DE102016202322B4

DE102016202322B4 - Fahrzeugfahrunterstützungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102016202322B4
Application number: DE102016202322.5A
Authority: DE
Inventors: Shintaro Inoue; Hideo Inoue; Yutaka Hirano; Pongsathorn Raksincharoensak
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-02-18
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2036-02-17
Also published as: US20160236679A1; DE102016202322A1; US9896082B2; JP2016150683A; JP6179820B2

Abstract

Fahrunterstützungssteuervorrichtung eines Fahrzeugs, das mit einem Lenkassistenzmechanismus und einem Torque-Vectoring-Mechanismus für rechte und linke Räder ausgestattet ist, mit:einer Lenkassistenzmomentensteuerung, die ein vom Lenkassistenzmechanismus abgegebenes Lenkassistenzmoment für die Fahrunterstützungssteuerung steuert;einer Steuerung des Unterschieds rechter und linker Brems-/ Antriebskräfte, die eine vom Torque-Vectoring-Mechanismus abgegebene Brems-/ Antriebskraftdifferenz zwischen den rechten und linken Rädern für die Fahrunterstützungssteuerung steuert;einer Bewegungssollwertbestimmung, die einen Bewegungssollwert bestimmt, der ein Sollwert eines Bewegungsindexwerts ist, der eine Bewegung des Fahrzeugs in der Fahrunterstützungssteuerung wiedergibt, ohne von einem Fahrvorgang abzuhängen, der von einem Fahrer durchgeführt wird,undeiner Steuersollwertbestimmung, die auf der Grundlage des Bewegungssollwerts und eines Lenkmoments durch den Fahrer einen Sollwert des Lenkassistenzmoments und einen Sollwert des Brems-/ Antriebskraftunterschieds für die Fahrunterstützungssteuerung bestimmt,wobei der Sollwert des Lenkassistenzmoments und der Sollwert des Brems-/ Antriebskraftunterschieds auf der Grundlage eines Eingabedrehmomentwerts bestimmt werden, der eine Drehmomentgröße ist, die man durch Abziehen des Lenkmoments durch den Fahrer von einem Drehmoment erhält, das zum Bewegungssollwert passt,und eine Summe des Sollwerts des Lenkassistenzmoments und des Sollwerts des Brems-/ Antriebskraftunterschieds proportional zum und kleiner als der Eingabedrehmomentwert ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Unterstützen der Fahrt eines Fahrzeugs wie z. B. eines Automobils und noch genauer auf eine Vorrichtung, die eine Fahrunterstützung in einem Fahrzeug durchführt, das mit einem Lenkhilfsmechanismus und einem Torque-Vectoring-Mechanismus ausgestattet ist, wobei die Betriebssteuerungen dieser Mechanismen und eine Betätigung durch einen Fahrer in der Unterstützungssteuerung koordiniert werden.
Stand der Technik
Auf dem Gebiet der Fahrsteuerung eines Fahrzeugs wie eines Automobils wurden verschiedene Arten von Fahrunterstützungssystemen und/oder automatischen Antriebssystemen vorgeschlagen, um einen Lenkmechanismus und/oder einen Beschleunigungs-/Verzögerungsmechanismus eines Fahrzeugs so zu steuern, dass ein Fahrer das Fahrzeug leichter fahren kann. Beispielsweise wird in der Spurhalteassistenz-(LKA, Lane Keep Assist) Steuerung eine Warnung über einen Warnton etc. an einen Fahrer abgegeben, wenn es wahrscheinlich ist, dass das Fahrzeug von einer Fahrspur abweicht, um zu vermeiden, dass ein fahrendes Fahrzeug seine Fahrspur verlässt. Zudem wird bei einer Radarfahrsteuerung eine Lenkunterstützung eines Fahrers durchgeführt, um eine Geschwindigkeitssteuerung auszuführen, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit auf einer festgelegten Geschwindigkeit hält, ohne dass ein Gaspedal gedrückt wird, während das Fahrzeug dazu veranlasst wird, auf einer Spur zu fahren. Außerdem wird in der intelligenten Parkassistenz (IPA) eine Lenkunterstützung beim Parallelparken oder Garagenparken durchgeführt. Zudem wird in der Patentschrift 1 ein Aufbau offenbart, in dem beim Durchführen eines Spurwechsels eines fahrenden Fahrzeugs die Lenkreaktionskraft einer Handhabe bzw. eines Lenkrads so geändert wird, dass der tatsächliche Lenkwinkel einem optimalen Lenkwinkel nahekommt, der auf der Grundlage von Umweltinformation aus der Umgebung berechnet wird, was es für einen Fahrer leicht macht, den Lenkwinkel auf den optimalen Lenkwinkel anzupassen.
[Entgegenhaltungen aus dem Stand der Technik]
Die DE 100 43 914 A1 offenbart ein Fahrzeug mit einer Antriebskraftverteilung zwischen rechten und linken Rädern und einer elektrischen Servolenkvorrichtung. Um ein unerwünschtes Lenkmoment zu vermeiden, das durch unterschiedliche Antriebskräfte an linken und rechten Rädern auftritt, werden die entsprechenden Antriebskräfte links und rechts durch entsprechende Formeln bestimmt. Diese beziehen verschiedene Werte mit ein, zu denen auch die Absicht des Fahrers gehören mag, das Fahrzeug in bestimmter Art zu steuern. Das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment wird dabei nicht zur Bestimmung der zu verteilenden Antriebsmomente berücksichtigt, insbesondere, weil ja die durch anderweitige Einflüsse auftretenden Lenkmomente ausgeglichen werden sollen.
Die DE 11 2010 005 485 B4 lehrt eine Vorrichtung, die einen Lenkwinkel von Vorder- oder Hinterrädern eines Fahrzeugs unabhängig von einem Lenkeingriff eines Fahrers ändern kann, und eine weitere Vorrichtung zum Ändern von Brems- und Antriebskräften für linke und rechte Räder. Die Sollwerte für Lenkmomente und Antriebskräfte werden so bestimmt, dass bestimmte Fahrbedingungen, wie eine festgelegte Gierrate, eingehalten werden. Auch eine auf das Lenkrad aufgebrachte Reaktionskraft wird passend eingestellt. Beginnt der Fahrer, das Lenkrad selbst zu betätigen, wird das als Überstimmen der vorgeschlagenen Werte interpretiert und folgerichtig der automatisierte Lenkeingriff gestoppt.
Die JP 5 287 007 B2 erläutert ebenfalls eine Unterstützung des Fahrers durch Lenkunterstützung und Brems- und Antriebskraftsteuerung. Ein „Grad der Wachheit“ (bzw. Schläfrigkeit) oder ein „Grad der Abgelenktheit“ des Fahrers wird erfasst. Abhängig von diesem Grad der Wachheit /Ablenkung wird ein Verhältnis der automatischen Lenksteuerung zu der durch den Fahrer angepasst. Ein Lenkwiderstand steigt, wenn der Fahrer schläfriger ist, damit der Fahrer den verringerten Grad seiner Aufmerksamkeit erkennt. Dabei wird auf historische Daten zurückgegriffen, um den derzeitigen Lenkeingriff bzw. dessen Stärke mit anderen aus der Vergangenheit zu vergleichen und dadurch die Aufmerksamkeit des Fahrers abzuschätzen.
Kurze Erläuterung der Erfindung
Technisches Problem
In einem Fahrzeug, in dem ein Fahrunterstützungssystem und/oder ein automatisches Fahrsystem wie vorstehend beschrieben eingebaut ist, wird die Maschine ihre Betriebssteuerung allgemein einstellen, wenn ein Fahrer gegen eine Betriebssteuerung durch ein System, das bedeutet, eine Maschine, einen überstimmenden Vorgang bzw. ein Außerkraftsetzen in hohem Maß ausführt. Wenn ein Fahrer beispielsweise eine Lenkeingabe, eine Gaspedal- oder Bremspedalbetätigung usw. zur Kurvenfahrt nach rechts und links, zum Spurwechsel oder als Unfallvermeidung bzw. als Ausweichmanöver während eines Betriebs einer Tempomatsteuerung durchführt, wird das System seinen Betrieb unterbrechen. Außerdem wird bei der IPA sein Betrieb durch ein Außerkraftsetzen mittels eines Lenkens des Lenkrads durch einen Fahrers unterbrochen. In dem Betriebszustand eines Fahrzeugs, in dem eine Fahrunterstützungssteuerung oder eine automatische Antriebssteuerung wie vorstehend erläutert durchgeführt wird, wird normalerweise entweder ein Betrieb nur auf der Grundlage der Eingabe durch ein System (einer Maschineneingabe - einer Solleingabe, die von der Maschine auf der Grundlage der Information aus dem umgebenden Umfeld etc. festgelegt ist) und einer Betätigung nur auf der Grundlage einer Eingabe durch den Fahrer (einer Fahrbetätigung durch den Fahrer oder einer Solleingabe, die darauf basierend festgelegt ist) ausgewählt (Obwohl im Fall des in einer als nächstkommend angesehenen JP 4 173 292 B offenbarten Aufbaus die Betriebssteuerung durch eine Maschine selbst dann nicht unterbrochen wird, wenn ein Fahrer einen Lenkvorgang durchführt, ist diese Steuerung eine Steuerung, bei der eine Lenkung durch den Fahrer gegenüber einem Maschinenbefehl nachrangig ist, und somit kann gesagt werden, dass diese Steuerung eine Betriebssteuerung durch die Maschine ist, bei der ein Lenken des Fahrers im Wesentlichen nicht berücksichtigt wird.).
Im Hinblick darauf wird erwartet, dass die Steuerung auf der Grundlage einer Maschineneingabe ein effizienteres Fahren eines Fahrzeugs im Vergleich zur Steuerung auf der Grundlage einer Fahrereingabe realisieren wird. Zudem gibt es Befürchtungen, dass die Stabilität eines Fahrzeugs gegen Seitenwind oder Straßenoberflächenstörungen im Falle eines leichtgewichtigen Fahrzeugs wegen der kleinen Trägheitsmomente in der Gierrichtung, der Verschlechterung der aerodynamischen Leistung etc. schlechter werden könnte, obwohl das leichte Gewicht eines Fahrzeugs im Hinblick auf Umweltprobleme und der Nachfrage nach geringerem Kraftstoffverbrauchs und geringem Verbrauch elektrischen Stroms erhofft wird, und daher nimmt die Zweckmäßigkeit einer Fahrunterstützungssteuerung auf der Grundlage einer Maschineneingabe zu. Wenn jedoch angenommen wird, dass der Betriebszustand nur auf der Grundlage einer Maschineneingabe in einem Fahrzeug stets beibehalten wird, das durch das System für die Fahrunterstützungssteuerung wie vorstehend beschrieben betrieben wird (In diesem Fall würde das Fahrzeug in einem vollständig automatischen Fahrzustand gefahren.), wäre es für einen Fahrer schwierig, den Zustand des fahrenden Fahrzeugs mit seinen Sinnen zu begreifen. Um dies zu lösen, kann ein Aufbau in Betracht gezogen werden, der einem Fahrer eine offensichtliche Lenkreaktionskraft und eine offensichtliche Pedalreaktionskraft auf der Grundlage von Fahrzeugbewegungen unter Verwendung eines Steer-by-Wire-Systems vermittelt. Es ist jedoch auch für den Fahrer wegen der Aufnahmeverzögerung der Information über die umgebende Umwelt und/oder der Steuerbetätigungsverzögerung schwierig, intuitiv den Zustand des Fahrzeugs wahrzunehmen, das er fährt. Zudem wird es wahrscheinlich, dass der Fahrer bemerkt, dass die Steuerung nicht stimmig ist, wenn der Beitrag von der Steuerung durch eine Maschineneingabe für die Fahrunterstützung bei der Fahrt eines Fahrzeugs erhöht wird, um sie zu realisieren (wenn die Steuereingabeverstärkung erhöht wird). Dies ist so, weil ein Fahrer die Lenkwinkelinformation und die Reaktionsmomentinformation direkt und sehr sensibel durch die Hand erkennen kann, die eine Handhabe bzw. einen Griff fasst. Beispielsweise werden bei der Realisierung einer großen Steuereingabe nur mit einem Lenkmechanismus, um eine gefahrene Spur eines Fahrzeugs dazu zu bringen, einer von der Maschine bei der Einfahrt in eine Kurve festgelegten Sollspur zu folgen, eine große Lenkwinkeleingabe und eine große Lenkreaktionskraft so erzeugt, dass der Fahrer, der den Griff umfasst, durch das Gefühl in den Händen den Unterschied zwischen der großen Lenkwinkeleingabe und der großen Lenkreaktionskraft, die zur Lenkeingabe durch die Maschine passt, und dem Lenkwinkel und/oder dem Drehmoment fühlt, das der Fahrer selbst eingeben will.
Hinsichtlich des Komforts beim Fahren ist zu bevorzugen, das Auftreten des Gefühls der Nichtübereinstimmung bei einem Fahrer aufgrund der Ausführung einer Steuerung auf der Grundlage einer Maschineneingabe in einem Fahrunterstützungssystem oder einem automatischen Fahrsystem wie vorstehend beschrieben zu vermeiden. Außerdem würde der Fahrer das Gefühl der Unstimmigkeit gegenüber dem Fahren stärker spüren, wenn die Fahrbetätigungen durch einen Fahrer, nämlich die Absichten des Fahrers für das Fahren, im Fahrzustand des Fahrzeugs nicht wiedergegeben werden, auch wenn ein Fahrzeug durch eine Steuerung auf der Grundlage einer Maschineneingabe effizient fahrbar ist. Im Fall eines Aufbaus wie in herkömmlichen Systemen, in denen der Fahrzustand eines Fahrzeugs alternativ durch den Betrieb nur basierend auf einer Maschineneingabe oder durch den Betrieb nur basierend auf einer Fahrereingabe bestimmt wird, könnte man jedoch den vorteilhaften Effekt der Steuerung auf der Grundlage der Maschineneingabe nicht erhalten, wenn der Betrieb nur auf der Grundlage der Fahrereingabe verwendet wird, um ein Gefühl der Nichtübereinstimmung für den Fahrer zu verringern oder eine Absicht des Fahrers zu verwirklichen.
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aufbau zu schaffen, der das Auftreten eines Gefühls der Nichtübereinstimmung durch den Fahrer selbst während eines Betriebs einer Steuerung basierend auf einer Maschineneingabe in einem Fahrunterstützungssystem oder einem automatischen Fahrsystem eines Fahrzeugs soweit wie möglich verringern kann.
Zudem ist es eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aufbau zu schaffen, in dem eine Absicht eines Fahrers hinsichtlich des Fahrens selbst während eines Betriebs einer Steuerung basierend auf einer Maschineneingabe in einem Fahrunterstützungssystem oder einem automatischen Fahrsystem eines Fahrzeugs wie vorstehend beschrieben wiedergegeben werden kann.
Lösung des Problems
Nach der vorliegenden Erfindung wird die vorstehend erläuterte Aufgabe durch eine Fahrunterstützungssteuerung eines Fahrzeugs gelöst, das mit einem Lenkunterstützungsmechanismus und einem Torque-Vectoring-Mechanismus rechter und linker Räder ausgestattet ist, mit: einer Lenkassistenzmomentensteuerung, die ein Lenkunterstützungsmoment für die Fahrunterstützungssteuerung steuert, das der Lenkassistenzmechanismus vermittelt; einer Brems-/Antriebskraftunterschiedssteuerung für rechts und links, die einen Brems-/Antriebskraftunterschied zwischen rechten und linken Rädern für die Fahrunterstützungssteuerung steuert, die der Torque-Vectoring-Mechanismus festlegt; und eine Steuersollwertbestimmung, die basierend auf einem Lenkmoment durch einen Fahrer einen Sollwert des Lenkassistenzmoments und einen Sollwert des Brems-/Antriebskraftunterschieds für die Fahrunterstützungssteuerung bestimmt.
In diesem Aufbau kann der „Lenkassistenzmechanismus“ eine Vorrichtung sein, die einen Fahrer beim Lenken eines Fahrzeugs unterstützt, indem sie beim Lenken mit einem Griff bzw. einem Lenkrad etc. durch den Fahrer ein Lenkmoment hinzufügt, beispielsweise eine in diesem Gebiet gut bekannte Servolenkvorrichtung usw.. Das „Lenkassistenzmoment“ ist ein Drehmoment, das der Lenkassistenzmechanismus abgibt. Zudem kann der „Torque-Vectoring-Mechanismus der rechten und linken Räder“ ein Mechanismus sein, der beliebig die Größen und/oder Verhältnisse von Brems-/Antriebskräften in den jeweiligen rechten und linken Rädern eines Fahrzeugs anpassen kann, und für diesen Mechanismus kann ein Mechanismus mit einem linke und rechte Antriebskräfte verteilenden Differentialgetriebe verschiedener Arten verwendet werden, das eine Antriebskraft, die von einer Hauptantriebsquelle (einer Maschine oder einem Motor) durch eine Antriebswelle in beliebigen Verhältnissen an rechte und linke Räder überträgt; ein Mechanismus, der eine Brems-/Antriebskraftverteilung durch freies Anpassen von Bremskräften von rechten und linken Rädern steuert; oder ein Mechanismus, in dem Radnabenmotoren unabhängig rechte und linke Brems-/Antriebskräfte der jeweiligen Räder steuern. Die „Fahrunterstützungssteuerung“ ist eine Steuerung, die den Lenkwinkel oder die Kurvenfahrrichtung eines Fahrzeugs (ein Lenkmoment, eine Gierrate, ein Giermoment, usw.) steuert, um das Fahren des Fahrzeugs entlang eines Kurses oder einer Richtung zu unterstützen, die als auf der Grundlage der Information über das umgebende Umfeld eines Fahrzeugs als geeignet angesehen werden, um das Fahren des Fahrzeugs entlang eines Kurses oder einer Richtung zu unterstützen. Diese Steuerung kann beispielsweise wie bereits beschrieben ein Antriebsunterstützungssystem wie LKA, IPA oder ein System sein, das Betriebssteuerungen eines Lenkmechanismus oder eines Beschleunigungs- und Verzögerungsmechanismus eines Fahrzeugs so durchführt, dass das Fahrzeug vorzugsweise entlang einer Fahrroute (auf einem zukünftigen Kurs) fahren wird, die (der) passend zu einem von einem Fahrer gewünschten Zielort eingestellt wird.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die die Fahrunterstützungssteuerung durchführt, ist eines der Merkmale, nicht nur den „Lenkassistenzmechanismus“ sondern auch den „Torque-Vectoring-Mechanismus rechter und linker Räder“ als die „Stellglieder“ zu verwenden, die auf ein Fahrzeug ein Lenkmoment oder ein Giermoment ausüben, um die Fahrunterstützungssteuerung zu erhalten. Nach diesem Aufbau kann eine Steuergröße, die ein Fahrzeug in der Fahrunterstützungssteuerung erhält, auch durch den Torque-Vectoring-Mechanismus geteilt bzw. anteilsmäßig übernommen werden, und somit wird die Steuergröße für den Lenkassistenzmechanismus im Vergleich zu dem Fall verringert, in welchem die Fahrunterstützungssteuerung nur durch den Lenkassistenzmechanismus durchgeführt wird. Dann wird für einen Fahrer, der durch Ergreifen eines Griffs mit den Händen sensorisch den Zustand des Lenkmechanismus erfasst, die Betätigungsgröße des Lenkassistenzmechanismus aufgrund der Fahrunterstützungssteuerung verringert, die sich von jener aufgrund seiner / ihrer eigenen Betätigung des Griffs unterscheidet, und daher wird auch die Verringerung des Gefühls des Missverhältnisses, das der Fahrer spürt, erwartet. Zudem wird es in der vorstehend erläuterten erfinderischen Vorrichtung möglich, das Lenken des Fahrers im Sollwert des Lenkunterstützungsmoments und dem Sollwert des Brems-/Antriebskraftunterschieds so wiederzugeben, dass eine weitere Verringerung des Gefühls des Missverhältnisses erzielt wird, das der Fahrer spürt, weil die Steuersollwertbestimmung den Sollwert des Lenkassistenzmoments und den Sollwert des Brems-/Antriebskraftunterschieds für die Fahrunterstützungssteuerung bestimmt, wobei sie das vom Fahrer ausgeübte Lenkmoment einbezieht.
In der vorstehend erläuterten erfinderischen Vorrichtung kann eine Einrichtung zum Festlegen oder Bestimmen eines Ziels einer Fahrzeugbewegung, das heißt, des Sollwerts der Fahrzeugbewegung durch die Steuerung auf der Grundlage einer Maschineneingabe für die „Fahrunterstützungssteuerung“ unabhängig von einem Fahrvorgang durch einen Fahrer (lenken, beschleunigen und verzögern) vorgesehen sein, nämlich unabhängig von einem Fahrvorgang durch den Fahrer. Die erfinderische Vorrichtung kann somit eine Bewegungssollwertbestimmung aufweisen, die einen Bewegungssollwert bestimmt, der ein Sollwert eines Bewegungsindexwertes ist, der eine Bewegung des Fahrzeugs in der Fahrunterstützungssteuerung wiedergibt, ohne von einer Fahrbetätigung durch einen Fahrer abzuhängen, und die vorstehend erläuterte Steuersollwertbestimmung kann dazu aufgebaut sein, den Sollwert des Lenkunterstützungsmoments und den Sollwert des Brems-/Antriebskraftunterschieds zwischen rechten und linken Rädern auf der Grundlage des Bewegungssollwerts und des Lenkmoments durch den Fahrer zu bestimmen. Im Falle des Durchführens der Fahrunterstützung durch Steuern eines Kurvenfahrzustands eines Fahrzeugs kann der Bewegungsindexwert, der eine Fahrzeugbewegung wiedergibt, ein Wert sein, der eine Fahrbewegung des Fahrzeugs wie eine seitliche Verschiebung, eine seitliche Geschwindigkeit, eine Gierrate, eine Querbeschleunigung etc. des Fahrzeugs anzeigt (es versteht sich von selbst, dass der Bewegungsindexwert nicht darauf beschränkt ist, und es kann ein anderer beliebiger Indexwert sein, der eine Fahrzeugbewegung anzeigt, wie eine Längsverschiebung, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Schlupfwinkel usw.), und der Bewegungssollwert ist ein Sollwert des vorstehend beschriebenen Bewegungsindexwerts, der ein Sollwert abhängig von einer Maschineneingabe ist, nämlich ein Wert, der durch ein beliebiges System oder eine Vorrichtung unter Verwendung von Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs bestimmt wird, z.B. Daten, die von einer Kamera, einem Radarsensor, einer GPS-Vorrichtung usw. aufgenommen wurde, oder Informationen über einen zukünftigen Kurs wie vorstehend beschrieben. Und weil ein Sollwert eines Lenkassistenzmoments und ein Sollwert eines Brems-/Antriebskraftunterschieds zwischen rechten und linken Rädern für die Fahrunterstützungssteuerung auf der Grundlage eines Bewegungssollwerts bestimmt wird, der auf der Grundlage einer Maschineneingabe und eines Lenkmoments durch den Fahrer bestimmt wird, wird es möglich, die weiter verbesserte Koordination zwischen der vorzugsweise durch eine Maschineneingabe bestimmten Fahrzeugbewegung und der Lenkung durch den Fahrer zu realisieren.
Im Falle des Bestimmens des Sollwerts des Lenkassistenzmoments und des Sollwerts des Brems-/Antriebskraftunterschieds zwischen den rechten und linken Rädern auf der Grundlage des Bewegungssollwerts und des Lenkmoments durch den Fahrer können der Sollwert des Lenkassistenzmoments und der Sollwert des Unterschieds der Brems-/Antriebskraft zwischen den linken und rechten Rädern genauer gesagt auf der Grundlage eines „Eingabemomentwerts“ bestimmt werden, der ein Moment ist, das durch Abziehen des Lenkmoments durch den Fahrer vom Lenkmoment entsprechend dem Bewegungssollwert erhalten wird. Nach diesem Aufbau kann in einem Fahrzeug ein Bewegungssollwert, der auf der Grundlage einer Maschineneingabe bestimmt wird, durch ein Moment durch eine Maschine (die Summe des Lenkassistenzmoments und eines Moments durch einen Brems-/Antriebskraftunterschied) und ein Lenkmoment durch einen Fahrer realisiert sein. Das heißt, weil ein Lenken durch einen Fahrer auch in der Bewegung eines Fahrzeugs wiedergegeben wird, die passend zum Bewegungssollwert realisiert wird, wird das Gefühl des Missverhältnisses, das der Fahrer spürt, im Vergleich zu einem Fall verringert, in dem eine Steuerung durchgeführt wird, ohne das Lenken durch einen Fahrer in Betracht zu ziehen. Im Hinblick darauf wird der Bewegungssollwert vollständig durch die Summe des Drehmoments durch die Maschine (das heißt, das Lenkassistenzmoment und das Drehmoment durch den Brems-/Antriebskraftunterschied) und das Lenkmoment durch den Fahrer in einem Fall realisiert, wie später in der Reihe der Ausführungsformen beschrieben wird, in dem die Summe des Sollwerts des Lenkassistenzmoments und des Sollwerts des Drehmoments durch den Brems-/Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern gleich dem vorstehend erläuterten Eingabedrehmomentwert festgelegt ist. Wenn jedoch versucht wird, den auf der Grundlage der Maschineneingabe bestimmten Bewegungssollwert vollständig zu verwirklichen, könnte das Gefühl des Missverhältnisses für den Fahrer verstärkt werden. Somit kann in dem vorstehend erläuterten Aufbau der Sollwert des Lenkassistenzmoments und der Sollwert des Drehmoments durch den Brems-/Antriebskraftunterschied kleiner als der und proportional zum Eingabedrehmomentwert eingestellt werden.
In der vorstehend erläuterten erfinderischen Vorrichtung können Verhältnisse beim Verteilen des Drehmoments, das für die Fahrunterstützungssteuerung festgelegt ist, auf das Lenkassistenzmoment und das Drehmoment durch den Unterschied zwischen linken und rechten Brems-/Antriebskräften, und eine Hilfsgröße, die die Fahrunterstützungssteuerung abgibt, nämlich die Größe des Drehmoments, die für die Fahrunterstützungssteuerung abgegeben wird (die Summe des Lenkassistenzmoments und des Drehmoments durch den Brems-/Antriebskraftunterschied) geeignet angepasst werden. In einer Art dieser Anpassungen können beispielsweise die Verteilungsverhältnisse des Lenkassistenzmoments und des Drehmoments durch den Brems-/Antriebskraftunterschied und die Hilfsgröße der Fahrunterstützungssteuerung abhängig von dem Fahrkönnen eines Fahrers angepasst werden. Beispielsweise kann bei einem Fahrer mit großem Fahrkönnen die Hilfsgröße der Fahrunterstützungssteuerung gering sein, und in diesem Fall wird erwartet, dass das Gefühl des Missverhältnisses, das der Fahrer verspürt, schwächer wird. Im Falle eines Fahrers mit geringem Fahrkönnen ist es außerdem effektiver, sein/ihr Lenken durch den Lenkhilfsmechanismus statt durch den Torque-Vectoring-Mechanismus zu unterstützen (Dies ist so, weil im Fall eines Fahrers mit geringem Fahrkönnen der Lenkvorgang des Fahrers langsam wird, und daher gibt es einen größeren Bereich für die Unterstützung durch den Lenkhilfsmechanismus.). Im Hinblick darauf kann als ein Anzeichen eines Fahrkönnens eines Fahrers beispielsweise eine Fahrerzeitkonstante oder ihr Funktionswert verwendet werden. Dann kann die vorstehend erläuterte erfinderische Vorrichtung eine Fahrunterstützungssteuerungsgrößenbestimmung umfassen, die auf der Grundlage einer Fahrerzeitkonstante oder ihres Funktionswerts, der auf der Grundlage eines Lenkvorgangs durch den Fahrer bestimmt wird, eine Größe eines Drehmoments umfassen, die für die Fahrunterstützungssteuerung mit dem Lenkassistenzmoment und dem Brems-/Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern festgelegt ist; und/oder eine Drehmomentverteilungsverhältnisbestimmung, die basierend auf einer Fahrerzeitkonstanten oder ihres Funktionswerts, der auf der Grundlage eines Lenkvorgangs durch den Fahrer bestimmt wird, jedes der Verteilungsverhältnisse des Lenkassistenzmoments und des Drehmoments, das durch den Brems-/Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern in dem für die Fahrunterstützungssteuerung abgegebenen Drehmoment abgegeben wird, bestimmt, und dadurch können die Verteilungsverhältnisse des Lenkassistenzmoments und des Drehmoments durch den Brems-/Antriebskraftunterschied und die Hilfsgröße, die durch die Fahrunterstützungssteuerung festgelegt sind, auf der Grundlage einer Fahrerzeitkonstanten oder ihres Funktionswerts angepasst werden.
Mit Bezug auf die Fahrerzeitkonstante oder ihren Funktionswert kann es individuelle Unterschiede abhängig von Fahrern geben, und es kann auch intraindividuelle Unterschiede geben. Somit kann die vorstehend erläuterte erfinderische Vorrichtung eine Fahrerzeitkonstantenerfassung aufweisen, die die Fahrerzeitkonstante oder ihren Funktionswert auf der Grundlage des Lenkvorgangs des Fahrers während der Fahrt des Fahrzeugs erfasst. Wie in der Reihe der Ausführungsformen veranschaulicht, kann diese Erfassung beispielsweise durch einen Aufbau realisiert sein, der ein ideales Modell verwendet, das den vorstehend erwähnten Bewegungssollwert durch einen Lenkvorgang realisiert und die Fahrerzeitkonstante oder ihren Funktionswert auf der Grundlage eines Unterschieds einer tatsächlichen Lenkgröße (eines Lenkmoments, eines Lenkwinkels, einer Lenkwinkelgeschwindigkeit, einer Lenkwinkelbeschleunigung usw.) des Fahrers gegenüber einer Lenkgröße des idealen Modells bestimmt. Nach diesem Aufbau kann die Aufnahme der Fahrerzeitkonstanten oder ihres Funktionswerts nahezu in Echtzeit erhalten werden, und bei einem Fahrer, dessen Daten einer Fahrerzeitkonstanten oder ihres Funktionswerts fehlen oder in einem Fall, in dem die Fahrerzeitkonstante oder ihr Funktionswert sich während der Fahrt ändern, wird es möglich, die Verteilungsverhältnisse des Lenkassistenzmoments und des Drehmoments durch den Brems-/Antriebskraftunterschied und die Hilfsgröße, die von der Fahrunterstützungssteuerung abgegeben wird, auf der Grundlage einer geeigneten Fahrerzeitkonstanten oder ihres Funktionswerts zu regulieren.
Effekt der Erfindung
Somit kann nach der vorstehend erläuterten vorliegenden Erfindung kurz gesagt während der Ausführung der Fahrunterstützungssteuerung die Koordination zwischen einem Betrieb durch eine Maschineneingabe und einem Betrieb durch eine Fahrereingabe erreicht werden. Im Falle der erfinderischen Vorrichtung werden nämlich die Fahrvorgänge eines Fahrzeugs nicht alternativ durch entweder den Betrieb nur basierend auf einer Maschineneingabe oder den Betrieb nur basierend auf der Fahrereingabe bestimmt, sondern der Betrieb auf der Grundlage der Maschineneingabe und der Betrieb auf der Grundlage der Fahrereingabe wirken zusammen, wobei sie miteinander koordiniert sind. Und wie vorstehend erwähnt werden in der erfinderischen Vorrichtung Sollwerte eines Lenkassistenzmoments und eines Brems-/Antriebskraftunterschieds, die für die Fahrunterstützung festgelegt sind, nicht nur durch eine Maschineneingabe bestimmt, sondern werden bestimmt, indem das Lenkmoment durch einen Fahrer einbezogen wird, wobei nicht nur der Lenkhilfsmechanismus, sondern auch der Torque-Vectoring-Mechanismus der rechten und linken Räder für die Fahrunterstützung verwendet wird, und dadurch wird in der Fahrunterstützungssteuerung die Absicht des Fahrers durch sein/ihr Lenken so wiedergegeben, dass die Verringerung des vom Fahrer empfundenen Gefühls des Missverhältnisses und die Verbesserung des Fahrkomforts erwartet werden.
Andere Zwecke und Vorteile der vorliegenden Erfindungen werden durch die Erläuterungen der nachstehenden bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deutlich.
Figurenliste

1 ist eine schematische Zeichnung eines Fahrzeugs, in dem eine bevorzugte Ausführungsform einer Fahrzeugfahrunterstützungssteuervorrichtung verwendet wird, die nach der vorliegenden Erfindung eingebaut ist.
2A zeigt den Aufbau eines Systems nach einer Ausführungsform der erfinderischen Fahrzeugfahrunterstützungssteuervorrichtung in Form eines Blockschaubilds. 2B zeigt den Aufbau einer Hilfssteuerung in der Fahrzeugfahrunterstützungssteuervorrichtung der 2A in der Form des Blockschaubilds.
3 zeigt Vorgänge zum Erfassen einer Fahrerzeitkonstante in der Form eines Ablaufplans.
4A zeigt ein passend zu einer Fahrerzeitkonstante festgelegtes Hilfsunterstützungsverhältnis bzw. Assistenzunterstützungsverhältnis w in Form eines Schaubilds. 4B zeigt ein passend zu einer Fahrerzeitkonstante festgelegtes Hilfsanteilsverhältnis S* in Form eines Schaubilds.
5A und B zeigen die Wurzelloki bzw. Wurzelortskurven bei der Änderung einer Fahrerzeitkonstanten für eine charakteristische Gleichung einer Übertragungsfunktion von einer Sollquerverschiebung zu einer Fahrzeugquerverschiebung. 5A zeigt Ergebnisse verschiedener Unterstützungsverhältnisse w beim Festlegen des Anteilsverhältnisses S* auf 0,5, und 5B zeigt Ergebnisse verschiedener Unterstützungsverhältnisse S* beim Festlegen des Unterstützungsverhältnisses w auf 0,5 %. Die Pfeile in den Figuren zeigen stärker bevorzugbare Richtungen jeweiliger Fahrerzeitkonstanten beim Festlegen des Anteilsverhältnisses S* oder des Unterstützungsverhältnisses w an.
6 zeigt ein bevorzugbares Beispiel der Arten des Festlegens des Anteilsverhältnisses S* und des Unterstützungsverhältnisses w für eine Fahrerkonstante.

Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
12FL, FR, RL, RR: Räder
14: Differentialgetriebemechanismus (oder Differentialgetriebe zum Verteilen der Antriebskraft nach rechts und links)
20: Lenkvorrichtung
22: Griff bzw. Handhabungsvorrichtung
24: Lenkverstärkervorrichtung
26R, L: Spurstange
30: Gierrate, Querbeschleunigungssensor
40: Fahrzeuginterne Kamera
42: Fahrzeuginterne Radarvorrichtung
44: GPS-Vorrichtung
50: Elektronische Steuervorrichtung

Erläuterung von Ausführungsformen
Der Aufbau eines Fahrzeugs
Mit Bezug auf 1 ist ein Fahrzeug 10 wie ein Auto, in das eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrunterstützungssteuervorrichtung eingebaut ist, mit rechten und linken Vorderrädern 12FL, 12FR ausgestattet; rechten und linken Hinterrädern 12RL, 12RR; einer Antriebsvorrichtung, die Brems-/Antriebskräfte für die jeweiligen Räder (in einem hinterradgetriebenen Fahrzeug wie dargestellt nur Hinterräder) als Reaktion auf das Betätigen eines Gaspedals durch einen Fahrer (was nur teilweise gezeigt ist) erzeugt; einer Lenkvorrichtung 20 zum Steuern des Lenkwinkels der Vorderräder (zudem kann eine Lenkvorrichtung für die Hinterräder vorgesehen sein); und einer Bremsvorrichtung, die in üblicher Weise eine Bremskraft in jedem Rad (nicht gezeigt) erzeugt. Die Antriebsvorrichtung ist so konzipiert, dass ein Antriebsmoment oder eine Drehkraft von einer Maschine und/oder einem Elektromotor (nicht gezeigt) über ein (nicht gezeigtes) Getriebe und den Differentialgetriebemechanismus 14 an die Hinterräder 12RL und 12RR in einer üblichen Weise übertragen wird. Diesbezüglich kann die Antriebsvorrichtung eine Antriebsvorrichtung vom Hybridtyp sein, die sowohl eine Maschine als auch einen Elektromotor aufweist. Für den Differentialgetriebemechanismus 14 kann in einem Fall des Durchführens einer Torque-Vectoring-Steuerung durch Regulieren der Verteilung der Antriebskräfte, die an die rechten und linken Räder übertragen werden, ein Differentialgetriebe zur Verteilung der Antriebskraft nach rechts und links verwendet werden, das die Torque-Vectoring-Steuerung durchführen kann. Im Hinblick darauf kann die Regulierung der Verteilung der Brems-/Antriebskräfte der rechten und linken Räder in dem Differentialgetriebemechanismus 14 durch ein Anpassen der Verteilung der Bremskräfte der rechten und linken Räder durchgeführt werden. Zudem kann die Antriebsvorrichtung eine Antriebsvorrichtung vom Typ des Radnabenmotors sein, und in diesem Fall wird die Regulierung der Brems-/Antriebskräfte in den jeweiligen Rädern getrennt durchgeführt.
Für die Lenkvorrichtung 20 kann eine Servolenkvorrichtung verwendet werden, die die Drehung eines Lenkrads (eines Griffs) 22, das (der) durch einen Fahrer betätigt wird, an Spurstangen 26L und R überträgt, während sein Drehmoment mit der Verstärkungsvorrichtung 24 verstärkt wird, um die Vorderräder 12FL, 12 FR zu lenken. Insbesondere wird in der vorliegenden Erfindung wie später erläutert das Drehmoment, das die Verstärkervorrichtung 24 hinzufügt (das Lenkassistenzmoment) mit Bezug auf einen Sollwert einer Bewegung des Fahrzeugs, der anhand von Umgebungsinformationen des Fahrzeugs usw. bestimmt wird, und ein Lenkmoment angepasst, das der Fahrer über den Griff eingibt. Somit kann vorzugsweise eine Vorrichtung wie ein beliebiger Sensor vorgesehen sein, der ein Drehmoment, das der Fahrer an den Griff abgibt, erfasst oder abschätzt. Im Hinblick darauf wird in dem Aufbau dieser Ausführungsform ein Mechanismus verwendet, in dem der Griff und die gelenkten Räder mechanisch direkt miteinander verbunden sind, damit der Fahrer über den Griff einen Zustand des Auftretens eines Drehmoments (Selbstausrichtungsdrehmoment, usw.) in der Gierrichtung bei den gelenkten Rädern (im veranschaulichten Beispiel den rechten und linken Vorderrädern) wahrnehmen kann.
Zudem kann in dem Fahrzeug 10, bei dem eine bevorzugte Ausführungsform der erfinderischen Fahrunterstützungssteuervorrichtung verwendet wird, eine fahrzeuginterne Kamera 40, eine Radarvorrichtung 42 usw. vorgesehen sein, um eine Umgebungssituation des Fahrzeugs, beispielsweise weiße Straßenlinien (oder gelbe Linien), andere Fahrzeuge, Hindernisse usw. um das eigene Fahrzeug zu erfassen; und eine GPS-Vorrichtung 44, die mit einem GPS-Satelliten kommuniziert und verschiedene Information aufnimmt, die die Information über die Position des eigenen Fahrzeugs usw. umfasst (ein Automobilnavigationssystem).
Betriebssteuerungen der jeweiligen Abschnitte des Fahrzeugs und Betriebssteuerungen der Fahrunterstützungssteuervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung werden durch eine elektronische Steuervorrichtung 50 ausgeführt. Die elektronische Steuervorrichtung 50 kann einen Mikrocomputer und Antriebsschaltungen umfassen, die eine CPU, ein ROM, ein RAM und Eingabe-/Ausgabeanschlussvorrichtungen aufweisen, die durch einen bidirektionalen gemeinsamen Bus in einer herkömmlichen Weise miteinander verbunden sind. In der elektronischen Steuervorrichtung 50 werden ein Lenkmoment Td des Fahrers, ein Lenkwinkel δ, eine Gierrate γ und/oder eine Querbeschleunigung Yg von einem Gyroskopsensor 30, Informationen s1-s3 von der fahrzeuginternen Kamera 40, der Radarvorrichtung 42, der GPS-Vorrichtung 44 usw. eingegeben, und auf später beschriebene Arten werden Steuerbefehle von der elektronischen Steuervorrichtung 50 an die entsprechenden Vorrichtungen ausgegeben, die ein Lenkassistenzmoment Ta, eine Steuergröße für eine Torque-Vectoring-Steuerung (beispielsweise ein Antriebskraftverteilungsverhältnis kr), usw. anzeigen. Im Hinblick darauf können verschiedene Parameter, die für verschiedene Steuerungen, die in dem Fahrzeug dieser Ausführungsform durchzuführen sind, wie verschiedene erfasste Signale, beispielsweise ein Längs-G-Sensorwert, Raddrehzahlen, usw. eingelesen und verschiedene Arten von Steuerbefehlen können von der elektronischen Steuervorrichtung 50 an die jeweiligen Vorrichtungen ausgegeben werden, obwohl dies nicht gezeigt ist.
Aufbau des Fahrunterstützungssteuersystems
In der Fahrunterstützungssteuertechnik gemäß der vorliegenden Erfindung werden kurz gesagt als eine Art Unterstützung des Lenkens durch den Fahrer zuerst nicht nur eine Lenkmomentenassistenzsteuerung verwendet, die mit der Lenkvorrichtung 20 zum Anpassen des Lenkwinkels des gelenkten Rads durchgeführt wird, sondern auch eine Brems-/Antriebskraftverteilungssteuerung für die rechten und linken Räder, die mit dem Torque-Vectoring-Mechanismus (dem Differentialgetriebe 14 zum Verteilen der rechten und linken Antriebskraft aus dem Beispiel in 1) durchgeführt wird, um die Bewegungsrichtung eines Fahrzeugs zu steuern. Gemäß diesem Aufbau wird die Torque-Vectoring-Steuerung so eingestellt, dass sie einen Teil einer Steuergröße, die in der gesamten Fahrunterstützungssteuerung bereitzustellen ist, so übernimmt, dass die Steuergröße für das Lenkassistenzmoment verringert wird, und somit wird der Unterschied zwischen dem Lenkmoment, das ein Fahrer über einen Griff übermitteln will, und dem Drehmoment, das der Fahrer vom Griff fühlt, so verringert, dass der Fahrer kein Missverhältnis mehr fühlt. Zudem wird die für die Fahrunterstützung abgegebene Steuergröße bestimmt, wobei das Lenkmoment einbezogen wird, das der Fahrer auf den Griff ausübt, und dadurch wird die Absicht des Fahrers beim Fahren des Fahrzeugs selbst während der Ausführung der Fahrunterstützungssteuerung so wiedergegeben, dass ein weiteres Verringern des Gefühls eines Missverhältnisses für den Fahrer erwartet wird.
Genauer gesagt wird mit Bezug auf 2A in dem Aufbau eines Systems, das einen Fahrer in einer Ausführungsform der Antriebsunterstützungssteuertechnik nach der vorliegenden Erfindung umfasst, das Fahren eines Fahrzeugs durch Betrieb eines Lenkmechanismus und eines Torque-Vectoring-Mechanismus passend zum Lenken gemäß der Absicht des Fahrers und einer Steuergröße erzielt, die von der Fahrunterstützungssteuerung in einem Hilfssteuerrechner bestimmt wird.
Genauer gesagt gibt der Fahrer in diesem System dem Lenkmechanismus zuerst ein Lenkmoment Td (Fahrereingabemoment) ein, das den Griff lenkt, wobei er die vorliegenden Bedingungen des Fahrzeugs wie eine Querverschiebung Yd, eine Gierrate γ, eine Fahrzeuggeschwindigkeit V usw. des Fahrzeugs in Betracht zieht, um eine Fahrersollverschiebung Yd* zu erzielen, die passend zur Absicht des Fahrers bestimmt wird. Im Hinblick darauf sollte verstanden werden, dass ein tatsächlicher Fahrer nicht konkret einen numerischen Wert der Fahrersollverschiebung Yd* bestimmt, sondern eine Position, an der angekommen werden soll, durch visuelle Beobachtung während des Fahrens bestimmt und einen Lenkvorgang zu der Position gemäß seinem/ihrem eigenen Eindruck durchführt, und dass außerdem in ähnlicher Weise ein tatsächlicher Fahrer die momentanen Bedingungen des Fahrzeugs nicht dadurch einbezieht, dass er sich auf diese numerischen Werte bezieht, sondern durch visuelle Betrachtung oder seine/ihre eigenen physischen Eindrücke.
Andererseits werden in dem Hilfssteuerrechner eine Sollquerverschiebung (ein Maschinenziel der Querverschiebung) Ys* von einem Sollspurbestimmungsabschnitt, Indexwerte, die die derzeitigen Bedingungen des Fahrzeugs, wie die Querverschiebung Yd, die Gierrate γ des Fahrzeugs, usw. wiedergeben, und zudem ein Lenkmoment Td (ein Fahrereingabemoment) eingegeben, mit dem der Fahrer den Griff lenkt. Die Maschinensollquerverschiebung Ys* ist ein Wert, der von einer Sollspur aufgenommen wird, die in dem Sollspurbestimmungsabschnitt so bestimmt wird, dass die Fahrt des Fahrzeugs noch besser realisiert wird (beispielsweise kann es eine geeignete Fahrroute (ein zukünftiger Kurs) sein, die (der) für den Zielort festgelegt wird, den der Fahrer wünscht), auf beliebige Weise unter Verwendung der Fahrzeugumgebungsinformation, beispielsweise von Informationen über die Position einer weißen Linie auf der Straße, des Vorhandenseins oder Fehlens und der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines Hindernisses, die Erstreckungsrichtung einer Straße usw., die von der Kamera usw. erhalten wird, und von Information über eine Straßenlinienform wie eine Route oder ein Kurs, usw., die von der GPS-Vorrichtung usw. erhalten wird. Das heißt, dass die Maschinensollquerverschiebung Ys* ein Sollwert einer Bewegung des Fahrzeugs in der Steuerung auf der Grundlage einer Maschineneingabe ist, die unabhängig von den Fahrbetätigungen durch den Fahrer bestimmt wird. Wie später beschrieben wird aus dieser Maschinensollquerverzögerung Ys* zudem eine Sollquerverzögerung a_y* zum Berechnen von Steuergrößen in der Lenkmomentenassistenzsteuerung und der Brems-/Antriebskraftverteilungssteuerung der rechten und linken Räder berechnet, die als die Fahrunterstützungssteuerung durchgeführt wird. Zudem kann die Querverschiebung Yd des Fahrzeugs eine Querverschiebung des Fahrzeugs von einem beliebig festgelegten Referenzpunkt sein, und die derzeitige Position des Fahrzeugs kann ebenfalls als der Referenzpunkt festgelegt sein (in diesem Fall wird immer die Querverschiebung Yd = 0 eingerichtet). Und auf der Grundlage der vorstehend erläuterten Eingabeinformation berechnet der Hilfssteuerberechner auf eine später beschriebene Weise eine Lenkassistenzmomenteneingabe Ta, die zusätzlich zum vom Fahrer eingegebenen Drehmoment Td abgegeben wird, und eine Torque-Vectoring-Größe (ein Giermoment) Mz, das der Brems-/Antriebskraftdifferenz zwischen rechts und links entspricht, die vom Torque-Vectoring-Mechanismus zu erzeugen ist, und schickt diese berechneten Werte jeweils als Steuergrößen an den Lenkmechanismus und den Torque-Vectoring-Mechanismus des Fahrzeugs.
Berechnungsprinzip der Lenkassistenzmomenteingabe Ta und der Torque-Vectoring-Größe Mz
In der Antriebsunterstützung können eine Lenkassistenzmomenteneingabe Ta und eine Torque-Vectoring-Größe Mz, die jeweils dem Lenkmechanismus und dem Torque-Vectoring-Mechanismus des Fahrzeugs eingegeben werden, durch die nachstehenden Gleichungen wiedergegeben werden, wobei ein Drehmoment durch den Fahrer in Betracht gezogen wird: $Ta = wS* [(ξ {ml}_{r} / nL) a_{y} * - Td]$
$Mz = w (1 - S*) (nL/ ξ) [(ξ {ml}_{r} / nL) a_{y} * - Td]$
wobei a_y* eine Sollquerbeschleunigung ist; w ein Unterstützungsverhältnis durch diese Steuerung ist und S* ein Verhältnis einer Größe, die durch das eingegebene Lenkassistenzmoment Ta in dem Gesamtassistenzmoment erreicht wird, das durch diese Steuerung festgelegt ist (was nachstehend als „Anteilsverhältnis“ bezeichnet wird). Zudem sind ξ, m, Ir, n, und L jeweils eine pneumatische Spur, ein Fahrzeuggewicht, ein Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Fahrzeugs und der Hinterradachse, ein Lenkübersetzungsverhältnis und ein Radstand, und diese sind in dieser Steuerung konstante Koeffizienten. Vorstehend ist die Sollquerbeschleunigung a_y* die Querbeschleunigung zum Erzielen der Maschinensollquerverschiebung Ys* wie bereits erwähnt, die ein Beispiel der Bewegungssollwerte ist, also der Sollwerte der Bewegungsindexwerte, die Fahrzeugbewegungen in der Antriebsunterstützungssteuerung wiedergeben, die unabhängig von den Fahrbetätigungen durch den Fahrer bestimmt werden. Im Hinblick darauf wird die Sollquerbeschleunigung a_y* in einem idealen Fahrer/Fahrzeugmodellabschnitt wie vorstehend beschrieben abgeleitet. Das Unterstützungsverhältnis w ist genauer gesagt das Verhältnis aller Steuergrößen, die tatsächlich an den Lenkassistenzmechanismus und/oder Torque-Vectoring-Mechanismus abgegeben werden, zu allen Steuergrößen, die an den Lenkassistenzmechanismus und/oder Torque-Vectoring-Mechanismus in dem Fall abgegeben werden, in dem die Sollquerbeschleunigung a_y* nach dem Lenken des Fahrers und der Unterstützung durch den Lenkhilfsmechanismus und/oder den Torque-Vectoring-Mechanismus vollständig erzielt werden. Beim Unterstützungsverhältnis w=1 wird nämlich die Fahrunterstützung durch den Lenkassistenzmechanismus und/oder den Torque-Vectoring-Mechanismus so durchgeführt, dass die Sollquerbeschleunigung a_y* vollständig erzielt wird, während beim Unterstützungsverhältnis w=0 keine Fahrunterstützung durchgeführt wird. Zudem zeigen S* und (1-S*) jeweils die Verteilungsverhältnisse der Steuergrößen, die jeweils vom Lenkhilfsmechanismus und dem Torque-Vectoring-Mechanismus verlangt werden, in den Gesamtsteuergrößen für die Fahrunterstützung an. Das heißt, dass beim Anteilsverhältnis S*=1 die Fahrunterstützung nur durch Betätigen des Lenkassistenzmechanismus durchgeführt wird, während beim Anteilsverhältnis S*=0 die Fahrunterstützung nur durch Betreiben des Torque-Vectoring-Mechanismus durchgeführt wird.
Die vorstehend erläuterten Gleichungen (1a) und (1b) werden wie folgt abgeleitet: Zunächst sind die Bewegungsgleichungen in Anbetracht nur einer Kennlinie bzw. Stabilität des Zweiradmodells eines Fahrzeugs gegeben durch: ${ma}_{y} * = 2 (Yf+Yr)$
${2I}_{f} Yf - {2I}_{r} Yr - Mz = 0$
wobei Yf, Yr, und I_f jeweils eine Vorderradkurvenfahrkraft, eine Hinterradkurvenfahrkraft und der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Fahrzeugs und der Vorderradachse sind. Andererseits wird beim Ignorieren von Aktionen komplizierter Aufhängungsmechanismen ein Selbstausrichtungsdrehmoment der Reifen wiedergegeben durch: $T_{SAT} = - 2 xiYf/n$
Zudem kann unter Verwendung des Lenkassistenzmoments Ta, des vom Fahrer eingegebenen Moments Td und des Selbstausrichtungsmoments T_SAT das Momentengleichgewicht um ein Lenkrad (einen Griff) ausgedrückt werden durch: $Td + Ta + T_{SAT} = 0$
und somit erhält man durch Einsetzen der Gleichungen (2a), (2b) und (3) in die Gleichung (4) die folgende Beziehung: $Ta + (ξ/ nL) Mz = (ξ {ml}_{r} / nL) a_{y} * - Td$
In der vorstehend erwähnten Gleichung (5) ist der erste Term auf der rechten Seite ein Drehmoment, das die Sollquerbeschleunigung a_y* zum Erzielen der Sollquerverschiebung Ys* darstellt, und daher gibt die gesamte rechte Seite einen Wert wieder, den man durch Abziehen des Lenkmoments, das der Fahrer abgibt (des vom Fahrer eingegebenen Drehmoments) vom Drehmoment erhält, das die Sollquerbeschleunigung a_y* erzeugt. Andererseits ist die linke Seite der Gleichung (5) die Gesamtsumme des Lenkassistenzmoments Ta, das durch den Lenkmechanismus erzeugt wird, und des Drehmoments, das durch Umwandeln der Torque-Vectoring-Größe (des Giermoments) Mz erhalten wird, die (das) von dem Brems-/Antriebskraftunterschied zwischen den rechten und linken Rädern über die Torque-Vectoring-Steuerung abgegeben wird. Beide Seiten der Gleichung (5) geben jeweils die Größe eines durch eine Maschine abgegebenen Drehmoments (das einem Lenkmoment durch den Fahrer hinzugefügt wird) wieder, das nötig ist, um die Sollquerbeschleunigung a_y* vollständig zu erreichen, was anzeigt, dass die Sollquerbeschleunigung a_y* vollständig durch Bereitstellen des Drehmoments auf der rechten Seite der Gleichung (5) vollständig durch die Summe des Lenkassistenzmoments Ta und des Drehmoments erreicht würde, das von der Torque-Vectoring-Größe Mz als die Fahrunterstützung durch eine Maschine erzeugt wird.
Somit wird die Gesamtsumme der Drehmomente, die als die vorstehend erläuterte Fahrunterstützung abgegeben werden, realisiert, während sie in das Lenkassistenzmoment Ta und die Torque-Vectoring-Größe Mz aufgeteilt ist. Dann werden, wie angemerkt, weil die Verteilungsverhältnisse des Lenkassistenzmoments Ta und eines Hilfsmoments, das aus der Torque-Vectoring-Größe Mz in der Summe der Drehmomente für die Fahrunterstützung umgewandelt wird, wie folgt festgelegt sein können: $S*: (1 - S *) = Ta: (ξ/ nL) Mz$
das Lenkassistenzmoment Ta und die Torque-Vectoring-Größe Mz in dem Fall des vollständigen Erzielens der Sollquerbeschleunigung a_y* jeweils angegeben durch: $Ta = S* [(ξ {ml}_{r} / nL) a_{y} * - Td]$
$Mz = (1 - S*) (nL/ ξ) [(ξ {ml}_{r} / nL) a_{y} * - Td]$
Wenn jedoch die Sollquerbeschleunigung a_y* vollständig erzielt wird, ist es für den Fahrer möglich, das Gefühl des Missverhältnisses zu spüren, dass seine / ihre Absicht kaum wiedergegeben wird. Dann wird das Unterstützungsverhältnis w (=0 bis 1) mit den rechten Seiten der Gleichungen (7a) und (7b) multipliziert, um das Lenkassistenzmoment Ta und die Torque-Vectoring-Größe Mz, die tatsächlich abgegeben werden, multipliziert, wie bereits bemerkt, und dadurch erhält man die vorstehend erläuterten Gleichungen (1a) und (1b).
Bestimmen des Anteilsverhältnisses S* und des Unterstützungsverhältnisses w
Das Anteilsverhältnis S* (das Verteilungsverhältnis des Lenkassistenzmoments) und das Unterstützungsverhältnis w in den vorstehend erläuterten Gleichungen (1a), (1b) kann willkürlich experimentell oder durch Erfahrung bestimmt werden. Im Hinblick darauf variieren die Notwendigkeit für die Fahrunterstützungssteuerung beim Ziel des Erreichens des effizienten Fahrens eines Fahrzeugs und der Grad des Gefühls des Missverhältnisses, das der Fahrer hinsichtlich der Fahrunterstützungssteuerung spürt, abhängig von einer Lenkcharakteristik, individuellen Fahrfähigkeiten, Körpereigenschaften, Erfahrung des Fahrers auf den Straßen, auf denen das Fahrzeug fährt (die Fahrerfahrung eines Fahrers ändert sich abhängig davon, ob er/sie mit der Straße vertraut ist, auf der das Fahrzeug fährt, oder nicht). Dann können in dieser Ausführungsform das Anteilsverhältnis S* und das Unterstützungsverhältnis w passend zu einer Lenkcharakteristik eines Fahrers bestimmt werden. Im Hinblick darauf kann für eine Lenkcharakteristik eines Fahrers eine Fahrerzeitkonstante verwendet werden, die ein Indexwert ist, der eine Reaktionsgeschwindigkeit eines Fahrers im Fall von Modellcharakteristiken bei Reaktionen eines Fahrers und eines Fahrzeugs auf Eingaben an sie wiedergibt. Das heißt, dass in einer Art der vorliegenden Erfindung das Anteilsverhältnis S* und das Unterstützungsverhältnis w bezüglich einer Fahrerzeitkonstante bestimmt werden können.
Für ein bevorzugtes Beispiel des Einstellens des Anteilsverhältnisses S* und des Unterstützungsverhältnisses w kann der Grad der gesamten Unterstützung in der Antriebsunterstützungssteuerung niedrig sein, wenn genauer gesagt eine Fahrerzeitkonstante bei einem Fahrer klein ist, der schnell reagiert und gut im Fahren eines Fahrzeugs geübt ist, und weil erwartet wird, dass das Fahren des Fahrzeugs durch Lenken vergleichsweise exakt durchgeführt wird, wird es als besser angenommen, dass das Unterstützungsverhältnis w gering eingestellt wird, und das Anteilsverhältnis S* ebenfalls klein eingestellt wird, was das Verhältnis der Unterstützung durch Torque-Vectoring hochsetzt. Andererseits ist der hohe Grad der Gesamtunterstützung der Fahrunterstützungssteuerung zu bevorzugen, wenn eine Fahrerzeitkonstante groß ist, nämlich bei einem Fahrer, der langsam reagiert und weniger geübt beim Fahren ist, und weil vermutet wird, dass der Bereich groß ist, der beim Fahren eines Fahrzeugs durch das Lenken zu unterstützen ist, wird angenommen, dass es besser ist, das Unterstützungsverhältnis w groß einzustellen, und das Anteilsverhältnis S* wird ebenfalls groß eingestellt, was den Anteil des Lenkassistenzdrehmoments erhöht.
Wie nachstehend erläutert wird auch durch eine theoretische Analyse unter Verwendung eines numerischen Modells hinsichtlich der Einflüsse der Fahrerzeitkonstanten, des Anteilsverhältnisses S* und des Unterstützungsverhältnisses w auf die Reaktion einer Fahrzeugbewegung in einem System in 2A (einem Reaktionssystem eines Fahrzeugs, das auch die Reaktion des Fahrers umfasst) gezeigt, dass die vorstehend beschriebene Einstellung ein zu bevorzugendes Beispiel ist.
Konkret wird nochmals mit Bezug zu 2A zunächst in einem numerischen Modell eines Reaktionssystems einer Fahrzeugbewegung, das auch eine Reaktion eines Fahrers umfasst, mit Bezug auf ein Lenkmoment, in dem eine Reaktion eines Fahrers enthalten ist, gemäß dem Vorwärtsblickmodell bzw. Vorausschaumodell angenommen, dass der Fahrer einen Drehmoment proportional zum Unterschied zwischen einer Sollquerverschiebung Yd* des Blicks bzw. der Blickrichtung nach vorn und einer seitlichen Verschiebung Yd des Blicks nach vorn eingibt. In diesem Fall ist unter Verwendung der Fahrerzeitkonstante Tn das Lenkmoment Td, das der Fahrer eingibt (das vom Fahrer eingegebene Moment), gegeben durch: $Td = H {{(1 - td \cdot s) / (Tn \cdot s + 1)} Yd* - (Yd + TpV Ψ)}$
wobei H, Td, Tp, V und Ψ jeweils eine Drehmomentverstärkung des Fahrers (eine Konstante), eine Totzeit (eine Konstante), eine Dauer des Blicks des Fahrers nach vorn (eine Konstante), eine Fahrzeuggeschwindigkeit und ein Fahrzeuggierwinkel sind. In dieser Hinsicht ist s eine Frequenzvariable nach der Laplace-Transformation. Zudem ist im Lenkmechanismus, wobei der Aufhängungsmechanismus aus Gründen der Einfachheit ignoriert wird, der Lenkwinkel δ als mit einer Primärverzögerung mit Bezug auf das Eingangsdrehmoment (der Summe des vom Fahrer eingegebenen Moments Td und des Lenkassistenzmoments Ta) erzeugt angenommen. In diesem Fall ist der Lenkwinkel δ unter Verwendung einer Lenkverstärkung Kfw (einer Konstante) und einer Lenkzeitkonstante Tfw (Konstante) gegeben durch: $δ= {Kfw/ (1 + Tfw \cdot s)} (Td+Ta)$
Zudem werden die Querverschiebung Yd und der Gierwinkel Ψ des Fahrzeugs durch die Eingabe des Lenkwinkels δ und die Giermomenteingabe Mz durch das Torque-Vectoring erzeugt und sind somit gegeben als: $Yd= ({VG}_{δ} / s^{2}) δ+ ({VG}_{M} / s^{2}) Mz$
$Ψ= (s/V) Yd$
wobei G_δ und G_M jeweils eine Lenkwinkelverstärkung (eine Konstante) und eine Torque-Vectoring-Verstärkung (eine Konstante) sind.
Andererseits sind das Lenkassistenzmoment Ta und das Giermoment Mz durch das Torque-Vectoring wie erwähnt durch die Gleichungen (1a) und (1b) gegeben. Die Sollquerbeschleunigung a_y* in diesen Gleichungen kann auf verschiedene Weise gegeben sein. Insbesondere wird in dieser Ausführungsform die Sollquerbeschleunigung a_y* so angenommen, dass man sie durch Multiplizieren einer Verstärkung, die durch 4V²/(Ts ·V)² gegeben ist, mit dem Unterschied zwischen der Frontblicksollquerverschiebung Yd* und der Frontblickquerverschiebung Yd erhält, wobei angenommen wird, dass die Maschinensollquerverschiebung Ys* gleich der Frontblicksollquerverschiebung Yd* ist (Yd*=Ys*), und dass die Fahrzeugquerverschiebung Yd gleich der Frontblickquerverschiebung Yd ist. Dann ist die Sollquerbeschleunigung a_y* gegeben durch: $a_{y} * = {4 V^{2} / {(Ts \cdot V)}^{2}} \cdot {Yd*- (Yd+TpV Ψ)}$
Somit wurden in dem durch die vorstehend erläuterten Gleichungen (1a), (1b) und (8) bis (11) aufgebauten System die Einflüsse der Fahrerzeitkonstante Tn, des Anteilsverhältnisses S* und des Unterstützungsverhältnisses w auf die Stabilität und die Konvergenz des Systems durch eine Wurzellokusanalyse bzw. Wurzelortskurvenanalyse mit Bezug auf die Übertragungsfunktion Yd/Yd* überprüft, die jeweils die Fahrzeugquerverschiebung Yd aus der Sollquerverschiebung Yd* unter Bedingungen ausgibt, in denen verschiedene Werte für das Anteilsverhältnis S* und das Unterstützungsverhältnis w festgelegt sind. Dann wurden die Wurzelortskurven der Übertragungsfunktion Yd/Yd* mit Bezug auf die Fahrerzeitkonstante Tn des Systems wie in den 5A und 5B gezeigt erhalten. Im Hinblick darauf ist die charakteristische Gleichung der Übertragungsfunktion Yd/Yd* eine Gleichung vierter Ordnung für s, wobei zwei Wurzeln reeller Zahlen und zwei Wurzeln komplexer Zahlen als charakteristische Wurzeln existieren. In den Wurzelortskurven, das bedeutet, grafischen Darstellungen von komplexen Wurzeln wird der stabile Punkt eines Ausgabewerts tief, wenn die dargestellte Position sich in der Querrichtung (die Richtung der Achse Re der reellen Zahlen) nach links (weit auf die negative Seite) bewegt, und demgemäß wird die Stabilität des Systems als besser beurteilt. Andererseits wird die Schwingungsfrequenz eines Ausgabewerts niedrig, so dass beurteilt wird, dass die Konvergenz eines Systems besser wird, wenn sich die dargestellte Position in der Richtung der Ordinatenachse (der Richtung der Achse der imaginären Zahlen Im) näher an die Querachse (die Achse der reellen Zahlen) bewegt.
Dann werden mit Bezug auf 5A zunächst die nachstehenden Tendenzen aus den Wurzelortskurven der Fahrerzeitkonstante Tn zwischen 0,01 und 0,4 verstanden, wenn das Unterstützungsverhältnis w unter der Bedingung des Anteilsverhältnisses S*=0,5 zwischen 0 und 1 geändert wird: In einem Fall, in dem die Fahrerzeitkonstante Tn groß (Tn=0,4) ist (das heißt, eine Reaktion langsam erfolgt), wird die Stabilität des Systems im Vergleich zu dem Fall, in dem das Unterstützungsverhältnis w klein ist, besser, wenn das Unterstützungsverhältnis w groß ist, wie durch den „Pfeil a“ gezeigt (im Schaubild der Wurzelortskurven werden die dargestellten Positionen nach links, nämlich weiter zur negativen Seite, verschoben), und außerdem wird die Konvergenz des Systems besser (in dem Schaubild der Wurzelortskurven nähern sich die dargestellten Positionen der Querachse). Andererseits wird die Konvergenz des Systems in einem Fall, in dem die Fahrerzeitkonstante Tn klein (Tn= 0,01) ist (das heißt, eine Reaktion schnell erfolgt), wenn das Unterstützungsverhältnis w groß ist, wie durch den „Pfeil b“ gezeigt, im Vergleich zu dem Fall schlechter, in dem das Unterstützungsverhältnis w klein ist (im Schaubild der Wurzelortskurve wird der Abstand der grafischen Darstellung von der Querachse groß). Diese Ergebnisse bedeuten: Wenn die Reaktion eines Fahrers langsam ist, ist die Fähigkeit des Fahrers schwach ausgeprägt, ein Fahrzeug zu einer Sollposition zu führen, und daher wird es bevorzugt, das Unterstützungsverhältnis w groß einzustellen, wodurch das System so sicher wie möglich stabil geführt wird; wenn andererseits eine Reaktion eines Fahrers schnell ist, ist die Fähigkeit des Fahrers, ein Fahrzeug zu einer Sollposition zu führen, ausgeprägt, und in diesem Fall kann die Reaktion des Fahrzeugs zu schnell werden und sich möglicherweise aufschwingen, wenn der Grad der Unterstützung zu hoch ist, und somit ist der Bedarf zum Einstellen eines großen Unterstützungsverhältnisses w gering.
Wenn andererseits das Anteilsverhältnis S* mit Bezug auf 5B unter der Bedingung des Unterstützungsverhältnisses w=0,5 zwischen 0 und 1 geändert wird, erkennt man die folgenden Tendenzen aus der Wurzelortskurve der Fahrerzeitkonstanten Tn zwischen 0,01 und 0,4: In einem Fall, in dem die Fahrerzeitkonstante Tn groß (Tn=0,4) ist, (nämlich eine Reaktion langsam erfolgt), wenn das Anteilsverhältnis S* wie durch den „Pfeil c“ angezeigt groß ist, wird die Stabilität des Systems im Vergleich zu dem Fall hoch, in dem das Anteilsverhältnis S* klein ist (es gibt keine großen Unterschiede in der Konvergenz). Andererseits verbessert sich die Konvergenz des Systems im Vergleich zu dem Fall, in dem das Anteilsverhältnis S* groß ist, wenn die Fahrerzeitkonstante Tn in einem Fall klein (Tn=0,01) ist (das heiß, eine Reaktion schnell ist), in dem das Anteilsverhältnis S* wie durch den „Pfeil d“ gezeigt klein ist. Diese Ergebnisse bedeuten: Wenn eine Reaktion eines Fahrers langsam ist, ist zu bevorzugen, das Anteilsverhältnis S* zu vergrößern (das Lenkassistenzmoment zu erhöhen), weil das Lenken langsam ist, wodurch das System so sicher wie möglich stabil geführt wird; wenn andererseits eine Reaktion des Fahrers schnell ist, ist es zu bevorzugen, dass der Betrieb durch die Maschineneingabe für die Fahrunterstützung nicht durch den Lenkassistenzmechanismus, sondern mit Unterstützung durch das Torque-Vectoring durchgeführt wird, um die Konvergenz des Systems zu verbessern, weil das für die Querverschiebung benötigte Lenkmoment vom Fahrer schnell durch das Lenken aufgebracht wird.
Insgesamt ist in einem bevorzugten Beispiel der Einstellung des Anteilsverhältnisses S* und des Unterstützungsverhältnisses w zu verstehen, dass das Unterstützungsverhältnis w und das Anteilsverhältnis S* wie in 6 veranschaulicht größer eingestellt werden können, wenn die Fahrerzeitkonstante Tn größer ist. Man bemerke, dass erwartet wird, dass es möglich ist, den Betrieb durch eine Maschineneingabe bei höherer Kooperationsfähigkeit mit dem Betrieb durch eine Fahrereingabe zu realisieren, weil das Anteilsverhältnis S* und das Unterstützungsverhältnis w auf der Grundlage einer Fahrerbetätigungscharakteristik eingestellt wird.
Aufbau und Betrieb des Hilfssteuerrechners
In dem Hilfssteuerrechner werden somit das Lenkassistenzmoment Ta und die Torque-Vectoring-Größe Mz, die in den Gleichungen (1a), (1b) wie vorstehend erläutert beschrieben sind, mit Bezug auf die Maschinensollquerverschiebung Ys* berechnet, die aus dem Abschnitt zur Bestimmung des Zielkurses und dem Lenkmoment Td durch den Fahrer (dem vom Fahrer eingegebenen Drehmoment) abgegeben werden.
Konkret führt der Modellabschnitt für den idealen Fahrer/ das ideale Fahrzeug mit Bezug auf 2B in dem Hilfssteuerrechner zuerst mit Bezug auf eine Maschinensollquerverschiebung Ys*, die von einem Sollkursbestimmungsabschnitt und Zustandsgrö-ßen, die Zustände eines tatsächlichen Fahrzeugs wiedergeben, eine Berechnung einer Sollquerbeschleunigung a_y* und eines Lenkmoments Td* (idealen Lenkmoments) eines idealen Fahrers unter Verwendung eines beliebigen Modells durch, das eine Reaktion des Fahrers und eine Bewegung des Fahrzeugs beschreibt. Beispielsweise kann die Sollquerbeschleunigung a_y* und das Lenkmoment Td* des idealen Fahrers mit der Gleichung (10) und der Gleichung (8) berechnet werden, die in dem vorstehend erläuterten numerischen Modell verwendet werden, man sollte jedoch verstehen, dass andere numerische Modelle verwendet werden können. Dann wird die Sollquerbeschleunigung a_y* an einen Abschnitt zur Berechnung des Lenkassistenzmoments und einen Abschnitt zur Berechnung der Torque-Vectoring-Größe abgegeben, während das ideale Lenkmoment Td* an einen Abschnitt zur Bestimmung der Fahrerzeitkonstante abgegeben wird. In Verbindung damit können die Querverschiebung Yd und der Gierwinkel Ψ des Fahrzeugs in den Gleichungen (8), (10) Werte sein, die von einem Referenzpunkt und einer Referenzrichtung gemessen werden, die beliebig festgelegt sind. Wenn der Referenzpunkt und die Referenzrichtung auf das eigene Fahrzeug festgelegt sind, werden die Werte auf 0 eingestellt.
Der Abschnitt zur Bestimmung der Fahrerzeitkonstante berechnet eine Fahrerzeitkonstante Tn typischerweise durch Vergleichen eines tatsächlichen vom Fahrer eingegebenen Drehmoments Td mit einem idealen Lenkmoment Td* Genauer gesagt wird mit Bezug auf 3 zunächst ein vom Fahrer eingegebenes Drehmoment Td (Lenkgrößendaten) aufgenommen (Schritt 1) und ein Fehler e zwischen dem vom Fahrer eingegebenen Drehmoment Td (der echten Fahrerlenkgröße) und einem idealen Lenkmoment Td* (einer Lenkgröße des idealen Fahrermodells) berechnet (Schritt 2). Dann wird die Fahrerzeitkonstante Tn unter Verwendung eines Kennfelds bestimmt, das einen Wert der Fahrerzeitkonstanten Tn ausgibt, wobei der Fehler e als ein variabler Parameter dient (Schritt 3). Im Hinblick darauf kann das Kennfeld, das die Fahrerzeitkonstante Tn ausgibt, vorab experimentell oder theoretisch vorbereitet werden. Zudem können die Lenkgrößendaten, die in der Bestimmung der Fahrerzeitkonstante Tn als ein variabler Parameter verwendet werden, andere Werte bezüglich des Lenkens durch einen Fahrer sein, die die Reaktionscharakteristik eines Lenkens durch einen Fahrer (nämlich bezüglich der Fahrerzeitkonstante Tn) wiedergeben, wie ein Lenkwinkel, eine Lenkwinkelgeschwindigkeit, eine Lenkwinkelbeschleunigung.
Die Fahrerzeitkonstante Tn, die wie vorstehend angemerkt bestimmt wurde, wird an einen Abschnitt zum Bestimmen eines Assistenzunterstützungsverhältnisses und einen Abschnitt zum Bestimmen eines Assistenzanteilsverhältnisses geschickt, wobei unter Verwendung vorab vorbereiteter Kennfelder, die wie in 4A und 4B veranschaulicht Werte des Unterstützungsverhältnisses w und des Anteilsverhältnisses S*, mit der Fahrerzeitkonstanten Tn als einem variablen Parameter angeben, jeweils das Unterstützungsverhältnis w und das Anteilsverhältnis S* bestimmt, und diese Verhältnisse werden an einen Abschnitt zum Berechnen eines Lenkassistenzmoments und einen Abschnitt zum Berechnen einer Torque-Vectoring-Größe abgegeben. Die Kennfelder, die die Werte des Unterstützungsverhältnisses w und des Anteilsverhältnisses S* zur Verfügung stellen, können vorab passend zu den Kenntnissen vorbereitet sein, die in dem Abschnitt zur „Bestimmung des Anteilsverhältnisses S* und des Unterstützungsverhältnisses w“ in Verbindung mit 5 und 6 erläutert wurden. Dann berechnen der Abschnitt zum Berechnen des Lenkassistenzmoments und der Abschnitt zum Berechnen der Torque-Vectoring-Größe jeweils ein Lenkassistenzmoment Ta und eine Torque-Vectoring-Größe Mz anhand der Gleichungen (1a), (1b) unter Verwendung der Sollquerbeschleunigung a_y*, des Unterstützungsverhältnisses w und des Anteilsverhältnisses S*, und diese Werte werden an den Lenkhilfsmechanismus und den Torque-Vectoring-Mechanismus als ihre geforderten Steuerwerte abgegeben, wodurch ein Lenkassistenzmoment und ein Giermoment für die Fahrunterstützung erzeugt werden.
In dem vorstehend erläuterten Hilfssteuerrechner ist zu bemerken, dass das Unterstützungsverhältnis w und das Anteilsverhältnis S* durch die Fahrerzeitkonstante Tn bestimmt sind, die in Echtzeit bestimmt wird. Nach diesem Aufbau ist es vorteilhaft, dass die Fahrunterstützung mit dem Unterstützungsverhältnis w und dem Anteilsverhältnis S* bereitgestellt werden kann, die für die Charakteristik des Fahrers geeignet sind, der während der Ausführung der Fahrunterstützungssteuerung tatsächlich ein Fahrzeug fährt. Wie bereits festgestellt variiert die Fahreigencharakteristik durch individuelle Unterschiede und intraindividuelle Unterschiede (der körperliche Zusatnd des Fahrers; ob der Fahrer mit der derzeit befahrenen Straße vertraut ist oder nicht, ob der Fahrer beim Fahren an einer Straßenkreuzung gut ist oder nicht; Änderungen der Fähigkeiten des Fahrers aufgrund von Änderungen des Umfelds hinsichtlich Wetter und einer Straßensituation, usw.), während es zu bevorzugen ist, das Unterstützungsverhältnis w und das Anteilsverhältnis S* anhand einer Fahrcharakteristik wie den Fahrfähigkeiten eines Fahrers zu bestimmen. So erhält man das Unterstützungsverhältnis w und das Anteilsverhältnis S*, die für den Fahrer bei der Fahrt besser geeignet sind, indem es ermöglicht wird, in Echtzeit die Fahrerzeitkonstante Tn zu bestimmen, die ein Index ist, der die Fahrcharakteristiken wiedergibt, und dadurch wird erwartet, dass die Fahrunterstützungssteuerung besser ausgeführt wird. Im Hinblick darauf kann in einer Ausführungsform ein beliebiger Parameter passend zur Fahrerzeitkonstante Tn (einem Funktionswert der Fahrerzeitkonstante Tn) als ein Parameter zum Bestimmen des Unterstützungsverhältnisses w und des Anteilsverhältnisses S* verwendet werden.
Daher wird in der Ausführungsform der vorstehend erläuterten erfinderischen Fahrunterstützungssteuervorrichtung die Fahrunterstützung auf der Grundlage des Lenkassistenzmoments Ta und der Torque-Vectoring-Größe Mz durchgeführt, die Funktionen des vom Fahrer eingegebenen Drehmoments sind, und dadurch wird die Fahrunterstützungssteuerung nicht nur durch eine Maschineneingabe durchgeführt, sondern auch so, dass die Lenkeingabe eines Fahrers wiedergegeben wird, und demgemäß wird erwartet, dass sie ein vom Fahrer gespürtes Missverhältnis zum Lenken verringert, und weiter die Kooperationsfähigkeit zwischen der Fahrunterstützungssteuerung und der Betätigung durch den Fahrer im Betrieb verbessert. Zudem wird erwartet, dass es möglich wird, die Fahrunterstützung mit besserer Eignung für die Lenkcharakteristiken des Fahrers zu schaffen, weil die Verhältnisse und Größen des Lenkassistenzmoments Ta und der Torque-Vectoring-Größe Mz mit der Fahrerzeitkonstanten Tn, das bedeutet, dem Indexwert, der die Fahrcharakteristik eines Fahrers wiedergibt, bestimmt werden.
Obwohl die vorstehende Erläuterung mit Bezug auf Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist für Fachleute offensichtlich, dass verschiedene Modifizierungen und Änderungen möglich sind, und dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsformen beschränkt und für verschiedene Vorrichtungen und Apparate verwendbar ist, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Fahrunterstützungssteuervorrichtung eines Fahrzeugs, das mit einem Lenkassistenzmechanismus und einem Torque-Vectoring-Mechanismus für rechte und linke Räder ausgestattet ist, mit: einer Lenkassistenzmomentensteuerung, die ein vom Lenkassistenzmechanismus abgegebenes Lenkassistenzmoment für die Fahrunterstützungssteuerung steuert; einer Steuerung des Unterschieds rechter und linker Brems-/ Antriebskräfte, die eine vom Torque-Vectoring-Mechanismus abgegebene Brems-/ Antriebskraftdifferenz zwischen den rechten und linken Rädern für die Fahrunterstützungssteuerung steuert; einer Bewegungssollwertbestimmung, die einen Bewegungssollwert bestimmt, der ein Sollwert eines Bewegungsindexwerts ist, der eine Bewegung des Fahrzeugs in der Fahrunterstützungssteuerung wiedergibt, ohne von einem Fahrvorgang abzuhängen, der von einem Fahrer durchgeführt wird, und einer Steuersollwertbestimmung, die auf der Grundlage des Bewegungssollwerts und eines Lenkmoments durch den Fahrer einen Sollwert des Lenkassistenzmoments und einen Sollwert des Brems-/ Antriebskraftunterschieds für die Fahrunterstützungssteuerung bestimmt, wobei der Sollwert des Lenkassistenzmoments und der Sollwert des Brems-/ Antriebskraftunterschieds auf der Grundlage eines Eingabedrehmomentwerts bestimmt werden, der eine Drehmomentgröße ist, die man durch Abziehen des Lenkmoments durch den Fahrer von einem Drehmoment erhält, das zum Bewegungssollwert passt, und eine Summe des Sollwerts des Lenkassistenzmoments und des Sollwerts des Brems-/ Antriebskraftunterschieds proportional zum und kleiner als der Eingabedrehmomentwert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter mit einer Bestimmung eines Drehmomentverteilungsverhältnisses, die auf der Grundlage einer Fahrerzeitkonstanten oder ihres Funktionswerts, die oder der auf der Grundlage eines vom Fahrer ausgeführten Lenkvorgangs bestimmt wird, jeweilige Anteile eines Drehmoments, das über das Lenkassistenzmoment aufgebracht wird, und eines Drehmoments, das über die Brems-/ Antriebskraftdifferenz zwischen den linken und rechten Rädern aufgebracht wird, in einem Drehmoment bestimmt, das die Kurvenfahrt des Fahrzeugs veranlasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, weiter mit einer Fahrunterstützungssteuergrößenbestimmung, die eine Größe eines Drehmoments, das vom Lenkassistenzmoment abgegeben wird, und eines Drehmoments, das von der Brems-/ Antriebskraftdifferenz zwischen den rechten und linken Rädern abgegeben wird, für die Fahrunterstützungssteuerung auf der Grundlage einer Fahrerzeitkonstante oder ihres Funktionswerts bestimmt, die oder der auf der Grundlage eines Lenkvorgangs durch den Fahrer bestimmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 nach Anspruch 2, wobei das Verhältnis des Drehmoments, das über das Lenkassistenzmoment aufgebracht wird, zum Drehmoment, das über die die Brems-/ Antriebskraftdifferenz zwischen den rechten und linken Rädern aufgebracht wird, größer ist, wenn die Fahrerzeitkonstante groß ist, als wenn die Fahrerzeitkonstante klein ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 nach Anspruch 3, wobei die Größen des für die Fahrunterstützungssteuerung über das Lenkassistenzmoment aufgebrachten Drehmoments und des durch die Brems-/ Antriebskraftdifferenz zwischen den rechten und linken Rädern abgegebenen Drehmoments größer sind, wenn die Fahrerzeitkonstante groß ist, als wenn die Fahrerzeitkonstante klein ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, weiter mit einer Fahrerzeitkonstantenerfassung, die die Fahrerzeitkonstante oder ihren Funktionswert auf der Grundlage des Lenkvorgangs durch den Fahrer während der Fahrt des Fahrzeugs erfasst.