DE102016104753B9

DE102016104753B9 - Fahrtunterstützungssystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016104753B9
Application number: DE102016104753.8A
Authority: DE
Inventors: Shiro Ezoe
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Fuji Jukogyo Jp KK; Subaru Corp
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-03-15
Publication date: 2021-10-07
Anticipated expiration: 2036-03-16
Also published as: DE102016104753A1; JP2016187995A; JP5982034B1; CN106004857B; DE102016104753B4; US20160288785A1; CN106004857A

Abstract

Fahrtunterstützungssystem für ein Fahrzeug, welches durch Lenksteuerung und Verzögerungssteuerung bewirkt, dass das Fahrzeug einer Soll-Fahrtroute folgt, wobei das Fahrtunterstützungssystem aufweist:eine Soll-Lenkwinkel-Berechnungseinheit, die, als einen Soll-Lenkwinkel, während der Fahrt durch einen gekrümmten Abschnitt der Soll-Fahrtroute, einen Sollwert berechnet, der an einem Kreisbogenkurvenanteil, der einem Übergangskurvenanteil des gekrümmten Abschnitts kontinuierlich folgt, einen maximalen Lenkwinkel erreicht;eine Soll-Verzögerungs-Berechnungseinheit, die in dem gekrümmten Abschnitt eine Soll-Verzögerung berechnet, die bewirkt, dass eine maximale Querbeschleunigung in dem Kreisbogenkurvenanteil gleich oder kleiner als ein gesetzter Wert ist;eine Verzögerungskorrekturwert-Berechnungseinheit, die auf der Basis des Soll-Lenkwinkels und eines Ist-Lenkwinkels eine korrigierte Fahrzeuggeschwindigkeit zum Korrigieren einer durch die Soll-Verzögerung bestimmten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet; undeine Verzögerungskorrektureinheit, die die Soll-Verzögerung derart korrigiert, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit zur korrigierten Fahrzeuggeschwindigkeit wird, wobei die Verzögerungskorrekturwert-Berechnungseinheit als die korrigierte Fahrzeuggeschwindigkeit eine Fahrzeuggeschwindigkeit bei dem Ist-Lenkwinkel berechnet, der bewirkt, dass der Wert einer Krümmung einer von dem Fahrzeug befahrenen Kurve gleich einer Kurvenfahrtkrümmung bei dem Soll-Lenkwinkel und der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-068383 , eingereicht am 30. März 2015, deren gesamte Inhalte hiermit unter Bezugnahme aufgenommen werden.
HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrtunterstützungssystem für ein Fahrzeug, welches durch Lenksteuerung und Verzögerungssteuerung bewirkt, dass das Fahrzeug einer Soll-Fahrtroute folgt.
Verwandte Technik
In einem Fahrzeug wie etwa einem Automobil sind Lenksteuerung und Bremssteuerung allgemein als voneinander unabhängige Funktionen vorgesehen. Wenn das Fahrzeug während Verzögerung eine Kurve fährt, entsteht zum Beispiel ein Problem, dass ein vom Fahrer aufzubringender Lenkbetätigungsbetrag oder Bremsbetätigungsbetrag zunimmt, wodurch eine Bedienungsbelastung des Fahrers zunimmt.
Die japanische ungeprüfte Patentanmeldeschrift JP 2011 - 162 004 A offenbart eine Technik, mit der zur Lösung dieses Problems ausgewählt wird, ob hauptsächlich die Lenksteuerung oder die Bremssteuerung durchgeführt wird; ein Hauptseiten-Anforderungswert, der ein angeforderter Wert einer durchzuführenden Fahrzeugdrehbewegung ist, auf der Basis des Wählergebnisses zu einer Hauptseite ausgegeben wird; und ein Nicht-Hauptseiten-Anforderungswert, der ein angeforderter Wert entsprechend einer Differenz zwischen einem Soll-Wert und dem Hauptseiten-Anforderungswert ist, zu einer Nicht-Hauptseite ausgegeben wird, um hierdurch eine kooperative Steuerung der Lenksteuerung und Bremssteuerung zu gewährleisten und die Bedienungsbelastung des Fahrers zu reduzieren.
Die JP 2009-292 345 A offenbart ein Fahrtunterstützungssystem für ein Fahrzeug mit einer Soll-Lenkwinkel-Berechnungseinheit und einer Soll-Verzögerungs-Berechnungseinheit, das eine Korrektur der Verzögerung ermöglicht, um einem Gefühl des Fahrers bei der Annäherung an eine Kurve Rechnung zu tragen.
Die DE 39 12 353 A1 offenbart ein selbststeuerndes Fahrzeug und Verfahren zum Betrieb desselben und die DE 10 2006 017 406 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines Lenkungssystems.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Jedoch befasst sich die in der JP 2011-162 004 A offenbarte Technik nur mit der eindeutigen Zuweisung des angeforderten Werts der Fahrzeugdrehbewegung zur Lenksteuerung und Verzögerungssteuerung, und man kann nicht sagen, dass die Kooperations-Zeitgebung und der Grad der Kooperation der zwei Steuerungen notwendigerweise optimiert sind.
Wenn zum Beispiel das Fahrzeug entlang einer kurvigen Soll-Fahrtroute fährt, wie in 6 dargestellt, wird bei der Lenksteuerung aufgrund der Rückkopplungskorrektur-Komponente, welche die Ansprechverzögerung und den Steuerungsfehler kompensiert, die Steuertrajektorie, wie sie in der Figur mit unterbrochener Linie dargestellt ist, tatsächlich realisiert, wird das Verhalten des Fahrzeug-Aufhängungssystems gestört und kann die Fahrqualität schlechter werden. Auch wenn die Zuweisung der Verzögerungssteuerung verstärkt wird und die Rückkopplungskorrektur-Komponente der Lenksteuerung eindeutig verringert wird, um ein solches Ergebnis zu vermeiden, kann ein Rückdrehen der Lenkung auftreten und kann die Genauigkeit abnehmen, mit der das Fahrzeug der Soll-Fahrtroute folgt.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das Vorstehende geschaffen worden, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrtunterstützungssystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, das eine kooperative Steuerung der Lenksteuerung und der Verzögerungssteuerung optimieren kann und eine Störung des Fahrzeug-Aufhängungssystems unterdrückt, während die Soll-Fahrtrouten-Nachfolgegenauigkeit sichergestellt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrtunterstützungssystem für ein Fahrzeug gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Fahrtunterstützungssystem für ein Fahrzeug vor, welches durch Lenksteuerung und Verzögerungssteuerung bewirkt, dass das Fahrzeug einer Soll-Fahrtroute folgt, wobei das Fahrtunterstützungssystem aufweist: eine Soll-Lenkwinkel-Berechnungseinheit, die während der Fahrt durch einen gekrümmten Abschnitt der Soll-Fahrtroute als einen Sollwert einen Soll-Lenkwinkel berechnet, so dass an einem Kreisbogenkurvenanteil, der einem Übergangskurvenanteil des gekrümmten Abschnitts kontinuierlich folgt, ein maximaler Lenkwinkel erhalten wird; eine Soll-Verzögerungs-Berechnungseinheit, die eine Soll-Verzögerung in dem gekrümmten Abschnitt als eine Verzögerung berechnet, bei der eine maximale Querbeschleunigung in dem Kreisbogenkurvenanteil gleich oder kleiner als ein gesetzter Wert wird; eine Verzögerungskorrekturwert-Berechnungseinheit, die auf der Basis des Soll-Lenkwinkels und eines Ist-Lenkwinkels eine korrigierte Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, die durch Korrigieren der durch die Soll-Verzögerung bestimmten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten wird; und eine Verzögerungskorrektureinheit, die die Soll-Verzögerung derart korrigiert, dass die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit zur korrigierten Fahrzeuggeschwindigkeit wird.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Fahrtunterstützungssystems für ein Fahrzeug;
2 ist eine Erläuterungszeichung, die die Soll-Fahrtroute beim Eintritt in eine Kurve darstellt;
3 ist eine Erläuterungszeichnung, die den Soll-Lenkwinkel und die Soll-Verzögerung beim Eintritt in eine Kurve darstellt;
4 ist eine Erläuterungszeichnung, die die Korrektur der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit darstellt;
5 ist ein Flussdiagramm der Kurvenfahrtsteuerung; und
6 ist eine Erläuterungszeichnung, die die konventionelle Steuertrajektorie während Kurvenfahrt darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden Ausführungen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 ein Fahrtunterstützungssystem für ein Fahrzeug, das eine Fahrtunterstützungssteuerung durchführt, welche automatische Fahrt basierend auf Außenumgebungs-Erkennungsergebnissen für das Fahrzeug in Bezug auf die Fahrbedienungen eines Fahrers enthält. Das Fahrtunterstützungssystem 1 ist auf eine Fahrtsteuereinrichtung 10 abgestellt und ist durch Verbinden eines Außenumgebungs-Monitors 20, einer Motorsteuereinrichtung 30, einer Bremssteuereinrichtung 40, einer Lenksteuereinrichtung 50, einer Warnsteuereinrichtung 60 und dergleichen mit einem bordeigenen Netzwerk 100 konfiguriert.
Der Außenumgebungs-Monitor 20 ist durch eine Kombination einer Gruppe von Vorrichtungen konfiguriert, die die Außenumgebung autonom erkennen können, sowie eine Gruppe von Vorrichtungen, die Information durch Kommunikation mit der Außenseite akquirieren. Die erstgenannte Gruppe von Vorrichtungen enthält eine Kameraeinheit 20A, die die Außenumgebung durch Bearbeitung von aufgenommenen Bildern der Umgebung um das Fahrzeug herum erkennt, sowie eine Radareinheit (Laserradar, Millimeterwellenradar, Ultraschallradar und dergleichen) 20B, die Wellen empfängt, die von in der Umgebung des Fahrzeugs vorhandenen dreidimensionalen Objekten reflektiert werden. Die letztere Gruppe von Vorrichtungen enthält eine Fahrzeugpositions-Messeinheit 20C, welche die Position (geografische Breite, Länge, Höhe) des Fahrzeugs mittels eines globalen Ortungssystems (GPS) oder dergleichen misst, eine Navigationseinheit 20D, die integriert mit der Fahrzeugpositions-Messeinheit 20C konfiguriert ist, eine Routenführung durch Anzeige der gemessenen Position des Fahrzeugs auf einem Kartenbild durchführt, und, unter Verwendung von genauen Kartendaten, die in dem System gespeichert sind, Positionskoordinatendaten über die Form und Abzweigungspunkte (Kreuzungen) der Straße, Daten zum Straßentyp (Autobahn, Schnellstraße, städtische Straße etc.), und Daten im Bezug auf Information von Einrichtungen bzw. Gebäuden, die sich in der Nähe von Knotenpunkten auf der Karte befinden, ausgibt, sowie eine Straßenverkehrsinformations-Kommunikationseinheit 20E, die Straßenverkehrsinformation durch Straße-zu-Fahrzeugkommunikation oder Fahrzeug-zu-Fahrzeugkommunikation akquiriert.
In der vorliegenden Ausführung ist die Kameraeinheit 20A durch Integrieren einer Stereo-Kamera 21 und einer Bildverarbeitungseinheit 22 konfiguriert. Die Stereo-Kamera 21 ist zum Beispiel aus einem Paar von linken und rechten Kameras aufgebaut, welche Festkörper-Bildaufnahmeelemente wie etwa CCD und CMOS verwenden. Die beiden Kameras sind mit einem vorbestimmten Abstand voneinander zum Beispiel an der Vorderseite der Innendecke der Fahrzeugkabine angebracht, nehmen das Stereobild eines Objekts außerhalb des Fahrzeugs von unterschiedlichen Blickpunkten her auf und geben das aufgenommene Bild an die Bildverarbeitungseinheit 22 aus.
Die Bildverarbeitungseinheit 22 erzeugt Abstandsinformation auf der Basis des Triangulations-Messprinzips aus dem Versatzbetrag der entsprechenden Positionen in Bezug auf das Paar von linken und rechten Bildern vor dem Fahrzeug, die von den beiden linken und rechten Stereo-Kameras 21 aufgenommen worden sind. Die Außenumgebung, wie etwa räumliche Objekte, weiße Linien auf der Straße und Leitplanken vor dem Fahrzeug, werden auf der Basis der Abstandsinformation erkannt, und die Fahrzeugfahrtroute wird auf der Basis der erkannten Information berechnet. Die Bildverarbeitungseinheit 22 detektiert auch ein auf der Fahrzeugfahrtroute vorausfahrendes Fahrzeug auf der Basis von Daten zum erkannten räumlichen Objekt, berechnet den Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug, die Geschwindigkeit (Relativgeschwindigkeit) des vorausfahrenden Fahrzeugs relativ zum Fahrzeug und die Beschleunigung (Verzögerung) des vorausfahrenden Fahrzeugs und gibt die Berechnungsergebnisse als Vorausfahrendes-Fahrzeug-Information an die Fahrtsteuereinrichtung 10 aus.
Die Motorsteuereinrichtung 30 ist eine an sich bekannte Steuereinrichtung, die den Betriebszustand des Motors (in der Figur nicht dargestellt) des Fahrzeugs steuert, wobei sie zum Beispiel Hauptsteuerungen wie etwa Kraftstoffeinspritzsteuerung, Zündzeitsteuerung und Öffnungsgradsteuerung eines elektronisch gesteuerten Drosselventils auf der Basis der Lufteinlassmenge, des Drosselöffnungsgrads, der Motorwassertemperatur, der Einlasslufttemperatur, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, des Kurbelwinkels, des Gaspedalbetätigungsbetrags, und anderen Typen von Fahrzeuginformation durchführt.
Die Bremssteuereinrichtung 40 ist zum Beispiel ein an sich bekanntes Antiblockier-Bremssystem, das Bremsvorrichtungen von vier Rädern (in der Figur nicht dargestellt) auf der Basis eines Bremsschalters, der Drehzahl der vier Räder, des Lenkradwinkels, der Gierrate und anderen Typen von Fahrzeuginformation unabhängig von der vom Fahrer durchgeführten Bremsbedienung steuern kann, oder eine an sich bekannte Steuervorrichtung, die eine Gier-Bremssteuerung oder eine Giermomentsteuerung zum Steuern des auf das Fahrzeug einwirkenden Giermoments durchführt, wie etwa eine Schleuderverhinderungs-Steuerung. Wenn eine Bremskraft der Räder von der Fahrtsteuereinrichtung 10 eingegeben wird, berechnet die Bremssteuereinrichtung 40 den Bremshydraulikdruck für jedes Rad auf der Basis der Bremskraft und betätigt eine Bremsantriebseinheit (in der Figur nicht dargestellt).
Die Lenksteuereinrichtung 50 ist zum Beispiel eine an sich bekannte Steuereinrichtung, die ein Unterstützungsdrehmoment, das von einem elektrischen Servolenkmotor (in der Figur nicht dargestellt) erzeugt wird, der in dem Lenksystem des Fahrzeugs vorgesehen ist, auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit, des vom Fahrer erzeugten Lenkdrehmoments, des Lenkradwinkels, der Gierrate und anderen Typen von Fahrzeuginformation steuert. Die Lenksteuereinrichtung 50 ist auch zu einer Fahrspurabweichungsverhinderungs-Steuerung zur Durchführung einer Fahrspureinhalte-Steuerung in der Lage, um die vorgenannte Fahrspur als gesetzte Fahrspur einzuhalten, sowie auch zu einer Steuerung, welche das Abweichen des Fahrzeugs von der Fahrspur verhindert. Der Lenkwinkel oder das Lenkdrehmoment, die für eine solche Fahrspureinhalte-Steuerung und Fahrspurabweichungsverhinderungs-Steuerung erforderlich sind, werden von der Fahrtsteuereinrichtung 10 berechnet und in die Lenksteuereinrichtung 50 eingegeben und der Antrieb des elektrischen Servolenkmotors wird gemäß dem eingegebenen Steuerbetrag gesteuert.
Die Warnsteuereinrichtung 60 erzeugt nach Bedarf eine Warnung, wenn in verschiedenen Vorrichtungen des Fahrzeugs eine Anomalität auftritt. Zum Beispiel wird eine Warnung oder Meldung mittels einer visuellen Ausgabe, zum Beispiel mit einem Monitor, einer Anzeige oder einer Alarmlampe, und/oder einer Audio-Ausgabe mit einem Lautsprecher oder Summer, ausgegeben. Wenn ferner die Fahrtunterstützungssteuerung gestoppt wird, indem der Fahrer eine Außerkraftsetzungs-Bedienung durchführt, wird der Fahrer über den gegenwärtigen Betriebszustand informiert.
Die Fahrtsteuereinrichtung 10, welche die Hauptkomponente des Fahrtunterstützungssystems 1 mit den oben beschriebenen Vorrichtungen ist, führt die Fahrtunterstützungssteuerung, einschließlich automatischer Fahrt durch Kooperation der Fahrtsteuerung einschließlich Nachfolgefahrt, Fahrspureinhalte-Steuerung und Fahrspurabweichungsverhinderungs-Steuerung, auf der Basis der Information von den Ein- bzw. Vorrichtungen 20, 30, 40 und 50 und der Betriebszustandsinformation des Fahrzeugs, die von einer Vielzahl von Sensoren 70 wie etwa einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einem Lenkwinkelsensor, einem Gierratensensor und einem Querbeschleunigungssensor detektiert werden, durch. Insbesondere während Kurvenfahrt bei automatischer Fahrt wird die kooperative Steuerung der Lenksteuerung und der Verzögerungssteuerung in optimierter Form ausgeführt, um Änderungen im Fahrzeugkarosserieverhalten zu unterdrücken, während die Soll-Fahrtrouten-Nachfolgegenauigkeit beibehalten wird.
Zu diesem Zweck ist die Fahrtsteuereinrichtung 10, wie in 1 dargestellt, versehen mit einer Soll-Fahrtrouten-Berechnungseinheit 11, einer Soll-Lenkwinkel-Berechnungseinheit 12, einer Soll-Verzögerungs-Berechnungseinheit 13, einer Verzögerungskorrekturwert-Berechnungseinheit 14, einer Verzögerungskorrektureinheit 15 und einer Lenkwinkel-Steuereinheit 16, als kooperative Steuerungsfunktionen zum Lenken und Verzögern bei Kurvenfahrt. Die kooperative Lenk- und Verzögerungssteuerung mit diesen funktionellen Einheiten optimiert die Giersteuerung durch die Bremsen und unterdrückt Regelschwingen aufgrund einer Ansprechverzögerung oder eines Fehlers bei der durch Lenken verursachten Giersteuerung. Mit einer solchen Steuerung wird durch das optimale Einstellen der Verzögerungszeit und des Verzögerungsbetrags beim Eintritt in die Kurve, der Rückkopplungskorrektur-Anteil der Lenksteuerung reduziert, ohne ein Rückdrehen der Lenkung zu verursachen, wodurch die Störung des Fahrzeug-Aufhängungssystems unterdrückt wird, während die Soll-Fahrtrouten-Nachfolgegenauigkeit beibehalten wird.
Insbesondere berechnet die Soll-Fahrtrouten-Berechnungseinheit 11 die Soll-Fahrtroute des Fahrzeugs auf der Basis der Positionsinformation (geografische Breite, Länge) des Fahrzeugs, die von dem Außenumgebungs-Monitor 20 akquiriert worden ist, Positionen (geografische Breite, Länge) der Knotenpunkte auf den Kartendaten, welche die Fahrtroute darstellen, linearen Segmenten der Straße, Daten zum gekrümmten Segment (Übergangskurvenanteil, Kreisbogenkurvenanteil) und Daten zu weißen Linien auf der Straße. Die Soll-Fahrtroute des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt wird zum Beispiel, wie in 2 dargestellt, als ein Weg gesetzt, in dem der lineare Abschnitt S mit dem Kreisbogenkurvenanteil C2 mit einem konstanten Kurvenradius R durch den Übergangskurvenanteil C1 mit einer Kurventiefe (Kreuzungswinkel) θ verbunden ist. In einem Fahrzeugkoordinatensystem, in dem die Position vom Schwerpunkt des Fahrzeugs als Ursprungpunkt genommen wird, und die Vorderseite des Fahrzeugs als X-Achse genommen wird und die seitliche Richtung des Fahrzeugs als Y-Achse genommen wird, wird die Soll-Fahrtroute als eine Kurve berechnet, die durch die Mitte der Fahrspur des Fahrzeugs hindurchgeht, welche aus den Straßenformdaten und Weiße-Linie-Daten erkannt wird.
Die Soll-Lenkwinkel-Berechnungseinheit 12 berechnet einen Soll-Lenkwinkel δref zur Fahrt entlang der Soll-Fahrtroute auf der Basis zum Beispiel der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs, der Fahrzeugposition (x, y) und des Gierwinkels θyaw in Bezug auf die Soll-Fahrtroute, und gibt den berechneten Soll-Lenkwinkel an die Verzögerungskorrekturwert-Berechnungseinheit 14 und die Lenkwinkel-Steuereinheit 16 aus. Der Soll-Lenkwinkel δref in dem gekrümmten Abschnitt enthält einen Soll-Lenkwinkel δref_cl in dem Übergangskurvenanteil und einen Soll-Lenkwinkel δref_r in dem Kreisbogenkurvenanteil und wird, wie in 3 dargestellt, als ein Sollwert derart berechnet, dass eine Lenkwinkelwellenform in dem Übergangskurvenanteil C1 zu einem maximalen Lenkwinkel δmax konvergiert, der aus dem Kurvenradius (minimalen Radius) R in dem Kreisbogenkurvenanteil C2 und den Fahrzeugspezifikationen bestimmt ist.
Hier wird der Soll-Lenkwinkel δref_cl in dem Übergangskurvenanteil C1 berechnet als Sollwert, an dem die Querbeschleunigung (seitlicher Ruck:d³y/dx³) des Fahrzeugs minimal ist. Zum Beispiel wird eine Funktion J(x) angewendet, die man erhält, indem man eine Ableitung eines Polynoms im Bezug auf die Ruck-Minimierungskurve nimmt, wie durch den folgenden Ausdruck (1) angegeben, und der Soll-Lenkwinkel als eine Wellenform bestimmt wird, die den Wert der Funktion J(x) minimiert. Im Ausdruck (1) sind A und B Einstellparameter im Bezug auf die Kurvenform. $J (x) = 30 \cdot {(x/A)}^{4} - 60 \cdot {(x/A)}^{3} + 30 \cdot {(x/A)}^{2} \cdot {B/A}^{2}$
Auf der Basis der Soll-Fahrtroute (X, Y, R) berechnet die Soll-Verzögerungs-Berechnungseinheit 13, als eine Soll-Verzögerung Dref, jene Verzögerung, bei der die maximale Querbeschleunigung an dem Kurvenradius (minimalen Radius) R gleich oder kleiner als ein gesetzter Wert (z. B. 0,2G) ist. Wie in 3 dargestellt, ist die Soll-Verzögerungs Dref eine Verzögerung, die es dem Fahrzeug ermöglicht, im Bereich des Übergangskurvenanteils C1 auf die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit zu verzögern, und in dem Kreisbogenkurvenanteil C2 mit konstanter Geschwindigkeit zu fahren.
Die Verzögerungskorrekturwert-Berechnungseinheit 14 berechnet einen Korrekturwert zum Korrigieren der Soll-Verzögerung Dref auf der Basis des von der Soll-Lenkwinkel-Berechnungseinheit 12 berechneten Soll-Lenkwinkels δref und eines von einem Lenkwinkelsensor detektierten Ist-Lenkwinkels δH. Der Korrekturwert ist ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Korrekturwert zum Erhöhen oder Verringern der Soll-Verzögerung Dref entsprechend der Differenz zwischen dem Soll-Lenkwinkel δref und dem Ist-Lenkwinkel δH, und wird als korrigierte Fahrzeuggeschwindigkeit (Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit nach Korrektur) Vref2 berechnet, bei der bei dem Ist-Lenkwinkel δH der gleiche Drehwinkel bzw. die gleiche Kurvenfahrtkrümmung wie der Drehwinkel bzw. die Kurvenfahrtkrümmung bei dem Soll-Lenkwinkel δref und der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit Vref erhalten wird. Dann wird die Soll-Verzögerung Dref durch die Verzögerungskorrektureinheit 15 korrigiert, so dass die durch die gegenwärtige Soll-Verzögerung Dref bestimmte Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit Vref zur korrigierten Fahrzeuggeschwindigkeit Vref2 wird.
Durch Einstellen der Verzögerung mit der optimalen Zeitgebung und Verstärken oder Verringern des Giermoments, das durch die Bremsen erzeugt wird, als Reaktion auf die Abweichung von der Soll-Fahrtroute, wird somit die Rückkopplungskomponente der Lenkwinkel-Steuerung, die auf der Differenz zwischen dem Soll-Lenkwinkel δref und dem Ist-Lenkwinkel δH beruht, reduziert, ohne ein Rückdrehen der Lenkung zu erzeugen. Im Ergebnis kann ein Regelschwingen verhindert werden und kann die Störung des Fahrzeug-Aufhängungssystems unterdrückt werden, während die Soll-Fahrtroute-Nachfolgegenauigkeit sichergestellt wird.
Insbesondere wird zum Beispiel, wie in 4 dargestellt, die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel δ, der Drehung (des Fahrzeugs, d.h. der Krümmung einer von dem Fahrzeug befahrenen Kurve) ρ und der Fahrzeuggeschwindigkeit V vorab kartiert, und auf das erzeugte Korrekturkennfeld wird Bezug genommen auf der Basis des Soll-Lenkwinkels öref und des gegenwärtigen Ist-Lenkwinkels δH. 4 stellt den Fall dar, in dem der Ist-Lenkwinkel δH kleiner als der Soll-Lenkwinkel δref ist. In diesem Fall wird die Fahrzeuggeschwindigkeit bei dem Ist-Lenkwinkel δH, bei dem man eine Drehung, die gleich dem Drehwinkel bzw. der Kurvenfahrtkrümmung beim Soll-Lenkwinkel δref der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit Vref ist, erhält, als eine korrigierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vref2 an der Niedergeschwindigkeits-Seite bestimmt, und wird die Soll-Verzögerung Dref erhöht, so dass die gegenwärtige Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit Vref zur korrigierten Fahrzeuggeschwindigkeit Vref2 wird, die eine niedrige Geschwindigkeit ist.
Wenn hingegen der Ist-Lenkwinkel δH den Soll-Lenkwinkel öref überschritten hat und aufgrund einer Straßenkante oder dergleichen zu groß geworden ist, wird die korrigierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vref2 als eine Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, die höher als die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit Vref ist, und wird die Soll-Verzögerung Dref reduziert, so dass die gegenwärtige Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit Vref zur korrigierten Fahrzeuggeschwindigkeit Vref2 wird, die eine hohe Geschwindigkeit ist. Wenn somit der Ist-Lenkwinkel δH von dem Soll-Lenkwinkel δref abweicht, wird die Soll-Verzögerung δref dementsprechend erhöht oder verringert und wird die Abweichung des Soll-Lenkwinkels δH von dem Soll-Lenkwinkel δref kompensiert.
Das Korrekturkennfeld zur Bestimmung der korrigierten Fahrzeuggeschwindigkeit Vref2 kann durch das Zwei-Rad-Modell der Kurvenfahrt mit konstantem Radius erzeugt werden, das verwendet wird, wenn sich die Drehung bzw. Kurvenfahrtkrümmung in dem Übergangskurvenanteil für jede konstante Position linear ändert, oder durch Abgleich, der das aktuelle Fahrzeug verwendet. Der folgende Ausdruck (2) repräsentiert die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel δ und der Drehung ρ, die man mit dem Zwei-Rad-Modell erhält. Die korrigierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vref2, die aus einer konstanten Drehung resultiert, kann mit dem Korrekturkennfeld bestimmt werden, das mittels dieser Beziehungen erzeugt ist. $δ = (1 /R) \cdot (L - M \cdot V^{2} \cdot (Lf \cdot Kr - Lr \cdot Kr) / (2 \cdot Kf \cdot L) = ρ \cdot (L + Ast \cdot V^{2})$
wobei

Ast =: - M · (Lf · Kr - Lr · Kr) / (2 · Kf · Kr · L);
Kf:: Seitenführungskraft des Vorderrads;
Kr:: Seitenführungskraft des Hinterrads;
Lf:: Abstand zwischen Schwerpunkt und Vorderrad;
Lr:: Abstand zwischen Schwerpunkt und Hinterrad
L:: Radstand (Lf + Lr); und
M:: Fahrzeugmasse.

Die Verzögerungskorrektureinheit 15 korrigiert die Soll-Verzögerung Dref derart, dass die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit Vref nach einer voreingestellten Zeit Td zur korrigierten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit Vref2 wird. Wenn die voreingestellte Zeit Td lang ist, wird der Effekt der Verzögerungskorrektur schwach, und wenn die voreingestellte Zeit Td kurz ist, wird das dem Fahrer gegebene Verzögerungsgefühl oder das Nick-Änderungs-Gefühl intensiviert und wird das Fahrgefühl verschlechtert. Daher wird die voreingestellte Zeit optimal eingestellt durch Abgleich, der das tatsächliche Fahrzeug verwendet.
Die Lenkwinkel-Steuereinheit 16 berechnet das Soll-Lenkdrehmoment auf der Basis der Differenz zwischen dem Soll-Lenkwinkel δref und dem Ist-Lenkwinkel δH und steuert den elektrischen Servolenkmotor durch die Lenksteuereinrichtung 50 an. Diese Steuerung des Soll-Drehmoments wird insbesondere als Strom-Steuerung des elektrischen Servolenkmotors durch die Lenksteuereinrichtung 50 durchgeführt. Zum Beispiel wird der elektrische Servorlenkmotor durch einen durch den folgenden Ausdruck (3) repräsentierten Antriebsstrom IM angetrieben, der auf PID-Regelung beruht. $I = Kv \cdot (Kp \cdot (δ ref - δ H) + Ki \cdot \int (δ ref - δ H) d t + \cdot d (δ ref - δ J) /dt + Kf/R)$
wobei:

Kv:: Motor-Spannung-Strom-Umwandlungsfaktor;
Kp:: Proportional-Verstärkung;
Ki:: Integral-Verstärkung;
Kd:: Differenzial-Verstärkung; und
Kf:: vorwärts koppelnde Verstärkung im Bezug auf Kurvenfahrt.

In diesem Fall wird die Rückkopplungskorrektur-Komponente bei der Lenkwinkelsteuerung im Wesentlichen reduziert durch Einstellung der Gierbremsung durch die Korrektur der Soll-Verzögerung Dref, die parallel zu Lenkwinkel-Steuerung implementiert ist. Im Ergebnis kann das Fahrzeug dazu gebracht werden, der Soll-Fahrtroute genau zu folgen, während die Störung des Fahrzeug-Aufhängungssystems durch die Änderungen in der Rückkopplungskorrektur unterdrückt wird.
Der Programmprozess der Kurvenfahrtsteuerung, die von der Fahrtsteuereinrichtung 10 durchgeführt wird, wird nachfolgend anhand des in 5 dargestellten Flussdiagramms erläutert.
Bei der Kurvenfahrtsteuerung werden im anfänglichen Schritt S1 die Formdaten zur Kurve vor dem Fahrzeug (Tiefe der Kurve, Kurven-Minimalradius, Clothoid-Parameter, Straßenbreite, Weiße-Linie-Form etc.) von der vorwärtigen Erkennungsinformation von der Kameraeinheit 20A und Karteninformation von der Navigationseinheit 20D akquiriert, und wird die Soll-Fahrtroute des Fahrzeugs auf der Basis dieser Daten berechnet.
Der Prozess geht dann zu Schritt S2 weiter, wo der Soll-Lenkwinkel δref in dem Kurvenabschnitt berechnet wird. Der Soll-Lenkwinkel δref ist ein Sollwert, der eine Wellenform vorsieht, so dass der seitliche Ruck im Übergangskurvenanteil minimiert wird und ein maximaler Lenkwinkel δmax, der durch den Kurvenradius R und Fahrzeugspezifikationen bestimmt ist, in dem Kreisbogenkurvenanteil erhalten wird (siehe 3).
Dann wird in Schritt S3 die Soll-Verzögerung Dref berechnet, bei der das Fahrzeug auf die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit Vref verzögert wird. Die Soll-Verzögerung Dref ist ein Sollwert so. dass die Querbeschleunigung in dem Kreisbogenkurvenanteil, der dem Übergangskurvenanteil des gekrümmten Abschnitts kontinuierlich folgt, gleich oder kleiner als ein vorbestimmter konstanter Wert ist (z. B, 0,2 G).
Der Prozess geht dann zu Schritt S4 weiter und es wird geprüft, ob die Fahrzeugposition in den Übergangskurvenanteil des gekrümmten Abschnitts eingetreten ist oder nicht. Wenn die Fahrzeugposition noch nicht in die Kurve eingetreten ist (Übergangskurvenanteil), wird die Routine gestoppt, und wenn die Fahrzeugpostion in die Kurve eingetreten ist (Übergangskurvenanteil), geht der Prozess zu Schritt S5 weiter.
In Schritt S5 wird der vom Lenkwinkelsensor detektierte Ist-Lenkwinkel δH gelesen und in Schritt S6 wird die korrigierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vref2, die aus einer konstanten Drehung in Bezug auf die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit Vref resultiert, zum Beispiel unter Verwendung des Korrekturkennfelds (siehe 4) basierend auf dem Soll-Lenkwinkel δref und dem Ist-Lenkwinkel δH berechnet. Dann wird in Schritt S7 die Soll-Verzögerung Dref korrigiert, indem die gegenwärtigen Soll-Verzögerung Dref um einen gesetzten Betrag erhöht oder verringert wird, um die korrigierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vref2 nach dem Ablauf der gesetzten Zeit Td zu erhalten. Als Ergebnis der Korrektur der Soll-Verzögerung Dref wird die Rückkopplungskorrektur-Komponente, die durch die Differenz zwischen dem Soll-Lenkwinkel δref und dem Ist-Lenkwinkel δH in dem Übergangskurvenanteil bestimmt ist, reduziert.
Dann geht der Prozess zu S8 weiter, und es wird bestimmt, ob ein Verzögerungsende- Abschnitt, der mit dem Kreisbogenkurvenanteil mit dem minimalen Krümmungsradius von dem Übergangskurvenanteil verbunden ist, durchfahren wurde oder nicht. Im Ergebnis geht, wenn der Verzögerungsende-Abschnitt durchfahren wurde, der Prozess zu S9 weiter, wird die Verzögerungs-Steuerung der Kurvenfahrt aufgehoben und wird die Ausgabe des Steuersignals (Soll-Bremshydraulikdruck) an die Bremsantriebseinheit durch die Bremssteuereinrichtung 40 aufgehoben. Wenn der Verzögerungsende-Abschnitt nicht durchfahren wurde, geht der Prozess zu Schritt S10 weiter, wird die Verzögerungssteuerung der Kurvenfahrt fortgesetzt und wird die Ausgabe des Steuersignals (Soll-Bremshydraulikdruck) an die Bremsbetriebseinheit fortgesetzt.
Indem die optimale Verzögerungszeitgebung und die Verzögerung beim Eintritt in eine Kurve gesetzt werden, wird es mit der vorliegenden Ausführung möglich, die Rückkopplungskorrektur-Komponente der Lenksteuerung zu reduzieren, ohne ein Rückdrehen der Lenkung zu erzeugen, und die Störung des Fahrzeug-Aufhängungssystems zu unterdrücken, während die Soll-Fahrtrouten-Nachfolgegenauigkeit sichergestellt wird.
Ein Fahrtunterstützungssystem für ein Fahrzeug, welches durch Lenksteuerung und Verzögerungssteuerung bewirkt, dass das Fahrzeug einer Soll-Fahrtroute folgt, enthält: eine Soll-Lenkwinkel-Berechnungseinheit, die während der Fahrt durch einen gekrümmten Abschnitt der Soll-Fahrtroute einen Soll-Lenkwinkel berechnet; eine Soll-Verzögerungs-Berechnungseinheit, die eine Soll-Verzögerung in dem gekrümmten Abschnitt berechnet; eine Verzögerungskorrekturwert-Berechnungseinheit, die auf der Basis des Soll-Lenkwinkels und eines Ist-Lenkwinkels eine korrigierte Fahrzeuggeschwindigkeit zum Korrigieren einer durch die Soll-Verzögerung bestimmten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet; und eine Verzögerungskorrektureinheit, die die Soll-Verzögerung derart korrigiert, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit zur korrigierten Fahrzeuggeschwindigkeit wird.

Claims

Fahrtunterstützungssystem für ein Fahrzeug, welches durch Lenksteuerung und Verzögerungssteuerung bewirkt, dass das Fahrzeug einer Soll-Fahrtroute folgt, wobei das Fahrtunterstützungssystem aufweist: eine Soll-Lenkwinkel-Berechnungseinheit, die, als einen Soll-Lenkwinkel, während der Fahrt durch einen gekrümmten Abschnitt der Soll-Fahrtroute, einen Sollwert berechnet, der an einem Kreisbogenkurvenanteil, der einem Übergangskurvenanteil des gekrümmten Abschnitts kontinuierlich folgt, einen maximalen Lenkwinkel erreicht; eine Soll-Verzögerungs-Berechnungseinheit, die in dem gekrümmten Abschnitt eine Soll-Verzögerung berechnet, die bewirkt, dass eine maximale Querbeschleunigung in dem Kreisbogenkurvenanteil gleich oder kleiner als ein gesetzter Wert ist; eine Verzögerungskorrekturwert-Berechnungseinheit, die auf der Basis des Soll-Lenkwinkels und eines Ist-Lenkwinkels eine korrigierte Fahrzeuggeschwindigkeit zum Korrigieren einer durch die Soll-Verzögerung bestimmten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet; und eine Verzögerungskorrektureinheit, die die Soll-Verzögerung derart korrigiert, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit zur korrigierten Fahrzeuggeschwindigkeit wird, wobei die Verzögerungskorrekturwert-Berechnungseinheit als die korrigierte Fahrzeuggeschwindigkeit eine Fahrzeuggeschwindigkeit bei dem Ist-Lenkwinkel berechnet, der bewirkt, dass der Wert einer Krümmung einer von dem Fahrzeug befahrenen Kurve gleich einer Kurvenfahrtkrümmung bei dem Soll-Lenkwinkel und der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit wird.
Fahrtunterstützungssystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 1; wobei die Lenkwinkel-Berechnungseinheit, als den Soll-Lenkwinkel, einen Sollwert berechnet, bei dem eine Querbeschleunigung in dem Übergangskurvenanteil minimiert wird, wobei der Sollwert in dem Kreisbogenkurvenanteil den maximalen Lenkwinkel erreicht, und der maximale Lenkwinkel basierend auf einem minimalen Kurvenradius und Fahrzeugspezifikationen erhalten wird.
Fahrtunterstützungssystem für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Verzögerungskorrektureinheit die Soll-Verzögerung derart korrigiert, dass die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit nach einer gesetzten Zeit zur korrigierten Fahrzeuggeschwindigkeit wird.