, das Fahrzeugverhalten sich nicht in großem Maße verändert und die Fahrspurabweichung zuverlässig verhindert werden kann. Die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 geht weiter zu S203, setzt das Zielgiermoment Mzt in das Zielgiermoment Mzt(i) dieser Zeit und verlässt das Unterprogramm.
Andererseits, wenn die Änderungsrate dMzt/dt des Zielgiermoments gleich oder größer ist als der Grenzwert ΔMztc (dMzt/dt > ΔMztc), bestimmt die Lenkungssteuerungseinrichtung 20, dass, wenn das Zielgiermoment ohne Änderung der Änderungsrate ausgegeben wird, es wahrscheinlich ist, dass eine starke Veränderung des Fahrzeugverhaltens verursacht wird und die Fahrspurabweichungsverhinderung nicht zuverlässig durchgeführt werden kann. Die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 geht weiter zu S204 und berechnet den Änderungsratebegrenzungswert Δrate. Der Änderungsratebegrenzungswert Δrate wird berechnet durch beispielsweise die folgende Gleichung (12): Δrate = Gv·Gκ·Gca·Gw·Δrate0 (12), wobei Δrate0 einen Änderungsratereferenzwert darstellt, der vorab durch Versuche, einen Berechnungsvorgang oder dergleichen gesetzt wird.
Gv stellt einen Fahrzeuggeschwindigkeitsensitivitätverstärkungsfaktor dar, Gκ stellt einen Krümmungsensitivitätverstärkungsfaktor dar, Gca stellt einen Neigungsensitivitätverstärkungsfaktor dar und Gw stellt einen Fahrspurbreitesensitivitätverstärkungsfaktor dar. Die Faktoren Gv, Gκ, Gca und Gw werden gesetzt durch Auslesen von einem Eigenschaftskennfeld, das vorab erstellt wird durch Versuche, Berechnungen oder dergleichen. Eigenschaften beziehungsweise Charakteristiken der Faktoren Gv, Gκ, Gca und Gw werden nachfolgend beschrieben.
Bezüglich der Charakteristik des Fahrzeuggeschwindigkeitsensitivitätverstärkungsfaktors Gv, wie beispielsweise in 5 dargestellt, wird dieser auf einen höheren Wert gesetzt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V höher ist. Dies dient dem Zweck, ein frühes Lenken in Bezug auf das Rückstellmoment zu erlauben, das zunimmt, selbst wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt, und in zuverlässiger Weise eine Prävention der Abweichung von der Fahrspur zu erhalten, während große Veränderungen des Fahrzeugverhaltens unterdrückt werden.
Bezüglich der Charakteristik des Krümmungsensitivitätverstärkungsfaktors Gκ, wie beispielsweise in 6A und 6B dargestellt, wird dieser separat gesetzt für eine Abweichung zur Außenseite der Kurve (siehe 6A) und eine Abweichung zu der Innenseite der Kurve (siehe 6B). Das heißt, wie durch einen in 9 gezeigten Fahrtweg A angezeigt, wenn das Fahrzeug zu der Außenseite der Kurve abweicht, in einer Fahrspur mit einer großen Krümmung κ (= (2·AL + 2·AR)/2), ist ein großes Zielgiermoment Mzt notwendig, um so zu fahren, dass von der Fahrspur mit der großen Krümmung κ nicht abgewichen wird. Damit es möglich gemacht wird, in zuverlässiger Weise ein Aufbringen des Zielgiermoments Mzt auf das Fahrzeug auszuführen, wie in 6A gezeigt, wird der Krümmungsensitivitätverstärkungsfaktor Gκ auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Krümmung κ einen größeren Wert hat. Umgekehrt, wie angezeigt durch einen Fahrtweg B, gezeigt in 9, wenn das Fahrzeug zu der Innenseite der Kurve abweicht, in der Fahrspur mit der großen Krümmung κ, wird eine sanfte Steuerung durchgeführt, wenn das Fahrzeug mit dem Zielgiermoment Mzt fährt, das kleiner ist als das Zielgiermoment Mzt, das auf das Fahrzeug aufgebracht wird, wenn die Steuerung durchgeführt wird längs der Krümmung κ der Fahrspur. Das Gefühl von Unbehagen, das dem Fahrer gegeben wird, ist klein und eine stabile Steuerung kann durchgeführt werden. Daher, wie in 6B gezeigt, wird der Krümmungsensitivitätverstärkungsfaktor Gκ auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn die Krümmung κ einen größeren Wert hat.
Des Weiteren, hinsichtlich der Charakteristik des Neigungsensitivitätverstärkungsfaktors Gca, wie beispielsweise in den 7A und 7B gezeigt, wird der Neigungsensitivitätverstärkungsfaktor Gca separat gesetzt für eine Fahrt des Fahrzeugs bei abfallender Neigung (siehe 7A) und für eine Fahrt des Fahrzeugs bei ansteigender Neigung (siehe 7B). Das heißt, wie durch eine Fahrt in abfallender Richtung, dargestellt in 10, angezeigt, wenn das Fahrzeug längs einer abfallenden Neigung fährt, wird eine Kraft durch die Neigung der Straßenoberfläche erzeugt, die auf eine Fahrzeugkarosserie wirkt in einer Richtung entgegen der Richtung des Zielmoments Mzt, das dahingehend wirkt, das Fahrzeug von einer Abweichung von der Fahrspur zu bewahren. Um es möglich zu machen, die durch die Neigung der Straßenoberfläche erzeugte Kraft auszugleichen und zuverlässig eine Abweichung von der Fahrspur zu verhindern, wie in 7A gezeigt, wird der Neigungsensitivitätverstärkungsfaktor Gca auf einen großen Wert gesetzt, wenn der Neigungswinkel θca ansteigt. Umgekehrt, wie durch eine Fahrspur in einer ansteigenden Richtung, gezeigt in 10, angezeigt, wenn das Fahrzeug längs einer ansteigenden Neigung fährt, wird eine Kraft erzeugt durch die Neigung der Straßenoberfläche, die auf die Fahrzeugkarosserie in der gleichen Richtung wirkt wie die Richtung des Zielgiermoments Mzt, das dahingehend wirkt, das Fahrzeug von der Abweichung der Fahrspur zu bewahren. Wenn daher die von der Neigung der Straßenoberfläche erzeugte Kraft in der Richtung wirkt, welche die gleiche ist wie die Richtung des Zielgiermoments Mzt, ist es wahrscheinlich, dass eine abrupte Steuerung ausgeführt wird und dem Fahrer ein Gefühl von Unbehagen vermittelt wird. Daher, wie in 7B gezeigt, wird der Neigungsensitivitätverstärkungsfaktor Gca auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn der Neigungswinkel θca größer ist.
Wie in 8 gezeigt, wird der Fahrspurbreitesensitivitätverstärkungsfaktor Gw auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn die Fahrspurbreite W (CL – CR) größer ist. Dies dient dem Zweck des Begrenzens der Änderungsrate des Zielgiermoments Mzt dahingehend, kleiner zu sein, wenn die Fahrspurbreite W größer ist, und es möglich zu machen, weiches und stabiles Fahren in einer breiten Fahrspur durchzuführen. Andererseits dient dies dem Zweck des Setzens der Änderungsrate des Zielgiermoments Mzt dahingehend, größer zu sein, wenn eine Fahrspurbreite kleiner ist, um abruptes Lenken in einer engen Fahrspur zu erlauben und es möglich zu machen, eine sichere Fahrspurabweichungssteuerung durchzuführen.
Die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 geht weiter zu S204. Nach dem Berechnen des Änderungsratebegrenzungswerts Δrate geht die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 weiter zu S205, setzt das Zielgiermoment Mzt(i) dieser Zeit entsprechend beispielsweise der folgenden Gleichung (13) und verlässt das Programm: Mzt(i) = Δrate + Mzt(i – 1) (13), wobei Mzt(i – 1) ein gespeichertes Zielgiermoment der letzten Zeit darstellt.
Wie zuvor beschrieben, berechnet gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Lenkungssteuerungseinrichtung 20 die Fahrspurbreitenrichtungfahrzeuglateralposition xv, berechnet den Gierwinkel θyaw des Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrspur, berechnet auf der Basis der Fahrspurbreitenrichtungfahrzeuglateralposition xv, des Gierwinkels θyaw und der Fahrzeuggeschwindigkeit V die Fahrspurabweichungvorhersagezeit Tttlc, in der das Fahrzeug von der Fahrspur abweicht, berechnet auf der Basis des Gierwinkels θyaw und der Fahrspurabweichungvorhersagezeit Tttlc die Zielgierrate γt zum Verhindern der Abweichung von der Fahrspur, berechnet auf der Basis der Zielgierrate γt und der aktuellen Gierrate γ das Zielgiermoment Mzt, das erforderlich ist, auf das Fahrzeug aufgebracht zu werden, um die Abweichung von der Fahrspur zu verhindern, und beachtet die Änderungsrate dMzt/dt des Zielgiermoments, wenn die Änderungsrate dMzt/dt des Zielgiermoments gleich oder größer ist als der vorab gesetzte Grenzwert ΔMztc, berechnet das Zielgiermoment Mzt(i) durch Begrenzen der Änderungsrate dMzt/dt des Zielgiermoments dahingehend, gleich oder kleiner zu sein als der Änderungsratebegrenzungswert Δrate, der variabel gesetzt wird entsprechend zumindest der Information bezüglich der befahrenen Straße, und gibt die Änderungsrate dMzt/dt aus, berechnet das Zieldrehmoment Tp auf der Basis des Zielgiermoments Mzt(i) dieser Zeit beziehungsweise dieses Zeitpunkts und gibt das Zieldrehmoment Tp an die Motoransteuerungseinrichtung 21 aus. Die Änderungsrate dMzt/dt des Zielmoments Mzt, das von der Fahrspurabweichungsverhinderungssteuerung gesetzt wird, wird daher begrenzt dahingehend, gleich oder kleiner zu sein als der Änderungsratebegrenzungswert Δrate, der berechnet wird entsprechend der Abweichungsrichtung in der Kurve, der Fahrspurkrümmung κ, der Neigung der Fahrspur, der Fahrspurbreite W und dergleichen, welche als Informationen bezüglich der befahrenen Straße dienen. Die Änderung in dem Fahrzeugverhalten, die verursacht wird durch die Fahrspurabweichungssteuerung, wird daher unterdrückt und ein Gefühl des Unbehagens wird dem Fahrer nicht vermittelt. Dementsprechend ist es möglich, in zuverlässiger Weise eine Abweichung von der Fahrspur zu verhindern.
In diesem Beispiel wird der Änderungsratebegrenzungswert Δrate gesetzt unter Verwendung der drei Arten von Information, das heißt der Abweichungsrichtung in der Kurve, der Fahrspurkrümmung κ, der Neigung der Fahrspur und der Fahrspurbreite W als der Information bezüglich der befahrenen Straße. Alternativ ist das Setzen des Änderungsratebegrenzungswerts Δrate nicht hierauf beschränkt. Der Änderungsratebegrenzungswert Δrate kann gesetzt werden entsprechend irgendeinem oder auch von zweien dieser Arten von Information.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Es wird eine Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsvorrichtung berechnet eine Fahrspurbreitenrichtungfahrzeuglateralposition xv und einen Gierwinkel θyaw des Fahrzeugs in Bezug auf eine Fahrspur, berechnet, auf der Basis der Fahrspurbreitenrichtungfahrzeuglateralposition xv, des Gierwinkels θyaw und der Fahrzeuggeschwindigkeit V eine Fahrspurabweichungvorhersagezeit Tttlc, in der das Fahrzeug von der Fahrspur abweicht, berechnet auf der Basis des Gierwinkels θyaw und der Fahrspurabweichungvorhersagezeit Tttlc ein Zielgiermoment Mzt, das zum Verhindern der Abweichung von der Fahrspur auf das Fahrzeug aufgebracht wird, beachtet eine Änderungsrate dMzt/dt des Zielgiermoments und, wenn die Änderungsrate dMzt/dt des Zielgiermoments gleich oder größer ist als ein vorab gesetzter Grenzwert ΔMztc, begrenzt die Änderungsrate dMzt/dt des Zielgiermoments dahingehend, dass es gleich oder kleiner ist als ein Änderungsratebegrenzungswert Δrate, der variabel gesetzt wird entsprechend zumindest Information bezüglich der befahrenen Straße.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 7-105498 A [0002, 0003]
JP 2008-195402 A [0002, 0003]

Claims

Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug, aufweisend: eine Fahrspurdetektionseinrichtung, die eine Fahrspur detektiert, in der das Fahrzeug fährt, eine Abweichungsvorhersageeinrichtung, die eine Abweichung von der Fahrspur vorhersagt auf der Basis von Positionsinformation und einem Fahrtzustand des Fahrzeugs in der Fahrspur, eine Ziellenkbetragberechnungseinrichtung, die, auf der Basis der Vorhersage der Abweichung von der Fahrspur, einen Ziellenkbetrag berechnet, der auf das Fahrzeug aufzubringen ist, wobei der Ziellenkbetrag erforderlich ist, um die Abweichung von der Fahrspur zu verhindern, eine Zielgiermomentberechnungseinrichtung, die ein Giermoment erzeugt in dem Fahrzeug, um dem Ziellenkbetrag zu folgen, und eine Ziellenkbetragänderungsratebegrenzungseinrichtung, die eine Änderungsrate des Zielgiermoments beachtet, dann, wenn die Änderungsrate des Zielgiermoments einen vorab gesetzten Grenzwert überschreitet, eine Änderungsrate des Ziellenkbetrages begrenzt mit zumindest einem Änderungsratebegrenzungswert, variabel gesetzt entsprechend Fahrspurinformation, und die Änderungsrate ausgibt.
Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Änderungsratebegrenzungswert variabel gesetzt wird entsprechend zumindest der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs und der Änderungsratebegrenzungswert gesetzt wird auf einen größeren Wert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist.
Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Änderungsratebegrenzungswert variabel gesetzt wird entsprechend zumindest einer Abweichungsrichtung in einer Kurve der Fahrspur und einer Fahrspurkrümmung, und, wenn das Fahrzeug zu einer Außenseite der Kurve der Fahrspur abweicht, der Änderungsratebegrenzungswert auf einen größeren Wert gesetzt wird, wenn die Fahrspurkrümmung zunimmt, und, wenn das Fahrzeug zu einer Innenseite der Kurve der Fahrspur abweicht, der Änderungsratebegrenzungswert auf einen kleineren Wert gesetzt wird, wenn die Fahrspurkrümmung zunimmt.
Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Änderungsratebegrenzungswert variabel gesetzt wird entsprechend zumindest einer Neigung der Fahrspur und, wenn das Fahrzeug in einer abfallenden Richtung der Neigung abweicht, der Änderungsratebegrenzungswert auf einen größeren Wert gesetzt wird, wenn die Neigung zunimmt, und, wenn das Fahrzeug in einer aufsteigenden Richtung der Neigung abweicht, der Änderungsratebegrenzungswert auf einen kleineren Wert gesetzt wird, wenn die Neigung zunimmt.
Fahrspurabweichungsverhinderung-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Änderungsratebegrenzungswert variabel gesetzt wird entsprechend zumindest einer Fahrspurbreite und der Änderungsratebegrenzungswert auf einen kleineren Wert gesetzt wird, wenn die Fahrspurbreite größer ist.