DE102015220380A1

DE102015220380A1 - Fahrzeuglenkvorrichtung und Fahrzeuglenksteuerverfahren

Info

Publication number: DE102015220380A1
Application number: DE102015220380.8A
Authority: DE
Inventors: Yasuyoshi Hori; Yukiyasu Akemi; Masaya Endo; Hideyuki Tanaka; Takayuki Tanaka; Takahiro URABE; Kouhei Mori
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-04-01
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2016-10-06
Anticipated expiration: 2035-10-21
Also published as: JP2016193678A; DE102015220380B4; US10077072B2; JP6076394B2; US20160288830A1

Abstract

Es werden eine Fahrzeuglenkvorrichtung und dergleichen bereitgestellt, die fähig sind zum Konvergieren eines Seitenversatzes bei einer Vorwärtsblickpunktdistanz zu einer Sollfahrlinie mit einer einfachen Steuerung. Es wird eine Sollfahrlinie für ein Fahrzeug zum Fahren gesetzt, indem einem Fahrweg gefolgt wird, der aus einem durch eine Kamera oder dergleichen aufgenommenen Bild erkannt worden ist. Eine Seitengeschwindigkeit, die ein Änderungsausmaß des Seitenversatzes ist, der eine Differenz zwischen einer Position der Sollfahrlinie bei der Vorwärtsblickpunktdistanz und einer Position des Fahrzeugs ist, wird so gesteuert, dass der Seitenversatz reduziert wird. Ein Solllenkwinkel wird auf Grundlage der Seitengeschwindigkeit berechnet, und ein Lenkwinkel des Fahrzeugs wird auf Grundlage des berechneten Solllenkwinkels gesteuert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeuglenkvorrichtung und dergleichen mit einer Funktion zum Bereitstellen einer Lenkunterstützung an gelenkte Räder, so dass ein Fahrzeug während eines Folgens einer gesetzten Sollfahrlinie fährt.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Als eine verwandte Fahrzeuglenkvorrichtung mit einer Fahrspurhalte-Unterstützungsfunktion ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-001921 eine Fahrzeuglenkvorrichtung offenbart, die so ausgestaltet ist, dass, wenn ein Lenkunterstützungsabschnitt gesteuert wird, so dass ein geschätzter Fahrort sich einem Sollort nähert, der auf Grundlage einer Fahrwegform des Fahrzeugs gesetzt worden ist, ein Regelungsverstärkungsfaktor zum Regeln, dass der Fahrort sich dem Sollort nähert, auf Grundlage einer Krümmung korrigiert wird.
Diese Vorrichtung der verwandten Technik korrigiert den Regelungsverstärkungsfaktor zum Regeln, dass der Fahrort sich dem Sollort nähert, auf Grundlage der erfassten Krümmung und stellt daher solch einen Effekt bereit, dass der Regelungsverstärkungsfaktor zum Steuern, dass der Fahrort sich dem Sollort nähert, auf Grundlage der Krümmung des Fahrzeugwegs korrigiert wird, um zu verhindern, dass ein Fahrer ein Gefühl eines Unbehagens während einer Verfolgung einer Fahrlinie fühlt.
Jedoch wird in der Vorrichtung, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-001921 beschrieben ist, nur ein Verfahren zum Multiplizieren einer zukünftigen Seitenabweichung mit dem Regelungsverstärkungsfaktor zum Regeln einer Drehmomenteinstellung für den Lenkunterstützungsabschnitt offenbart, und es ist nicht klar, dass der Fahrort zu dem Sollort konvergiert. Darüber hinaus gibt es beispielsweise keine Beschreibung einer Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs, und die Giergeschwindigkeit wird nicht berücksichtigt. Als ein Ergebnis kann die Fahrt entlang der Sollfahrlinie nicht erreicht werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist angesichts des oben erwähnten Problems der Vorrichtung der verwandten Technik gemacht worden und hat deshalb eine Aufgabe, eine Fahrzeuglenkvorrichtung und dergleichen bereitzustellen, die fähig sind zum Konvergieren eines Seitenversatzes bei einer Vorwärtsblickpunktdistanz zu einer Sollfahrlinie mit einer einfachen Steuerung bzw. Regelung.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden eine Fahrzeuglenkvorrichtung und dergleichen bereitgestellt mit: einem Fahrweg-Erkennungsabschnitt zum Erkennen eines Fahrwegs, auf dem ein Fahrzeug fährt; einem Sollfahrlinie-Setzabschnitt zum Setzen einer Sollfahrlinie, die durch das Fahrzeug zum Fahren während des Folgens des Fahrwegs verwendet wird; einem Seitenversatz-Berechnungsabschnitt zum Erfassen eines Seitenversatzes, der eine Differenz zwischen einer Position der Sollfahrlinie und einer Position des Fahrzeugs bei einer Vorwärtsblickpunktdistanz des Fahrzeugs ist; einem Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt zum Berechnen eines Solllenkwinkels, um den Seitenversatz zu reduzieren; und einem Lenksteuerabschnitt zum Steuern eines Lenkwinkels des Fahrzeugs auf Grundlage des durch den Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt berechneten Solllenkwinkels, wobei der Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt eine Seitengeschwindigkeit steuert, die ein Änderungsausmaß des Seitenversatzes ist, um den Seitenversatz zu reduzieren, und den Solllenkwinkel auf Grundlage der Seitengeschwindigkeit berechnet.
Gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Solllenkwinkel auf Grundlage der Seitengeschwindigkeit berechnet, die gesteuert bzw. geregelt worden ist, um den Seitenversatz zu reduzieren, und der Seitenversatz kann somit zu der Sollfahrlinie mit der einfachen Steuerung bzw. Regelung konvergiert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Ausgestaltungsdiagramm zum Veranschaulichen eines Beispiels einer Lenksystemausgestaltung für eine Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein funktionales Blockdiagramm der Fahrzeuglenkvorrichtung und einer Steuereinheit von 1.
3 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Zwei-Rad-Modells in der Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines fahrzeugfixierten Koordinatensystems und eines bodenfixierten Koordinatensystems zum Beschreiben einer Steuerung durch die Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen jeweiliger Parameter zum Beschreiben der Steuerung durch die Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Operationsflussdiagramm zum Veranschaulichen einer Verarbeitung in der Steuereinheit der Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform und einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Operationsflussdiagramm zum Veranschaulichen von Details einer Solllenkwinkel-Berechnungsverarbeitung von 6 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Ausgestaltungsdiagramm zum Veranschaulichen eines Beispiels einer Lenksystemausgestaltung für die Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein funktionales Blockdiagramm der Fahrzeuglenkvorrichtung und der Steuereinheit von 8.
10 ist ein Operationsflussdiagramm zum Veranschaulichen von Details der Solllenkwinkel-Berechnungsverarbeitung von 6 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein Diagramm zum schematischen Veranschaulichen eines Beispiels einer Hardwareausgestaltung der Steuereinheit der Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun wird eine Beschreibung einer Fahrzeuglenkvorrichtung und dergleichen gemäß jeweiligen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die Zeichnungen gegeben. Dieselben oder entsprechende Komponenten sind in den jeweiligen Ausführungsformen durchgehend mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine überlappende Beschreibung wird weggelassen.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Ausgestaltungsdiagramm zum Veranschaulichen eines Beispiels einer Lenksystemausgestaltung für eine Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 1 werden rechte und linke Vorderreifen 5 durch eine mit einem Lenkrad 2 gekoppelte Lenkvorrichtung 4 gelenkt. Ein Motor 3 ist mit der Lenkvorrichtung 4 wie in einer allgemeinen Elektroenergie-Lenkvorrichtung gekoppelt, und ein durch den Motor 3 erzeugtes Drehmoment kann an die Lenkvorrichtung 4 angelegt werden. Der Motor 3 wird auf Grundlage eines durch eine später zu beschreibende Steuereinheit 10 ausgegebenen Sollstroms angetrieben.
Hinsichtlich einer Erfassung eines Fahrzeugzustands wird eine Fahrzeuggeschwindigkeit eines Fahrzeugs 1 durch einen Radgeschwindigkeitssensor 6 erfasst, und ein Giermoment wird durch einen Giergeschwindigkeitssensor 7 erfasst. Darüber hinaus ist eine Kamera 8 in der Nähe eines Innenspiegels in dem Fahrzeug 1 installiert und nimmt ein Vorwärtsbild des Fahrzeugs durch eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs zum Ausgeben einer Vorwärtsfahrweginformation auf. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6, der Giergeschwindigkeitssensor 7, die Kamera 8 und der Motor 3 sind mit der Steuereinheit 10 verbunden. Die Steuereinheit 10 gibt Signale von den jeweiligen Sensoren und die Vorwärtsbildinformation von der Kamera 8 ein und gibt einen Sollstrom aus, der ein Ansteuersignal für den Motor 3 ist. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 10 eine Steuerfunktion für eine allgemeine Elektroenergie-Lenkvorrichtung haben.
11 ist ein Diagramm zum schematischen Veranschaulichen eines Beispiels einer Hardwareausgestaltung der Steuereinheit 10 von 1. Eine Schnittstelle (I/F) 101 führt eine Eingabe-/Ausgabesteuerung für Signale zu/von den jeweiligen Sensoren 6 und 7, der Kamera 8, dem Motor 3 und anderen derartigen externen Vorrichtungen aus. Ein Prozessor 102 führt vielfältige Typen einer Verarbeitung in Übereinstimmung mit in einem Speicher 103 gespeicherten Programmen aus. Der Speicher 103 speichert die Programme ebenso wie die für die jeweiligen Verarbeitungsstücke, Verarbeitungsergebnisse und dergleichen verwendeten Daten. Die I/F 101, der Prozessor 102 und der Speicher 103 sind miteinander via einen Bus verbunden.
2 ist ein funktionales Blockdiagramm der Fahrzeuglenkvorrichtung und der Steuereinheit 10 von 1. In der folgenden Beschreibung ist 2 ein funktionales Blockdiagramm der Steuereinheit 10. Eine Verarbeitung durch die jeweiligen funktionalen Blöcke wird durch den Prozessor 102 in Übereinstimmung mit den in dem Speicher 103 von 11 gespeicherten Programmen ausgeführt. Man beachte, dass als die Hardwareausgestaltung der Steuereinheit 10 anstelle der den Prozessor von 11 verwendenden Ausgestaltung die Steuereinheit 10 durch einen digitalen Schaltkreis, so wie ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC, Application Specific Integrated Circuit), zum Ausführen der Verarbeitung von jedem der funktionalen Blöcke von 2 konstruiert sein kann.
Man beachte, dass ein Speicherabschnitt M dem Speicher 103 von 11 entspricht.
In 2 gibt ein Fahrweg-Erkennungsabschnitt 21 die durch die Kamera 8 aufgenommenen Vorwärtsbilddaten ein, um den Fahrweg zu erkennen, und stellt einem Sollfahrlinie-Setzabschnitt 22, einem Seitenversatz-Berechnungsabschnitt 23 und einem Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt 26 eine Vorwärtsfahrweginformation bereit.
Die Vorwärtsfahrweginformation wird wie unten beschrieben akquiriert. Der Fahrweg-Erkennungsabschnitt 21 verwendet ein allgemein bekanntes Verfahren, um Fahrspurbegrenzungslinien, so wie weiße Linien auf beiden rechten und linken Seiten einer Straße, aus dem durch die Kamera 8 aufgenommenen Vorwärtsbild zu extrahieren. Dann wird die Vorwärtsfahrweginformation aus einem Ergebnis eines Erfassens von Distanzen von einer eigenen Fahrzeugposition zu den Fahrspurbegrenzungslinien bei einer Vorwärtsblickpunktdistanz und einer Sollfahrlinie-Schrägstellung eLd bei der Vorwärtsblickpunktdistanz auf Grundlage einer Fahrspurbegrenzungslinie-Schrägstellung akquiriert.
Die Sollfahrlinie-Schrägstellung eLd bei der Vorwärtsblickpunktdistanz wird auf Grundlage der Fahrspurbegrenzungslinie-Schrägstellung bei der Vorwärtsblickpunktdistanz erfasst. Ein Wert ist für die Fahrspurbegrenzungslinie-Schrägstellung genug. Wenn die Fahrspurbegrenzungslinie-Schrägstellungen auf beiden Seiten akquiriert werden können, brauchen die Fahrspurbegrenzungslinie-Schrägstellungen nur in einen Wert durch Mittelung oder dergleichen überführt zu werden. Wenn die Fahrspurbegrenzungslinie-Schrägstellung nur auf einer Seite akquiriert werden kann, braucht der Wert nur direkt verwendet zu werden. Darüber hinaus wird auch eine Fahrwegbreite auf Grundlage von Distanzen von der eigenen Fahrzeugposition zu den Fahrspurbegrenzungslinien auf beiden Seiten berechnet. Wenn die Fahrspurbegrenzungslinie nur auf einer Seite erfasst wird, wird es bevorzugt, dass die Fahrwegbreite auf eine allgemeine Fahrwegbreite (so wie 3,5 m) gesetzt wird.
Der Sollfahrlinie-Setzabschnitt 22 setzt eine Sollfahrlinie, die als ein Ziel dient, wenn das Fahrzeug zum Fahren während eines Folgens des Fahrwegs gesteuert wird, in dem Fahrweg auf Grundlage der durch den Fahrweg-Erkennungsabschnitt 21 akquirierten Fahrwegbreite. In dieser Ausführungsform wird die Sollfahrlinie auf eine Position gesetzt, die um eine gesetzte Distanz (so wie 1/2 der Fahrwegbreite) von der Fahrspurbegrenzungslinie auf der rechten Seite ausgehend ist. Jedoch ist die Sollfahrlinie nicht auf die Festlegung dieser Ausführungsform beschränkt und kann zweckgemäß abhängig von der Präferenz des Fahrers geändert werden.
Der Seitenversatz-Berechnungsabschnitt 23 berechnet einen Seitenversatz bei der Vorwärtsblickpunktdistanz auf Grundlage der Distanz des eigenen Fahrzeugs von der Fahrspurbegrenzungslinie, die durch den Fahrweg-Erkennungsabschnitt 21 akquiriert worden ist, und der Sollfahrlinie, die durch den Sollfahrlinie-Setzabschnitt 22 gesetzt worden ist. Falls die Distanz von der Fahrspurbegrenzungslinie auf der rechten Seite verfügbar ist, ist der Seitenversatz ein Wert, der durch Subtrahieren der Position der Sollfahrlinie von dem Wert der Distanz akquiriert worden ist. In diesem Fall ist der Wert positiv, wenn das Fahrzeug auf der linken Seite bezüglich der Sollfahrlinie ist. Falls die (Distanz von der) Fahrspurbegrenzungslinie auf der rechten Seite nicht erfasst werden kann, und nur die (Distanz von der) Fahrspurbegrenzungslinie auf der linken Seite erfasst wird, ist ein Wert, der akquiriert worden ist durch Subtrahieren der Distanz von der Fahrspurbegrenzungslinie auf der linken Seite von der Fahrwegbreite, die Distanz von der Fahrspurbegrenzungslinie auf der rechten Seite, und daher braucht ein Wert, der durch Subtrahieren der Position der Sollfahrlinie von diesem Wert akquiriert worden ist, nur als der Seitenversatz gesetzt zu werden.
Der Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt 24 gibt ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal der durch den Radgeschwindigkeitssensor 6 erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit ein und stellt die Fahrzeuggeschwindigkeit dem Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt 26 bereit. Ähnlich gibt der Giergeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt 25 ein Giermomentsignal des Giermoments des Fahrzeugs, erfasst durch den Giergeschwindigkeitssensor 7, ein und stellt das Giermoment dem Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt 26 bereit. Darüber hinaus verwendet ein Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Schätzungsabschnitt 28 ein allgemein bekanntes Verfahren (siehe beispielsweise die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2010-111246 ) zum Schätzen eines Straßenoberflächenreibungskoeffizienten und stellt den Straßenoberflächenreibungskoeffizient dem Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt 26 bereit. Der Straßenoberflächenreibungskoeffizient wird beispielsweise von einem Straßenoberfläche-Reaktionsmomentsignal akquiriert, das durch einen in der Lenkvorrichtung 4 enthaltenen Straßenoberfläche-Reaktionsmomentsensor (im Detail nicht gezeigt) erfasst und eingegeben wird.
Der Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt 26 berechnet einen Solllenkwinkel auf Grundlage der akquirierten Information und stellt den Solllenkwinkel einem Lenksteuerabschnitt 29 bereit.
Hinsichtlich der Berechnung des Solllenkwinkels braucht nur solch ein Lenkwinkel als der Solllenkwinkel akquiriert zu werden, dass eine Differenz zwischen der eigenen Fahrzeugposition bei der Vorwärtsblickpunktdistanz und der Sollfahrlinie sich null annähert, um das eigene Fahrzeug zum Folgen der Sollfahrlinie zu steuern. Für den Seitenversatz yLd, der die Differenz zwischen der Sollfahrlinie und der eigenen Fahrzeugposition bei der Vorwärtsblickpunktdistanz ist, wird somit eine Seitengeschwindigkeit y'Ld, die eine Änderungsgeschwindigkeit des Seitenversatzes yLd ist, berücksichtigt. Falls die Seitengeschwindigkeit y'Ld so gesteuert wird, dass der Seitenversatz yLd sich verringert, nähert sich der Seitenversatz yLd null, und daher braucht nur die Seitengeschwindigkeit y'Ld gesteuert zu werden, um Ausdruck (1) zu erfüllen. Man beachte, dass in Ausdruck (1) y'Ld die Seitengeschwindigkeit bei dem Vorwärtsblickpunkt ist, yLd der Seitenversatz zwischen der Sollfahrlinie und der eigenen Fahrzeugposition bei dem Vorwärtsblickpunkt ist, λ ein Dämpfungscharakteristikparameter von yLd ist, der einen positiven Wert annimmt. Wenn/wie λ zunimmt, nimmt eine Reaktion auf die Steuerung zu, aber die Stabilität neigt zur Verringerung. y'Ld = –λ·yLd Ausdruck (1)
Um die Seitengeschwindigkeit y'Ld zu akquirieren, wird nun eine Bewegungsgleichung des Zwei-Rad-Modells in einem auf das Fahrzeug fixierten Koordinatensystem betrachtet. 3 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen des Zwei-Rad-Modells, und die Bewegungsgleichung des Zwei-Rad-Modells wird durch Ausdruck (2) gegeben.
wobei m ein Fahrzeuggewicht repräsentiert, v_x0 und v_y0 die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und Seitengeschwindigkeit bei dem Fahrzeugschwerpunkt repräsentieren, V'_y0 eine Fahrzeugseitenbeschleunigung bei dem Fahrzeugschwerpunkt repräsentiert, γ' die Giergeschwindigkeit repräsentiert, Lf eine Distanz zwischen dem Schwerpunkt und einer Vorderradachse repräsentiert, Lr eine Distanz zwischen dem Schwerpunkt und einer Hinterradachse repräsentiert, Cf eine vorderradseitige Kraft/Steifigkeit repräsentiert, Cr eine hinterradseitige Kraft/Steifigkeit repräsentiert, und θ einen (Soll-)Lenkwinkel repräsentiert. Man beachte, dass die Fahrzeugseitengeschwindigkeit v_y0 und der Lenkwinkel θ in der Linksrichtung positiv sind, und die Giergeschwindigkeit γ' in der Richtung entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn positiv ist. Darüber hinaus repräsentiert "'" eine mittels Differenzierung akquirierte zeitliche Änderung, und beispielsweise wird der Versatz in die Geschwindigkeit umgewandelt, und die Geschwindigkeit wird in die Beschleunigung umgewandelt (dasselbe findet hier im Nachfolgenden Anwendung).
Andererseits sind Koordinatenkomponenten [x₁, y₁]^T und [x₀, y₀]^T der Sollfahrlinieposition P1 bei der Vorwärtsblickpunktdistanz und der Fahrzeugschwerpunkt P0 in dem fahrzeugfixierten Koordinatensystem jeweils als Ausdruck (3) repräsentiert. Im Ausdruck (3) repräsentiert Ld die Vorwärtsblickpunktdistanz.
Nun wird ein bodenfixiertes Koordinatensystem betrachtet. 4 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen des fahrzeugfixierten Koordinatensystem [x, y] (gestrichelte Linie) und des bodenfixierten Koordinatensystems [X, Y] (durchgezogene Linie). 5 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen jeweiliger Parameter.
Die durch die lang-kurz-gestrichelte Linie von 5 repräsentierte Sollfahrlinie erstreckt sich beispielsweise entlang der Mitte der Breite einer Straße. Somit ist in 5 ein Zustand veranschaulicht, in dem das Fahrzeug nun auf der rechten Seite des Fahrwegs fährt. Darüber hinaus ist der Seitenversatz yLd eine Differenz zwischen einer Position (Mittenposition) des Fahrzeugs bei der Vorwärtsblickpunktdistanz Ld des Fahrzeugs und der Position der Sollfahrlinie in einer Richtung orthogonal zu der (aktuellen) Fahrrichtung des Fahrzeugs.
Die Giergeschwindigkeit γ' des Fahrzeugs ist als positiv in der Richtung entgegengesetzt zu dem Uhrzeigersinn definiert. Wenn das fahrzeugfixierte Koordinatensystem bei einer um δ bezüglich des bodenfixierten Koordinatensystems entgegensetzt zum Uhrzeigersinn gedrehten Position ist, ist die Richtung von δ bei dieser Gelegenheit positiv (die Richtung, wenn das Fahrzeug sich entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn bezüglich des Bodens dreht, ist positiv). Wenn Ausdruck (3) von dem fahrzeugfixierten Koordinatensystem in das bodenfixierte Koordinatensystem übersetzt wird, werden als ein Ergebnis Koordinatenkomponenten [X₁, Y₁]^T und [X₀, Y₀]^T in dem bodenfixierten Koordinatensystem durch Ausdruck (4) repräsentiert.
Darüber hinaus können Koordinatenkomponenten [v_x1, v_y1]^T einer Bewegungsgeschwindigkeit der Sollfahrlinieposition P1 in dem fahrzeugfixierten Koordinatensystem als Ausdruck (5) mit Verwendung von [X₁, Y₁]^T in dem bodenfixierten Koordinatensystem repräsentiert werden.
Um Ausdruck (4) Ausdruck (5) zuzuweisen, wird Ausdruck (4) in Ausdruck (6) differenziert.
Das bodenfixierte Koordinatensystem [X'₀, Y'₀]^T von Ausdruck (6) wird als Ausdruck (7) in dem fahrzeugfixierten Koordinatensystem [v_x0, v_y0]^T repräsentiert.
Wenn Ausdruck (6) und Ausdruck (7) Ausdruck (5) zugewiesen werden, wird die Bewegungsgeschwindigkeit [v_x1, v_y1]^T der Sollfahrlinieposition P1 als Ausdruck (8) in dem fahrzeugfixierten Koordinatensystem repräsentiert mittels Berücksichtigung, dass die Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs unabhängig von dem Koordinatensystem gleich ist, und somit δ' = γ' etabliert ist.
Darüber hinaus wird eine Beziehung zwischen einer Schrägstellung bzw. Inklination eLd einer Tangente bei der Sollfahrlinieposition P1 und der Geschwindigkeit der Sollfahrlinieposition P1 als Ausdruck (9) in dem fahrzeugfixierten Koordinatensystem repräsentiert.
Ausdruck (9) wird v_y1 in der zweiten Zeile von Ausdruck (8) zugewiesen, und Ausdruck (8) wird umgeordnet. Es wird angenommen, dass die Krümmung des Fahrwegs sanft ist, und tan(eLd) ≈ eLd auf Grundlage von |eLd| << 1 etabliert ist. Dann wird die Fahrzeugseitengeschwindigkeit y'Ld bezüglich der Sollfahrlinie wie folgt in dem fahrzeugfixierten Koordinatensystem repräsentiert. y'_Ld = v_x1·e_Ld – v_y0 – Ld·γ' (10)
Um Ausdruck (10) Ausdruck (2) zuzuweisen, wird Ausdruck (10) bezüglich v_y0 aufgelöst, um Ausdruck (11) zu akquirieren. Ferner wird Ausdruck (11) differenziert, und v'_x1 ≈ 0 wird unter der Annahme berücksichtigt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit sich nicht abrupt ändert. Dann wird Ausdruck (12) akquiriert. v_y0 = v_x1·e_Ld – Ld·γ' – y'_Ld (11) v'_y0 = v_x1·e'_Ld – Ld·γ'' – y''_Ld (11)
Wenn Ausdruck (11) und Ausdruck (12) Ausdruck (2) zugewiesen werden, und es angenommen wird, dass die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit >> Seitengeschwindigkeit und der Einfluss der Giergeschwindigkeit auf die Fahrzeuggeschwindigkeit winzig ist, können die Geschwindigkeiten des Fahrzeugs in dem fahrzeugfixierten Koordinatensystem und dem bodenfixierten Koordinatensystem als gleich zueinander betrachtet werden. Wenn darüber hinaus angenommen wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung auch winzig ist, ist v_x0 = v_x1 etabliert, und die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit ist in dem bodenfixierten Koordinatensystem konstant. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem bodenfixierten Koordinatensystem (gleich der Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch den Radgeschwindigkeitssensor 6 erfasst worden ist und an den Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt 24 eingegeben worden ist) auf V gesetzt ist, kann es in Erwägung gezogen werden, dass V = v_x0 = v_x1 etabliert ist, und somit wird Ausdruck (13), der ein Zwei-Rad-Modell ist, wobei die Vorwärtsblickpunktdistanz eine Referenz ist, akquiriert.
Wenn Ausdruck (13) bezüglich der Seitengeschwindigkeit y'Ld gelöst wird, wird Ausdruck (14) akquiriert.
y''Ld in Ausdruck (14) ist bei dieser Gelegenheit eine Beschleunigung in der Fahrzeugseitenrichtung. Wenn ein Zustand, in dem y''Ld unter der Annahme erzeugt wird, dass ein extremer Schiebewinkel bzw. Schleuderwinkel, so wie ein Rutschen, nicht erzeugt wird, identisch zu einem Kurvenfahrzustand betrachtet werden kann, ist y''Ld eine Beschleunigung einer Kreisbewegung und wird als Ausdruck (15) betrachtet. Ein Teil der Terme von Ausdruck (14) kann mittels Zuweisung von Ausdruck (15) an Ausdruck (14) aufgehoben werden.
Darüber hinaus werden die Werte von e'Ld und γ'', die Ableitungsterme sind, nur erzeugt, wenn die Krümmung sich auf einen Eintritt in oder ein Verlassen von einer Kurve ändert, und die Giergeschwindigkeit ändert sich als ein Ergebnis einer Änderung in dem Lenkwinkel entsprechend dazu. Diese Terme sind gegeneinander aufzuhebende Werte, obwohl das Timing dazwischen geringfügig abweicht. Falls die Terme e'Ld und γ'' gleichzeitig weggelassen werden, kann deshalb der Einfluss als schmal betrachtet werden, und durch Weglassen dieser Terme kann eine abrupte Änderung in y'Ld (letztendlich in dem Solllenkwinkel θ) verhindert werden, und der Ausdruck kann vereinfacht werden. Somit kann Ausdruck (14) in Ausdruck (16) mittels Zuweisung von Ausdruck (15) und Weglassen der Therme e'Ld und γ'' transformiert werden.
Somit wird Ausdruck (17) akquiriert mittels Zuweisung von Ausdruck (16), der die Seitenbeschleunigung ist, an Ausdruck (1) und Umordnen von Ausdruck (1) bezüglich θ, während θ als der Solllenkwinkel betrachtet wird.
Schließlich wird im Ausdruck (17) Ausdruck (1) akquiriert mittels Ersetzen der Koeffizienten k1 bis k3 durch Ausdruck (18) bis Ausdruck (20).
θ = k1·yLd + k2·eLd – k3·γ' (1) wobei θ den Solllenkwinkel repräsentiert, k1 bis k3 die Koeffizienten repräsentieren, yLd den Seitenversatz bei der Vorwärtsblickpunktdistanz repräsentiert, eLd die Sollfahrlinie-Schrägstellung bei der Vorwärtsblickpunktdistanz repräsentiert, und γ' die Giergeschwindigkeit repräsentiert.
Hinsichtlich der in den Koeffizienten k1 bis k3 enthaltenen Werte sind Lf und Lr die Distanzen zwischen dem Schwerpunkt und den Achsen und sind somit feste Werte, die für jedes Fahrzeug bestimmt worden sind, aber Cf und Cr sind Werte mit Bezug zu Reibungskräften der Reifen und ändern sich abhängig von dem Straßenoberflächenzustand und den Reifen, und λ ist ein Wert mit Bezug zu einem Regelverhalten und muss somit abhängig von der Situation geändert werden. Ferner enthalten k1 und k3 die Fahrzeuggeschwindigkeit, und Ld muss abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert werden, und daher müssen die Koeffizienten k1 bis k3 abhängig von dem Fahrzeugzustandausmaß geändert werden. Im Besonderen muss für eine Fahrzeuggeschwindigkeit, bei der der Einfluss einer Änderung in dem Lenkwinkel auf die Fahrzeugverhaltensänderung groß ist, oder für eine Straße mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten (μ), die Reaktion der Lenkwinkelsteuerung unterdrückt werden, und die Koeffizienten k1 bis k3 müssen abhängig von dem Straßenoberflächenreibungskoeffizienten mit einem großen Einfluss auf Cf und Cr geändert werden.
Hinsichtlich des von Ausdruck (17) akquirierten Solllenkwinkels kann der Wert, wenn der Solllenkwinkel ein übermäßig großer Wert wird, von einer Bedingung abweichen, die die Anwendung des Zwei-Rad-Modells ermöglicht, und zusätzlich werden Cf- und Cr-Charakteristika stark verändert, und daher muss der Solllenkwinkel begrenzt werden. Als ein Ergebnis kann verhindert werden, dass das Fahrzeug instabil wird. Darüber hinaus ist eine abrupte Änderung des Fahrzeugverhaltens nicht erwünscht, und ein Änderungsausmaß des Solllenkwinkels pro Zeiteinheit muss auch begrenzt werden.
Der Lenksteuerabschnitt 29 berechnet das Lenkdrehmoment auf Grundlage des durch den Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt 26 akquirierten Solllenkwinkels und gibt das Ansteuersignal zum Veranlassen, dass der Sollstrom durch den Motor 3 fließt, aus. Das Lenkdrehmoment braucht nur als dem Solllenkwinkel entsprechendes Drehmoment mittels Verwendung einer Lenkdrehmomentcharakteristik, die dem Lenkwinkel entspricht, im Voraus akquiriert, akquiriert zu werden, und das Ansteuersignal wird von einer Motorcharakteristik als ein Sollstrom zum Erzielen des Lenkdrehmoments akquiriert. Die Lenkdrehmomentcharakteristik, die dem Lenkwinkel der Lenkvorrichtung 4 entspricht, und die Motorcharakteristik des Motors 3 sind im Voraus in dem Speicherabschnitt M gespeichert, der der Speicher 103 ist.
Nun wird eine Beschreibung einer Operation der Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben. 6 ist ein Operationsflussdiagramm zum Veranschaulichen einer bei einem konstanten Zyklus (so wie 0,01 Sekunde) ausgeführten Verarbeitung in der Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 6 wird zuerst im Schritt S101 (Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Schätzungsabschnitt 28) eine Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Schätzungsverarbeitung ausgeführt, um einen Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Schätzwert zu akquirieren. Wie oben beschrieben, kann ein allgemein bekanntes Verfahren als das Schätzungsverfahren verwendet werden, und der Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Schätzwert braucht nur aus dem Straßenoberflächenreaktionsmoment geschätzt zu werden, das durch den Reifen des Fahrzeugs von der Straßenoberfläche empfangen worden ist. Der bei dieser Gelegenheit akquirierte Schätzwert wird zum Korrigieren der zum Berechnen des Solllenkwinkels verwendeten Koeffizienten verwendet.
Dann wird im Schritt S102 (Sollfahrlinie-Setzabschnitt 22) eine Sollfahrlinie-Setzverarbeitung ausgeführt, um eine Sollfahrlinie line_tg zu setzen. Die Sollfahrlinie line_tg wird beispielsweise auf einen Wert gesetzt, der 1/2 der Fahrwegbreite mit Verweis auf die Fahrspurbegrenzungslinie auf der rechten Seite ist.
Im Schritt S103 (Seitenversatz-Berechnungsabschnitt 23) wird eine Seitenversatz-Berechnungsverarbeitung ausgeführt, um den Seitenversatz yLd des Fahrzeugs zu berechnen. Zuerst wird die eigene Fahrzeugposition als die Distanz von der Fahrspurbegrenzungslinie auf der rechten Seite begrenzt, und ein Wert, der akquiriert worden ist mittels Subtrahieren der Sollfahrlinie line_tg von der akquirierten eigenen Fahrzeugposition, wird als der Seitenversatz berechnet. Wenn die Distanz von der Fahrspurbegrenzungslinie auf der rechten Seite nicht erfasst werden kann, sondern nur die Distanz von der Fahrspurbegrenzungslinie auf der linken Seite erfasst wird, wird ein Wert, der akquiriert worden ist mittels Subtrahieren der Distanz von der Fahrspurbegrenzungslinie auf der linken Seite von der Fahrwegbreite, als die Distanz von der Fahrspurbegrenzungslinie auf der rechten Seite berechnet.
Im Schritt S104 (Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt 26) wird eine Solllenkwinkel-Berechnungsverarbeitung ausgeführt, um einen Solllenkwinkel ang_tg zu berechnen. Ein Berechnungsverfahren wird später detailliert dargestellt (7).
Schließlich wird im Schritt S105 (Lenksteuerabschnitt 29) eine Lenksteuerverarbeitung ausgeführt, und das Ansteuersignal wird an den Motor 3 ausgegeben, um dadurch die Verarbeitung abzuschließen. Zuerst wird das Solllenkdrehmoment als dem Solllenkwinkel entsprechendes Drehmoment mittels Verwendung der Lenkdrehmomentcharakteristik akquiriert, die dem Lenkwinkel entspricht, im Voraus akquiriert. Auf Grundlage des akquirierten Solllenkdrehmoments wird ein Sollstrom Imtr_tg zum Erzeugen des Lenkdrehmoments akquiriert mittels Verwendung der Motorcharakteristik. Der Sollstrom Imtr_tg wird als das Ansteuersignal ausgegeben, um dadurch den Motor 3 anzutreiben.
Dann wird nun mit Verweis auf 7 eine detaillierte Beschreibung der Solllenkwinkel-Berechnungsverarbeitung von Schritt S104 (Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt 26) gegeben. In 7 werden im Schritt S201 die Koeffizienten k1 bis k3 im Ausdruck (1), der ein Berechnungsausdruck für einen Solllenkwinkel-Grundwert ang_bs ist, berechnet. Die Koeffizienten k1 bis k3 werden durch Ausdruck (18) bis Ausdruck (20) akquiriert.
Zuerst wird k2 auf Grundlage von Cf und Cr, die in Zuordnung zu dem Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Schätzwert gesetzt sind, berechnet.
Der Koeffizient k1 ist ein Wert, der durch Multiplizieren von k2 mit λ/V akquiriert worden ist, und hat solch eine Charakteristik, dass er abnimmt, wenn/wie die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Darüber hinaus ist λ ein Wert mit Bezug zu dem Regelverhalten bzw. der Steuerantwort. Wenn/wie der Straßenoberflächenreibungskoeffizient μ sich verringert, verringert sich jedoch ein Bereich des Schiebewinkels, abgefertigt durch Cf und Cr, und daher muss der Solllenkwinkel verringert werden, wenn/wie der Straßenoberflächenreibungskoeffizient μ abnimmt. Somit muss das Ansprechverhalten verringert werden, wenn/wie der Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Schätzwert abnimmt. Deshalb wird k1 gesetzt, um abzunehmen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, und der Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Schätzwert abnimmt.
Hinsichtlich k3 wird es bevorzugt, dass Ld erhöht wird, wenn/wie die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt (so wie eine Fahrdistanz in einer gesetzten Periode von ungefähr 1 Sekunde), und daher wird k3 auf Grundlage von Ld, das unabhängig gesetzt wird, und den gesetzten Werten von Cf und Cr gesetzt, zusätzlich zu der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Im Schritt S202 wird der Solllenkwinkel-Grundwert ang_bs mittels Verwendung von Ausdruck (1) berechnet.
Der Solllenkwinkel-Grundwert ang_bs wird mittels Zuweisung der folgenden Werte an Ausdruck (1) berechnet:
die im Schritt S201 berechneten Koeffizienten k1 bis k3;
der im Schritt S103 berechnete Seitenversatz yLd bei der Vorwärtsblickpunktdistanz;
die von dem Fahrweg-Erkennungsabschnitt 21 akquirierte Sollfahrlinie-Schrägstellung eLd bei der Vorwärtsblickdistanz; und
die aus dem Giergeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt 25 akquirierte Giergeschwindigkeit γ'.
Im Schritt S203 wird für den akquirierten ang_bs ein begrenzter Solllenkwinkel-Grundwert ang_clp berechnet. Wenn der Solllenkwinkel ein übermäßig großer Wert wird, kann der Wert von der Bedingung abweichen, die die Anwendung des Zwei-Rad-Modells erlaubt. Außerdem werden die Cf- und Cr-Charakteristika stark verändert. Deshalb wird der Solllenkwinkel begrenzt. Wenn der Solllenkwinkel während der Hochgeschwindigkeitsfahrt zunimmt, nimmt darüber hinaus eine Zentrifugalkraft zu, und daher ist die Begrenzung auch erforderlich, um die Seitenbeschleunigung zu unterdrücken. Deshalb wird für ang_bs ein Wert, der auf einen Bereich des Lenkwinkels begrenzt ist, der dem Bereich des Schiebewinkels entspricht, abgefertigt durch Cf und Cr, abhängig von dem Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Schätzwert, und auch auf einen Bereich des Lenkwinkels begrenzt ist, in dem die Seitenbeschleunigung in einen gesetzten Wert (so wie 0,2 G) fällt, abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit, als ang_clp berechnet.
Schließlich wird im Schritt S204 für den akquirierten ang_clp der Solllenkwinkel ang_tg berechnet, und die Solllenkwinkel-Berechnungsverarbeitung wird abgeschlossen. Eine abrupte Änderung in dem Fahrzeugverhalten ist nicht erwünscht, und das Änderungsausmaß des Solllenkwinkels pro Zeiteinheit wird somit begrenzt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, nimmt die Fahrzeugverhaltensänderung bezüglich der Lenkwinkeländerung zu, und solch eine Begrenzung, um das Änderungsausmaß zu verringern, wenn/wie die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, wird daher auferlegt. Ein vorheriger Solllenkwinkel ang_tg_old wird gespeichert, und ein Änderungsausmaß-Begrenzungswert dlt_ang wird in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit gesetzt. Dann wird ein auf einen Bereich von ang_tg_old±dlt_ang begrenzter Wert für ang_clp als der Solllenkwinkel ang_tg berechnet.
Man beachte, dass oben auf 2 als das funktionale Blockdiagramm der Steuereinheit verwiesen wurde, aber sie ein funktionales Blockdiagramm der gesamten Fahrzeuglenkvorrichtung sein kann.
In diesem Fall enthält der Fahrweg-Erkennungsabschnitt 21 ferner die Kamera 8. Der Fahrweg-Erkennungsabschnitt 21 nimmt das Vorwärtsbild auf, um den Fahrweg zu erkennen, und stellt die Vorwärtsfahrweginformation dem Sollfahrlinie-Setzabschnitt 22, dem Seitenversatz-Berechnungsabschnitt 23 und dem Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt 26 bereit.
Der Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt 24 enthält ferner den Radgeschwindigkeitssensor 6. Der Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt 24 erfasst die Fahrzeuggeschwindigkeit und stellt die Fahrzeuggeschwindigkeit dem Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt 26 bereit.
Der Giergeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt 25 enthält ferner den Giergeschwindigkeitssensor 7. Der Giergeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt 25 erfasst das Giermoment des Fahrzeugs und stellt das Giermoment dem Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt 26 bereit.
Der Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Schätzungsabschnitt 28 verwendet ein allgemein bekanntes Verfahren zum Schätzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten und stellt den Straßenoberflächenreibungskoeffizient dem Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt 26 bereit. Der Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Schätzungsabschnitt 28 enthält ferner die Lenkvorrichtung 4 mit dem Straßenoberfläche-Reaktionsmomentsensor (im Detail nicht gezeigt).
Darüber hinaus konstruieren der Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt 24 und der Giergeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt 25 einen Fahrzeugzustandausmaß-Erfassungsabschnitt, und die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Giergeschwindigkeit begründen die Fahrzeugzustandausmaße.
Zweite Ausführungsform
In der ersten Ausführungsform wird der Solllenkwinkel in das Lenkdrehmoment zum Antreiben des Motors 3 für die Steuerung bzw. Regelung des Lenkwinkels umgewandelt, aber um die Lenkwinkelsteuerung präziser auszuführen, kann ein tatsächlicher Lenkwinkel erfasst werden, und die Regelung kann so ausgeführt werden, dass der tatsächliche Lenkwinkel der Solllenkwinkel wird.
8 ist ein Ausgestaltungsdiagramm zum Veranschaulichen eines Beispiels einer Lenksystemausgestaltung für eine Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Als eine Modifizierung von der ersten Ausführungsform ist ein Lenkwinkelsensor 9 anstelle des Giergeschwindigkeitssensors montiert. Der tatsächliche Lenkwinkel wird durch den Lenkwinkelsensor 9 erfasst, und daher kann eine Regelung so ausgeführt werden, dass der tatsächliche Lenkwinkel der Solllenkwinkel wird, und ferner kann der Giergeschwindigkeitssensor mittels Schätzen der Giergeschwindigkeit durch ein allgemein bekanntes Verfahren eliminiert werden.
9 ist ein funktionales Blockdiagramm der Fahrzeuglenkvorrichtung und der Steuereinheit 10 von 8. In der folgenden Beschreibung ist 9 ein funktionales Blockdiagramm der Steuereinheit 10. Eine Verarbeitung durch die jeweiligen funktionalen Blöcke wird durch den Prozessor 102 in Übereinstimmung mit den in dem Speicher 103 von 11 gespeicherten Programmen ausgeführt. Als eine Modifizierung von der ersten Ausführungsform ist der Giergeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt 25 eliminiert, und ein Lenkwinkel-Erfassungsabschnitt 27 ist hinzugefügt. Der Lenkwinkel-Erfassungsabschnitt 27 gibt ein Tatsächlicher-Lenkwinkel-Signal des durch den Lenkwinkelsensor 9 erfassten tatsächlichen Lenkwinkels ein und stellt den tatsächlichen Lenkwinkel dem Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt 26 bereit.
Darüber hinaus ist eine Verarbeitung zum Schätzen der Giergeschwindigkeit zu dem Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt 26 zusätzlich zu den Funktionen der ersten Ausführungsform hinzugefügt. Ferner führt der Lenksteuerabschnitt 29 anstelle der Berechnung des Lenkdrehmoments eine Regelung aus, so dass der tatsächliche Lenkwinkel der Solllenkwinkel wird, um dadurch das Ansteuersignal für den Motor 3 auszugeben.
Unterschiede von der ersten Ausführungsform (6) in der Verarbeitung durch die Steuereinheit 10 sind Inhalte der Solllenkwinkel-Berechnungsverarbeitung von Schritt S104 und der Lenksteuerverarbeitung von Schritt S105. Die Lenksteuerverarbeitung von Schritt S105 hat, wie oben beschrieben, eine Funktion zum Ausführen der Regelung, so dass der tatsächliche Lenkwinkel der Solllenkwinkel wird. Die Regelung braucht nur ein allgemein bekanntes Verfahren zu sein, und das Ansteuersignal (Sollstrom) für den Motor 3 braucht nur durch eine PID-(Proportional-Integral-Derivative)Regelung oder dergleichen akquiriert zu werden, so dass die Differenz zwischen dem tatsächlichen Lenkwinkel und dem Solllenkwinkel reduziert wird.
Mit Verweis auf 10 wird nun eine Beschreibung der Solllenkwinkel-Berechnungsverarbeitung von Schritt S104 gegeben. In 10 wird im Schritt S301 ein Giergeschwindigkeit-Schätzwert auf Grundlage des tatsächlichen Lenkwinkels berechnet. Als ein Berechnungsverfahren brauchen die Fahrzeuggeschwindigkeit und die aus dem tatsächlichen Lenkwinkel erzeugte Giergeschwindigkeit nur in dem Speicherabschnitt M (Speicher 103) im Voraus als eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem tatsächlichen Lenkwinkel und der Giergeschwindigkeit gespeichert zu sein, und der Giergeschwindigkeit-Schätzwert braucht nur mittels Verweis auf diese Beziehung akquiriert zu werden. Darüber hinaus kann das Zwei-Rad-Modell oder dergleichen verwendet werden, um zweckgemäß den Giergeschwindigkeit-Schätzwert zu akquirieren. Schritt S302 bis Schritt S305 nach Schritt S301 sind jeweils dieselben wie Schritt S201 bis Schritt S204 von 7 gemäß der ersten Ausführungsform, und die Solllenkwinkelberechnung mittels Verwendung von Ausdruck (1) ist auch dieselbe. Man beachte, dass als die im Schritt S303 verwendete Giergeschwindigkeit γ' der im Schritt S301 berechnete Giergeschwindigkeit-Schätzwert verwendet wird.
In dieser Ausführungsform wird als der Lenksteuerabschnitt 29 die Elektroenergie-Lenkvorrichtung als eine Basis verwendet, aber der Lenksteuerabschnitt 29 braucht nur zum Steuern der Lenkung ausgestaltet zu sein und kann beispielsweise eine Steer-by-Wire genannte Lenkvorrichtung sein, die eine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und den gesteuerten Rädern eliminiert.
Die für den Fahrweg-Erkennungsabschnitt 21 und den Seitenversatz-Berechnungsabschnitt 23 verwendete Vorrichtung ist nicht auf die Kamera 8 beschränkt. Beispielsweise können eine Karteninformation und eine Eigene-Fahrzeugposition-Information, die von einem Fahrzeugnavigationssystem mit Verwendung des Global-Positioning-Systems (GPS) akquiriert worden sind, verwendet werden, um den Fahrweg und die eigene Fahrzeugposition zu erkennen. Darüber hinaus braucht die Erfassung des Gierwinkels nur mittels Integrieren der Giergeschwindigkeit oder Vergleichen der Sollfahrlinie und der tatsächlichen Fahrortskurve bzw. des tatsächlichen Fahrorts miteinander ausgeführt zu werden.
Oben wird eine Beschreibung des für die Fahrspurhalteunterstützung beabsichtigten Systems gegeben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann für ein Einparkunterstützungssystem, ein automatisiertes Fahrzeugoperationssystem und dergleichen verwendet werden. Die vorliegende Erfindung kann angewendet werden, wenn die gelenkten Räder gelenkt werden, um der in den jeweiligen Systemen gesetzten Sollfahrlinie zu folgen.
Man beachte, dass oben auf 9 als das funktionale Blockdiagramm der Steuereinheit verwiesen wurde, aber ähnlich zu der oben erwähnten Ausführungsform kann sie ein funktionales Blockdiagramm der gesamten Fahrzeuglenkvorrichtung sein.
In diesem Fall enthält zusätzlich zu der oben erwähnten Ausführungsform der Lenkwinkel-Erfassungsabschnitt 27 ferner den Lenkwinkelsensor 9. Der Lenkwinkel-Erfassungsabschnitt 27 erfasst den tatsächlichen Lenkwinkel und stellt den tatsächlichen Lenkwinkel dem Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt 26 bereit.
Man beachte, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die jeweiligen Ausführungsformen beschränkt ist, und alle möglichen Kombinationen von Merkmalen der jeweiligen Ausführungsformen enthält.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001-001921 [0002, 0004]
JP 2010-111246 [0031]

Claims

Fahrzeuglenkvorrichtung mit: einem Fahrweg-Erkennungsabschnitt (21) zum Erkennen eines Fahrwegs, auf dem ein Fahrzeug fährt; einem Sollfahrlinie-Setzabschnitt (22) zum Setzen einer Sollfahrlinie, die durch das Fahrzeug zum Fahren während des Folgens des Fahrwegs verwendet wird; einem Seitenversatz-Berechnungsabschnitt (23) zum Erfassen eines Seitenversatzes, der eine Differenz zwischen einer Position der Sollfahrlinie und einer Position des Fahrzeugs bei einer Vorwärtsblickpunktdistanz des Fahrzeugs ist; einem Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt (26) zum Berechnen eines Solllenkwinkels, um den Seitenversatz zu reduzieren; und einem Lenksteuerabschnitt (29) zum Steuern eines Lenkwinkels des Fahrzeugs auf Grundlage des durch den Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt berechneten Solllenkwinkels, wobei der Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt (26) eine Seitengeschwindigkeit steuert, die ein Änderungsausmaß des Seitenversatzes ist, um den Seitenversatz zu reduzieren, und den Solllenkwinkel auf Grundlage der Seitengeschwindigkeit berechnet.
Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß Anspruch 1 mit ferner: einem Fahrzeugzustandausmaß-Erfassungsabschnitt (24), 28) zum Erfassen eines Fahrzeugzustandausmaßes des Fahrzeugs; und einem Giergeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt (25) zum Erfassen einer Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs, wobei der Fahrweg-Erkennungsabschnitt (21) eine Sollfahrlinie-Schrägstellung erfasst, die eine Schrägstellung zwischen dem Fahrzeug und der Sollfahrlinie bei der Vorwärtsblickpunktdistanz des Fahrzeugs ist, und wobei der Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt (26) den Solllenkwinkel durch Verwendung des Fahrzeugzustandausmaßes, der Giergeschwindigkeit, der Sollfahrlinie-Schrägstellung und des Seitenversatzes berechnet.
Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt (26) den Solllenkwinkel wie folgt berechnet: θ = k1·yLd + k2·eLd – k3·γ' wobei θ den Solllenkwinkel repräsentiert, k1 bis k3 Koeffizienten repräsentieren, yLd den Seitenversatz bei der Vorwärtsblickpunktdistanz repräsentiert, eLd die Sollfahrlinie-Schrägstellung bei der Vorwärtsblickpunktdistanz repräsentiert, und γ' die Giergeschwindigkeit repräsentiert.
Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt (26) die Koeffizienten k1 bis k3 abhängig von dem Fahrzeugzustandausmaß verändert.
Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Fahrzeugzustandausmaß-Erfassungsabschnitt (24, 28) einen Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt (24) zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs umfasst, und das Fahrzeugzustandausmaß die Fahrzeuggeschwindigkeit umfasst.
Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Fahrzeugzustandausmaß-Erfassungsabschnitt (24, 28) einen Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Schätzungsabschnitt (28) umfasst zum Schätzen eines Reibungskoeffizienten zwischen einer Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, und einem Reifen, und das Fahrzeugzustandausmaß einen Straßenoberflächenreibungskoeffizienten umfasst.
Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt (26) den Solllenkwinkel berechnet während eines Begrenzens eines Änderungsausmaßes des Solllenkwinkels pro Zeiteinheit.
Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt (26) den Solllenkwinkel berechnet während eines Begrenzens des Solllenkwinkels.
Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Lenksteuerabschnitt (29) den Solllenkwinkel in ein Lenkdrehmoment umwandelt, um dadurch einen tatsächlichen Lenkwinkel des Fahrzeugs zu steuern.
Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß Anspruch 1 mit ferner einem Lenkwinkel-Erfassungsabschnitt (27) zum Erfassen eines tatsächlichen Lenkwinkels des Fahrzeugs, wobei der Lenksteuerabschnitt (29) eine Regelung ausführt, so dass der tatsächliche Lenkwinkel des Fahrzeugs der Solllenkwinkel wird.
Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6 mit ferner einem Lenkwinkel-Erfassungsabschnitt (27) zum Erfassen eines tatsächlichen Lenkwinkels des Fahrzeugs anstelle des Giergeschwindigkeit-Erfassungsabschnitts (25), wobei der Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt (26) die Giergeschwindigkeit auf Grundlage des tatsächlichen Lenkwinkels schätzt.
Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt (26) den Solllenkwinkel berechnet während eines Begrenzens eines Änderungsausmaßes des Solllenkwinkels pro Zeiteinheit.
Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Solllenkwinkel-Berechnungsabschnitt (26) den Solllenkwinkel berechnet während eines Begrenzens des Solllenkwinkels.
Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Lenksteuerabschnitt (29) eine Regelung ausführt, so dass der tatsächliche Lenkwinkel des Fahrzeugs der Solllenkwinkel wird.
Fahrzeuglenksteuerverfahren mit den Schritten zum: Erkennen (21) eines Fahrwegs, auf dem ein Fahrzeug fährt; Setzen (22) einer Sollfahrlinie, die von dem Fahrzeug verwendet wird zum Fahren während eines Folgens des Fahrwegs; Erfassen (23) eines Seitenversatzes, der eine Differenz zwischen einer Position der Sollfahrlinie und einer Position des Fahrzeugs bei einer Vorwärtsblickpunktdistanz des Fahrzeugs ist; Berechnen (26) eines Solllenkwinkels, um den Seitenversatz zu reduzieren; und Steuern (29) eines Lenkwinkels des Fahrzeugs auf Grundlage des Solllenkwinkels, wobei das Berechnen (26) eines Solllenkwinkels ein Steuern einer Seitengeschwindigkeit, die ein Änderungsausmaß des Seitenversatzes ist, um den Seitenversatz zu reduzieren, und Berechnen des Solllenkwinkels auf Grundlage der Seitengeschwindigkeit umfasst.