DE102016106382A1

DE102016106382A1 - Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102016106382A1
Application number: DE102016106382.7A
Authority: DE
Inventors: Shintaro Inoue; Hideo Inoue; Yutaka Hirano; Pongsathorn Raksincharoensak
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2016-10-13
Also published as: US20160297478A1; JP2016199114A; US9669813B2; JP6269557B2

Abstract

In einem Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeuges ist eine Struktur vorgesehen, die auch während dem Durchführen einer Steuerung auf Grundlage eines Maschineneingangs ein Fahrergefühl für eine Unstimmigkeit soweit wie möglich herabsetzen kann und/oder die Lenkung des Fahrers reflektieren kann. Das Fahrzeug ist mit einem Lenkunterstützungsmechanismus und einem Brems-Antriebskraft-Verteilungsmechanismus rechter und linker Räder ausgestattet. Im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Lenkunterstützungsmoment, das durch den Lenkunterstützungsmechanismus aufgebracht wird, unter Einbeziehung eines Ziellenkmoments, das zum Erreichen der Zielroute unabhängig von der Lenkung des Fahrers bestimmt wird, und eines Lenkmoments des Fahrers auf einen Zielwert gesteuert. Ein Brems-Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern wird auf Grundlage eines Lenkwinkels des Fahrers auf einen Zielwert gesteuert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Unterstützen des Fahrens eines Fahrzeuges, wie etwa eines Automobils, und insbesondere eine Vorrichtung, die eine Fahrunterstützung in einem Fahrzeug durchführt, das mit einem Lenkunterstützungsmechanismus und einem Brems-Antriebskraft-Verteilungsmechanismus zwischen rechts und links (einem direkten Giermomentsteuermechanismus, einem Torque-Vectoring-Mechanismus, etc.) ausgestattet ist, wobei die im Betrieb umgesetzten Steuerungen dieser Mechanismen sowie eine Betätigung des Fahrers während der Fahrunterstützungssteuerung koordiniert werden.
Stand der Technik
In dem Gebiet der Fahrsteuerung eines Fahrzeuges, wie eines Automobils, wurden bisher verschiedene Typen von Fahrunterstützungssystemen und/oder automatischen Fahrsystemen zum Steuern eines Lenkmechanismus und/oder eines Beschleunigungs-Brems-Mechanismus eines Fahrzeuges vorgeschlagen, sodass ein Fahrer das Fahrzeug leichter fahren kann. Beispielsweise wird bei der Spurhalteassistenz(LKA)-Steuerung über einen Warnsummer, etc., eine Warnung in Richtung eines Fahrers abgegeben, wenn das Fahrzeug dazu neigt, von seiner Fahrspur abzuweichen, sodass das fahrende Fahrzeug daran gehindert wird, von seiner Fahrspur abzukommen. Weiterhin ist eine Lenkunterstützung für einen Fahrer in einer „Radar Cruise Control“ (radargestützten Geschwindigkeitsregelanlage) umgesetzt, um eine Geschwindigkeitssteuerung/-regelung auszuführen, die, ohne dabei ein Beschleunigungspedal niederzudrücken, eine Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit festsetzt, während sich das Fahrzeug selbständig entlang einer Fahrspur bewegt. Auch in dem System namens „Intelligent Parking Assistant“ (IPA) (intelligentes Parkassistenzsystem) wird eine Lenksteuerung bei einem parallelen Einparken oder bei einem Einparken in einer Garage durchgeführt. Desweiteren ist in der JP 4173292 B2 ein Aufbau offenbart, bei dem, beim Durchführen eines Spurwechsels eines fahrenden Fahrzeuges, die Lenkreaktionskraft eines Griffes/Lenkrades verändert wird, sodass der aktuelle Lenkwinkel nah an einem optimalen Lenkwinkel, der auf Grundlage von Umgebungsdaten berechnet wird, verändert wird, wobei es einem Fahrer erleichtert wird, den Lenkwinkel auf den optimalen Lenkwinkel einzustellen. Mit der japanischen Offenlegungsschrift JP 2000-072021 A ist weiterhin eine Ausführung für eine Fahrunterstützung offenbart, in der ein Ziellenkwinkel auf Grundlage von Umgebungsdaten eines Fahrzeuges bestimmt wird und eine Lenkunterstützungskraft in derselben Richtung wie ein Ziellenkwinkel angehoben wird sowie in der entgegengesetzten Richtung zum Ziellenkwinkel herabgesenkt wird. Desweiteren ist mit der japanischen Offenlegungsschrift JP 2010-042741 A ein Aufbau einer Fahrunterstützung offenbart, in dem eine Seitenbeschleunigungskompensationsgröße berechnet wird, um ein Fahrzeug dazu zu bringen, sich zu einer Zielposition zu bewegen, die unter der Verwendung eines Bildes einer fahrzeugfesten Kamera bestimmt wird, während zugleich die Stärke der Lenkgröße des Fahrers gemessen wird; wobei eine Lenksteuerung nach einem Abbremsen des Fahrzeuges durchgeführt wird, sodass die Seitenbeschleunigungskompensationsgröße erreicht werden kann, wenn die Lenkgröße kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert ist, und wobei das Fahrzeug nach einem Durchführen der Lenksteuerung abgebremst wird, sodass die Seitenbeschleunigungskompensationsgröße erreicht werden kann, wenn die Lenkgröße größer als der vorbestimmte Grenzwert ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Prinzipiell ist ein Fahrunterstützungssystem oder ein automatisches Fahrsystem, wie zuvor beschrieben, so ausgebildet, dass es für die Betriebssteuerung eines Fahrzeuges entweder eine Steuerung wählt, die lediglich auf einem Eingang basiert, wie bspw. bei einer Maschine (ein Maschineneingang – ein Zieleingang, der durch eine Maschine auf Grundlage von Umgebungsdaten, etc., festgelegt wird) oder eine Steuerung wählt, die ausschließlich auf einem Eingang durch einen Fahrer (einem Zieleingang, der auf dem Lenkeingang des Fahrers basiert) basiert, oder so ausgebildet, dass das Lenken eines Fahrers auf eine, auf einem Maschineneingang basierende, Zielbedingung festgelegt wird. Beispielsweise wird das System seinen Arbeitsvorgang im Falle eines Geschwindigkeitsregelsystems/Cruise Control Systems dann aufheben, wenn ein Fahrer mit Hilfe des Systems ein Übersteuern durch die Betriebssteuerung, wie durch einen Lenkeingang, einen Beschleunigungs- oder Bremspedaleingang, zum Rechts- oder Linksabbiegen, zum Spurwechsel oder für ein notwendiges Ausweichmanöver durchführt; und daraufhin wird die Bewegung des Fahrzeuges auf Grundlage eines Fahrereingangs gesteuert. Auch im IPA wird deren Arbeitsvorgang bei einem Übersteuern, das durch eine Lenkradbedienung des Fahrers ausgelöst wird, unterbrochen. Desweiteren wird die eigene Absicht oder Charakteristik des Fahrers zum Fahren eines Fahrzeuges (der Reaktionsweg zum Reagieren auf eine Situation, eine Eigenart, eine Angewohnheit, etc.) kaum in der Bewegung des Fahrzeuges beim Betrieb der Fahrunterstützungssteuerung reflektiert, weswegen festgestellt werden kann, dass die Steuerung im Wesentlichen ausschließlich auf Grundlage eines Maschineneingangs durchgeführt wird; dies trifft insbesondere auf eine Struktur zu, die es erleichtert zu einem Zielwert, wie einem optimalen Lenkwinkel oder einem Ziellenkwinkel, der auf Grundlage von Umgebungsdaten eines Fahrzeuges, etc., wie bspw. in der JP 4173292 B2 sowie der JP 2000-072021 A beschrieben, bestimmt wird, hin zu lenken; oder dies trifft auf eine Struktur zu, bei der mittels der Höhe einer Lenkgröße des Fahrers bestimmt wird, ob eine Lenksteuerung oder ein Abbremsen eines Fahrzeuges zuerst ausgeführt werden soll, indem eine Seitenbeschleunigungskompensationsgröße, auf Grundlage von Umgebungsdaten, etc., des Fahrzeuges, wie in der JP 2010-042741 beschrieben, umgesetzt wird.
Eine solche ausschließlich auf Grundlage eines Maschineneingangs durchgeführte Steuerung lässt erwarten, dass sie ein effizienteres Fahren eines Fahrzeuges im Vergleich zu einer Steuerung, die lediglich auf einem Fahrereingang basiert, ermöglicht. Des Weiteren, auch wenn das Fahrzeuggewicht bisher aufgrund bestehender Umweltprobleme und Nachfragen für einen geringen Treibstoffverbrauch sowie für einen geringen Verbrauch elektrischer Energie gesunken ist, gibt es doch Bedenken, dass die Stabilität eines Fahrzeuges, im Falle eines leichtgewichtigen Fahrzeuges, gegen Seitenwinde oder Unregelmäßigkeiten in der Straßenoberfläche nachteilig beeinflusst werden kann; dies liegt insbesondere daran, dass das Fahrzeug dann ein relativ kleines Trägheitsmoment in der Gierrichtung, eine beeinträchtigte aerodynamische Performance, etc., aufweist, wodurch wiederum die Nützlichkeit der auf einem Maschineneingang basierenden Steuerung zur Fahrunterstützung vergrößert wird. Jedoch würde in einem Fahrzeug, das durch das zuvor beschriebene System zur Fahrunterstützungssteuerung betätigt wird, das Lenken, basierend auf der eigenen Absicht oder Charakteristik eines Fahrers, während des Fahrens eines Fahrzeuges, nicht ausreichend in der Bewegung des Fahrzeuges widergespiegelt werden, soweit angenommen ist, dass der Betriebszustand ausschließlich auf einem Maschineneingang beruht (in diesem Fall würde das Fahrzeug in einer perfekten automatischen Fahrbedingung gefahren werden); und daher, falls die Bewegung des Fahrzeuges von der aufgrund der Lenkung des Fahrers erwarteten Bewegung abweicht, kann der Fahrer ein Gefühl für eine Unstimmigkeit aufgrund dieses Unterschiedes wahrnehmen. In diesem Zusammenhang würde es für einen Fahrer in einem Fall, in dem ein Lenkrad sowie Reifen in dem Fahrzeugaufbau nicht direkt mechanisch miteinander verbunden sind, schwierig werden, mittels seiner Sinne die Betätigung des fahrenden Fahrzeugs wahrzunehmen. Um dieses Problem zu lösen, kann bspw. auf Grundlage von Fahrzeugbewegungen sowie unter Verwendung eines „Steer-by-wire“-Systems eine Struktur vorgesehen werden, die dem Fahrer eine erkennbare Lenkreaktionskraft sowie eine erkennbare Pedalreaktionskraft ausgibt. Jedoch ist es auch für den Fahrer aufgrund des Zeitverzugs zum Erfassen der Umgebungsdaten und/oder der Steuerungsbetriebsverzögerung schwierig, den Zustand des Fahrzeuges, das er/sie fährt, intuitiv wahrzunehmen. Andererseits wird der das Lenkrad greifende Fahrer in einem Zustand des Fahrzeuges, in dem das Lenkrad sowie die Reifen direkt miteinander mechanisch verbunden sind, durch den Tastsinn seiner Hände den Unterschied zwischen dem großen Lenkwinkeleingang und der großen Lenkreaktionskraft, entsprechend dem Steuerungseingang durch die Maschine und ausgehend von dem Lenkwinkel und/oder -moment, das der Fahrer dem System durch sich selbst zuführen möchte, wahrnehmen; dies ist auch dann der Fall, wenn ein Fahrer die Lenkwinkeldaten und Reaktionsmomentdaten direkt sowie hochsensibel durch seine das Lenkrad greifenden Hände wahrnehmen kann, und wenn ein großer Lenkwinkeleingang sowie eine große Lenkreaktionskraft, bspw. durch Umsetzen eines großen Steuereingangs ausschließlich mittels eines Lenkmechanismus, erzeugt werden kann, damit die Fahrroute eines Fahrzeuges einer Zielstrecke folgt, die durch die Maschine beim Einfahren in eine Kurve festgelegt wird.
Hinsichtlich des Fahrkomforts des Fahrzeuges ist es vorteilhaft, das Auftreten eines Gefühls einer Unstimmigkeit des Fahrers zu vermeiden, wobei diese Unstimmigkeit insbesondere durch das Ausführen einer Steuerung auf Grundlage eines Maschineneingangs in einem Fahrunterstützungssystem oder einem automatischen Fahrsystem, wie zuvor beschrieben, auftritt. Auch wenn ein Fahrzeug durch eine Steuerung auf Grundlage eines Maschineneingangs auf effiziente Weise gefahren werden kann, falls sich das Lenken eines Fahrers nicht stets in dem Fahrzustand des Fahrzeuges widerspiegelt, würde der Fahrer doch ein stärkeres Gefühl einer Unstimmigkeit bezüglich des Fahrens wahrnehmen können. Jedoch kann für den Fall der zuvor beschriebenen Struktur, in der der Fahrzustand eines Fahrzeuges entweder durch den ausschließlich auf einem Maschineneingang basierenden Betriebes oder durch den ausschließlich auf einem Fahrereingang basierenden Betriebes bestimmt wird, der vorteilhafte Effekt der auf dem Maschineneingang basierenden Steuerung nicht umgesetzt werden, wenn der Betrieb ausschließlich auf Grundlage eines Fahrereingangs gewählt ist, sodass ein Gefühl des Fahrers für eine Unstimmigkeit oder die Absicht bzw. Charakteristik des Fahrers erreicht wird. Des Weiteren, wie zuvor beschrieben, wird das Gefühl des Fahrers für eine Unstimmigkeit gegen den Lenkwinkel oder die Lenkkraft, die der Fahrer ins System einbringen möchte, wie bspw. das Lenken des Fahrers, zunehmen, was nicht reflektiert ist; insbesondere nimmt dies in einem Fall einer Struktur zu, die zum Führen des Lenkens des Fahrers so gewählt ist, dass der Fahrzustand eines Fahrzeuges dem Betrieb, basierend auf einem Maschineneingang, folgt, wenn sich der Unterschied in der Größe und der Art des Wechsels zwischen dem Lenkwinkeleingang und der Lenkkraft zum Umsetzen einer Bewegungsbedingung (ein Zielwert einer Fahrzeugbewegung) eines Fahrzeuges vergrößert, die auf Grundlage eines Maschineneingangs und dem Lenkwinkel oder der Lenkkraft, die ein Fahrer durch sich selbst versucht in das System einzugeben, bestimmt wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Struktur vorzusehen, die die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des Gefühls des Fahrers für eine Unstimmigkeit, auch während eines Durchführens einer auf einem Maschineneingang basierenden Steuerung in einem Fahrunterstützungssystem oder einem automatischen Lenksystem eines Fahrzeuges, weitestgehend reduziert.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Struktur vorzusehen, in der eine Absicht des Fahrers zum Fahren eines Fahrzeuges auch während eines Betriebes einer auf einem Maschineneingang basierenden Steuerung in einem Fahrunterstützungssystem oder einem automatischen Fahrsystem eines Fahrzeuges, wie zuvor beschrieben, reflektiert werden kann.
Lösung der Aufgabe
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die oben bezeichnete Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung eines Fahrzeuges, das mit einem Lenkunterstützungsmechanismus und einem Brems-Antriebskraft-Verteilungsmechanismus für rechte und linke Räder ausgestattet ist, Folgendes aufweist: eine Zielroutenbestimmungseinrichtung, die bei der Fahrunterstützungssteuerung eine Zielroute des Fahrzeuges, unabhängig von einem Lenken eines Fahrers, bestimmt; eine Einrichtung zum Bestimmen eines Lenkunterstützungsmomentes, die einen Zielwert eines Lenkunterstützungsmomentes, um ein auf Grundlage der Zielroute bestimmtes Ziellenkmoment zu erreichen, unter Bezugnahme auf das Ziellenkmoment und ein Lenkmoment des Fahrers bestimmt; eine Einrichtung zur Bestimmung eines Brems-Antriebskraftunterschieds der rechten und linken Räder, die einen Zielwert eines Brems-Antriebskraftunterschiedes zwischen den rechten und linken Rädern auf Grundlage eines Lenkwinkels des Fahrers bestimmt; eine Steuereinheit zur Lenkmomentunterstützung, die das durch den Lenkunterstützungsmechanismus aufgebrachte Lenkunterstützungsmoment auf den Zielwert des Lenkunterstützungsmomentes steuert; und eine Steuereinheit zur Steuerung des Brems-Antriebskraftunterschiedes der rechten und linken Räder, die den durch den Brems-Antriebskraft-Verteilungsmechanismus der rechten und linken Räder aufgebrachten Brems-Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern auf den Zielwert des Brems-Antriebskraftunterschiedes zwischen den rechten und linken Rädern steuert.
In dem zuvor bezeichneten Aufbau
kann der „Lenkunterstützungsmechanismus“ eine Vorrichtung, bspw. eine auf diesem Gebiet bereits bekannte Kraftunterstützungsvorrichtung, etc., sein, die einem Fahrer hilft, ein Fahrzeug zu steuern, indem sie beim fahrerinduzierten Lenken mittels eines Griffes/Lenkrades, etc., ein Lenkunterstützungsmoment hinzufügt;
ist das „Lenkunterstützungsmoment“ ein Moment, das durch den Lenkunterstützungsmechanismus vorgegeben wird;
kann der „Brems-Antriebskraft-Verteilungsmechanismus der rechten und linken Räder“ ein Mechanismus sein, der die Größen und/oder Verhältnisse der Brems-Antriebskräfte in den entsprechenden rechten und linken Rädern eines Fahrzeuges beliebig einstellen kann; für diesen Mechanismus kann ein Mechanismus mit einem eine Antriebskraft zwischen rechts und links aufteilenden Differenzialgetriebe in verschiedenen Ausführungen eingesetzt werden, wobei dieses Differenzialgetriebe eine von einem primären Antreiber (einer Kraftmaschine oder einem Motor) übermittelte Antriebskraft mittels einer Rotationswelle bei beliebigen Übersetzungen an die rechten und linken Räder weiterleitet; auch kann der Mechanismus ein Mechanismus sein, der die Brems-Antriebskraftverteilung durch Einstellen der Bremskräfte der rechten und linken Räder beliebig steuert; oder ein Mechanismus sein, in dem Motoren, die in die Räder integriert sind, unabhängig voneinander die Brems-Antriebskräfte der entsprechenden Räder steuern;
ist die „Steuerung zur Fahrunterstützung“ eine Steuerung, die den Lenkwinkel oder die Abbiegerichtung (ein Lenkmoment, eine Gierrate, ein Giermoment etc.) und/oder die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung und die Verlangsamung eines Fahrzeuges steuert, um das Fahren des Fahrzeuges entlang eines Kurses oder in einer Richtung, der/die auf Grundlage von Umgebungsdaten des Fahrzeuges als passend bewertet oder bestimmt worden ist, zu unterstützen. Diese Steuerung kann bspw. ein zuvor beschriebenes Fahrunterstützungssystem sein, wie eine LKA, IPA oder ein System, das während des Betriebes stattfindende Steuerungen eines Lenkmechanismus oder eines Beschleunigungs- und Verlangsamungsmechanismus eines Fahrzeuges derart durchführt, dass das Fahrzeug vorzugsweise entlang einer verlaufenden, passend zu dem Ankunftswunsch des Fahrers gewählten Route (ein zukünftiger Kurs) entlang gesteuert wird.
ist die „Zielroute“ eine geeignete Route, zu der ein Fahrzeug in der zuvor beschriebenen Steuerung zur Fahrunterstützung hingeführt wird. Die Zielroute kann typischer Weise eine Fahrroute des Fahrzeuges sein, die in beliebiger Weise, bspw. unter Gebrauch von Umgebungsdaten des Fahrzeuges, nämlich den Daten, wie sie mittels einer Kamera, eines Radarsensors, einer GPS-Vorrichtung, etc., bestimmt werden, oder einer Information eines zukünftigen Kurses, wie zuvor beschrieben, unabhängig von dem aktuellen Lenken des Fahrers, bestimmt werden kann. Konkreter ausgedrückt, wird bspw. zunächst eine Zielankunftsposition eines Fahrzeuges aus den Umgebungsdaten oder ein zukünftiger Kurs des Fahrzeuges bestimmt, dann wird eine „Zielroute“ bestimmt, die eine Route darstellt, die von der gegenwärtigen Position des Fahrzeuges hin zu der Zielankunftsposition verläuft, sodass diese Route etwa eine Route ist, über die das Fahrzeug die Zielankunftsposition in der kürzesten Zeit zurücklegt, oder eine Route ist, über die das Fahrzeug die Zielankunftsposition mit einem minimalen Energieaufwand, basierend auf beliebigen Bedingungen, die mittels eines beliebigen Algorithmus in der Steuerung als wichtig eingestuft sind, erreicht, etc.
ist das „Ziellenkmoment“ in diesem Zusammenhang ein Lenkmoment, das in einem Verfahren zum Folgen eines Fahrzeuges entlang der zuvor beschriebenen „Zielroute“ fortlaufend erforderlich ist. In der Berechnung des „Ziellenkmoments“, der üblicherweise ein Zielwert einer Verlagerung, wie sie für das Fahrzeug in jedem Moment der Fahrzeugbewegung zum Folgen der „Zielroute“ („Zielverlagerungsgröße“) verlangt wird, ist, wird bspw. die Seitenverlagerung eines Fahrzeuges bestimmt und das „Ziellenkmoment“ als ein Lenkmoment zum Erzielen der „Zielverlagerungsgröße“ berechnet. Das Ziellenkmoment kann ein Lenkmoment sein, wobei bspw. angenommen wird, dass ein „Ideal-Fahrer-Modell“ die Zielverlagerungsgröße realisiert. Das „Ideal-Fahrer-Modell“ kann ein Modell eines Fahrers sein, der eine ideale Reaktionscharakteristik im Fahren eines Fahrzeuges aufweist und diese ideale Reaktionscharakteristik kann beliebig durch einen Konstrukteur der Vorrichtung gewählt werden.
Wie zuvor erwähnt, wird in dem Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie auch aus dem zuvor beschriebenen Aufbau ersichtlich, eine auf einem Maschineneingang basierte Steuerung, etwa eine Steuerung zum Erreichen einer Zielroute eines Fahrzeuges, die unabhängig von dem Lenken eines Fahrers bestimmt wird, durchgeführt, indem ein Lenkunterstützungsmoment mittels eines Lenkunterstützungsmechanismus angewandt wird, und wird eine Steuerung auf Grundlage eines Fahrereingangs, wie eine Steuerung einer Fahrzeugbewegung, wie sie durch das Lenken des Fahrers selbst hervorgerufen ist, durchgeführt, indem ein Brems-Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern mittels eines Brems-Antriebskraft-Verteilungsmechanismus der rechten und linken Räder umgesetzt wird, wobei die Anforderung der Fahrzeugbewegung durch die auf einen Fahrereingang basierte Steuerung bei einem bestimmten Grad in der Fahrzeugbewegung unter der auf einem Maschineneingang basierenden Steuerung reflektiert und umgesetzt wird, wodurch erwartet wird, dass das Gefühl des Fahrers für eine Unstimmigkeit im Fahrverhalten reduziert wird.
Weiterhin sei, insbesondere im Hinblick auf den zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Aufbau, auf das Merkmal hingewiesen, dass in dem Aufbau, in dem die auf der Lenkung eines Fahrers basierte Fahrzeugbewegungssteuerung (die Steuerung basierend auf einem Fahrereingang) durchgeführt wird, ein Brems-Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern durch den Brems-Antriebskraft-Verteilungsmechanismus der rechten und linken Räder angewendet wird. In diesem Aufbau kann ein Giermoment erzeugt werden, ohne den Lenkwinkel der Reifen zu ändern, sodass kein merkbares Selbstausrichtungsmoment generiert wird. Desweiteren ist die Richtung der Fahrzeugbewegung gemäß einer auf der Lenkung eines Fahrers basierten Steuerung üblicherweise annähernd dieselbe wie die Richtung einer Fahrzeugbewegung gemäß einer auf einer Zielroute des Fahrzeuges basierten Steuerung, wie sie unabhängig von der Lenkung des Fahrers (die auf einem Maschineneingang basierte Steuerung) bestimmt wird; und daher wird ein Teil der Steuerungsgröße (Giermoment), wie sie von der auf der Zielroute des Fahrzeuges basierten Steuerung gefordert wird, auf einen Brems-Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern mittels des Brems-Antriebskraftverteilungsmechanismus der rechten und linken Feder aufgeteilt, wobei entsprechend die Steuergröße auf den Lenkunterstützungsmechanismus, etwa das Lenkunterstützungsmoment, reduziert wird. Daher wird gemäß dem Aufbau zum Aufbringen eines Brems-Antriebskraftunterschiedes zwischen den rechten und linken Rädern, entsprechend dem Lenken eines Fahrers, die Absicht des Fahrers in seinem/ihrem Fahren reflektiert, ohne dass ein Selbstausrichtungsmoment generiert wird; zudem wird das Lenkunterstützungsmoment zum Erreichen der Zielroute des Fahrzeuges reduziert und dadurch wird es möglich, das Selbstausrichtungsmoment derart zu reduzieren, dass das Gefühl einer Unstimmigkeit des Fahrers, geschuldet durch das Selbstausrichtungsmoment, herabgesenkt wird.
Wie zuvor beschrieben, wird das Lenkunterstützungsmoment zum Erreichen eines Ziellenkmomentes, das auf Grundlage einer Zielroute bestimmt wird, mit Bezug auf das Ziellenkmoment sowie ein Lenkmoment des Fahrers bestimmt. Insbesondere kann das Lenkunterstützungsmoment konkret ein Wert sein, der durch das Abziehen des Lenkmoments des Fahrers von dem Ziellenkmoment erreicht wird. Dann wird vorzugsweise das Moment, das während der Steuerung um das Lenkrad herum erzeugt wird, zu dem Ziellenkmoment, sodass verstärkt sichergestellt ist, dass das Fahrzeug der Zielroute folgen kann. Zusätzlich kann das Lenkunterstützungsmoment auf eine passende Größe, mit Bezug auf das Lenkmoment, das der Fahrer auf das Lenkrad aktuell anwendet, eingestellt werden, da das Lenkunterstützungsmoment in Bezug auf das Lenkmoment des Fahrers bestimmt wird, wodurch vermieden wird, dass ein viel zu hohes oder zu niedriges Lenkunterstützungsmoment bei der Umsetzung der Fahrzeugbewegung entlang der Zielroute angewendet wird.
In Bezug auf den zuvor erläuterten Aufbau, bei dem ein Brems-Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern auf Grundlage des Lenkwinkels eines Fahrers angewendet wird, sei hinzugefügt, dass der anzuwendende Unterschied in der Bremsantriebskraft zwischen den rechten und linken Rädern typischerweise einen Wert einnimmt, der proportional zu dem Lenkwinkel des Fahrers ist. Weiter bevorzugt kann die Größe des Zielwertes des Brems-Antriebskraftunterschiedes zwischen den rechten und linken Rädern auf Grundlage eines Fahrcharakteristikwertes des Fahrers, der ein Fahrcharakteristik des Fahrers repräsentiert, verändert werden. Insbesondere kann der Zielwert eines Brems-Antriebskraftunterschiedes zwischen rechten und linken Rädern nicht nur entsprechend des durch den Fahrer erzeugten Lenkwinkels, sondern auch in Bezug auf den Fahrcharakteristikswert des Fahrers verändert werden. Entsprechend diesem Aufbau, falls sich die Fahrfähigkeit des Fahrers verändert, wird der Zielwert des Brems-Antriebskraftunterschiedes zwischen den rechten und linken Rädern als Reaktion derart verändert, dass die Steuerung zur Fahrunterstützung zu dem Zustand des Fahrers passt. Des Weiteren kann der anzuwendende Brems-Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern je nach der Fahrsituation des Fahrzeuges, bspw., in Abhängigkeit von der Tatsache ob ein oder ob kein Zustand vorliegt, der verlangt, dass die zu verwendende Fahrspur zu wechseln ist, verändert werden. Der Fahrcharakteristikwert des Fahrers kann sequentiell durch die Einrichtung zum Kalkulieren des Fahrcharakteristikwertes des Fahrers in der erfindungsgemäßen Vorrichtung berechnet werden; zudem ist es bevorzugt, dass der Zielwert des Brems-Antriebskraftunterschiedes zwischen den rechten und linken Rädern so bestimmt werden kann, dass er mit einer Änderung des geschätzten Fahrcharakteristikwertes des Fahrers, etwa einem Auftreten einer Änderung in der Fahrumgebung oder dem Fahrzustand des Fahrers, übereinstimmt.
Des Weiteren kann bei der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Zielroutenbestimmungseinrichtung, die eine Zielroute unabhängig von dem Lenken des Fahrers bestimmt, eine Einheit zur Bestimmung einer Zielankunftsposition vorgesehen werden, welche eine Zielankunftsposition des Fahrzeuges als ein Ziel der auf einem Maschineneingang basierenden Steuerung bestimmt, und kann die Zielroute auf Grundlage der bestimmten Zielankunftsposition sowie dem Fahrcharakteristikwert des Fahrers, der wiederum ein Fahrcharakteristik des Fahrers repräsentiert, bestimmt werden. Entsprechend diesem Aufbau wird es möglich, die Zielroute zur Zielankunftsposition hin übereinstimmend mit dem Fahrcharakteristik des Fahrers zu bestimmen. In diesem Zusammenhang, wie zusammen mit einer Reihe von Ausführungsbeispielen erläutert, können für eine Route von der aktuellen Position eines Fahrzeuges aus zu einer Zielankunftsposition hin zwei oder mehrere mögliche Routen im Zusammenhang mit mehreren als wichtig eingestuften Bedingungen in der Bewegung des Fahrzeuges, wie eine Ankunftszeit und eine verbrauchte Energie, etc., sowie im Zusammenhang mit den Fahrschwierigkeiten, herangezogen werden, wobei die Lenkgrößen zum Erzielen der einzelnen entsprechenden Routen unterschiedlich zueinander sind. Daher kann es in einer Ausführung so ausgestaltet sein, dass für jeden Fahrer eine aktuell verwendete, bevorzugte Zielroute aus zwei oder mehr möglichen Zielrouten, je nach Fahrcharakteristikwert des Fahrers, ausgewählt werden kann. Dem entsprechend kann die Zielroutenbestimmungseinrichtung eine Einheit zum Generieren einer möglichen Zielroute, die zwei oder mehrere mögliche Zielrouten, basierend auf der Zielankunftsposition des Fahrzeuges, generiert, sowie eine Einheit zum Auswählen einer verwendeten Zielroute, die eine Zielroute auswählt, die aktuell aus der Menge der zwei oder mehr möglichen Zielrouten auf Grundlage des Fahrcharakteristikwertes des Fahrers aktuell auszuwählen ist, aufweisen.
In dem zuvor erläuterten Aufbau zur Auswahl einer Zielroute von zwei oder mehr möglichen Zielrouten kann die Einheit zum Auswählen einer verwendeten Zielroute weiterhin so ausgestaltet sein, dass sie die aktuell verwendete Zielroute basierend auf dem Niveau des Fahrvermögens des Fahrers, das auf Grundlage des Fahrcharakteristikwertes des Fahrers bestimmt wird, auswählt. Dadurch wird es möglich, die Lenkunterstützung entlang einer auf das Fahrvermögen eines Fahrers angepassten Zielroute zu erreichen, sodass eine weitere Minderung des Empfindens des Fahrers nach einer Unstimmigkeit während des Fahrens erwartet werden kann. In diesem Zusammenhang ist es gewöhnlich angedacht, dass ein Fahrer mit einem hohen Fahrvermögen eine präzisere Lenkgröße anwenden kann und dass seine/ihre anzuwendende Reichweite der Lenkgröße größer ist als bei einem Fahrer mit einem geringen Fahrvermögen; und dadurch kann in einem Fall, in dem ein Fahrer ein hohes Fahrvermögen aufweist, eine Zielroute ausgewählt werden, in der ein hohes Ziellenkmoment angewendet wird, im Vergleich zu Zuständen, bei denen Fahrer ein niedriges Fahrvermögen aufweisen.
Effekt der Erfindung
Dadurch wird in der zuvor erläuterten erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie bereits erwähnt, die Steuerung zur Fahrunterstützung eines Fahrzeuges derart ausgeführt, dass eine Steuerung, die dafür verantwortlich ist, dass das Fahrzeug einer Zielroute folgt, die basierend auf Umgebungsdaten, einem zukünftigen Kurs, etc., des Fahrzeuges unabhängig von dem aktuellen Lenken eines Fahrers bestimmt wird, derart ausgeführt, dass das Lenkunterstützungsmoment angewendet wird, während eine Steuerung entsprechend dem Lenken des Fahrers selbst durchgeführt wird, indem ein Brems-Antriebskraftunterschied zwischen rechten und linken Rädern angewendet wird. In diesem Aufbau wird die auf einem Maschineneingang basierende Steuerung auch nicht unterbrochen, wenn die auf einem Fahrereingang basierende Steuerung durchgeführt wird, weshalb gewährleistet ist, dass der Zielroute gefolgt werden kann. Des Weiteren, zusammen mit diesen Merkmalen, wird erwartet, dass sich das Gefühl des Fahrers für eine Unstimmigkeit aufgrund der Steuerung reduziert, da sich die Absicht des Fahrers um einen bestimmten Grad in dem Fahren beim Bewegen des Fahrzeuges reflektiert, wobei der Brems-Antriebskraftunterschied zwischen rechten und linken Rädern angewendet wird, was mit dem Lenken des Fahrers korrespondiert, wobei die Größe des Lenkunterstützungsmomentes zum Führen des Fahrzeuges entlang der Zielroute durch das Anwenden des Brems-Antriebskraftunterschiedes zwischen den rechten und linken Rädern derart reduziert wird, sodass das Selbstausrichtungsmoment reduziert wird. In anderen Worten ausgedrückt, kann im Fall der vorliegenden Erfindung sowohl die Reflexion einer Absicht des Fahrers als auch die Fähigkeit einer Zielroute basierend auf Umgebungsdaten, einem zukünftigen Ziel, etc., eines Fahrzeuges zu folgen, erreicht werden, indem eine auf einen Maschineneingang basierende Steuerung sowie eine auf einem Fahrereingang basierende Steuerung zwischen einer Steuerung zur Lenkunterstützung und einer Steuerung zur Verteilung der Brems-Antriebskraft der rechten und linken Räder aufgeteilt werden, sodass erwartet werden kann, dass eine Steuerung zur Fahrunterstützung erreicht wird, während die Wechselwirkung mit dem Lenken eines Fahrers sowie der Fahrkomfort verbessert wird. Zudem wird erwartet dass der Fahrer fühlen kann, dass er ein verantwortungsvolles Fahren durchführt, wenn ein durch eine Steuerung zur Lenkunterstützung vorgegebenes Lenkunterstützungsmoment in einer Steuerung zum Durchführen eines Führens des Fahrzeuges entlang der Zielroute bestimmt ist, vorgegeben wird, wobei eine Charakteristik eines Ideal-Fahrer-Modells verwendet wird, da ein aktueller Fahrbetrieb des Fahrers korrigiert wird, um näher an dem Fahrbetrieb des Ideal-Fahrer-Modells zu gelangen (in einem Zustand, in dem das Gefühl, dass der Fahrer das Fahrzeug aktuell selbst fährt, beibehalten wird).
Weitere Zwecke sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die Erläuterung der folgenden bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Zeichnung eines Fahrzeuges, das mit einer Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung eines Fahrzeuges gemäß einem erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsbeispiel ausgestattet ist.
2A zeigt einen Systemaufbau gemäß einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung eines Fahrzeuges in Form eines Blockdiagramms.
2B zeigt einen Aufbau anhand eines Blockdiagramms, wobei der Aufbau ein Lenkunterstützungsmoment in einem Hilfssteuergerät in der Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung eines Fahrzeuges bestimmt.
2C zeigt anhand eines Blockdiagramms einen Aufbau, der einen Brems-Antriebskraftunterschied eines rechten und linken Rades innerhalb eines Hilfssteuergerätes in der Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung eines Fahrzeuges ermittelt.
3A zeigt anhand eines Blockdiagrammes einen Aufbau einer Zielroutenbestimmungseinrichtung in der Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung eines Fahrzeuges.
3B zeigt eine Tabelle zur Einordnung der Schwierigkeiten von zwei oder mehr generierten Zielrouten in dem Rangbestimmer aus 3A.
3C zeigt schematisch verlaufende Routen eines Fahrzeuges in einem Zustand, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet ist und in einem Zustand, in dem keine Steuerung zu Fahrunterstützung angewendet ist. Die mit „Ziel (Standard)“ bezeichnete Route ist eine Zielroute für einen Fahrer mit einer durchschnittlichen Lenkfähigkeit in der Steuerung zur Fahrunterstützung gemäß der vorliegenden Erfindung und die mit „Ziel (hochqualifiziert)“ bezeichnete Route ist eine Zielroute für einen Fahrer mit höherer Lenkfähigkeit als der Durchschnitt in der Steuerung zur Fahrunterstützung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die mit „DYC“ bezeichnete Route ist eine Route, die einen Fall darstellt, in dem lediglich die Steuerung zur Brems-Antriebskraftverteilung des rechten und linken Rades umgesetzt wird.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
12FL, 12FR, 12RL, 12RR: Räder
14: Differenzialgetriebemechanismus (oder Differenzialgetriebe zur rechten und linken Zuteilung der Antriebskraft)
20: Lenkvorrichtung
22: Griff/Lenkrad
24: Lenkkraftverstärkungsvorrichtung
26R, 26L: Spurstange
30: Gierraten-, Seitenbeschleunigungssensor
40: fahrzeugfeste Kamera
42: fahrzeugfeste Radarvorrichtung
44: GPS-Vorrichtung
50: elektronische Steuerungsvorrichtung

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Aufbau eines Fahrzeuges
In Bezug auf 1 ist ein Fahrzeug 10, wie ein Pkw, in dem eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels angebracht ist, gezeigt, wobei das Fahrzeug 10 mit rechten und linken Vorderrädern 12FL, 12FR; rechten und linken Hinterrädern 12RL, 12RR; sowie einer Fahrvorrichtung, die Brems-/Antriebskräfte an den entsprechenden Rädern (ausschließlich Hinterräder in einem Fahrzeug mit Hinterradantrieb, wie hier dargestellt. Dabei kann das Fahrzeug auch als frontangetriebenes Fahrzeug und als allradangetriebenes Fahrzeug ausgestaltet sein.) in Reaktion auf das Niederdrücken eines Beschleunigungspedals durch einen Fahrer (lediglich abschnittsweise dargestellt) erzeugt, ausgestattet ist; eine Lenkvorrichtung 20 ist zum Steuern des Lenkwinkels der Vorderräder (des Weiteren kann auch eine Lenkvorrichtung für die Hinterräder vorgesehen sein) ebenfalls in dem Fahrzeug 10 vorgesehen. Weiterhin ist eine Bremsvorrichtung in dem Fahrzeug 10 vorgesehen, die eine Bremskraft in jedem Rad (nicht dargestellt) in einer bekannten Art und Weise erzeugt. Die Fahrvorrichtung ist so ausgestaltet, dass ein Antriebsmoment oder eine Drehkraft von einer Kraftmaschine und/oder einem Elektromotor (nicht dargestellt) mittels eines Getriebes (nicht dargestellt) und dem Differenzialgetriebemechanismus 14 in gewohnter Weise an die Hinterräder 12RL und 12RR übertragen wird. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Fahrvorrichtung eine hybride Antriebsvorrichtung mit sowohl einem Kraftmaschine/Verbrennungskraftmaschine als auch einem Elektromotor sein kann. Für den Differenzialgetriebemechanismus 14 kann in einem Fall, in dem eine Torque-Vectoring-Steuerung durch eine Regulierung der Verteilung der Antriebskräfte, die auf die rechten und linken Räder übertragen werden, durchgeführt wird, ein Differenzialgetriebe zur Verteilung der rechten und linken Antriebskraft eingesetzt werden, das die Torque-Vectoring-Steuerung durchführen kann. In diesem Zusammenhang kann in dem Differenzialgetriebemechanismus 14 die Regulierung der Verteilung der Brems-Antriebskräfte der rechten und linken Räder durch Einstellen der Verteilung der Bremskräfte der rechten und linken Räder erfolgen. Des Weiteren kann die Fahrvorrichtung eine Antriebsvorrichtung nach dem Typ eines rad-/radnabenintegrierten Motors sein, wobei in diesem Fall die Regulierung der Brems-Antriebskräfte getrennt voneinander in den entsprechenden Rädern erfolgt. Auch die Steuerung der Verteilung der Bremsantriebskräfte der linken und rechten Räder kann durch das Einstellen jeder Radbremskraft unabhängig mittels der Bremsvorrichtung stattfinden.
Für die Lenkvorrichtung 20 kann eine Servo-Lenkvorrichtung eingesetzt werden, die eine Drehung des Lenkrades (Griff) 22, das durch einen Fahrer bedient wird, an Spurstangen 26L und R überträgt, wobei dessen Drehmoment mittels einer Verstärkungsvorrichtung 24 zur Lenkung der Vorderräder 12FL und 12FR unterstützt wird. Insbesondere können in der vorliegenden Erfindung, wie nachfolgend näher beschrieben, eigene Sensoren, die den Lenkwinkel θsw und/oder das Lenkmoment Td messen oder ermitteln, vorgesehen sein, da die Steuerung zur Fahrunterstützung einen Lenkwinkel und ein Lenkmoment, das ein Fahrer an dem Griff einbringt, verwendet. In diesem Zusammenhang ist in dem Aufbau gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Mechanismus vorgesehen, in dem der Griff und die gelenkten Räder direkt mechanisch miteinander verbunden sind, um dem Fahrer zu ermöglichen, dass er mittels des Griffes einen Zustand vermittelt bekommt, in dem ein Moment (Selbstausrichtungsmoment, etc.) in der Gierrichtung in den gelenkten Rädern (in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in den rechten und linken Vorderrädern) auftritt.
Des Weiteren kann in dem Fahrzeug 10, bei dem eine Steuerungsvorrichtung zur Lenkunterstützung gemäß eines bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eingesetzt ist, eine fahrzeugfeste Kamera 40, eine Radarvorrichtung 42, etc., zum Erfassen einer Umgebungssituation des Fahrzeuges, z.B. von weißen Fahrzeugmarkierungslinien (oder gelben Linien) oder Fahrzeugen, Hindernissen, etc., die sich um das eigene Fahrzeug herum befinden, ermittelt werden; auch kann eine GPS-Vorrichtung 44 in dem Fahrzeug 10 vorhanden sein, die mit einem GPS-Satelliten kommuniziert und diverse Informationen, umfassend die Positionsinformation des eigenen Fahrzeuges, etc., (Fahrzeugnavigationssystem) erlangt.
Betriebssteuerungen der entsprechenden Bereiche des Fahrzeuges und Betriebssteuerungen der Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung gemäß der vorliegenden Erfindung werden mittels einer elektronischen Steuerungsvorrichtung 50 durchgeführt. Die elektronische Steuerungsvorrichtung 50 kann einen Mikrocomputer und Schaltkreise aufweisen, die eine CPU, ein ROM, ein RAM und eine Vorrichtung mit Eingangs-/Ausgangsanschlüssen aufweist, die auf gewöhnliche Weise gemeinsam durch einen bidirektionalen gemeinsamen Bus miteinander verbunden sind. Die Strukturen sowie Funktionsweisen der entsprechenden Bereiche innerhalb der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung können, wie nachfolgend näher erläutert, durch die Bedienungen der elektronischen Steuervorrichtung (Computer) 50 gemäß den Programmen, entsprechend umgesetzt werden. Der elektronischen Steuerungsvorrichtung 50 werden ein Lenkmoment Td des Fahrers, ein Lenkwinkel θsw, eine Giergeschwindigkeit/-rate γ und/oder eine Seitenbeschleunigung Yg eines Kreiselsensors 30, Informationen s1–s3 von der fahrzeugfesten Kamera 40, der Radarvorrichtung 42, der GPS-Vorrichtung 44, etc., zugeführt, und in der nachfolgend näher beschriebenen Weise werden Steueranforderungen/Befehle, die ein Lenkunterstützungsmoment Ta, eine Steuergröße für die Verteilungssteuerung der Brems-Antriebskraft eines rechten und linken Rades (z.B. ein Antriebskraftverteilungsverhältnis kr), etc., abgeben, von der elektronischen Steuerungsvorrichtung 50 an die entsprechenden Vorrichtungen ausgegeben. In diesem Zusammenhang, auch wenn es der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt ist, sei erwähnt, dass verschiedene Parameter, die für unterschiedlich durchzuführende Steuerungen in dem Fahrzeug des vorliegenden Ausführungsbeispiels umgesetzt werden, wie verschiedene gemessene Signale, z.B. ein Längswert eines Giersensors, Radgeschwindigkeiten, etc., zugeführt werden können und verschiedene Arten von Steuerbefehlen an die entsprechenden Vorrichtungen von der elektronischen Steuervorrichtung 50 aus ausgegeben werden können.
Überblick über die Steuerung zur Fahrunterstützung
In der Steuerungstechnik zur Fahrunterstützung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie bereits in dem Abschnitt „Zusammenfassung der Erfindung“ erläutert, wird eine Steuerung durch Umsetzen eines Lenkunterstützungsmomentes durchgeführt, wobei diese Steuerung so ausgestaltet ist, dass sie ein Fahrzeug dazu zwingt, einer Zielroute zu folgen, die auf Grundlage von Fahrzeugumgebungsdaten und/oder den Daten eines zukünftigen Kurses, der vorzugsweise auf eine Destination ausgelegt wird, zu der ein Fahrer vor hat hin zu fahren, und somit eine auf einen Maschineneingang basierte Steuerung ist, während eine Steuerung, die auf die Lenkung durch die Griffbedienung des Fahrers basiert, d.h. eine auf einen Fahrereingang basierte Steuerung, durch Anwendung eines Unterschiedes in der Brems-Antriebskraftverteilung zwischen den rechten und linken Rädern durchgeführt wird. Entsprechend dieser Steuerung wird ermöglicht, das Lenken eines Fahrers durch die Steuerung zur Fahrunterstützung auf eine Fahrzeugbewegung zu reflektieren, während die Nachvollziehbarkeit einer Zielroute bei einer Fahrzeugbewegung sichergestellt wird, wobei erwartet wird, dass das Empfinden des Fahrers nach einer Unstimmigkeit darin, dass sich die eigene Lenkung nicht in der Fahrzeugbewegung widerspiegelt, verringert wird.
Des Weiteren wird die Steuergröße, die zum Erzwingen einer Fahrzeugbewegung entlang einer Zielroute notwendig ist, nicht nur mit einem Lenkunterstützungsmechanismus, sondern auch mit einem Brems-Antriebskraftverteilungsmechanismus für die rechten und linken Räder aufgeteilt, wodurch das aufzubringende Lenkunterstützungsmoment abgesenkt wird. Zusätzlich vergrößert es nicht den Reifenlenkwinkel, wenn ein Brems-Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern durch den Brems-Antriebskraft-Verteilungsmechanismus der rechten und linken Räder erzeugt wird, und dementsprechend wird im Wesentlichen kein Selbstausrichtungsmoment erzeugt. Dadurch wird der Unterschied zwischen dem Lenkmoment, das ein Fahrer versucht hat mittels eines Griffs aufzubringen, und dem Moment, das der Fahrer über den Griff wahrnimmt so weit reduziert, dass eine weitere Linderung des Empfindens für eine Unstimmigkeit erreicht wird.
Des Weiteren, da der Lenkunterstützungsmechanismus sowie der Brems-Antriebskraft-Verteilungsmechanismus der rechten und linken Räder für die Steuerung zur Lenkunterstützung eingerichtet sind, ist es vorteilhaft, dass, wenn auch in einem der Mechanismen ein Fehler auftritt, die Steuerung durch den anderen der beiden Mechanismen durchgeführt werden kann.
Aufbau der Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung
In einem Fahrzeug, bei dem eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung angewandt ist, wird die Fahrbedienung des Fahrzeuges durch Betätigen des Lenkmechanismus und des Brems-Antriebskraft-Verteilungsmechanismus der rechten und linken Räder im Einklang mit dem Lenken eines Fahrers und den Steuergrößen, die ein Hilfssteuerungsrechner entsprechend der Steuerung zur Lenkunterstützung bestimmt, erreicht. Wie bereits zuvor erwähnt, wird die Steuergröße zum Führen des Fahrzeuges entlang einer Zielroute, die auf Grundlage von Fahrzeugumgebungsdaten, etc., festgelegt wird, bei der Steuerung zur Fahrunterstützung gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels als ein Lenkunterstützungsmomenteingang an den Lenkunterstützungsmechanismus (die Lenkvorrichtung 20) übertragen, während die Steuergröße zum Widerspiegeln der Lenkung des Fahrers bei der Fahrzeugbewegung als ein Brems-Antriebskraftunterschiedseingang der rechten und linken Räder an den Brems-Antriebskraft-Verteilungsmechanismus der rechten und linken Räder (das Differentialgetriebe zur Verteilung der rechten und linken Brems-Antriebskraft oder den Bremsmechanismus jedes Rades) übertragen wird.
In Bezug auf 2A, in der ein konkreter Aufbau eines einen Fahrer aufweisenden Systems und eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung dargestellt ist, lenkt der Fahrer den Griff zunächst derart, dass er eine Fahrerzielverlagerung Yd* erreicht, die sich auf Grundlage von Daten, die er/sie selbst wahrnimmt, zusammensetzt, wobei die vorliegenden Bedingungen eines Fahrzeuges, wie die Seitenverlagerung Yd, die Giergeschwindigkeit/-rate γ, der Gierwinkel ψ, die Seitengeschwindigkeit Vy, die Geschwindigkeit V, etc., des Fahrzeuges berücksichtigt werden, und wobei ein Lenkwinkel θsw sowie ein Lenkmoment Td (Fahrereingangsmoment) an den Lenkmechanismus des Fahrzeuges übergeben werden. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass ein Fahrer keinen konkreten numerischen Wert der Fahrerzielverlagerung Yd* festlegt, jedoch eine zu erreichende Position bestimmt, die er durch visuelle Erfassung während des Fahrens und Durchführen einer Lenkbetätigung gemäß seiner/ihrer Vorstellung erreicht; auch sei darauf hingewiesen, dass ein aktueller Fahrer die vorliegenden Bedingungen des Fahrzeuges nicht unter Bezugnahme auf diese numerischen Werte, sondern durch visuelle Erfassung oder durch seine/ihre eigene physikalische Wahrnehmung berücksichtigt.
Andererseits sind in der Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung ein Hilfssteuerungsrechner sowie eine Zielroutenbestimmungseinrichtung vorgesehen. In der Zielroutenbestimmungseinrichtung, wie nachfolgend detailliert beschrieben, wird eine Zielroute so bestimmt, dass der Fahrbetrieb des Fahrzeuges besser durchgeführt werden kann, wobei Fahrzeugumgebungsdaten, zum Beispiel Daten, die durch eine Kamera, etc., erfasst werden, wie Daten zu einer Position einer weißen Straßenmarkierungslinie, zu der Anwesenheit oder Abwesenheit oder der Position eines vorausfahrenden Fahrzeuges oder eines Hindernissen auf einer Straße, zu der Erstreckungsrichtung einer Straße, Daten zu einer Form der Straßenmarkierungslinie, etc., einer Route oder eines Kurses, etc., erfasst durch eine GPS-Vorrichtung, etc., und/oder Daten zu einer bevorzugten, Fahrroute (zukünftiger Kurs), die zu einem Zielort des Fahrers führt, verwendet werden; und zudem wird eine seitliche Zielverlagerung (maschinelle seitliche Zielverlagerung) Ys* zum Führen eines Fahrzeuges entlang einer Zielroute bestimmt. Daraufhin wird dem Hilfssteuerungsrechner die seitliche Zielverlagerung Ys*, wie sie in der Zielroutenbestimmungseinrichtung bestimmt wird, zugeführt; Indexwerte, die die gegenwärtigen Bedingungen des Fahrzeuges (Indexwerte der Fahrzeugbewegung) darstellen, wie die Seitenverlagerung Yd, die Giergeschwindigkeit/-rate γ, der Gierwinkel ψ, die Seitengeschwindigkeit Vy, die Geschwindigkeit V, etc., des Fahrzeuges, werden bestimmt; und auch Indexwerte, die den gegenwärtigen Fahrzustand des Fahrers wiedergeben, wie der Lenkwinkel θsw sowie ein Lenkmoment Td (Fahrereingangslenkmoment), etc. (Indexwert des Fahrzustands), werden bestimmt; auch wird in einer nachfolgend näher beschriebenen Weise ein Lenkunterstützungsmomenteingang Ta (ein Zielwert des Lenkunterstützungsmomentes) ausgerechnet, der dann zusätzlich zu dem Fahrereingangsmoment Td sowie einem Brems-Antriebskraftverteilungseingang (Giermoment) Mz (einem Zielwert des rechten und linken Brems-Antriebskraftunterschiedes), entsprechend dem zwischen den rechten und linken Rädern mittels des Brems-Antriebskraftverteilungsmechanismus der rechten und linken Räder einzustellenden Brems-Antriebskraftunterschied, angewendet wird; und daraufhin werden diese berechneten Werte als Steuerbefehle dem Lenkunterstützungsmechanismus sowie dem Brems-Antriebskraftverteilungsmechanismus der rechten und linken Räder des Fahrzeuges übergeben.
Aufbau sowie Betrieb des Hilfssteuerungsrechners
In dem Hilfssteuerungsrechner sind eine Struktur zum Bestimmen eines Zielwertes des Lenkunterstützungsmomentes sowie eine Struktur zum Bestimmen eines Zielwertes des Brems-Antriebskraftunterschiedes zwischen den rechten und linken Rädern vorgesehen.
(1) Struktur zum Bestimmen eines Zielwertes des Lenkunterstützungsmomentes
In Bezug auf 2B ist erkennbar, dass in der Struktur zum Bestimmen eines Zielwertes des Lenkunterstützungsmomentes durch die Zielroutenbestimmungseinrichtung zunächst ein Ziellenkmoment Td* zum Erlangen einer seitlichen Zielverlagerung Ys* berechnet wird. Die Bestimmung des Ziellenkmomentes Td* kann in einem Ideal-Fahrer-Modellabschnitt ausgeführt werden, indem ein Lenkmoment unter einer Annahme ausgerechnet wird, dass die maschinelle seitliche Zielverlagerung Ys* entsprechend eines, eine Antwort in der Fahrbedienung eines idealen Fahrers (Ideal-Fahrer-Modell) beschreibenden, beliebigen Abbilds erreicht wird. Konkreter ausgedrückt, wird der Zielwert des Lenkwinkels θsw*, beispielsweise unter der Annahme, dass eine Reaktion des Fahrers einem Modell eines primären nach vorne gerichteten Blickes folgt, durch folgende Formel gegeben, wobei die vorliegende Seitenverlagerung (Seitenposition) Yd, der Gierwinkel ψ und die Geschwindigkeit V des Fahrzeuges verwendet sind: θsw* = h* / 1 + Tn*·s{Ys* – Tp*·V·Ψ} (1)
Hierbei sind h*, Tn* und Tp* eine Lenkverstärkung, eine primäre Verzögerungszeitkonstante bzw. eine Dauer eines nach vorne gerichteten Blickes, die die Fahreigenschaften des Ideal-Fahrer-Modells entsprechend repräsentieren, und s ist eine Frequenzvariable nach der Laplace-Transformation. h*, Tn* und Tp*, die die Fahreigenschaftswerte des Fahrers für den Fall darstellen, dass eine ideale Antwort in dem Fahrbetrieb des Fahrzeuges gegeben ist, können zuvor beliebig festgesetzt werden. Zudem, unter der Annahme, dass das an dem Lenkrad aufzubringende Ziellenkmoment Td* proportional zu dem Unterschied zwischen dem Sollwert bzw. Zielwert θsw* und dem Istwert bzw. momentanen Wert θsw des Lenkwinkels ist, ist das Ziellenkmoment Td* wie folgt gegeben: Td* = Kp(θsw* – θsw) (2)
Hierbei ist Kp eine durch den Lenkmechanismus bestimmte Maschinenkonstante. Daher werden dem Ideal-Fahrer-Modellabschnitt, wie dargestellt, die seitliche Zielverlagerung Ys* von der Zielroutenbestimmungseinrichtung, die vorliegende Seitenverlagerung (Seitenposition) Yd, der Gierwinkel ψ und die Geschwindigkeit V zugeführt. In diesem Bezug können die Seitenverlagerung Yd (und seitliche Zielverlagerung Ys*) sowie der Gierwinkel ψ des Fahrzeuges Werte sein, die entsprechend durch einen Referenzpunkt sowie eine beliebig gesetzte Referenzrichtung in einer aktuellen Steuerung gemessen werden. Wenn der Referenzpunkt und die Referenzrichtung an dem Fahrzeug festgesetzt sind, sind die entsprechenden Werte auf 0 gesetzt.
Wenn das Ziellenkmoment Td*, wie zuvor geschildert, bestimmt ist, wird in einer Einheit zum Berechnen eines Lenkunterstützungsmoments ein Zielwert Ta des Lenkunterstützungsmoments, wie etwa ein in dem Lenkunterstützungsmechanismus angewendetes Lenkunterstützungsmoment Ta, unter Gebrauch des Ziellenkmoments Td* und des derzeitig durch den Fahrer aufgebrachten Lenkmoments Td wie folgt berechnet: Ta = Td* – Td (3)
Daher wird das am Lenkrad angelegte Moment in der Lenkvorrichtung 20 Td + Ta = Td*, und entsprechend wird das Moment in der Lenkvorrichtung 20 so gesteuert, dass die seitliche Zielverlagerung Ys* erreicht wird.
(2) Struktur zum Bestimmen eines Zielwertes des Brems-Antriebskraftunterschiedes zwischen den rechten und linken Rädern
Des Weiteren wird in der Struktur zum Bestimmen des Zielwertes des Brems-Antriebskraftunterschiedes zwischen den rechten und linken Rädern, wie bereits erwähnt, ein Zielwert des Brems-Antriebskraftunterschiedes der rechten und linken Räder auf Grundlage der Lenkung durch eine Griffbetätigung des Fahrers bestimmt. Konkret, mit Bezug auf 2C, kann der Zielwert Mz für den Brems-Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern in einem Rechner zur Ermittlung des Brems-Antriebskraftunterschiedes der rechten und linken Räder, unter Heranziehen des Lenkwinkels θsw des Fahrers, berechnet werden: Mz = k·G_N·θsw (4)
Hierbei ist k eine von einer Fahrcharakteristik abhängige Verstärkung, die durch eine Fahrcharakteristik des Fahrers (wie nachfolgend näher beschrieben angenommen) bestimmt ist, und G_N ist ein Referenzwert einer Verstärkung (Referenzverstärkung). Der Zielwert Mz für den Brems-Antriebskraftunterschied der rechten und linken Räder kann in der Maßeinheit des in dem Fahrzeug zu berechnenden Giermoments berechnet werden. Im Fall der Formel (4) wird entsprechend der Änderung des Lenkwinkels θsw des Fahrers ein Giermoment im Fahrzeug erzeugt, da der Zielwert Mz für den Brems-Antriebskraftunterschied der rechten und linken Räder so gesetzt ist, dass er proportional zu dem Lenkwinkel θsw des Fahrers, wie aus seinem Ausdruck zu verstehen, ist; und daher wird der Fahrer ein Gefühl erreichen, dass sich seine/ihre eigene Lenkung in der Fahrzeugbewegung widerspiegelt. In diesem Zusammenhang kann der Zielwert Mz für den Brems-Antriebskraftunterschied der rechten und linken Räder die andere Funktion sein, die gleichbleibend zum Lenkwinkel θsw hin zunimmt.
In der Formel (4), wie zuvor beschrieben, kann die von der Fahrcharakteristik abhängige Verstärkung k variabel sein, was von der derzeitigen Fahrcharakteristik des Fahrers abhängig ist. Die Fahrcharakteristik des Fahrers kann in einer Einrichtung zum Kalkulieren der Fahrcharakteristik des Fahrers, wie dargestellt, berechnet werden, wobei der Lenkwinkel θsw des Fahrers und Fahrzeugzustandswerte verwendet werden. Konkret ausgedrückt, in der Annahme, dass eine Antwort in einem Fahrbetrieb durch den Fahrer dem Modell des nach vorne gerichteten Blickes, ähnlich zu dem zuvor beschriebenen Fall des Ideal-Fahrer-Modells, folgt, besteht das folgende Verhältnis zwischen dem Lenkwinkel θsw des Fahrers und der gegenwärtigen Seitenverlagerung Yd, dem Gierwinkel ψ und der Geschwindigkeit V des Fahrzeuges: θsw = h / 1 + Tn·s{Ys* – (Yd + Tp·V·Ψ} (5)
Hierbei sind h, Tn und Tp die Lenkverstärkung, die primäre Verzögerungszeitkonstante und die Dauer eines nach vorne gerichteten Blickes, die die gegenwärtigen Fahreigenschaften des Fahrers entsprechend repräsentieren. Dadurch, unter Gebrauch des zuvor beschriebenen Verhältnisses, können die vorliegende/aktuelle Fahrcharakteristik h des Fahrers, Tn sowie Tp durch ein Anpassungsverfahren, etc., mit den bestehenden Werten von Td, Yd, ψ, V sowie der seitlichen Zielverlagerung Ys* berechnet werden. Daraufhin, da diese Fahrcharakteristiken h, Tn und Tp zu einem Fahrvermögen des Fahrers in Bezug gesetzt werden, kann die von der Fahrcharakteristik abhängige Verstärkung k in einer Bestimmungseinheit zum Bestimmen der Verstärkung mit Bezug auf die geschätzten Fahrcharakteristiken h, Tn und Tp bestimmt werden. Typischerweise, da die Lenkverstärkung h höher ist, die primäre Verzögerungszeitkonstante Tn kürzer ist und die Dauer des nach vorne gerichteten Blickes Tp länger ist, kann beurteilt werden, dass ein Fahrvermögen des Fahrers höher ist (weniger ermüdet, hochkonzentriert, etc.); und daher, da in diesem Fall eine rasche Antwort des Lenkmomentes erwartet ist, kann die von der Fahrcharakteristik abhängige Verstärkung k niedrig gesetzt werden. Andererseits, wenn die Lenkverstärkung h kleiner ist, die Primäre Verzögerungszeitkonstante Tn länger ist und die Dauer des nach vorne gerichteten Blickes Tp kürzer ist, kann beurteilt werden, dass das Fahrvermögen des Fahrers geringer ist; und daher kann in dem Fall, da eine schnelle Antwort des Lenkmomentes erwartet ist, die von der Fahrcharakteristik abhängige Verstärkung k hoch festgesetzt werden, um den Grad der Steuerung zur Fahrunterstützung zu vergrößern. Dementsprechend ist es möglich, den Grad der Fahrtunterstützung in Abhängigkeit der Situation des Fahrers einzustellen. Insbesondere in einem Fall, in dem das Fahrvermögen des Fahrers herabfällt und daher die Fähigkeit einer Zielroute zu folgen zurück geht, wird es möglich, diesen Rückgang in der Fähigkeit der Zielroute zu folgen durch Erhöhen der von der Fahrcharakteristik abhängigen Verstärkung k zu kompensieren.
In der zuvor genannten Formel (4) kann es weiterhin auch in Abhängigkeit eines Kennwertes der Zielroute variabel sein, während die Referenzverstärkung G_N in Übereinstimmung mit dem Kennwert des Fahrzeuges, etc., beliebig gesetzt werden kann. Beispielsweise, in Bezug auf die Daten einer Zielroute, kann die Referenzverstärkung G_N in einem Fall angehoben werden, in dem ein höheres Giermoment verlangt wird, etwa bei einem Spurwechsel auf der Zielroute (eine Einheit zum Bestimmen der Referenzverstärkung G_N), sodass eine passendere Fahrunterstützung für die Zielroute bereitgestellt werden kann.
Aufbau sowie Betrieb der Zielroutenbestimmungseinrichtung
Wie zuvor erwähnt, wird in der Struktur zum Bestimmen eines Zielwertes des Lenkunterstützungsmomentes in dem Hilfssteuerungsrechner eine seitliche Zielverlagerung Ys* verwendet. Wie ebenfalls erwähnt, ist die seitliche Zielverlagerung Ys* als die Seitenverlagerung bestimmt, die in jedem Moment auf Grundlage einer Zielroute bestimmt wird, wobei diese Zielroute wiederum unter der Anwendung von Fahrzeugumgebungsdaten und/oder Daten eines zukünftigen Kurses, der wiederum in Abhängigkeit mit der Einstellung des Fahrers in der Zielroutenbestimmungseinrichtung bestimmt wird, bestimmt wird. Bei der Bestimmung dieser seitlichen Zielverlagerung Ys* kann die Zielroutenbestimmungseinrichtung der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung so ausgestaltet sein, dass sie zwei oder mehrere realisierbare Möglichkeiten für die Zielroute erzeugt; dass sie die Zielroute aus den zwei oder mehreren Möglichkeiten, in Abhängigkeit der Fahrcharakteristik des Fahrers, auswählt; und, dass sie die seitliche Zielverlagerung Ys* auf Grundlage der bestimmten Zielroute bestimmt. Konkret ausgedrückt, unter Bezug auf 3A, sind in der Zielroutenbestimmungseinrichtung ein Fahrzeugroutenvorbestimmungsberechner, eine Einheit zum Bestimmen einer Zielankunftsposition, eine maschinelle Einheit zum Generieren einer möglichen Zielroute, ein Rangbestimmer sowie eine Einheit zum Auswählen der verwendeten Zielroute vorgesehen.
Zunächst wird in dem Fahrzeugroutenvorbestimmungsberechner, in dem Fall, dass keine Steuerung zur Fahrunterstützung durchgeführt wird, eine vorbestimmte Route eines Fahrzeuges zu der gegenwärtigen Zeit errechnet, wobei die gegenwärtigen Zustandsgrößen des Fahrzeuges, wie die Gierrate γ, der Gierwinkel ψ, die seitliche Position Yd, die Geschwindigkeit V, etc., das Lenkmoment des Fahrers Td oder der Lenkmomentwert, der aktuell in einer Lenkvorrichtung angewendet ist, sowie der Fahrcharakteristikwert des Fahrers (vorbestimmte Route – 3C) bestimmt. Diese Berechnung der vorbestimmten Route kann durch die Berechnung mittels eines beliebigen Modells, das die Fahrzeugbewegung beschreibt, durchgeführt werden.
Die Einheit zum Bestimmen einer Zielankunftsposition kann so ausgestaltet sein, dass sie in einer beliebiger Weise eine Position, an der das Fahrzeug nach einer beliebigen Zeitspanne (eine Zielankunftsposition) ankommen soll, auf Grundlage mittels einer Kamera und einer GPS-Vorrichtung oder ähnlichem ermittelter Fahrzeugumgebungsdaten oder Daten von einem zukünftigen Kurs, bestimmt. Zum Beispiel, wie in 3C dargestellt, ist eine beliebige Position, für den Fall, dass ein Hindernis in der Richtung, in der sich das Fahrzeug bewegt, auftritt, nämlich in der Spur benachbart zu der Spur, in der das Hindernis auftritt, als die Zielankunftsposition bestimmt.
In der maschinellen Einheit zum Generieren einer möglichen Zielroute werden zwei oder mehrere umsetzbare Möglichkeiten für eine Zielroute, ausgehend von der derzeitigen Fahrzeugposition bis hin zu der Zielankunftsposition, generiert. Zum Beispiel, wie in dem Beispiel in 3C dargestellt, können zwei oder mehrere Muster als die realisierbare Route, ausgehend von der derzeitigen Position (linkes Ende in der Zeichnung) bis hin zu der Zielankunftsposition, erachtet werden, wenn das Fahrzeug ein Hindernis umgehen möchte und seitlich dessen ankommen möchte. Dann erzeugt die maschinelle Einheit zum Generieren einer möglichen Zielroute eine Vielzahl solcher umsetzbarer Möglichkeiten für die Route hin zu der Zielankunftsposition. In diesem Zusammenhang können bei der Generierung der Routenmöglichkeiten Routen, durch die ein vorteilhafter Effekt erreicht werden kann, wahlweise während der Betrachtung jeglicher Zustände, wie die Fahrschwierigkeit, die Höhe der verbrauchten Energie, die Zeitlänge bis zur Ankunft, etc., berechnet werden.
In dem Rangbestimmer werden durch Vergleich der in dem Fahrzeugroutenvorbestimmungsberechner erzeugten vorbestimmten Route mit den beiden oder mehreren möglichen Zielrouten, wie sie in der maschinellen Einheit zum Generieren einer möglichen Zielroute erzielt worden sind, deren Unterschiede hinsichtlich der Fahrschwierigkeit, der Ausführungsmöglichkeit, etc., im Zusammenhang mit den Graden der Abweichungen der entsprechenden möglichen Zielroute von der vorbestimmten Route bestimmt, und dann wird eine Rangbestimmung der entsprechenden möglichen Zielrouten auf Grundlage dieser Unterschiede durchgeführt. Beispielsweise wird konkret in einem Fall, in dem vier Routenmöglichkeiten A–D, wie in 3B dargestellt, generiert worden sind, ein bestimmter Rang der jeweiligen Routenmöglichkeiten A–D in Zusammenhang mit den Fahrfähigkeitsniveaus, wie sie von einem Fahrer in der entsprechenden Route verlangt werden, zugeordnet, was wiederum von dem Grad der Abweichungen der entsprechenden Routenmöglichkeiten von der vorbestimmten Route, den erwarteten vorteilhaften Effekten (Energieeinsparnis, Ankunftszeit) sowie den Fahrschwierigkeiten abhängt. In dem Fall der beispielhaft dargestellten Routen A–D sind die Ränge 1–4 in der Reihenfolge C, A, D und B, in Zusammenhang mit der Reihenfolge der Fahrfähigkeitsniveaus von unten nach oben zugeordnet. In diesem Zusammenhang kann bspw. einer Route, in der ein hoher vorteilhafter Effekt (etwa niedriger Energieverbrauch, eine kurze Zeitlänge bis zur Ankunft) umgesetzt ist, während ihre Fahrschwierigkeit hoch ist, ein Rang von einem hohen Fahrfähigkeitsniveau zugeordnet werden; und einer Route, in der der vorteilhafte Effekt niedrig ist, während ihre Fahrschwierigkeit gering ist, kann ein Rang von einem geringen Fahrfähigkeitsniveau zugeordnet werden. Eine Zielroute, bei der die Fahrschwierigkeit hoch ist, ist typischerweise eine Route, in der die Abweichungsdistanz von der vorbestimmten Route so lang ist, dass die Größe des Zielunterstützungsmomentes groß wird, falls die Steuerung zur Fahrunterstützung nicht durchgeführt wird. Typischerweise wird eine solche Zielroute, bei der die Fahrschwierigkeit hoch ist, bei Fahrern mit einem hohen Fahrfähigkeitsniveau gewählt.
Wenn die Reihenfolge der entsprechenden Zielroutenmöglichkeiten, wie zuvor beschrieben, erstellt worden ist, werden diese Daten auf die Zielroutenbestimmungseinrichtung zurückbezogen, und in der Einheit zum Auswählen der verwendeten Zielroute wird eine mögliche Zielroute, auf die der Rang der aktuellen Fahrcharakteristik des Fahrers zutrifft, als die Zielroute ausgewählt, die auf dem aktuellen Fahrcharakteristikwert des Fahrers beruht; und daraufhin wird die seitliche Zielverlagerung Ys* erfolgreicherweise durch Gebrauch der Koordinaten der ausgewählten Zielroute, etc., bestimmt. Für den Fahrcharakteristikwert des Fahrers kann der numerische Wert verwendet werden, wie er in der Einrichtung zum Kalkulieren der Fahrcharakteristik des Fahrers in dem Hilfssteuerungsrechner berechnet wurde. Durch die Auswahl einer Zielroute kann das Fahrfähigkeitsniveau des Fahrers auf Grundlage der Fahrcharakteristikwerte des Fahrers bestimmt werden und die möglichen Zielrouten, die auf das bestimmte Fähigkeitsniveau passen, können ausgewählt werden.
Daher wird bei dem Betrieb der Zielroutenbestimmungseinrichtung zunächst eine Zielankunftsposition aus den Fahrzeugumgebungsdaten oder den zukünftigen Kursdaten ermittelt und zwei oder mehrere Zielroutenmöglichkeiten/mögliche Zielrouten hin zu der Zielankunftsposition generiert. Daraufhin, entsprechend dem Vergleich mit den zwei oder mehreren möglichen Zielrouten sowie der vorbestimmten Route, die aus den aktuellen Bedingungen des Fahrzeuges und des Fahrers bestimmt werden, wird die Reihenfolge der entsprechenden möglichen Zielrouten auf Grundlage der Fahrschwierigkeiten, der vorteilhaften Effekte, etc., hiervon bestimmt und schließlich wird die Zielroute mit Bezug auf das Fahrcharakteristik des Fahrers bestimmt.
Erneut Bezug nehmend auf die 3C ist dort ein Beispiel einer Zielroute, wie sie in der zuvor genannten Zielroutenbestimmungseinrichtung ausgewählt worden ist, dargestellt: Beispielsweise ist hierbei ein Zustand betrachtet, in dem zwei bestimmte Zielrouten bestehen: eine erste mögliche Zielroute [Ziel (Standard)], die eine kürzer verlaufende Erstreckung sowie eine kürzere Zeitlänge bis zur Ankunft aufweist als eine Route, der ein Fahrzeug folgen würde, wenn ein Fahrer mit einer bestimmten Fahrfähigkeit das Fahrzeug ohne Steuerung (mit keiner Steuerung) fährt, wobei die Abweichung durch die Distanz Δy1 veranschaulicht ist; und eine zweite mögliche Route, die von der Route ohne Steuerung durch die Entfernung Δy2 (> Δy1) abweicht und wiederum länger als die erste mögliche Route [Ziel (Standard)] ist, und einen höheren vorteilhaften Effekt aufweist, wobei ihre Fahrschwierigkeit hoch ist [Ziel (hochqualifiziert)]. Entsprechend der zuvor beschriebenen Zielroutenbestimmungseinrichtung wird die Route [Ziel (Standard)] gewählt, wenn sich das Fahrfähigkeitsniveau des Fahrers auf einem Standardlevel befindet, während die Route [Ziel (hochqualifiziert)] ausgewählt wird, wenn das Fahrfähigkeitsniveau des Fahrers hoch ist. In diesem Zusammenhang ist zu verstehen, dass eine Kompensierung bei einem bestimmten Grad für den ziemlich niedrigen vorteilhaften Effekt der gewählten Route durchgeführt wird, auch dann, wenn das Fahrfähigkeitsniveau des Fahrers niedrig ist, sodass eine Route mit weniger vorteilhaften Effekten (ihre Fahrschwierigkeit ist gering) gewählt wird, da die von der Fahrcharakteristik abhängige Verstärkung k bei der Steuerung mit dem Bremskraftunterschied der linken und rechten Räder, wie bereits geschildert, zunimmt.
Betrieb der Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung
In dem Betrieb der Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung gemäß dem zuvor beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel, bestimmt die Zielroutenbestimmungseinrichtung, wie zuvor beschrieben, während der Ausübung der Steuerung, eine Zielroute; eine maschinelle seitliche Zielverlagerung Ys* wird für jeden Moment ausgerechnet; und ein Ziellenkmoment Td* zum Erreichen der maschinellen seitlichen Zielverlagerung Ys* wird unter Gebrauch eines Ideal-Fahrer-Modells berechnet. Danach berechnet der Rechner zum Berechnen eines Lenkunterstützungsmoments ein Lenkunterstützungsmoment Ta, das die Differenz zwischen einem Ziellenkmoment Td* und dem Lenkmoment Td des Fahrers darstellt, und das Lenkunterstützungsmoment Ta wird als eine Steuergröße an den Lenkunterstützungsmechanismus übergeben. Dann wird in dem Rechner zum Berechnen eines Brems-Antriebskraftunterschieds der rechten und linken Räder ein Zielwert Mz für einen Brems-Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern ausgerechnet, sodass, entsprechend dem Lenkmoment Td des Fahrers sowie unter Vorgabe des Brems-Antriebskraftverteilungsmechanismus für die rechten und linken Räder als eine Steuergröße zunimmt. Daher, wenn die zwei Steuergrößen dem Lenkmechanismus sowie dem Brems-Antriebskraftverteilungsmechanismus der rechten und linken Räder entsprechend übergeben werden und die Steuerungen durchgeführt werden, wird die Steuerung, die bewirkt, dass die Fahrzeugbewegung der Zielroute folgt, bspw. die auf einem Maschineneingang basierende Steuerung, hauptsächlich durch Anwendung des Lenkunterstützungsmomentes Ta umgesetzt, während die Steuerung, die die Lenkung des Fahrers in der Fahrzeugbewegung reflektiert, bspw. Die auf einem Fahrereingang basierende Steuerung, hauptsächlich durch Anwendung des Bremsantriebskraftunterschiedes der rechten und linken Räder erreicht wird.
In diesem Zusammenhang, wie bereits erwähnt, führt die Steuerung zur Fahrunterstützung gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nicht nur die Steuerung beim Aufbringen des Lenkunterstützungsmomentes Ta, sondern auch die Steuerung beim Aufbringen des Brems-Antriebskraftunterschiedes der rechten und linken Räder entsprechend dem Lenken des Fahrers durch, sodass vorteilhafterweise die Größe des Lenkunterstützungsmomentes Ta herabgesetzt wird und das Empfinden des Fahrers für eine Unstimmigkeit während des Fahrens reduziert wird. Bei erneutem Rückbezug auf 3C, bspw. in einem Fall, in dem der Abweichungsabstand zwischen einer Zielroute, die durch Durchführung ausschließlich der Steuerung beim Aufbringen des Lenkunterstützungsmomentes Ta, ohne Durchführung der Steuerung beim Aufbringen des Brems-Antriebskraftunterschiedes der rechten und linken Räder, entsprechend der Lenkung des Fahrers zu erzielen ist, und der vorbestimmten Route (keine Steuerung ist durchgeführt) Δy1 oder Δy2 wird, wenn die Steuerung beim Aufbringen des Brems-Antriebskraftunterschiedes der rechten und linken Räder durchgeführt wird, da es erwartet ist, dass gewöhnlicherweise die Lenkung des Fahrers durchgeführt wird, um das Fahrzeug näher an der Zielroute entlang zu führen, wird die aktuelle Route des Fahrers näher an die Zielroute, etwa an die Route, die mit DYC gekennzeichnet ist, angepasst, wobei gemäß der Steuerung beim Aufbringen des Brems-Antriebskraftunterschiedes der rechten und linken Räder es entsprechend erwartet ist, dass die Abweichungsdistanz der aktuellen Route des Fahrzeuges von der Zielroute deutlich reduziert wird. Daran am Anschluss wird die maschinelle seitliche Zielverlagerung Ys* reduziert und auch das Ziellenkmoment Td* zum Erreichen der maschinellen seitlichen Zielverlagerung Ys* wird reduziert; wobei schließlich die vorteilhaften Effekte benötigt werden, sodass die Größe des Lenkunterstützungsmomentes Ta reduziert wird, sodass das Gefühl des Fahrers für eine Unstimmigkeit während des Fahrens reduziert wird.
Auch wenn die zuvor beschriebenen Erläuterungen in Bezug auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass auch verschiedene Modifikationen und Änderungen möglich sind und die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern auch auf verschiedene Vorrichtungen und Gerätschaften angewendet werden kann, ohne die prinzipiellen Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verletzen.
Zusammenfassend ist in einem Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeuges eine Struktur vorgesehen, die auch während der Durchführung einer Steuerung auf Grundlage einer Maschineneingabe ein Unstimmigkeitsgefühl eines Fahrers soweit wie möglich herabsetzen kann und/oder die Lenkung des Fahrers reflektieren kann. Das Fahrzeug ist mit einem Lenkunterstützungsmechanismus und einem Brems-Antriebskraft-Verteilungsmechanismus rechter und linker Räder ausgestattet. Im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Lenkunterstützungsmoment, das durch den Lenkunterstützungsmechanismus aufgebracht wird, unter Einbeziehung eines Ziellenkmoments, das zum Erreichen der Zielroute unabhängig von der Lenkung des Fahrers bestimmt wird, und eines Lenkmoments des Fahrers auf einen Zielwert gesteuert. Ein Brems-Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern wird auf Grundlage eines Lenkwinkels des Fahrers auf einen Zielwert gesteuert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4173292 B2 [0002, 0003]
JP 2000-072021 A [0002, 0003]
JP 2010-042741 A [0002]
JP 2010-042741 [0003]

Claims

Steuerungsvorrichtung zur Fahrunterstützung eines Fahrzeuges, das mit einem Lenkunterstützungsmechanismus und einem Brems-Antriebskraft-Verteilungsmechanismus rechter und linker Räder ausgestattet ist, mit: einer Zielroutenbestimmungseinrichtung, die bei der Fahrunterstützungsteuerung eine Zielroute des Fahrzeuges unabhängig von einer Lenkung eines Fahrers bestimmt; einer Einrichtung zum Bestimmen eines Lenkunterstützungsmomentes, die, um ein auf Grundlage der Zielroute bestimmtes Ziellenkmoment zu erreichen, einen Zielwert eines Lenkunterstützungsmomentes unter Bezugnahme auf das Ziellenkmoment und ein Lenkmoment des Fahrers bestimmt; einer Einrichtung zum Bestimmen eines Brems-Antriebskraftunterschieds der rechten und linken Räder, die einen Zielwert eines Brems-Antriebskraftunterschiedes zwischen den rechten und linken Rädern auf Grundlage eines Lenkwinkels des Fahrers bestimmt; einer Steuereinheit zur Lenkmomentunterstützung, die das durch den Lenkunterstützungsmechanismus aufgebrachte Lenkunterstützungsmoment auf den Zielwert des Lenkunterstützungsmomentes steuert; und einer Steuereinheit zur Steuerung des Brems-Antriebskraftunterschiedes der rechten und linken Räder, die den durch den Brems-Antriebskraft-Verteilungsmechanismus der rechten und linken Räder aufgebrachten Brems-Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern auf den Zielwert des Brems-Antriebskraftunterschiedes zwischen den rechten und linken Rädern steuert.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Größe des Zielwertes des Brems-Antriebskraftunterschiedes zwischen den rechten und linken Rädern auf Grundlage eines eine Fahrcharakteristik des Fahrers repräsentierenden Fahrcharakteristikwertes des Fahrers verändert wird.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei weiterhin eine Einrichtung zum Abschätzen des Fahrcharakteristikwertes des Fahrers vorhanden ist, die den Fahrcharakteristikwert des Fahrers abschätzt.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zielroutenbestimmungseinrichtung eine Einheit zur Bestimmung einer Zielankunftsposition aufweist, die eine Zielankunftsposition des Fahrzeuges unabhängig von der Lenkung des Fahrers bestimmt und die Zielroute auf Grundlage der Zielankunftsposition sowie einem eine Fahrcharakteristik des Fahrers repräsentierenden Fahrcharakteristikwert des Fahrers bestimmt.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Zielroutenbestimmungseinrichtung eine Einheit zum Generieren einer möglichen Zielroute, die zwei oder mehrere mögliche Zielrouten auf Grundlage der Zielankunftsposition des Fahrzeuges bestimmt, sowie eine Einheit zum Auswählen der verwendeten Zielroute, die auf Grundlage des Fahrcharakteristikwertes des Fahrers eine Zielroute auswählt, die unter den zwei oder mehreren möglichen Zielrouten tatsächlich verwendet werden soll, aufweist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Einheit zum Auswählen der verwendeten Zielroute auf Grundlage eines Fahrkönnens des Fahrers, das wiederum auf Grundlage des Fahrcharakteristikwertes des Fahrers bestimmt wird, die Zielroute auswählt, die tatsächlich verwendet werden soll.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei, wenn das Niveau des Fahrkönnens des Fahrers hoch ist, eine Zielroute ausgewählt wird, bei der eine Größe des Ziellenkmomentes größer ist, als wenn das Niveau des Fahrkönnens des Fahrers niedrig ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Einrichtung zum Bestimmen eines Lenkunterstützungsmomentes eine Einheit zum Bestimmen eines Zielverlagerungsbetrages, die einen Zielverlagerungsbetrag des Fahrzeuges auf Grundlage der Zielroute bestimmt, und eine Einheit zum Berechnen eines Ziellenkmomentes, die das Ziellenkmoment berechnet, das den Zielverlagerungsbetrag umsetzt, aufweist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Ziellenkmoment, unter der Annahme, dass der Zielverlagerungsbetrag durch ein Ideal-Fahrer-Modell realisiert ist, auf ein Lenkmoment festgesetzt wird.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Lenkunterstützungsmoment ein Wert ist, der durch Abziehen des Lenkmoments des Fahrers von dem Ziellenkmoment ermittelt wird.