DE102016205523A1

DE102016205523A1 - Fahrunterstützungs-Regelungsvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016205523A1
Application number: DE102016205523.2A
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: 2016-04-04
Publication date: 2016-10-13
Anticipated expiration: 2036-04-05
Also published as: US20160297439A1; US9815449B2; JP6341137B2; JP2016199115A; DE102016205523B4

Abstract

Eine Vorrichtung als eine Aspekt der Erfindung ermittelt einen Fahrzeugbewegungsindexwert, einen Indexwert der momentanen Fahraktivität des Fahrers, einen Fahrcharakteristikwert, der auf der Grundlage des Fahrzeugbewegungsindexwerts und des Indexwerts der momentanen Fahraktivität geschätzt wird, und einen Fahrzeugbewegungs-Sollwert und einen Sollwert der momentanen Fahraktivität, der unabhängig vom Fahrer beim Fahren bestimmt wird. Mit Hilfe dieser Werte bestimmt die Vorrichtung einen Sollwert eines Lenkassistenzmoments und einen Sollwert einer Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen rechten und linken Rädern, die wenigstens entweder eine Differenz zwischen dem Fahrzeugbewegungs-Sollwert und dem Fahrzeugbewegungsindexwert oder eine Differenz zwischen dem Sollwert der momentanen Fahraktivität und dem Indexwert der momentanen Fahraktivität konvergieren. Die Vorrichtung regelt das Lenkassistenzmoment und die Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern auf ihre jeweiligen Sollwerte.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Fahrunterstützungs-Regelungsvorrichtung für ein Fahrzeug wie etwa ein Automobil oder dergleichen, und insbesondere eine Vorrichtung, die eine Fahrunterstützung in einem Fahrzeug durchführt, das mit einem Lenkassistenzmechanismus und einem Rechts/Links-Brems/Antriebs-Kraftverteilungsmechanismus (einem direkten Giermoment-Regelungsmechanismus, einem Sportdifferenzial- oder Torque Vectoring-Mechanismus oder dergleichen) ausgestattet ist, während versucht wird, eine Operationsregelung des Mechanismus und eine Lenkaktivität des Fahrers miteinander zu koordinieren.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Auf dem Gebiet der Fahrregelungen von Fahrzeugen wie etwa Automobilen und dergleichen sind verschiedene Arten oder Typen von Fahrzeugfahrunterstützungs- oder assistenzsystemen oder Automatikfahrsystemen zur Steuerung von Lenkmechanismen und Beschleunigungs/Verzögerungsmechanismen der Fahrzeuge vorgeschlagen worden, so dass Fahrer die Fahrzeuge leichter fahren oder steuern können. Zum Beispiel wird bei einer Spurhalteassistenz (LKA) – Regelung mit dem Ziel zu verhindern, dass ein fahrendes Fahrzeug von einer Fahrspur abkommt, wenn das Fahrzeug im Begriff ist, von der Fahrspur abzukommen, der Fahrer durch einen ist Warnsummer oder dergleichen gewarnt. Ferner ist, wenn eine Radargeschwindigkeitsregelung in Betrieb ist, die Unterstützung der Lenkaktivität des Fahrers vorgesehen, so dass das Fahrzeug auf der Fahrspur fahrt, während eine Geschwindigkeitsregelung zur Beibehaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer eingestellten Geschwindigkeit durchgeführt wird, ohne dass es erforderlich ist, dass der Fahrer fortwährend das Gaspedal drückt. Ferner ist im Falle eines intelligenten Parkassistenten (IPA) eine Unterstützung oder Assistenz beim Parallelparken des Fahrzeugs oder dem Einparken des Fahrzeugs in eine Garage vorgesehen. Ferner ist in dem Patent Nr. 4173292 eine Konfiguration offenbart, die es dem Fahrer beim Spurwechsel leicht macht, den auf der Grundlage einer Information über eine Umgebung berechneten Lenkwinkel durch Ändern the Lenkreaktionskraft eines Lenkrads derart, dass der optimale Lenkwinkel angenähert wird, auf einen optimalen Lenkwinkel einzustellen. In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-042741 ( JP 2010-042741 A ) ist eine Fahrunterstützungsverfahren zum Bestimmen eines Soll-Lenkwinkels auf der Grundlage einer Information über eine Umgebung eines Fahrzeugs, Erhöhen einer Lenkassistenzkraft in die gleiche Richtung wie der Soll-Lenkwinkel und Verringern der Lenkassistenzkraft in der entgegengesetzten Richtung des Soll-Lenkwinkels offenbart. Ferner ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-72021 ( JP 2000-72021 A ) ein Fahrunterstützungsverfahren zum Berechnen eines Querbeschleunigungs-Korrekturbetrags zum Bewirken einer Bewegung eines Fahrzeugs zu einer durch die Verwendung eines Bildes einer Bordkamera bestimmten Sollposition, Erfassen einer Höhe eines Lenkbetrags des Fahrers, Durchführen eines Lenkregelung derart, dass der Querbeschleunigungs-Korrekturbetrag nach der Verzögerung des Fahrzeugs erreicht wird, wenn der Lenkbetrag kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, und Verzögern des Fahrzeugs derart, dass der Querbeschleunigungs-Korrekturbetrag nach der Durchführung der Lenkregelung erreicht wird, wenn der Lenkbetrag größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, offenbart.
Allgemein ist das oben beschriebene Fahrassistenzsystem oder Automatikfahrsystem so ausgelegt, dass es entweder eine Regelung auf der Grundlage nur des Systems, d. h. einer mechanischen Eingabe (der mechanische Eingabe – ein Soll-Eingangswert, der mechanisch auf der Grundlage einer Information über die Umgebung und dergleichen bestimmt wird) oder eine Regelung auf der Grundlage nur der Eingabe durch den Fahrer (der Eingabe der Lenkaktivität des Fahrers oder ein Soll-Eingabe, der auf der Grundlage von diesem ausgewählt wird) als Operationsregelung des Fahrzeugs auswählt oder die Lenkaktivität des Fahrers zu einem auf der Grundlage des mechanischen Eingabewerts bestimmten Sollzustand führt. Zum Beispiel stoppt im Falle eines Geschwindigkeitsregelungssystems, wenn der Fahrer die Beeinflussung der Operationsregelung durch das System wie etwa eine Lenkeingabe, eine Gas/Brems-Pedal-Eingabe, eine Spuränderung oder eine Notfallvermeidung und dergleichen stoppt, während das System sich in Betrieb befindet, das System die Operationsregelung entsprechend der mechanischen Eingabe, und die Bewegung des Fahrzeugs wird anschließend auf der Grundlage der Eingabe durch den Fahrer geregelt. Auch im Falle des IPA wird dessen Operation durch den Eingriff durch die Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer ausgesetzt. Ferner wird bei der Konfiguration, die einen Sollwert wie etwa einen optimalen Lenkwinkel, einen Soll-Lenkwinkel oder dergleichen auf der Grundlage einer Information über die Umgebung des Fahrzeugs oder dergleichen bestimmt und es leicht macht, das Fahrzeug in die Richtung des Sollwerts zu lenken, wie es in dem Patent Nr. 4173292 oder der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-042741 ( JP 2010-042741 A ) beschrieben ist, oder bei der Konfiguration, in der bestimmt wird, welche von der Lenkregelung und der Verzögerung des Fahrzeugs in Übereinstimmung mit der Höhe des Lenkbetrags des Fahrers zuerst durchgeführt wird, und zwar unter Berücksichtigung des Querbeschleunigungs-Korrekturbetrag, der auf der Grundlage einer Information über die Umgebung des Fahrzeugs und dergleichen bestimmt wird, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-72021 ( JP 2000-72021 A ), die Absicht oder Eigenschaften (wie auf Situationen, die Gewohnheit und dergleichen zu reagieren ist) der Fahraktivitäten des Fahrers selbst kaum durch die Bewegung des Fahrzeugs während des Operation der Fahrassistenzregelung widergespiegelt. Daher kann diese Regelung im Wesentlichen als die Regelung auf der Grundlage nur der mechanischen Eingabe identifiziert werden.
Es wird davon ausgegangen, dass die oben beschriebene Regelung auf der Grundlage nur der mechanischen Eingabe ein effizienteres Fahren des Fahrzeugs ermöglicht als die Regelung auf der Grundlage nur der Fahrereingabe. Ferner besteht die Befürchtung, obwohl eine Gewichtsersparnis des Fahrzeugs im Hinblick auf Umweltaspekte und die Nachfrage nach geringem Benzinverbrauch und niedrige Kosten der elektrischen Leistung erwartet wird, dass sich die Stabilität gegenüber Seitenwind und Straßenunebenheiten im Falle eines Leichtgewichtfahrzeugs wegen eines kleinen Trägheitsmoments in der Gierrichtung, einer Verschlechterung der Aerodynamik und dergleichen verschlechtern kann. Daher ist der Nutzen der Fahrunterstützungsregelung auf der Grundlage der mechanischen Eingabe erhöht. Wenn jedoch der Operationszustand auf der Grundlage nur der mechanischen Eingabe in einem Fahrzeug aufrechterhalten wird, in dem das System zur Fahrunterstützungsregelung, wie es oben beschrieben ist, in Betrieb ist (in diesem Fall befindet sich das Fahrzeug in einem Vollautomatik-Fahrzustand), wird die Lenkbetätigung auf der Grundlage der Absicht oder der Eigenschaften der Fahraktivität des Fahrers selbst im Wesentlichen nicht in der Bewegung des Fahrzeugs reflektiert. Daher kann der Fahrer, wenn die Bewegung des Fahrzeugs gegenüber einer aus den Lenkaktivitäten des Fahrers erwarteten Bewegung verschieden ist, ein Gefühl der Fremdartigkeit für den Unterschied entwickeln. Was diesen Punkt anbelangt, so findet es der Fahrer schwierig, wenn in der Konfiguration des Fahrzeugs das Lenkrad nicht direkt mechanisch mit den Reifen gekoppelt ist, einen Zustand des fahrenden Fahrzeugs während der Regelung auf der Grundlage nur der mechanischen Eingabe wahrzunehmen. Während es denkbar ist, eine Konfiguration zu verwenden, in der eine scheinbare Lenkreaktionskraft und eine scheinbare Pedalreaktionskraft dem Fahrer über ein Ergebnis der Bewegung des Fahrzeugs durch die Verwendung von zum Beispiel eines drahtgebundenen Fernsteuerungssystems vermittelt werden, um das oben genannte Problem zu lösen, findet es der Fahrer als Folge einer Verzögerung bei der Ermittlung einer Information über die Umgebung und eine Verzögerung bei der Regelungsberechnung immer noch schwierig, den Zustand des von ihm selbst gefahrenen Fahrzeugs wahrzunehmen. Hingegen kann der Fahrer, wenn ein Fahrzeug, in dem ein Lenkrad mechanisch direkt mit den Reifen gekoppelt ist, eindringlich und direkt eine Information über einen Lenkwinkel und eine Information über ein Antwortsmoment, über seine Hände, die das Lenkrad festhalten, fühlen. Ferner werden, zum Beispiel wenn ein großer Regelungseingang nur durch einen Lenkmechanismus beim Einfahren in eine Kurve realisiert wird, im Hinblick darauf, zu bewirken, dass die Ortskurve des Fahrzeugs einer mechanisch eingestellten Soll-Ortskurve folgt, eine große Lenkwinkeleingabe und eine große Lenkreaktionskraft erzeugt, und der Fahrer, der das Lenkrad festhält, spürt die die Wahrnehmung seiner Hände Unterschiede zwischen einem Lenkwinkel und einem Drehmoment, das der Fahrer selbst versucht einzugeben, und der großen Lenkwinkeleingabe und der großen Lenkreaktionskraft, die der mechanischen Regelungseingabe entspricht.
Vom Standpunkt des Fahrkomforts aus wird verhindert, dass der Fahrer durch die Regelung durch die mechanische Eingabe in das Fahrassistenzsystem oder das Automatikfahrsystem ein Gefühl der Fremdartigkeit entwickelt, wie es oben beschrieben ist. Ferner wird selbst dann, wenn durch die Regelung auf der Grundlage der mechanischen Eingabe ein effizientes Fahren des Fahrzeugs erreicht werden kann und die Lenkaktivität des Fahrers überhaupt nicht durch den Fahrzustand des Fahrzeugs reflektiert wird, das von dem Fahrer zum Fahren entwickelte Gefühl der Fremdartigkeit erhöht. Jedoch wird im Falle einer Konfiguration, in der der Fahrzustand des Fahrzeugs wie oben beschrieben alternativ aus dem Betrieb auf der Grundlage nur der mechanischen Eingabe und dem Betrieb auf der Grundlage nur der Fahrereingabe ausgewählt wird, wenn der Betrieb auf der Grundlage nur der Fahrereingabe ausgewählt wird, um das Gefühl der von dem Fahrer entwickelten Fremdartigkeit zu verringern oder die Absicht und Eigenschaft des Fahrer zu erreichen, der vorteilhafte Effekt der Regelung auf der Grundlage der mechanischen Eingabe kaum gewonnen. Ferner wird im Falle einer Konfiguration, in der die Lenkaktivität des Fahrers so geführt wird, dass der Fahrzustand des Fahrzeugs der Operation auf der Grundlage der mechanischen Eingabe folgt, wenn der Unterschied in der Höhe oder das Änderungsmuster zwischen der Lenkwinkeleingabe oder der Lenkkraft zur Erzeugung des Bewegungszustands des Fahrzeugs (der Sollwert der Bewegung des Fahrzeugs), der auf der Grundlage der mechanischen Eingabe und des Lenkwinkels oder der Lenkkraft bestimmt wird, die der Fahrer selbst einzugeben versucht, das von dem Fahrer entwickelte Gefühl der Fremdartigkeit für die Tatsache, dass der Lenkwinkel oder die Lenkkraft, die der Fahrer einzugeben versucht, bestimmt, d. h. dass die Lenkaktivität des Fahrers nicht widergegeben wird, erhöht.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist somit ein Ziel der Erfindung, eine Konfiguration bereitzustellen, die so gut es geht, ein bei einem Fahrer entwickeltes Gefühl der Fremdartigkeit selbst während des Betriebs einer Regelung auf der Grundlage einer mechanischen Eingabe in einem Fahrassistenzsystem oder einem Automatikfahrsystem für ein Fahrzeug milder kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Fahrunterstützungs-Regelungsvorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, die mit einem Lenkassistenzmechanismus und einem Mechanismus zur Brems-/Antriebskraftverteilung für rechte und linke Räder ausgestattet ist. Die Vorrichtung umfasst einen Fahrzeugbewegungsindexwert-Ermittlungsabschnitt, einen Abschnitt zur Ermittlung eines Indexwerts der momentanen Fahraktivität, einen Abschnitt zum Schätzen eines charakteristischen Werts einer Fahraktivität des Fahrers, einen Abschnitt zum Bestimmen eines Sollwerts eines Fahrzeugbewegungs-/Fahraktivitäts-Zustands, einen Regelungs-Sollwert-Bestimmungsabschnitt, einen Lenkassistenzmoment-Regelungsabschnitt und einen Rechts/links-Brems-/Antriebskraft-Differenz-Regelungsabschnitt. Der Fahrzeugbewegungsindexwert-Ermittlungsabschnitt ermittelt einen Fahrzeugbewegungsindexwert als einen Indexwert eines Bewegungszustands des Fahrzeugs. Der Abschnitt zur Ermittlung eines Indexwerts der momentanen Fahraktivität ermittelt einen Indexwert der momentanen Fahraktivität als einen Indexwert eines Fahraktivitätszustands des Fahrers des Fahrzeugs. Der Abschnitt zum Schätzen eines charakteristischen Werts einer Fahraktivität des Fahrers schätzt einen Wert einer Fahraktivität des Fahrers, der einen Wert der Fahraktivität des Fahrers, der die Fahraktivität des Fahrers repräsentiert, auf der Grundlage des Fahrzeugbewegungsindexwerts und des Indexwerts der momentanen Fahraktivität. Der Abschnitt zum Bestimmen eines Sollwerts eines Fahrzeugbewegungs-/Fahraktivitäts-Zustands bestimmt unabhängig von der Lenkaktivität des Fahrers einen Fahrzeugbewegungs-Sollwert als einen Sollwert des Fahrzeugbewegungsindexwerts und einen Sollwert der momentanen Fahraktivität als einen Sollwert des Indexwerts der momentanen Fahraktivität in der Fahrunterstützungsregelung. Die Regelungs-Sollwert-Bestimmungsabschnitt bestimmt einen Sollwert eines Lenkassistenzmoments und einen Sollwert einer Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern, die wenigstens entweder eine Differenz zwischen dem Fahrzeugbewegungs-Sollwert und dem Fahrzeugbewegungsindexwert oder einer Differenz zwischen dem Sollwert der momentanen Fahraktivität und dem Indexwert der momentanen Fahraktivität konvergieren, unter Verwendung eines charakteristischen Werts der Fahrzeugbewegung, der eine Bewegungscharakteristik des Fahrzeugs repräsentiert, des Werts der Fahraktivität des Fahrers, des Fahrzeugbewegungsindexwerts und des Indexwert der momentanen Fahraktivität. Der Lenkassistenzmoment-Regelungsabschnitt regelt ein Lenkassistenzmoment, das durch den Lenkassistenzmechanismus geliefert wird, auf den Sollwert des Lenkassistenzmoments. Der Rechts/links-Brems-/Antriebskraft-Differenz-Regelungsabschnitt regelt eine Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern, die durch den Mechanismus zur Brems-/Antriebskraftverteilung für die rechten und die linken Räder geliefert wird, auf den Sollwert der Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern.
In der oben genannten Konfiguration kann ”der Lenkassistenzmechanismus” eine Vorrichtung sein, die den der Fahrer beim Lenken des Fahrzeugs unterstützt, indem sie ein Lenkmoment, wenn der Fahrer das Fahrzeug mit Hilfe eines Lenkrads oder dergleichen, zum Beispiel einer Servolenkvorrichtung oder dergleichen steuert, wie es auf diesem Gebiet wohl bekannt ist, addiert. ”Das Lenkassistenzmoment” ist ein Drehmoment, das durch diesen Lenkassistenzmechanismus ausgegeben wird. Ferner kann ”der Mechanismus zur Brems-/Antriebskraftverteilung für die rechten und die linken Räder” ein Mechanismus sein, der die Höhen und/oder Verhältnisse der Brems-/Antriebskräfte in den jeweiligen rechten und linken Rädern des Fahrzeugs beliebig einstellen kann. Ein Mechanismus auf der Grundlage verschiedener Arten von Rechts/Links-Antriebskraftverteilungsdifferenzialen, die eine von einer einzigen Antriebsmaschine (einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor) übertragene Antriebskraft über eine Antriebswelle auf die rechten und linken Räder in jedem beliebigen Verhältnis verteilen, ein Mechanismus, der die Verteilung der Brems-/Antriebskraft durch beliebiges Einstellen der Bremskräfte der rechten und linken Räder regelt, oder ein Mechanismus, der die Brems-/Antriebskräfte der rechten und linken Räder unabhängig voneinander mit Hilfe eines Nabenmotors einstellen kann, kann verwendet werden. Die ”Antriebsunterstützungsregelung” ist diejenige Regelung, die bewirkt, dass das Fahrzeug entlang einer Ortskurve oder Richtung fährt, die als günstige Ortskurve oder Richtung entschieden oder bestimmt ist, und zwar auf der Grundlage einer Information über eine Umgebung des Fahrzeugs oder dergleichen, indem sie einen Lenkwinkel oder eine Abbiegerichtung (ein Lenkmoment, eine Gierrate, eine Gierrate und dergleichen) des Fahrzeugs und/oder die Geschwindigkeit oder Beschleunigung/Verzögerung des Fahrzeugs regelt. Zum Beispiel kann ein Fahrassistenzsystem wie etwa die LKA, die IPA oder dergleichen, die oben schon beschrieben sind, verwendet werden. Alternativ kann eine günstige Alternativroute (eine günstige zukünftige Ortskurve) zu einem gewünschten Ziel durch den Fahrer eingestellt werden, und die Operationsregelung eines Lenkmechanismus oder Beschleunigungs-/Verzögerungs-Mechanismus des Fahrzeugs kann so durchgeführt werden, dass das Fahrzeug günstig entlang der zukünftigen Ortskurve fährt. ”Der Fahrzeugbewegungsindexwert” kann aus einem einzigen Indexwert oder mehreren Indexwerten gebildet sein, der/die den Bewegungszustand des Fahrzeugs repräsentiert/repräsentieren. Zum Beispiel kann ”der Fahrzeugbewegungsindexwert” eine seitliche Verlagerung, eine laterale Geschwindigkeit, einen Gierwinkel, eine Gierrate, einen Lenkwinkel, eine Lenkwinkel-Änderungsgeschwindigkeit, eine Querbeschleunigung und dergleichen des Fahrzeugs umfassen. Jedoch sollte klar sein, dass der Bewegungsindexwert nicht auf diese Werte begrenzt ist. Der Bewegungsindexwert kann weitere beliebige Indexwerte umfassen, die die Bewegung des Fahrzeugs repräsentieren, zum Beispiel eine Längsverlagerung, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Schlupfwinkel und dergleichen. Die Art(en) und Anzahl des tatsächlich ausgewählten ”Fahrzeugbewegungsindexwerts(e)” kann in geeigneter Weise bestimmt werden. ”Der Fahrzeugbewegungs-Sollwert” ist ein Sollwert ”des Fahrzeugbewegungsindexwerts” in der Fahrunterstützungsregelung und kann ein Fahrzeugbewegungsindexwert sein, der unter der Annahme berechnet ist, dass eine Soll-Verlagerung des Fahrzeugs, die durch ein beliebiges System oder eine beliebige Vorrichtung (i. e., ein Sollwert, der auf der Grundlage einer mechanischen Eingabe bestimmt wird) bestimmt ist, durch die Fahraktiviät durch ein Modell eines normativen Fahrers unter Verwendung zum Beispiel einer Information über die Umgebung des Fahrzeugs, das heißt einer von einer Kamera, Radarsensoren, einer GPS-Vorrichtung und dergleichen gewonnenen Information und einer Information über die zukünftige Ortskurve, wie es oben beschrieben ist, realisiert wird, unabhängig von der tatsächlichen Lenkaktivität des Fahrers. ”Das Modell des normativen Fahrers” kann ein Modell des Fahrers mit einer idealen Antwortcharakteristik beim Fahren des Fahrzeugs sein. Die ideale Antwortcharakteristik kann in geeigneter Weise durch einen Entwickler der Vorrichtung eingestellt werden. ”Der Indexwert der momentanen Fahraktivität” des Fahrers ist eine Indexwert, der einen Zustand der Fahraktivität (Lenkung und Beschleunigung/Verzögerung) repräsentiert, der dem Fahrzeug von dem Fahrer gegeben wird, und kann zum Beispiel ein Lenkwinkel, eine Lenkwinkel-Änderungsgeschwindigkeit, ein Lenkmoment oder dergleichen sein. Im Übrigen kann der Wert, der die Fahroperation repräsentiert, die durch den Fahrer auf das Fahrzeug übertragen wird, wie etwa der Lenkwinkel, die Lenkwinkel-Änderungsgeschwindigkeit, das Lenkmoment oder dergleichen auch als ein Wert aufgefasst werden, der den Bewegungszustand des Fahrzeugs repräsentiert, und kann als den Fahrzeugbewegungsindexwert behandelt werden. Die Art(en) und Anzahl des/der tatsächlich ausgewählten ”Indexwerts der momentanen Fahraktivität(e)” kann in geeigneter Weise bestimmt werden. ”Der Sollwert der momentanen Fahraktivität” ist ein Sollwert ”des Indexwerts der momentanen Fahraktivität” des Fahrers und kann ein Indexwert eines Zustands der Fahraktivität des Fahrers unter der Annahme sein, dass die Soll-Verlagerung des Fahrzeugs, die unabhängig von der tatsächlichen Fahraktivität des Fahrers in der Fahrunterstützungsregelung bestimmt wird, durch das Modell des normativen Fahrers, wie es oben beschrieben ist, realisiert ist. Das heißt, ”der Sollwert der momentanen Fahraktivität” kann ein Indexwert der momentanen Fahraktivität sein, der durch die Fahraktivität durch das Modell des normativen Fahrers gegeben ist. ”Der Wert der Fahraktivität des Fahrers” ist eine Indexwert, der die Charakteristiken der Fahraktivität des Fahrers repräsentiert, und kann eine Lenkverstärkung des Fahrers in einem Blick-nach-vorn-Modell, eine Zeitverzögerungskonstante erster Ordnung des Fahrers, eine Vorwärtsblickzeit oder dergleichen sein. Die Art(en) und Anzahl des tatsächlich ausgewählten ”Werts einer Fahraktivität des Fahrers(s)” kann in geeigneter Weise bestimmt werden. ”Der charakteristische Wert der Fahrzeugbewegung” ist ein charakteristischer Wert, der ein Maß für eine Charakteristik ist, die die Bewegung des Fahrzeugs bestimmt, wenn Eingaben wie etwa ein Lenkmoment oder eine Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern während der Bewegung des Fahrzeugs gegeben sind, d. h. der Fahrzeugbewegungsindexwert. Zum Beispiel kann ”der charakteristische Wert der Fahrzeugbewegung” Werte umfassen, die ein Fahrzeuggewicht, ein Trägheitsmoment in der Gierrichtung, Kurvensteifigkeiten der Reifen der Vorder- und Hinterräder, einen Abstand zwischen den Schwerpunkten jeweiliger Achsen der Vorder- und Hinterräder oder eine weitere Bewegungscharakteristik des Fahrzeugs repräsentieren. Die Art(en) und Anzahl des tatsächlich ausgewählten ”charakteristischen Werts der Fahrzeugbewegung(en)” kann in geeigneter Weise bestimmt werden. Anschließend werden, wie es oben beschrieben ist, ”der Sollwert des Lenkassistenzmoments”, der durch den Lenkassistenzmechanismus realisiert werden sollte, und ”der Sollwert der Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern”, der durch den Mechanismus zur Brems-/Antriebskraftverteilung für die rechten und die linken Räder derart berechnet, dass sie wenigsten die Differenz zwischen dem Fahrzeugbewegungs-Sollwert und dem Fahrzeugbewegungsindexwert oder der Differenz zwischen dem Sollwert der momentanen Fahraktivität und dem Indexwert der momentanen Fahraktivität konvergieren, und zwar unter Verwendung des Wert der Fahraktivität des Fahrers, des charakteristischen Werts der Fahrzeugbewegung, des Fahrzeugbewegungsindexwerts und des Indexwerts der momentanen Fahraktivität, und werden in dem Lenkassistenzmechanismus bzw. dem Mechanismus zur Brems-/Antriebskraftverteilung für die rechten und die linken Räder realisiert.
In der Konfiguration der oben genannte Vorrichtung gemäß dem Aspekt der Erfindung werden zuerst im Hinblick darauf, die Fahrunterstützungsregelung zu erreichen, wie es oben beschrieben ist, ”der Mechanismus zur Brems-/Antriebskraftverteilung für die rechten und die linken Räder” sowie ”der Lenkassistenzmechanismus” als ”ein Aktor” verwendet, der ein Lenkmoment oder eine Gierrate auf das Fahrzeug überträgt. Somit können Regelgrößen, die in der Fahrunterstützungsregelung auf das Fahrzeug übertragen werden, auch durch den Mechanismus zur Brems-/Antriebskraftverteilung für die rechten und die linken Räder verteilt werden. Die Regelgrößen für den Lenkassistenzmechanismus sind verkleinert (im Vergleich mit dem Fall, in dem die Fahrunterstützungsregelung ist nur durch den Lenkassistenzmechanismus durchgeführt wird). Anschließend wird für den Fahrer, der durch Anfassen des Lenkrads mit seinen oder ihren Händen den Zustand des Lenkmechanismus mit seinen Sinnen erfasst, the Betätigungsbetrag des Lenkassistenzmechanismus gemäß der Fahrunterstützungsregelung (der von der Operation durch die Betätigung des Lenkrads durch ihn oder sie selbst verschieden ist) verringert. Daher wird eine Linderung des von dem Fahrer entwickelten Gefühls der Fremdartigkeit erwartet.
Ferner werden in dem Regelungs-Sollwert-Bestimmungsabschnitt der Vorrichtung gemäß dem Aspekt der Erfindung die Regelungs-Sollwerte, die an ”den Lenkassistenzmechanismus” und ”den Mechanismus zur Brems-/Antriebskraftverteilung für die rechten und die linken Räder” insbesondere zur Fahrunterstützungsregelung gegeben werden, derart berechnet, dass sie wenigstens entweder die Differenz zwischen dem Fahrzeugbewegungs-Sollwert und dem Fahrzeugbewegungsindexwert oder die Differenz zwischen dem Sollwert der momentanen Fahraktivität und dem Indexwert der momentanen Fahraktivität konvergieren, und zwar unter Verwendung des charakteristischen Werts der Fahrzeugbewegung, des Werts einer Fahraktivität des Fahrers, des Fahrzeugbewegungsindexwerts und des Indexwerts der momentanen Fahraktivität. Das heißt, es kann gesagt werden, dass die Fahrunterstützungsregelung in der Vorrichtung der Erfindung eine Zustandsregelung ist, die bewirkt, dass der momentane Bewegungszustand des Fahrzeugs mit einem Soll-Bewegungszustand zusammenfällt (in diesem Zustandsregelungssystem sind die Regelungs-Sollwerte, das heißt der Sollwert des Lenkassistenzmoments und der Sollwert die Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern Rückkopplungswerte des Systems, und die Differenz zwischen dem Fahrzeugbewegungs-Sollwert und dem Fahrzeugbewegungsindexwert und/oder die Differenz zwischen dem Sollwert der momentanen Fahraktivität und dem Indexwert der momentanen Fahraktivität sind/ist (ein) Ausgangswert(e) des Systems).
Bezüglich dieses Punkts ist im Falle dieser Art von herkömmlichem Regelungssystem für die Bewegung des Fahrzeugs die Aufmerksamkeit typischerweise nur auf die Bewegung des Fahrzeugs gerichtet, und es wird eine Konfiguration verwendet, in der die Regelungs-Sollwerte (die Rückkopplungs-Eingabe) derart bestimmt sind, dass die Differenz zwischen dem Fahrzeugbewegungs-Sollwert und dem Fahrzeugbewegungsindexwert unter Verwendung des charakteristischen Werts der Fahrzeugbewegung konvergiert. In diesem Fall wird die Lenkaktivität des Fahrers als Störung des Systems behandelt, und die Regelungs-Sollwerte berücksichtigen nicht die Lenkaktivität des Fahrers. Demzufolge, wie es schon beschrieben ist, entwickelt der Fahrer, wenn die Abweichung zwischen die Lenkaktivität des Fahrers und dem Lenkvorgang, der durch die in der Regelung notwendigen Eingabe zunimmt, ein Gefühl der Fremdartigkeit für die Operation entsprechend der Regelung.
Im Gegensatz dazu werden in dem Aspekt der Erfindung, wie es oben beschrieben ist, bei der Berechnung der Regelungs-Sollwerte, der Wert der Fahraktivität des Fahrers, der Indexwert der momentanen Fahraktivität und der Sollwert der momentanen Fahraktivität zusätzlich zu dem charakteristischen Wert der Fahrzeugbewegung, des Fahrzeugbewegungsindexwerts und des Fahrzeugbewegungs-Sollwerts verwendet. Das heißt, in der Konfiguration der Erfindung werden eine Struktur, die eine Antwort auf einen Eingabe der Bewegung des Fahrzeugs liefert, und eine Struktur, in der der Fahrer eine Antwort auf einen Eingabe liefert, zusammen als integrales System betrachtet. Somit sind mit der Antwort der Fahraktivität des Fahrers, die ebenfalls Teil der Antwort des Systems ist, wie es oben beschrieben ist, die Regelungs-Sollwerte als die Rückkopplungs-Eingabe bestimmt. Gemäß der Konfiguration dieses Systems wird die Antwort der Fahraktivität des Fahrers als Teil der Antwort des Systems berücksichtigt, und die Regelungs-Sollwerte werden bestimmt, indem die Antwortcharakteristik und der momentane Zustand der Fahraktivität des Fahrers widergespiegelt werden. Daher ist der Beitrag der Lenkaktivität des Fahrers bereits in den Regelungs-Sollwerten widergespiegelt. Demzufolge wird die Abweichung der Lenkaktivität des Fahrers von den Regelungs-Sollwerten geringer. Somit wird eine Verminderung des von dem Fahrer entwickelten Gefühls der Fremdartigkeit für die Regelungsoperation erwartet. Ferner wird die Bewegung selbst des Fahrzeugs so geregelt, dass die Differenz zwischen dem Fahrzeugbewegungs-Sollwert und dem Fahrzeugbewegungsindexwert und/oder die Differenz zwischen dem Sollwert der momentanen Fahraktivität und dem Indexwert der momentanen Fahraktivität konvergieren (konvergiert). Daher ist die Bewegungsregelung des Fahrzeugs derart realisiert, dass die Soll-Verlagerung des Fahrzeugs realisiert wird, die auf der Grundlage einer Information über die Umgebung des Fahrzeugs, einem Soll-Kurs oder dergleichen in der Fahrunterstützungsregelung bestimmt wird, das heißt derart, dass ein effizientes Fahren des Fahrzeugs durch die Regelung auf der Grundlage der mechanischen Eingabe erreicht werden kann, wie es oben beschrieben ist.
Im Übrigen kann in der oben genannten Konfiguration, was die Berechnung der Regelungs-Sollwerte derart, dass wenigstens entweder die Differenz zwischen dem Fahrzeugbewegungs-Sollwert und dem Fahrzeugbewegungsindexwert oder die Differenz zwischen dem Sollwert der momentanen Fahraktivität und dem Indexwert der momentanen Fahraktivität konvergiert, betrifft, der Parameter, zu dem die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Indexwert (dem Ist-Wert) konvergieren sollte, beliebig gewählt werden. Wie es weiter unten in dem Abschnitt der ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform der Erfindung beschrieben ist, sind, während der Fahrzeugbewegungsindexwert und der Indexwert der momentanen Fahraktivität Parameter in dem System sind, das integral behandelt wird, der Fahrzeugbewegungs-Sollwert und der Sollwert der momentanen Fahraktivität als dessen Sollwerte Werte, die in den jeweiligen Indexwerten unter der Annahme realisiert werden sollten, dass die Soll-Verlagerung des Fahrzeugs (der mechanische Eingabewert), der unabhängig von der tatsächlichen Lenkaktivität des Fahrers bestimmt wird, durch das Modell des normativen Fahrers realisiert. Das heißt, die Sollwerte der beiden Parameter sind Werte, die unter der Annahme berechnet werden, dass die Soll-Verlagerung des Fahrzeugs durch das Modell des normativen Fahrers realisiert ist. Daher kann die Bewegung des Fahrzeugs, wenn wenigstens eines dieser Parameter konvergiert ist, als allgemein der Soll-Verlagerung des Fahrzeugs folgend betrachtet werden.
In der Zustandsregelung gemäß dem oben genannten Aspekt der Erfindung können der Sollwert des Lenkassistenzmoments und der Sollwert der Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern als Rückkopplungswerte berechnet werden, das heißt mit Hilfe einer Theorie eines Optimalreglers. In diesem Fall kann eine Zustandsgleichung, die das System des Optimalreglers bildet, derart sein, dass eine Bewegungsgleichung, die die Bewegung des Fahrzeugs beschreibt, und ferner eine Zustandsgleichung, die das Lenkmoment des Fahrers liefert, ein Gleichungssystem bildet. Das heißt, in dem oben genannten Aspekt der Erfindung kann der Regelungs-Sollwert-Bestimmungsabschnitt kann einen Rückkopplungsfaktor-Berechnungsabschnitt und einen Regelungs-Sollwert-Berechnungsabschnitt umfassen. Der Rückkopplungsfaktor-Berechnungsabschnitt berechnet einen Rückkopplungsfaktor, der wenigstens entweder die Differenz zwischen dem Fahrzeugbewegungs-Sollwert und dem Fahrzeugbewegungsindexwert oder die Differenz zwischen dem Sollwert der momentanen Fahraktivität und dem Indexwert der momentanen Fahraktivität konvergiert, mit Hilfe einer Theorie eines Optimalreglers, von einer Zustandsgleichung, die den Bewegungszustand des Fahrzeugs repräsentiert, und dem Fahraktivitätszustand des Fahrers, die man erhält, indem jeweilige Bewegungsgleichungen in einer seitlichen Richtung des Fahrzeugs, einer Gierrichtung des Fahrzeugs und einer Drehrichtung gelenkter Räder, die unter Verwendung des charakteristischen Werts der Fahrzeugbewegung repräsentiert werden, und ferner eine Zustandsgleichung, die ein Lenkmoment des Fahrers liefert, das unter Verwendung des geschätzten Werts der Fahraktivität des Fahrers repräsentiert, ein Gleichungssystem bilden. Die Regelungs-Sollwert-Berechnungsabschnitt berechnet den Sollwert des Lenkassistenzmoments und den Sollwert der Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern unter Verwendung von wenigstens entweder der Differenz zwischen dem Fahrzeugbewegungs-Sollwert und dem Fahrzeugbewegungsindexwert oder der Differenz zwischen dem Sollwert der momentanen Fahraktivität und dem Indexwert der momentanen Fahraktivität und dem Rückkopplungsfaktor. Gemäß der oben genannten Konfiguration wird bei der Berechnung des Rückkopplungsfaktors gemäß der Theorie des Optimalreglers die Zustandsgleichung verwendet, in der der Fahrer das Lenkmoment liefert. Daher werden die Antwortcharakteristiken des Fahrers durch den Sollwert des Lenkassistenzmoments und den Sollwert der Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern reflektiert. Als Folge davon nimmt, wie es oben beschrieben ist, die Abweichung der Lenkaktivität des Fahrers von dem in der Regelung erforderlichen Eingabe, während die Nachfolgbarkeit der Soll-Verlagerung des Fahrzeugs, die auf der Grundlage einer Information über die Umgebung des Fahrzeugs, dem Soll-Kurs des Fahrzeugs oder dergleichen bestimmt wird, durch die Bewegung des Fahrzeugs ab. Somit wird eine weitere Verminderung eines von dem Fahrer entwickelten Gefühls der Fremdartigkeit erwartet.
Ferner wird in der Konfiguration der oben genannten Vorrichtung gemäß dem Aspekt der Erfindung in der Berechnung der Regelungs-Sollwerte der Wert der Fahraktivität des Fahrers, der in dem Fahrer, der das Fahrzeug tatsächlich fährt, auf der Grundlage des Fahrzeugbewegungsindexwerts und des Indexwerts der momentanen Fahraktivitäten, geschätzt wird, verwendet. Daher reflektieren die Regelungs-Sollwerte die Antwort der Fahraktivität des Fahrers, der das Fahrzeug tatsächlich fährt, und können Werte sein, die für die Fahraktivität des Fahrers geeigneter sind. Somit wird die Möglichkeit einer wirksamen Verminderung eines von dem Fahrer entwickelten Gefühls der Fremdartigkeit für die Regelungsoperation erwartet. Ferner kann auch der Wert der Fahraktivität des Fahrers jedes Fahrers, der das Fahrzeug tatsächlich fährt, geschätzt werden. Daher kann auch der Einfluss des individuellen Unterschieds der Antwortcharakteristik der Fahraktivität für die oben genannte Regelung verringert werden.
Im Übrigen können sich, wenn ein bestimmter Fahrer das Fahrzeug fährt, die Fahreigenschaften in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren ändern. Zum Beispiel kann sich, wenn sich die Fahrzeit verlängert oder sich die Umgebung des Fahrzeugs ändert (Änderungen des Wetters, Änderungen der Zeitzone, Änderungen der Straßenbedingungen oder dergleichen), die Antwortcharakteristik sogar desselben Fahrers ändern. Somit kann in der oben genannten Vorrichtung gemäß dem Aspekt der Erfindung der Abschnitt zum Schätzen eines charakteristischen Werts einer Fahraktivität des Fahrers eine Schätzung des Werts der Fahrcharakteristik des Fahrers auf einer Zeitbasis oder sequenziell durchführen, und der zuletzt geschätzte Wert der Fahraktivität des Fahrers kann verwendet werde, um die Regelungs-Sollwerte zu berechnen (oder den Rückkopplungsfaktor zu berechnen). Somit kann, wie es oben beschrieben ist, in wenn die Berechnung des Rückkopplungsfaktors mit Hilfe der Theorie des Optimalreglers durchgeführt wird, der Rückkopplungsfaktor-Berechnungsabschnitt so ausgelegt sein, dass er den Rückkopplungsfaktor unter Verwendung der zuletzt geschätzten Werts der Fahraktivität des Fahrers aktualisieren, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
Als ein Aspekt der vorbestimmten Bedingung bezüglich der Aktualisierung des oben genannten Rückkopplungsfaktors kann zum Beispiel die Aktualisierung des Rückkopplungsfaktors jedes Mal dann ausgeführt werden, wenn eine vorbestimmte verstrichen ist. Ferner kann in einem weiteren Aspekt der Aktualisierung des Rückkopplungsfaktors der Rückkopplungsfaktor-Berechnungsabschnitt so ausgelegt sein, dass er eine Aktualisierung des Rückkopplungsfaktors durchführt, wenn eine Bewertungsfunktion, die zunimmt oder abnimmt, wenn eine Höhe einer Differenz zwischen dem geschätzten Wert der Fahraktivität des Fahrers und einem normalen Wert der Fahraktivität des Fahrers als ein Wert der Fahraktivität des Fahrers eines entsprechenden Modells des normativen Fahrers zunimmt, von einem vorbestimmten Bereich abweicht. Wie es oben erwähnt ist, kann ”das Modell des normativen Fahrers” ein Modell des Fahrers mit einer idealen Antwortcharakteristik beim Fahren des Fahrzeugs sein. Im Übrigen kann in dem Fall, in dem die Bewertungsfunktion mit zunehmender Differenz zwischen dem Wert der Fahraktivität des Fahrers und dem Wert der normativen Fahraktivität des Fahrers zunimmt, die Aktualisierung des Rückkopplungsfaktors durchgeführt werden, wenn die Bewertungsfunktion einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Wenn die Bewertungsfunktion mit zunehmender Differenz zwischen dem Wert der Fahraktivität des Fahrers und dem Wert der normativen Fahraktivität des Fahrers abnimmt, kann die Aktualisierung des Rückkopplungsfaktors durchgeführt werden, wenn die Bewertungsfunktion unter den vorbestimmten Schwellenwert abfällt. Gemäß dieser Konfiguration wird, wenn die Änderung des Werts der Fahraktivität des Fahrers während des Fahrens des Fahrzeugs mit einem bestimmten Fahrer groß wird, das heißt wenn sich die Antwortcharakteristik der Fahraktivität des Fahrers stark ändert, wird die Aktualisierung des Rückkopplungsfaktors zuverlässig durchgeführt. Somit können die Regelungs-Sollwerte so gehalten werden, dass der Fahrer kein Gefühl der Fremdartigkeit entwickelt.
Insbesondere kann die oben genannte Bewertungsfunktion eine Funktion einer Differenz zwischen dem geschätzten Wert der Fahraktivität des Fahrers und dem Wert der normativen Fahraktivität des Fahrers sein. Wie es weiter unten in dem Abschnitt der ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform der Erfindung dargelegt ist, kann die oben genannte Bewertungsfunktion zum Beispiel eine quadratische Form der Differenz zwischen der Wert der Fahraktivität des Fahrers und dem Wert der normativen Fahraktivität des Fahrers sein. Ferner kann die Bewertungsfunktion auf der Grundlage der Fahrhistorie des Fahrers, der Fahraktivität des Fahrers und/oder einer Information über die Umgebung des Fahrzeugs, unabhängig von Änderungen der Differenz zwischen dem Wert der Fahraktivität des Fahrers und dem Wert der normativen Fahraktivität des Fahrers zunehmen/abnehmen. Zum Beispiel kann in dem Fall, in dem die Bewertungsfunktion eine quadratische Form der Differenz zwischen dem Wert der Fahraktivität des Fahrers und dem Wert der normativen Fahraktivität des Fahrers ist, das Gewicht (der Koeffizient) in dem Term der Differenz zwischen dem Wert der Fahraktivität des Fahrers und dem Wert der normativen Fahraktivität des Fahrers auf der Grundlage der Fahrhistorie des Fahrers, der Fahraktivität des Fahrers und/oder einer Information über die Umgebung des Fahrzeugs veränderbar sein. Somit kann die Aktualisierung des Rückkopplungsfaktors zu einem genauen Zeitpunkt durchgeführt werden, der der Fahrsituation des Fahrzeugs und des Fahrers entspricht.
Im Übrigen wird in der oben genannten Konfiguration der Wert der Fahraktivität des Fahrers auf der Grundlage des Fahrzeugbewegungsindexwerts und des Indexwerts der momentanen Fahraktivität geschätzt. Daher ist während der Durchführung der Fahrunterstützungsregelung der Wert der Fahraktivität des Fahrers ein Wert, der die Fahrcharakteristik in einem Zustand repräsentiert, in dem das Lenkassistenzmoment und die Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern durch Regelung gegeben sind, das heißt ein Wert, der scheinbare Fahreigenschaften (statt der intrinsischen Eigenschaften des Fahrers) repräsentiert. Demzufolge wird in dem Fall, in dem die Fahrunterstützungsregelung unter Verwendung des Werts der Fahraktivität des Fahrers durchgeführt wird, der zu einem bestimmten Zeitpunkt geschätzt wird, bis eine bestimmte Zeitspanne unmittelbar nach der Schätzung dieses Werts der Fahraktivität des Fahrers verstrichen ist, erwartet, dass der geschätzte Wert der Fahraktivität des Fahrers ein Wert nahe dem Wert der normativen Fahraktivität des Fahrers ist. Die Höhe der Differenz zwischen dem Wert der Fahraktivität des Fahrers und dem Wert der normativen Fahraktivität des Fahrers wird groß, wenn sich die wahre Fahraktivität des Fahrers als Folge des Verstreichens einer bestimmten Zeit nach der Schätzung des Werts der Charakteristik der Fahraktivitäten des Fahrers zu einem bestimmten Zeitpunkt ändert.
Wenn in der oben genannten Konfiguration der Grad der Änderung der Fahraktivität des Fahrers groß und ihre Geschwindigkeit hoch ist, nimmt die Höhe der Differenz zwischen dem Wert der Fahraktivität des Fahrers und dem Wert der normativen Fahraktivität des Fahrers wiederholt zu und wird die Häufigkeit der Aktualisierungen des Rückkopplungsfaktors groß. Wenn der Grad der Änderung der Fahraktivität des Fahrers groß ist und ihre Geschwindigkeit hoch ist, kann es sein, dass sich der Fahrer nicht wohl fühlt oder sich die vorbeifahrende Umgebung des Fahrzeugs stark ändert, etc. Somit kann im Hinblick darauf zu bewirken, dass der Fahrer einen solchen Fall realisiert, gemäß dem Aspekt der Erfindung ein Aufmerksamkeits-Förderungsabschnitt vorgesehen sein, der die Aufmerksamkeit des Fahrers fördert, das heißt eine Warnung anzeigt, einen Alarm ausgibt oder dergleichen, wenn die Häufigkeit, mit der der Rückkopplungsfaktor aktualisiert wird, eine vorbestimmte Häufigkeit überschreitet. Gemäß dieser Konfiguration kann der Fahrer der Grad der Änderung der Antwortcharakteristik seiner Fahraktivität erkennen. Daher besteht ein Vorteil dahingehend, dass die Sicherheit während des Fahrens des Fahrzeugs erhöht werden kann.
Somit wird in der oben genannten Vorrichtung gemäß dem Aspekt der Erfindung in der Zustandsregelung zur Durchführung der Fahrunterstützungsregelung die Antwort des Fahrers in der Berechnung der Rückkopplungs-Eingabe, das heißt der Regelungs-Sollwerte berücksichtigt, indem die Antwortcharakteristik des Fahrers und die Antwortcharakteristik der Bewegung des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Gemäß dieser Konfiguration wird bei der Realisierung des durch den mechanischen Eingabewert erforderlichen Soll-Fahrzeugbewegungszustands, das heißt beim Erreichen der Soll-Verlagerung des Fahrzeugs, die durch ein beliebiges System oder eine beliebige Vorrichtung bestimmt wird unter Verwendung einer Information über die Umgebung des Fahrzeugs, das heißt einer von einer Kamera, Radarsensoren, einer GPS-Vorrichtung und dergleichen gewonnenen Information und einer Information über die zukünftige Ortskurve, eine Fahrunterstützungsregelung durch die Regelungs-Sollwerte, die so bestimmt werden, dass die Bewegung des Fahrzeugs zu einem Sollzustand des Fahrzeugs konvergiert unter der Voraussetzung, dass der Fahrer einen Eingabe ausgibt, das eine Antwort des Fahrers vorliegt, durchgeführt. In dieser Regelungskonfiguration wird, während der Zustand, in dem der tatsächliche Bewegungszustand des Fahrzeugs konvergiert wird, ein Zustand ist, der durch den mechanischen Eingabewert bestimmt wird, die Regelungsoperation unter Berücksichtigung der Fahraktivitäten des Fahrers (Fahrereingabewerte) durchgeführt, die von den geschätzten Fahreigenschaften angenommen werden, und zwar während der Konvergenz dieses Zustands. Daher nimmt die Abweichung zwischen der tatsächlichen Fahraktivität des Fahrers und dem Verhalten des Fahrzeugs aufgrund der Regelungs-Sollwerte ab. Somit wird ein Versuch unternommen, das von dem Fahrer entwickelte Gefühl der Fremdartigkeit für die Regelungsoperation zu verringern. Mit anderen Worten, im Falle der Erfindung wird in der Fahrunterstützungsregelung die Lenkaktivität des Fahrers nicht als Störung behandelt, sondern als Teil des Systems. Somit ist die Kooperativität mit der Fahraktivität des Fahrers in der Fahrunterstützungsregelung verbessert, und es ist der Versuch unternommen, den Fahrkomfort zu verbessern.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden ersichtlich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutung einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sind nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs ist, in das eine Fahrunterstützungs-Regelungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eingebaut ist;
2A eine Ansicht in Form eines Blockdiagramms ist, die ein System repräsentiert, das durch die Fahrunterstützungs-Regelungsvorrichtung für das Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der Erfindung gebildet ist;
2B eine Ansicht in Form eines Blockdiagramms ist, die die Konfiguration eines Assistenzreglers in der Fahrunterstützungs-Regelungsvorrichtung für das Fahrzeug repräsentiert; und
3 eine Ansicht ist, die ein Beispiel von Änderungen einer Bewertungsfunktion eines charakteristischen Werts des Fahrers mit der Zeit zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM
Konfiguration des Fahrzeugs
Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst ein Fahrzeug 10 wie etwa ein Automobil oder dergleichen, in dem eine Fahrunterstützungs-Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung eingebaut ist, ein rechts und ein linkes Vorderrad 12FR und 12FL, ein rechtes und ein linkes Hinterrad 12RR und 12RL, eine Antriebsstrangvorrichtung (nur teilweise gezeigt), die Brems-/Antriebskräfte für die jeweiligen Räder (nur für die Hinterräder, da das Fahrzeug des in der Zeichnung gezeigten Beispiels ein Fahrzeug mit Heckantrieb ist) in Übereinstimmung mit dem Niederdrücken eines Gaspedals durch einen Fahrer erzeugt, eine Lenkvorrichtung 20 zur Regelung des Lenkwinkels der Vorderräder (darüber hinaus kann eine Lenkvorrichtung für die Hinterräder vorgesehen sein), und eine Bremssystemvorrichtung (nicht gezeigt), die Bremskräfte für die jeweiligen Räder erzeugt. In der Draufsicht ist die Antriebsstrangvorrichtung so ausgelegt, dass ein Antriebsmoment oder eine Drehkraft von einem Verbrennungsmotor und/oder einem Elektromotor (nicht gezeigt; darüber hinaus kann eine Hybridantriebsvorrichtung mit sowohl einem Verbrennungsmotor als auch einem Elektromotor verwendet werden) über ein Getriebe (nicht gezeigt) und eine Differenzialgetriebevorrichtung 14 auf die Hinterräder 12RR und 12RL übertragen wird. Wenn eine Sportdifferenzialregelung (torque vectoring control) durchgeführt wird, indem die Verteilung der auf die rechten und linken Räder übertragenen Antriebskräfte eingestellt wird, kann ein Rechts/Links-Antriebskraftverteilungsdifferenzial, das dazu geeignet ist, diese Sportdifferenzialregelung durchzuführen, als die Differenzialgetriebevorrichtung 14 verwendet werden. Im Übrigen kann in der Differenzialgetriebevorrichtung 14 die Verteilung der Brems-/Antriebskräfte der rechten und linken Räder eingestellt werden, indem die Verteilung der Bremskräfte der rechten und linken Räder eingestellt wird. Ferner kann die Antriebsstrangvorrichtung eine Radnaben-Antriebsvorrichtung sein. In diesem Fall werden die Brems-/Antriebskräfte, die individuell für die rechten und die linken Räder erzeugt werden, eingestellt. Ferner kann die Regelung zur Verteilung der Brems-/Antriebskräfte auf die rechten und linken Räder durchgeführt werden, indem die Bremskräfte der jeweiligen Räder unabhängig voneinander mit Hilfe der Bremssystemvorrichtung eingestellt werden.
Eine Servolenkvorrichtung, die eine Drehung eines von dem Fahrer betätigten Lenkrads 22 auf Spurhebel 26R und 26L überträgt, während sie ein Drehmoment des Lenkrads 22 mit Hilfe einer Verstärkungsvorrichtung 24 verstärkt, und die die Vorderräder 12FR und 12FL dreht, kann als die Lenkvorrichtung 20 verwendet werden. Wie es weiter unten beschrieben ist, wird in der Erfindung insbesondere die Fahrcharakteristik des Fahrers in Abhängigkeit von einem Fahraktivitätszustand des Fahrers und einem Bewegungszustand des Fahrzeugs erfasst, und darüber hinaus wird ein Drehmoment (ein Lenkassistenzmoment), das mit Hilfe der Verstärkungsvorrichtung 24 durch die Fahrunterstützungsregelung in Abhängigkeit von den Fahreigenschaften ausgeübt wird, bestimmt. Daher kann eine Vorrichtung wie etwa ein beliebiger Sensor oder dergleichen, der einen Lenkwinkel θsw und/oder ein Drehmoment Td, das durch den gegeben Fahrer auf das Lenkrad ausgeübt wird, erfasst oder schätzt, vorgesehen sein. Ferner können in der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung das Lenkrad und die gelenkten Räder (das rechte und das linke Vorderrad in dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel) mechanisch direkt miteinander gekoppelt sein, um einen Mechanismus derart zu bilden, dass ein Drehmoment, das in einer Gierrichtung auf die gelenkten Rädern ausgeübt wird (ein Selbsausrichtungsmoment oder dergleichen), von dem Fahrer über das Lenkrad wahrgenommen wird.
Ferner kann das Fahrzeug 10, auf das die Fahrunterstützungs-Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung angewendet wird, eine Bordkamera 40, eine Radarvorrichtung 42 und dergleichen zum Erfassen einer Situation um das Fahrzeug, zum Beispiel eine weiße Linie (oder eine gelbe Linie) auf der Straße, weitere Fahrzeuge, Hindernisse und dergleichen, und eine GPS-Vorrichtung (ein Autonavigationssystem) 44, das mit einem künstlichen GPS-Satelliten kommuniziert, um verschiedene Informationen wie etwa eine Information über die Position des eigenen Fahrzeugs und dergleichen zu gewinnen, umfassen.
Die Betriebssteuerung der jeweiligen Teile des oben genannten Fahrzeugs und die Betriebssteuerung der Fahrunterstützungs-Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung werden von einer elektronische Steuerungs- bzw. Regelungseinheit 50 durchgeführt. Die elektronische Steuerungs- bzw. Regelungseinheit 50 kann einen normativen Mikrocomputer und eine Steuerschaltung umfassen. Der Mikrocomputer umfasst eine CPU, einen ROM, einen RAM und eine Eingabe-/Ausgabeanschlussvorrichtung, die über eine bidirektionale, gemeinsame Busleitung miteinander verbunden sind. Die Konfiguration und der Betrieb oder die Operation der jeweiligen Einheiten der Fahrunterstützungs-Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung, die weiter unten beschrieben sind, können durch die Operation der elektronischen Steuerungs- bzw. Regelungseinheit (den Computer) 50 entsprechend einem Programm verwirklicht werden. Ein Lenkmoment Td des Fahrers, ein Lenkwinkel δ des Fahrers, eine Gierrate γ und/oder eine Querbeschleunigung Yg von einem Gyrosensor 30, Informationen s1 bis s3 von der Bordkamera 40, die Radarvorrichtung 42 oder dergleichen, der GPS-Vorrichtung 44 oder dergleichen, und dergleichen werden in die elektronischen Steuerungs- bzw. Regelungseinheit 50 eingegeben. In einem Aspekt, der weiter unten beschrieben ist, werden Steuerbefehle, die ein Lenkassistenzmoment Ta, eine Regelgröße zur Regelung der Verteilung der Brems-/Antriebskräfte auf die rechten und linken Räder (z. B. ein Antriebskraft-Verteilungsverhältnis kr) und dergleichen repräsentieren, von der elektronischen Steuerungs- bzw. Regelungseinheit 50 zu den entsprechenden Vorrichtungen ausgegeben. Ferner können, obwohl es in der Zeichnung nicht gezeigt ist, verschiedene Parameter, die für verschiedene Regelungen notwendig sind, die in dem Fahrzeug der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung durchgeführt werden sollten, zum Beispiel, verschiedene Erfassungssignale wie etwa ein Längs-G-Sensorwert, Raddrehzahlen und dergleichen in die elektronischen Steuerungs- bzw. Regelungseinheit 50 eingegeben werden, und verschiedene Steuerbefehle können von der elektronischen Steuerungs- bzw. Regelungseinheit 50 an die entsprechenden Vorrichtungen ausgegeben werden.
Darstellung der Fahrunterstützungsregelung gemäß der Erfindung
Auf dem Gebiet der Fahrunterstützungsregelung gemäß der Erfindung wird mit Hinblick auf eine Regelung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs als einem Verfahren zur Unterstützung der Fahraktionen des Fahrers (insbesondere beim Lenken) zuerst eine Brems-/Antriebskraft-Verteilungsregelung für die rechten und die linken Räder, die durch einen Mechanismus zur Verteilung der Brems-/Antriebskräfte auf die linken und rechten Räder (das Rechts/Links-Antriebskraftverteilungsdifferenzial 14 in dem Beispiel von 1) durchgeführt wird, sowie eine Lenkmomentassistenzregelung, die durch die Lenkvorrichtung 20 durchgeführt wird, um den Lenkwinkel der gelenkten Räder einzustellen, angewendet. Somit werden die Regelgrößen, die durch die gesamte Fahrunterstützungsregelung gewonnen werden sollen, teilweise durch die Brems-/Antriebskraft-Verteilungsregelung der rechten und linken Räder übernommen, und die Regelgröße des Lenkassistenzmoments wird verringert. Daher verringert sich die Differenz zwischen dem Lenkmoment, das der Fahrer über das Lenkrad auszuüben versucht, und dem Drehmoment, das der Fahrer über das Lenkrad wahrnimmt, und es wird versucht, das von dem Fahrer entwickelte Gefühl der Fremdartigkeit zu milder.
Ferner werden in der Erfindung eine Struktur, die die Antwort der Bewegung des Fahrzeugs weitergibt, und eine Struktur, die die Antwort der Fahraktivität des Fahrers weitergibt, als integrales System betrachtet, das als die Fahrunterstützungsregelung dient. In dieser System wird eine Zustandsregelung, in der das Lenkassistenzmoment und die Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern zu dem Lenkmoment-Assistenzmechanismus (der Lenkvorrichtung 20) bzw. dem Mechanismus zur Verteilung der Brems-/Antriebskräfte auf die linken und rechten Räder (das Rechts/Links-Antriebskraftverteilungsdifferenzial oder Bremsvorrichtungen für die jeweiligen Räder) als Rückkopplungswerte gegeben wird, durchgeführt. Anschließend wird aufgrund dieser Konfiguration die Abweichung zwischen den Regelgrößen, die durch die Fahrunterstützungsregelung gegeben sind, und der Antwort der Fahraktivität des Fahrers (Lenkbetätigung) verringert, und es wird versucht, das vom Fahrer entwickelte Gefühl der Fremdartigkeit zu milder.
Prinzip der Zustandsregelung in der Fahrunterstützungsregelung
Die Fahrunterstützungsregelung für das Fahrzeug, auf das die Erfindung angewendet wird, ist im Wesentlichen die Regelung der Bereitstellung der Unterstützung beim Fahren durch die Bereitstellung des Lenkassistenzmoments und die Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern für das Fahrzeug als Regelgrößen, so dass die Bewegung des Fahrzeugs einem Sollzustand oder einer Soll-Ortskurve folgt, der/die auf der Grundlage einer Information über die Umgebung des Fahrzeugs und einer Information über eine zukünftige Ortskurve, die für ein vom Fahrer gewünschtes Ziel günstig eingestellt ist, eingestellt ist. Jedoch wird in einer solchen Fahrunterstützungsregelung, wie sie in dem Abschnitt ”Zusammenfassung der Erfindung” beschrieben ist, wenn die Regelgrößen auf der Grundlage nur der Bewegung des Fahrzeugs bestimmt werden, die Fahraktionen des Fahrers nicht berücksichtigt, und die Abweichung zwischen der Bewegung des Fahrzeugs, die durch die Regelgrößen realisiert ist, und der Bewegung des Fahrzeugs, die durch den Fahrer beim Fahren verwirklicht ist, ist groß, so dass der Fahrer ein Gefühl der Fremdartigkeit gegenüber der Bewegung des Fahrzeugs gemäß der Fahrunterstützungsregelung entwickeln kann. Somit wird gemäß der Erfindung die Lenkaktivität des Fahrers in den Regelgrößen der Fahrunterstützungsregelung berücksichtigt. Somit ist das Verfahren zum Bestimmen der Regelgrößen in der Fahrunterstützungsregelung verbessert, so dass die Nachfolgbarkeit des Sollzustands oder der Soll-Ortskurve durch die Bewegung des Fahrzeugs gewährleistet ist, während die Abweichung der Bewegung des Fahrzeugs, die durch die Regelgrößen verwirklicht ist, und der Bewegung des Fahrzeugs, die durch den Fahrer beim Lenken verwirklicht ist, voneinander so weit wie möglich begrenzt ist.
Insbesondere sind in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung im Hinblick auf eine Berücksichtigung des Fahrers beim Lenken die Struktur, die die Antwort der Bewegung des Fahrzeugs liefert, und die Struktur, die die Antwort der Fahraktivität des Fahrers weitergibt, als ein integrales Antwortsystem modelliert. In diesem Modell wird eine Zustandsregelung zur Annäherung der Bewegung des Fahrzeugs an den Sollzustand oder die Soll-Ortskurve durchgeführt. In dieser Zustandsregelung kann in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ein Zustandrückkopplungswert unter Verwendung der Theorie eines Optimalreglers berechnet werden.
Insbesondere werden zunächst, wenn ein lineares Zwei-Räder-Modell für die Bewegung in der Querrichtung des Fahrzeugs und die Bewegung in der Gierrichtung des Fahrzeugs verwendet wird, eine Bewegungsgleichung in der Querrichtung des Fahrzeugs und eine Bewegungsgleichung in der Gierrichtung des Fahrzeugs durch die nachfolgend gezeigten Ausdrücke (1) und (2) beschrieben, und eine Bewegungsgleichung um das Lenkrad wird durch einen nachstehend gezeigten Ausdruck (3) beschrieben. [Formel 1]
Hierbei bezeichnen yc, ψ und θsw eine seitliche oder laterale Position, einen Gierwinkel bzw. einen Lenkwinkel des Fahrzeugs (dψ/dt bezeichnet die Gierrate γ) und sind Zustandsvariable. Ferner bezeichnen m, Kf, Kr, lf, lr, n, I, Is, Cs und ξ ein Fahrzeuggewicht, eine Vorderrad-Kurvensteifigkeit, eine Hinterrad-Kurvensteifigkeit, ein Abstand zwischen den Vorderrädern und dem Schwerpunkt, ein Abstand zwischen den Hinterrädern und dem Schwerpunkt, eine Lenkungsübersetzung, ein Trägheitsmoment in der Gierrichtung des Fahrzeugs, ein Trägheitsmoment des Lenkrads, ein Lenkdämpfungskoeffizient bzw. ein Reifennachlauf und sind charakteristische Wert (Konstante), die die Bewegungscharakteristik des Fahrzeugs repräsentieren. Ferner bezeichnet V eine Fahrzeuggeschwindigkeit (die zwar als eine Konstante in der Zustandsregelung betrachtet wird, jedoch wird zur späteren Berechnung der Regelgrößen ein aktuell gemessener Wert verwendet). Ferner bezeichnen Ta und Mz einen Eingabe des Lenkassistenzmoments bzw. einen Eingabe der Differenz zwischen den auf die rechten und linken Räder verteilen Brems-/Antriebskräften (ein Giermoment) und sind Regelgrößen der Fahrunterstützungsregelung. Ferner wird, wenn die durch die oben genannten Ausdrücke (1), (2) und (3) beschriebenen Bewegungsgleichungen zu einer Gleichung zusammengefasst werden, um so eine Differenzialgleichung (eine Zustandsgleichung) bezüglich der Bewegung des Fahrzeugs zu bilden, in dem Zustandsvektoren mit yc, ψ, θsw und zeitlichen Ableitungen davon als Komponenten als Variable verwendet werden, ein System gewonnen, das nur die Antwort der Bewegung des Fahrzeugs berücksichtigt.
Was die Lenkaktivität des Fahrers anbelangt, so wird, unter der Annahme, dass ein Soll-Lenkwinkel θsw* zu dem Zeitpunkt, zu dem der Fahrer das Fahrzeug zu einer Zielposition yd* bezüglich der seitlichen Richtung verlagert wird, nach einem Vorausblickmodell bestimmt wird, der Soll-Lenkwinkel θsw* durch einen nachstehend gezeigten Ausdruck (4) beschrieben. [Formel 2]
Hierbei bezeichnen h, Tn und Tp eine Lenkverstärkung des Fahrers, eine Verzögerungszeitkonstante erster Ordnung bzw. eine Vorwärtsblickzeit und sind charakteristische Werte, die die Fahrcharakteristik (die Lenkcharakteristik) des Fahrers repräsentieren. Ferner bezeichnet s eine Häufigkeitsvariable nach der Laplace-Transformation. Anschließend ist unter der Annahme, dass das Lenkmoment Td, das der Fahrer auf das Lenkrad ausübt, proportional zu der Differenz zwischen dem Sollwert θsw* des Lenkwinkels und dem momentanen Wert θsw des Lenkwinkels ist, das Lenkmoment Td durch Td = Kp(θsw* – θsw)...(5) gegeben (Kp bezeichnet eine mechanische Konstante, die durch den Lenkmechanismus bestimmt wird). Daher ergibt sich, wenn der Ausdruck (4) für θsw* in Ausdruck (5) eingesetzt wird, um eine Transformation in einen Zustandsraum zu erreichen, die nachstehende Differenzialgleichung für das Lenkmoment Td des Fahrers. [Formel 3]
Der oben genannte Ausdruck (6) beschreibt das Verhalten des Lenkmoments des Fahrers bei einem bestimmten Wert der seitlichen Soll-Position yd*, d. h. die Antwort der Fahraktivität des Fahrers. Im Übrigen kann in den oben genannten Ausdrücken (4) und (6), während die seitliche Soll-Position yd* des Fahrers im Prinzip durch das unmittelbare Betrachten der Situation um das Fahrzeug durch den Fahrer bestimmt ist, die seitliche Soll-Position yd* des Fahrers nicht in der Regelungsvorrichtung ermittelt werden kann, sondern die seitliche Soll-Position yd* des Fahrers wird im Wesentlichen gleich einer seitlichen Soll-Position Ys* angenommen (eine mechanisch eingegebene seitliche Soll-Position), die durch die Regelungsvorrichtung (eine Soll-Ortskurven-Bestimmungseinheit, die weiter unten beschrieben ist) auf der Grundlage einer Information über die Umgebung des Fahrzeugs und einer Information über die zukünftige Ortskurve bestimmt wird. Daher kann in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung eine mechanische seitliche Soll-Position Ys* als ein Näherungswert der seitlichen Soll-Position yd* verwendet werden.
Somit werden in der Erfindung die Zustandsgleichung, die die Antwort der Fahraktivität des Fahrers beschreibt (der Ausdruck (6)), mit den oben genannten Bewegungsgleichungen (der Ausdrucks (1) bis (3)) der Bewegung des Fahrzeugs zusammengefasst, um ein integrales System zu bilden, das die Bewegung des Fahrzeugs und die Fahraktionen des Fahrers beschreibt. In diesem System wird eine Zustandsrückführung zur Annäherung des Zustandsvektors an einen Sollzustand unter Verwendung der Theorie des Optimalreglers angenommen.
Zuerst, wenn der Ausdrücke (1) bis (3) und (6) zusammengefasst werden, so dass sie in Form einer Zustandsgleichung (eines linearen Systems) eines Zustandsvektors X und eines Eingangsvektor u geschrieben sind, das heißt dX/dt = A·X + B·u...(7), wird die Bewegungsgleichung wie folgt geschrieben. [Formel 4]
In dem oben genannten Ausdruck sind Variable, die durch Hinzufügen eines Punkts über yc, ψ, θsw und Td gewonnen werden, erste Ableitungen, und Variable, die durch Hinzufügen von zwei Punkten über yc, ψ und θsw gewonnen werden, zweite Ableitungen. Ferner sind all bis a77, b11 und b51 wie folgt. [Formel 5]
In dem Ausdruck (8) ist der Zustandsvektor X(dψ/dt(= γ), ψ, dyc/dt, yc, dθsw/dt, θsw, Td). Es ist zu beachten, dass das Lenkmoment Td als ein Indexwert, der den Fahraktivitätszustand des Fahrers repräsentiert, und ein Indexwert, der den Bewegungszustand des Fahrzeugs repräsentiert, in dem Zustandsvektor X enthalten sind. Ferner ist der Eingangsvektor u(Ta, Mz). Im Übrigen ist der Term der Differenz yc – yd* zwischen der seitlichen Ist-Position und der seitlichen Soll-Position in der rechten Seite des Ausdrucks (6) enthalten. Jedoch ist die seitliche Soll-Position ein Betrag, dessen Referenz auf eine beliebige Position bezüglich des Fahrzeugs eingestellt werden kann und immer in der Form der Differenz zwischen der seitlichen Soll-Position und der seitlichen Ist-Position in den Rückkopplungs-Eingaben verwendet wird. Daher ist zur Vereinfachung die seitliche Soll-Position als die seitliche Position yc in dem Ausdruck (8) beschrieben.
Somit konvergiert in der Zustandsgleichung des oben genannten Ausdrucks (8) gemäß der Theorie des Optimalreglers, wenn eine Bewertungsfunktion J einer quadratischen Form, die weiter unten gezeigt ist, einen Minimalwert annimmt, der Zustandsvektor X stabil gegen einen Soll-Zustandsvektor X* davon ((dψ/dt)*, ψ*, (dyc/dt)*, yc*, (dθsw/dt)*, θsw*, Td*). [Formel 6]
Darin sind q und r der jeweiligen Terme sind Gewichtungsfaktoren. Wenn die Gewichtung eines bestimmten der Terme vergrößert wird, konvergieren die Komponenten dieses Terms relativ stabiler. Anschließend, wenn der Eingangsvektor u, der die Bewertungsfunktion J minimiert, durch einen Ausdruck: u = –K·(X – X*)...(11) gegeben ist, wird eine Matrix K durch Lösen der Riccati-Gleichung berechnet. Diese Matrix K hat die folgende Form. [Formel 7]
Nach alldem sind daher das Lenkassistenzmoment Ta und die Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern (das Giermoment) Mz wie folgt gegeben. [Formel 8]
Das heißt, K11 bis K27 bezeichnen Rückkopplungsfaktoren und sind Funktionen von charakteristischen Werten der Fahrzeugbewegung, die die Bewegungscharakteristik des Fahrzeugs repräsentieren, und charakteristische Werte in der Fahraktionen des Fahrers, die die Fahreigenschaften (die Lenkcharakteristik in dem Fall der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung) des Fahrers repräsentieren. Im Übrigen wird, wie es oben beschrieben ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit als ein charakteristischer Wert der Fahrzeugbewegung in der Zustandsrückführung der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung behandelt.
Wenn die Fahrunterstützungsregelung gemäß der oben genannten Zustandsregelung während der Fahrt des Fahrzeugs durchgeführt wird, werden die Rückkopplungsfaktoren K11 bis K27 unter Verwendung der charakteristischen Werte der Fahrzeugbewegung und der charakteristische Werte in der Fahraktionen des Fahrers berechnet und mit Differenzen zwischen Momentanwerten jeweiliger Komponenten des Zustandsvektor X und Sollwerten der jeweiligen entsprechenden Komponenten multipliziert. Somit werden das Lenkassistenzmoment Ta und die Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern (das Giermoment) Mz als Rückkopplungs-Eingabe berechnet. Bei der Berechnung der Rückkopplungsfaktoren K11 bis K27 sind die charakteristischen Werte der Fahrzeugbewegung im Prinzip Konstante, mit Ausnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit. Daher können zuvor bestimmte Werte als die charakteristischen Werte der Fahrzeugbewegung verwendet werden. Ein momentan erfasster Wert kann als die Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden. Wie es weiter unten beschrieben ist, werden die charakteristischen Werte in der Fahraktionen des Fahrers unter Verwendung von Fahrzeugbewegungs-Indexwerten und Indexwert der momentanen Fahraktivitäten während der Fahrt des Fahrzeugs geschätzt und verwendet, um die Rückkopplungsfaktoren K11 bis K27 zu berechnen. Ferner können die Sollwerte der jeweiligen Komponenten des Zustandsvektors X unter der Annahme, dass die mechanische seitliche Soll-Position Ys*, die auf der Grundlage einer Information über die Umgebung des Fahrzeugs und einer Information über die zukünftige Ortskurve bestimmt wird, beim Fahren des Fahrzeugs verwirklicht wird, durch ein Modell eines normativen Fahrers, d. h. ein Modell des Fahrers mit idealer Antwortcharakteristik in den Aktionen zum Fahren des Fahrzeugs berechnet werden.
Somit sind in Übereinstimmung mit dem Prinzip der Fahrunterstützungsregelung gemäß der oben genannten Zustandsregelung die Rückkopplungsfaktoren K11 bis K27 Funktionen der charakteristischen Werte in der Fahraktionen des Fahrers. Das Lenkassistenzmoment Ta und die Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern (das Giermoment) Mz, die unter Verwendung jener Rückkopplungsfaktoren berechnet werden, werden auf der Grundlage der Fahraktivität des Fahrers so bestimmt, dass die Fahrzeugbewegungs-Indexwerte und der Indexwert der momentanen Fahraktivitäten zu den jeweiligen Sollwerten konvergieren, um die mechanische seitliche Soll-Position Ys* unter der Bedingung zu erreichen, dass ein Fahrverhalten vorliegt. Gemäß dieser Konfiguration wird die Bewegung des Fahrers zur Ausführung der Fahraktivität bei der Zustandsrückführung berücksichtigt, so dass erwartet wird, dass die Abweichung zwischen die Lenkaktivität des Fahrers und der zur Regelung notwendigen Eingabe verringert ist.
Konfiguration der Fahrunterstützungs-Regelungsvorrichtung
In dem Fahrzeug, auf das die Fahrunterstützungs-Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung angewendet wird, wird das Fahren des Fahrzeugs durch die Betätigung des Lenkmechanismus und des Mechanismus zur Brems-/Antriebskraftverteilung für die rechten und die linken Räder gemäß die Lenkaktivität des Fahrers und den Regelgrößen, die durch die Fahrunterstützungsregelung in einem Unterstützungsregelungscomputer bestimmt werden, erreicht. Anschließend, wie es oben beschrieben ist, werden in der Fahrunterstützungsregelung gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung, die Struktur, die eine Antwort der Bewegung des Fahrzeugs liefert, und die Struktur, die eine Antwort der Fahraktivität des Fahrers liefert, als ein Gleichungssystem betrachtet, und das Lenkassistenzmoment und die Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern, die unter Verwendung der Theorie des Optimalreglers berechnet werden, werden dem Lenkmoment-Assistenzmechanismus (der Lenkvorrichtung 20) bzw. dem Rechts-/Links-Radbrems-/Antriebskraft-Verteilungs-Mechanismus (das Rechts/Links-Antriebskraftverteilungsdifferenzial oder die Bremsvorrichtungen für die jeweiligen Räder) als Rückkopplungs-Eingabe zugeführt.
In der konkreten Konfiguration des Systems, das den Fahrer bei der Fahrunterstützungsregelung gemäß der Ausführungsform der Erfindung umfasst, steuert der Fahrer, wie es in 2A gezeigt ist, zuerst das Lenkrad unter Berücksichtigung des momentanen Zustands des Fahrzeugs, zum Beispiel ein Betrag yc einer seitlichen Versetzung, die Gierrate γ, ein Gierwinkel ψ, eine seitliche Geschwindigkeit Vy, eine Fahrzeuggeschwindigkeit V und dergleichen des Fahrzeugs, so dass eine Fahrer-Sollverlagerung yd*, die auf der Grundlage der von dem Fahrer selbst gefundenen Information bestimmt wird, erreicht wird. Somit werden der Lenkwinkel θsw, eine Lenkwinkelgeschwindigkeit dθsw/dt, und das Lenkmoment Td (der Fahrereingangsmoment) dem Lenkmechanismus des Fahrzeugs zugeführt. Es ist zu beachten, dass der- oder diejenige, die/der tatsächlich fährt, nicht den Wert der Fahrer-Sollverlagerung yd* konkret bestimmt, sondern vielmehr eine Position bestimmt, die er/sie durch visuelle Überwachung während der Fahrt zu erreichen wünscht, und das Fahrzeug in Richtung der Position lenkt, während er/sie seinen/ihren Sinnen folgt, und ebenso dass der Fahrer den momentanen Zustand des Fahrzeugs durch visuelle Überwachung und haptische Wahrnehmung berücksichtigt, ohne sich dabei auf diese Werte zu beziehen.
Hingegen werden die seitliche Sollverlagerung (die mechanische seitliche Sollverlagerung) Ys* von der Soll-Ortskurven-Bestimmungseinheit, Indexwerte (die Fahrzeugbewegungs-Indexwerte), die den momentanen Zustand des Fahrzeugs repräsentieren, wie etwa der seitliche Verlagerungsbetrag yc, die Gierrate γ, der Gierwinkel ψ, die laterale Geschwindigkeit Vy (= dyc/dt), die Fahrzeuggeschwindigkeit V und dergleichen des Fahrzeugs, und ferner Indexwerte (die Indexwerte der momentanen Fahraktivitäten), die den momentanen Zustand des Fahrers repräsentieren, wie etwa den Lenkwinkel θsw, die Lenkwinkelgeschwindigkeit dθsw/dt, das Lenkmoment Td (das Fahrereingabemoment) und dergleichen dem Unterstützungsregelungscomputer zugeführt. Die mechanische seitliche Sollverlagerung Ys* (= yc*) ist ein Wert, der von einer Soll-Ortskurve gewonnen wird, die so bestimmt wird, dass ein optimales Fahren des Fahrzeugs (das z. B. eine günstige Fahrstrecke (eine günstige zukünftige Ortskurve) sein kann, die für ein von dem Fahrer gewünschtes Ziel eingestellt wird) unter Verwendung einer Information über die Umgebung des Fahrzeugs, zum Beispiel eine Information über die Position einer weißen Linie auf der Straße, das Vorhandensein oder Fehlen von Positionen vorausfahrender Fahrzeuge und Hindernissen, die von einer Kamera gewonnene Erstreckungsrichtung der Straße oder dergleichen, und eine Information über eine Straßenlinienform und dergleichen einer Straße oder ein von einer GPS-Vorrichtung oder dergleichen gewonnener Verlauf, mit Hilfe eines beliebigen Verfahrens in der Soll-Ortskurven-Bestimmungseinheit realisiert wird. Das heißt, die mechanische seitliche Sollverlagerung Ys* ist ein Sollwert der Bewegung des Fahrzeugs in der Regelung auf der Grundlage der mechanischen Eingabe, die unabhängig vom Lenken des Fahrers bestimmt wird. Wie es weiter unten beschrieben ist, werden weiterhin Sollwerte der Bewegung des Fahrzeugs (Fahrzeugbewegungs-Sollwerte) und Sollwerte des Fahraktivitätszustands des Fahrers (Sollwert der momentanen Fahraktivitäten) zum Berechnen von Regelgrößen in der Lenkmomentassistenzregelung und Brems-/Antriebskraft-Verteilungsregelung für die rechten und die linken Räder, die als Fahrunterstützungsregelung durchgeführt werden, von dieser mechanischen seitlichen Sollverlagerung Ys* berechnet. Ferner kann der seitliche Verlagerungsbetrag yc (und dessen Sollwert yc*) des Fahrzeugs eine seitliche Verlagerung des Fahrzeugs gegenüber einem beliebig festgelegten Referenzpunkt sein, und die Position des Fahrzeugs kann als der Referenzpunkt verwendet werden (der seitliche Verlagerungsbetrag yc ist in diesem Fall immer 0). Anschließend berechnet der Unterstützungsregelungscomputer in einem weiter unten beschriebenen Aspekt eine Lenkassistenzmomenteneingabe Ta (ein Sollwert des Lenkassistenzmoments), die zusätzlich zu dem Fahrereingangsmoment Td eingegeben wird, und die Brems-/Antriebskraft-Verteilungs-Eingabe (das Giermoment) Mz (ein Sollwert der Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern), die der Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern entspricht, die durch den Rechts-/Links-Radbrems-/Antriebskraft-Verteilungs-Mechanismus erzeugt werden sollte, auf der Grundlage der oben genannten eingegebenen Information. Der Unterstützungsregelungscomputer liefert den berechneten Werte an den Lenkmechanismus bzw. den Rechts-/Links-Radbrems-/Antriebskraft-Verteilungs-Mechanismus des Fahrzeugs als Steuerbefehle.
Konfiguration und Operation des Assistenzregelungscomputers
Wie es in 2B gezeigt ist, sind in dem Unterstützungsregelungscomputer die mechanische seitliche Sollverlagerung Ys*, die von der Soll-Ortskurven-Bestimmungseinheit geliefert wird, der Lenkwinkel θsw, der sich aus den Fahraktionen des Fahrers ergibt, dessen Differenzialwert dθsw/dt und das Lenkmoment (das Fahrereingangsmoment) Td als die Indexwert der momentanen Fahraktivitäten gegeben, sind die Gierrate γ, der Gierwinkel, die laterale Geschwindigkeit, die seitliche Position und dergleichen des Fahrzeugs als die Fahrzeugbewegungs-Indexwerte gegeben, und werden die Lenkassistenzmomenteneingabe Ta und die Brems-/Antriebskraft-Verteilungs-Eingabe Mz für die rechten und die linken Räder, die durch den obigen Ausdruck (13) beschrieben sind, berechnet. In diesem Fall sind die charakteristischen Werte der Fahraktionen des Fahrers, die Rückkopplungsfaktoren, die Fahrzeugbewegungs-Sollwerte, der Sollwert der momentanen Fahraktivitäten und dergleichen notwendig. Daher wird auch die Berechnung dieser Werte in geeigneter Weise durchgeführt. Im Übrigen können in der tatsächlichen Regelung die seitliche Verlagerung yc und der Gierwinkel ψ des Fahrzeugs Werte sein, die gegenüber einem beliebig eingestellten Referenzpunkt und einer beliebig eingestellten Referenzrichtung gemessen werden. Die jeweiligen Werte sind 0, wenn der Referenzpunkt und die Referenzrichtung für das Fahrzeug eingestellt sind.
Insbesondere werden in dem Unterstützungsregelungscomputer zuerst in einer Einheit für ein Modell aus einem normativen Fahrer und einem Fahrzeug Fahrzeugbewegungs-Sollwerte (γ* (= dψ/dt*), ψ*, yc*, Vy (= dyc/dt*)) und Sollwert der momentanen Fahraktivitäten (dθsw/dt*, θsw*, Td*) unter der Annahme berechnet, dass die mechanische seitliche Sollverlagerung Ys* erreicht wird, indem das Fahren als eine Norm durchgeführt wird, und zwar unter Verwendung eines beliebigen Modells, das die Antwort des Fahrers und die Bewegung des Fahrzeugs als eine Norm beschreibt, und zwar mit Bezug auf die mechanische seitliche Sollverlagerung Ys* und eine Reihe der Fahrzeugbewegungs-Indexwerte, die von der Soll-Ortskurven-Bestimmungseinheit geliefert werden. Im Übrigen kann üblicherweise ein Wert gleich der mechanischen seitlichen Sollverlagerung Ys* als der Sollwert yc* der seitlichen Position verwendet werden. Ferner kann in der Einheit für ein Modell aus einem normativen Fahrer und einem Fahrzeug angenommen werden, dass der normale Fahrer eine Lenkung gemäß dem Blick-nach-vorn-Modell durchführt. In diesem Fall werden eine Lenkverstärkung h*, eine Zeitverzögerungskonstante erster Ordnung Tn*, eine Vorwärtsblickzeit Tp* des Fahrers, der das Fahrzeug ideal fährt, im Voraus beliebig einstellt und als charakteristischen Werte der Fahraktivitäten des normativen Fahrers verwendet. Ferner werden charakteristische Werte normativer Fahraktivitäten auch in dem weiter unten beschriebenen Prozess zum Aktualisieren der Rückkopplungsfaktoren verwendet.
Ferner wird in einer Fahrerfahrverhaltens-Schätzeinheit in dem Unterstützungsregelungscomputer unter Verwendung der mechanischen seitlichen Sollverlagerung Ys*, der Fahrzeugbewegungs-Indexwerte und der Indexwert der momentanen Fahraktivitäten eine Schätzung der momentanen charakteristischen Werte der Fahraktionen des Fahrers vorgenommen. Insbesondere können zum Beispiel unter der Annahme, dass die Fahraktivitäten des Fahrers dem Blick-nach-vorn-Modell folgen, eine Lenkverstärkung h des Fahrers, eine Zeitverzögerungskonstante erster Ordnung Tn und eine Vorwärtsblickzeit Tp unter Verwendung der vorgenannten Ausdrücke (4) und (5) und/oder des relationalen Ausdrucks (6) geschätzt werden. Diese Schätzung kann mit einem beliebigen Verfahren durchgeführt werden, zum Beispiel kann sie durch Anpassen des Ausdrucks (6) unter Verwendung der momentanen Fahrzeugbewegungs-Indexwerte und der momentanen Indexwert der momentanen Fahraktivitäten ermittelt werden. Im Übrigen kann die mechanische seitliche Sollverlagerung Ys* für die seitliche Soll-Position yd* des Fahrers eingesetzt werden. Diese Schätzung der charakteristischen Werte der Fahraktivitäten kann auf einer Zeitbasis oder sequentiell nach dem Start der Fahrt des Fahrzeugs durchgeführt werden. Somit kann sich die momentane Charakteristik der Fahraktivitäten des Fahrers in den Rückkopplungsfaktoren reflektieren.
Anschließend werden in einer Rückkopplungsfaktor-Berechnungseinheit die Rückkopplungsfaktoren K11 bis K27 in Form des oben beschriebenen Ausdrucks (12) unter Verwendung der oben genannten, geschätzten, charakteristischen Werte der Fahraktivitäten und der zuvor bestimmten charakteristischen Werte der Fahrzeugbewegung (das Fahrzeuggewicht, die Kurvensteifigkeit der Vorderräder, die Kurvensteifigkeit der Hinterräder und dergleichen) berechnet. Anschließend werden in einer Regelungs-Sollwert-Berechnungseinheit die Regelungs-Sollwerte, d. h. die Lenkassistenzmomenteneingabe Ta und die Rechts-/Links-Radbrems-/Antriebskraftverteilungseingabe Mz als Zustandrückkopplungs-Eingabe mit Hilfe des Ausdrucks (13), in die die Rückkopplungsfaktoren K11 bis K27, die Differenzen zwischen den momentanen Fahrzeugbewegungs-Indexwerten und den Fahrzeugbewegungs-Sollwerten und/oder die Differenzen zwischen den momentanen Indexwert der momentanen Fahraktivitäten und den Sollwert der momentanen Fahraktivitäten eingehen, berechnet. Im Übrigen ist es in den Ausführungsformen der Erfindung nicht absolut notwendig, alle genannten Differenzen zwischen den Fahrzeugbewegungs-Indexwerten und den Fahrzeugbewegungs-Sollwerten in dem Ausdruck (13) zu verwenden. In der Zustandsregelung können die Differenzen zwischen den Fahrzeugbewegungs-Indexwerten und den Fahrzeugbewegungs-Sollwerten insbesondere für jene Fahrzeugbewegungs-Indexwerte verwendet werden, die zuverlässig umgewandelt werden sollten. Zum Beispiel können das Lenkassistenzmoment Ta und der Drehmoment-Vectoring-Betrag Mz, wenn es wünschenswert ist, nur die seitliche Position des Fahrzeugs in ihren Sollwert zuverlässig umzuwandeln, mit dem nachfolgenden Ausdruck berechnet werden. [Formel 9]
Somit werden das oben genannte Lenkassistenzmoment Ta und der oben genannte Drehmoment-Vectoring-Betrag Mz an den Lenkmechanismus des Fahrzeugs bzw. den Rechts-/Links-Radbrems-/Antriebskraft-Verteilungs-Mechanismus des Fahrzeugs gegeben. Im Übrigen sind die Parameter, die den Termen entsprechen, in denen die Differenzen zwischen den Sollwerten und den Indexwerten in dem oben genannten Ausdruck nicht verwendet werden, auch Funktionen der mechanischen seitlichen Sollverlagerung Ys*. Daher folgen die jeweiligen Indexwerte im Wesentlichen ihren Sollwerten.
Aktualisierung der Rückkopplungsfaktoren
Es ist vorteilhaft, dass die charakteristischen Werte der Fahraktivitäten, die zur Berechnung der oben genannten Rückkopplungsfaktoren verwendet werden, so exakt wie möglich sind. Tatsächlich können sich jedoch die Charakteristiken der Fahraktivitäten des Fahrers in Abhängigkeit von der körperlichen Verfassung des Fahrers, dem Ausmaß der Müdigkeit des Fahrers oder der vorbeiziehenden Umgebung des Fahrzeugs ändern. Demzufolge können die Rückkopplungsfaktoren unter Verwendung der letzten charakteristischen Werte der Fahraktivitäten aktualisiert werden, die auf einer Zeitbasis oder sequentiell während der Fahrt des Fahrzeugs geschätzt werden. Bezüglich dieses Punkts kann die Aktualisierung der Rückkopplungsfaktoren zum Beispiel regelmäßig, in Intervallen von einer vorbestimmten Zeit, durchgeführt werden. Wenn jedoch das Zeitintervall zu kurz für Änderungen der charakteristischen Werte der Fahraktivitäten ist, wird die Berechnungslast hoch. Wenn, im Gegensatz dazu, das Zeitintervall zu lang für Änderungen der charakteristischen Werte der Fahraktivitäten ist, nimmt die Genauigkeit der Rückkopplungsfaktoren ab. Somit können in dem Aspekt der Erfindung Änderungen der Differenzen zwischen tatsächlich geschätzten charakteristischen Werten der Fahraktivitäten (geschätzten charakteristischen Werten der Fahraktivitäten) und den Werten der normativen Charakteristik der Fahraktivitäten erfasst werden, und die Aktualisierung, d. h. die Neuberechnung der Rückkopplungsfaktoren kann durchgeführt werden, wenn die Höhen der Differenzen zwischen den geschätzten charakteristischen Werten der Fahraktivitäten und den normativen charakteristischen Werten der Fahraktivitäten aufgrund von Änderungen der tatsächlichen charakteristischen Werte der Fahraktivitäten groß wird.
Bei der Bewertung der Differenzen zwischen den geschätzten charakteristischen Werten der Fahraktivitäten und den normativen charakteristischen Werten der Fahraktivitäten, kann insbesondere zum Beispiel eine Bewertungsfunktion Q einer quadratischen Form der Differenzen zwischen den geschätzten charakteristischen Werten der Fahraktivitäten (h, Tn, Tp) und den normativen charakteristischen Werten der Fahraktivitäten (h*, Tn*, Tp*) berechnet werden, wie es weiter unten beschrieben ist, und die Aktualisierung der Rückkopplungsfaktoren kann unter Verwendung der zuletzt geschätzten charakteristischen Werte der Fahraktivitäten durchgeführt werden, wenn die Höhe dieser Bewertungsfunktion Q einen vorbestimmten Schwellenwert. Q = q_h(h – h*)² + q_Tn(Tn – Tn*)² + q_Tp(Tp – Tp*)²...(15) überschreitet. Es ist hier zu beachten, dass q_h, q_Tn und q_Tp Gewichtungsfaktoren sind. Wenn die Höhe von q_h, q_Tn und q_Tp jeweils zunimmt, nimmt der Beitrag von Änderungen eines entsprechenden der charakteristischen Werte der Fahraktivitäten zu, so dass die Empfindlichkeit der Bewertungsfunktion Q gegenüber diesem Wert der Charakteristik der Fahraktivitäten zunimmt. Die Gewichtungsfaktoren q_h, q_Tn und q_Tp können beliebig eingestellt sein. Die Gewichtungsfaktoren q_h, q_Tn und q_Tp können Konstante sein, können jedoch auch veränderlich sein und zum Beispiel von der Umgebung des Fahrzeugs, der Fahrzeit, den Fahrgewohnheiten des Fahrers und dergleichen abhängen. Somit umfasst der Assistenzregler von 2B eine Aktualisierungsentscheidungseinheit. Die Aktualisierungsentscheidungseinheit kann so ausgelegt sein, dass sie die zuletzt geschätzten charakteristischen Werte der Fahraktivitäten (h, Tn, Tp) von der Fahrerfahrverhaltens-Schätzeinheit und die Werten der normativen Charakteristik der Fahraktivitäten (h*, Tn*, Tp*) von der Einheit für ein Modell aus einem normativen Fahrer und einem Fahrzeug ermittelt, eine beliebige Information (Umgebungsinformation) zum Einstellen der Gewichtungsfaktoren q_h, q_Tn und q_Tp wie etwa eine Information über die Umgebung des Fahrzeugs, die Fahrzeit, die Fahrgewohnheiten des Fahrers und dergleichen empfängt und damit die oben genannte Bewertungsfunktion Q sequentiell berechnet und eine Anweisung zur Aktualisierung der Rückkopplungsfaktoren an die Rückkopplungsfaktor-Berechnungseinheit ausgibt, wenn die Bewertungsfunktion Q einen beliebig eingestellten Schwellenwert überschreitet.
3 zeigt schematisch Änderungen der oben genannten Bewertungsfunktion Q während der Fahrt des Fahrzeugs. Im Übrigen werden in der oben genannten Bewertungsfunktion Q die geschätzten charakteristischen Werte der Fahraktivitäten (h, Tn, Tp) unter Verwendung der Fahrzeugfahrindexwerte und der Indexwert der momentanen Fahraktivitäten während der Fahrt des Fahrzeugs geschätzt, wie es oben bereits beschrieben ist. Daher sind die geschätzten charakteristischen Werte der Fahraktivitäten während der Fahrunterstützungsregelung gemäß der Erfindung die charakteristischen Werte der Fahraktivitäten bei einer regelungsunterstützten Fahrt. Das heißt, die geschätzten charakteristischen Werte der Fahraktivitäten sind keine dem Fahrer zugehörigen charakteristischen Werte der Fahraktivitäten, sondern ”scheinbare” charakteristische Werte der Fahraktivitäten des Fahrers, der die Fahrunterstützung verwendet. Demzufolge sind während der Durchführung der Fahrunterstützungsregelung gemäß der Erfindung für eine bestimmte Zeitspanne unmittelbar nach der Berechnung der Rückkopplungsfaktoren durch die Verwendung der zuletzt geschätzten charakteristischen Werte der Fahraktivitäten die Fahreigenschaften, die in dem Fahrzeug realisiert werden, aufgrund der Durchführung der Regelung, in der die exakt geschätzten charakteristischen Werte der Fahraktivitäten verwendet werden, nahe Charakteristik der Fahraktivitäten des Modells des normativen Fahrers nahe den geschätzten charakteristischen Werte der Fahraktivitäten, und die Differenzen zwischen den geschätzten charakteristischen Werten der Fahraktivitäten und den normativen charakteristischen Werten der Fahraktivitäten, sind klein. Somit wird erwartet, dass der Wert der Bewertungsfunktion Q klein ist. Jedoch ändern sich, wie es in 3 beispielhaft gezeigt ist, wenn sich die Charakteristiken der Fahraktivitäten des Fahrers im Laufe der Zeit ändern, die geschätzten charakteristischen Werte der Fahraktivitäten entsprechend. Als Folge davon werden die Differenzen zwischen den Werten der normativen Charakteristik der Fahraktivitäten und den geschätzten charakteristischen Werte der Fahraktivitäten groß, und der Wert der Bewertungsfunktion Q nimmt zu. Anschließend, wenn der Wert der Bewertungsfunktion Q den eingestellten Schwellenwert erreicht, wird die Aktualisierung der Rückkopplungsfaktoren unter Verwendung der zuletzt geschätzten charakteristischen Werte der Fahraktivitäten (die erste Aktualisierung) durchgeführt. Anschließend wird die Berechnung der Regelgrößen der Fahrunterstützungsregelung mit den zuletzt geschätzten charakteristischen Werten der Fahraktivitäten durchgeführt. Daher nähert sich die Bewegung des Fahrzeugs der Bewegung im Falle des Modells des normativen Fahrers an, die Differenzen zwischen den normativen charakteristischen Werten der Fahraktivitäten und den geschätzten charakteristischen Werten der Fahraktivitäten werden kleiner, und der Wert der Bewertungsfunktion Q wird kleiner. Auf diese Weise ändern sich Charakteristiken der Fahraktivitäten des Fahrers im Laufe der Zeit weiter, nachdem die Bewertungsfunktion Q durch die Aktualisierung der Rückkopplungsfaktoren kleiner geworden ist, und Änderungen der geschätzten charakteristischen Werte der Fahraktivitäten und eine Erhöhung der Bewertungsfunktion Q werden bewirkt. Wenn die Bewertungsfunktion Q erneut den eingestellten Schwellenwert erreicht, wird die Aktualisierung der Rückkopplungsfaktoren ausgeführt (die zweite Aktualisierung). Somit nähert sich die Bewegung des Fahrzeugs der Bewegung im Falle des Modells des normativen Fahrers an, und der Wert der Bewertungsfunktion Q wird vergrößert. Diese Reihe von Änderungen der Bewertungsfunktion Q und die Aktualisierung der Rückkopplungsfaktoren werden während der Durchführung der Fahrunterstützungsregelung beim Fahren des Fahrzeugs wiederholt.
Im Übrigen kann, was die Definition der Bewertungsfunktion der Höhen der Differenzen zwischen den Werten der normativen Charakteristik der Fahraktivitäten und den geschätzten charakteristischen Werten der Fahraktivitäten anbelangt, wenn die Bewertungsfunktion als eine Funktion definiert ist, die mit zunehmenden Höhen der Differenzen zwischen den Werten der normativen Charakteristik der Fahraktivitäten und den geschätzten charakteristischen Werte der Fahraktivitäten abnimmt, die Aktualisierung der Rückkopplungsfaktoren durchgeführt werden, wenn die Bewertungsfunktion unter einen vorbestimmten Schwellenwert abfällt.
Förderung der Aufmerksamkeit des Fahrers
Im Übrigen treten die oben genannten Änderungen der geschätzten charakteristischen Werte der Fahraktivitäten häufig dann auf, wenn der Grad der Änderung der Fahraktivität des Fahrers groß oder drastisch ist. In diesem Fall wird die Häufigkeit, mit der die Rückkopplungsfaktoren aktualisiert werden, groß. Diese Situation geht von einem Fall aus, in dem es dem Fahrer nicht gut geht, einem Fall, in dem sich die vorbeifahrende Umgebung des Fahrzeugs drastisch ändert, und dergleichen. Somit kann im Hinblick darauf, zu bewirken, dass der Fahrer eine solche Situation erkennt, gemäß der Erfindung eine Aufmerksamkeitsförderung, die die Aufmerksamkeit des Fahrers fördert, zum Beispiel durch Anzeigen einer Warnung, Ausgeben eines Alarm etc., wenn die Häufigkeit der Aktualisierungen der Rückkopplungsfaktoren eine vorbestimmte Häufigkeit überschreitet, vorgesehen sein. Insbesondere kann in dem Assistenzregler von 2B die Aktualisierungsentscheidungseinheit ferner die Anzahl der Aktualisierungen der Rückkopplungsfaktoren zählen und eine Anweisung zur Förderung des Aufmerksamkeit an eine Aufmerksamkeitsförderungsvorrichtung senden, wenn die Häufigkeit eine vorbestimmte Häufigkeit erreicht. Die Aufmerksamkeitsförderungsvorrichtung kann beim Empfangen der Anweisung zum Fördern der Aufmerksamkeit einen Alarm an den Fahrer ausgeben. Der Alarm kann in Form eines Tons, eines Zeichens auf einer Anzeige bzw. einem Display oder dergleichen sein. Gemäß dieser Konfiguration kann der Fahrer den Grad der Änderung der Antwortcharakteristik seines Fahrverhaltens erkennen. Daher besteht ein Vorteil dahingehend, dass die Sicherheit während des Fahrens des Fahrzeugs erhöht werden kann.
Ferner kann die Information über die Häufigkeit der Aktualisierungen der Rückkopplungsfaktoren zur Fahreranalyse eingesetzt werden. Zum Beispiel ist es wahrscheinlich, dass, wenn die Häufigkeit der Aktualisierung der Rückkopplungsfaktoren bei einem bestimmten Fahrer auf Stadtstraßen klein ist, jedoch auf Autobahnen oder Hauptverkehrsstraßen groß ist, sich die Charakteristik der Fahraktivitäten auf Autobahnen oder Hauptverkehrsstraßen ändern. Der Fahrer kann über ein solches Ergebnis benachrichtigt werden.
Somit werden in der oben genannten Fahrunterstützungs-Regelungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung die Struktur, die eine Antwort der Bewegung des Fahrzeugs liefert, und die Struktur, die eine Antwort der Fahraktivitäten des Fahrers liefert, als ein integrales System betrachtet, und die Theorie des Optimalreglers wird auf das System angewendet, um den Sollwert des Lenkassistenzmoments und den Sollwert der Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern als Zustandrückkopplungswert zu bestimmen und zu realisieren. Gemäß dieser Konfiguration werden, wie es weiter oben bereits erwähnt ist, die Regelgrößen, die als Zustandsregelungseingaben gegeben sind, unter Berücksichtigung der Antwort der Fahraktivität des Fahrers berechnet. Daher wird erwartet, dass in dem Prozess der Realisierung des durch die mechanische Eingabe erforderlichen Sollzustands die Abweichung zwischen der Bewegung des Fahrzeugs gemäß den Regelgrößen und der mit die Lenkaktivität des Fahrers beabsichtigte Bewegung des Fahrzeugs kleiner ist als wenn die Regelgrößen als Störung behandelt werden, ohne die Antwort der Fahraktivität des Fahrers zu berücksichtigen. Das heißt, in der Fahrunterstützungsregelung gemäß der Ausführungsform der Erfindung ist in dem Prozess der Realisierung des durch die mechanische Eingabe erforderlichen Sollzustands die Abweichung zwischen die Lenkaktivität des Fahrers und der mechanischen Regelung (Lenkmomentassistenzregelung und Rechts-/Links-Radbrems-/Antriebskraftverteilungsregelung) verringert, und es wird ein Versuch unternommen, das von dem Fahrer entwickelte Gefühl der Fremdartigkeit für die Regelungsoperation zu verringern.
Bisher ist die Ausführungsform der Erfindung beschrieben, jedoch können leicht viele Korrekturen und Veränderungen durch den Fachmann durchgeführt werden. Die Erfindung ist nicht auf die beispielhafte Ausführungsform begrenzt. Es ist klar, dass die Erfindung auf verschiedene Vorrichtungen angewendet werden kann, ohne von ihrem Konzept abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-042741 A [0002, 0003]
JP 2000-72021 A [0002, 0003]

Claims

Fahrunterstützungs-Regelungsvorrichtung für ein Fahrzeug, das mit einem Lenkassistenzmechanismus und einem Mechanismus zur Brems-/Antriebskraftverteilung für rechte und linke Räder ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: einen Fahrzeugbewegungsindexwert-Ermittlungsabschnitt, der einen Fahrzeugbewegungsindexwert als einen Indexwert eines Bewegungszustands des Fahrzeugs ermittelt; einen Abschnitt zur Ermittlung eines Indexwerts der momentanen Fahraktivität, der einen Indexwert der momentanen Fahraktivität als einen Indexwert eines Fahraktivitätszustands eines Fahrers des Fahrzeugs ermittelt; einen Abschnitt zum Schätzen eines charakteristischen Werts einer Fahraktivität des Fahrers, der einen charakteristischen Wert der Fahraktivität des Fahrers, der die Fahraktivität des Fahrers repräsentiert, auf der Grundlage des Fahrzeugbewegungsindexwerts und des Indexwerts der momentanen Fahraktivität schätzt; einen Abschnitt zum Bestimmen eines Sollwerts eines Fahrzeugbewegungs-/Fahraktivitäts-Zustands, der unabhängig von die Lenkaktivität des Fahrers einen Fahrzeugbewegungs-Sollwert als einen Sollwert des Fahrzeugbewegungsindexwerts und einen Sollwert der momentanen Fahraktivität als einen Sollwert des Indexwerts der momentanen Fahraktivität in der Fahrunterstützungsregelung bestimmt; einen Regelungs-Sollwert-Bestimmungsabschnitt, der einen Sollwert eines Lenkassistenzmoments und einen Sollwert einer Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern, die wenigstens entweder eine Differenz zwischen dem Fahrzeugbewegungs-Sollwert und dem Fahrzeugbewegungsindexwert oder eine Differenz zwischen dem Sollwert der momentanen Fahraktivität und dem Indexwert der momentanen Fahraktivität konvergieren, unter Verwendung eines charakteristischen Werts der Fahrzeugbewegung, der eine Bewegungscharakteristik des Fahrzeugs repräsentiert, des Werts der Fahraktivität des Fahrers, des Fahrzeugbewegungsindexwerts und des Indexwert der momentanen Fahraktivität bestimmt; einen Lenkassistenzmoment-Regelungsabschnitt, der ein Lenkassistenzmoment, das durch den Lenkassistenzmechanismus geliefert wird, auf den Sollwert des Lenkassistenzmoments regelt; und einen Rechts/links-Brems-/Antriebskraft-Differenz-Regelungsabschnitt, der eine Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern, die durch den Mechanismus zur Brems-/Antriebskraftverteilung für die rechten und die linken Räder geliefert wird, auf den Sollwert der Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern regelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: der Regelungs-Sollwert-Bestimmungsabschnitt umfasst: einen Rückkopplungsfaktor-Berechnungsabschnitt, der einen Rückkopplungsfaktor, der zu wenigstens entweder der Differenz zwischen dem Fahrzeugbewegungs-Sollwert und dem Fahrzeugbewegungsindexwert oder der Differenz zwischen dem Sollwert der momentanen Fahraktivität und dem Indexwert der momentanen Fahraktivität konvergiert, unter Verwendung einer Theorie eines Optimalreglers mit Hilfe einer Zustandsgleichung, die den Bewegungszustand des Fahrzeugs und den Fahraktivitätszustand des Fahrers repräsentiert und die durch Zusammenfassen entsprechender Bewegungsgleichungen in einer Querrichtung des Fahrzeugs, einer Gierrichtung des Fahrzeugs und einer Drehrichtung gelenkter Rädern gewonnen wird, die unter Verwendung des charakteristischen Werts der Fahrzeugbewegung repräsentiert wird, und ferner einer Zustandsgleichung, die ein Lenkmoment des Fahrers liefert, das unter Verwendung des geschätzten Werts der Fahraktivität des Fahrers repräsentiert wird, zu einem Gleichungssystem gewonnen wird, berechnet, und einen Regelungs-Sollwert-Berechnungsabschnitt, der den Sollwert des Lenkassistenzmoments und den Sollwert der Differenz der Brems-/Antriebskräfte zwischen den rechten und den linken Rädern, unter Verwendung von wenigstens die Differenz zwischen dem Fahrzeugbewegungs-Sollwert und dem Fahrzeugbewegungsindexwert und die Differenz zwischen dem Sollwert der momentanen Fahraktivität und dem Indexwert der momentanen Fahraktivität, und den Rückkopplungsfaktor berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückkopplungsfaktor-Berechnungsabschnitt den Rückkopplungsfaktor unter Verwendung des zuletzt geschätzten Werts der Fahraktivität des Fahrers aktualisiert, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückkopplungsfaktor-Berechnungsabschnitt eine Aktualisierung des Rückkopplungsfaktors durchführt, wenn eine Bewertungsfunktion, die mit zunehmender/abnehmender Differenz zwischen dem geschätzten Wert der Fahraktivität des Fahrers und einem Wert der normativen Fahraktivität des Fahrers als einem Wert der Fahraktivität des Fahrers eines entsprechenden Modells eines normativen Fahrers zunimmt/abnimmt, von einem vorbestimmten Bereich abweicht.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertungsfunktion eine Funktion einer Differenz zwischen dem geschätzten Wert der Fahraktivität des Fahrers und dem Wert der normativen Fahraktivität des Fahrers ist und ferner auf der Grundlage einer Fahrhistorie des Fahrers und der Fahraktivität des Fahrers und/oder einer Information über eine Umgebung des Fahrzeugs zunimmt/abnimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner umfasst: einen Aufmerksamkeits-Förderungsabschnitt, der eine Förderung der Aufmerksamkeit des Fahrers durchführt, wenn eine Häufigkeit der Aktualisierung des Rückkopplungsfaktors eine vorbestimmte Häufigkeit überschreitet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugbewegungs-Sollwert und der Sollwert der momentanen Fahraktivität ein Fahrzeugbewegungsindexwert und ein Sollwert der momentanen Fahraktivität sind, die unter der Annahme berechnet werden, dass eine Soll-Verlagerung des Fahrzeugs, die auf der Grundlage einer Information über eine Umgebung des Fahrzeugs oder einen Soll-Kurs des Fahrzeugs bestimmt wird, durch ein Modell eines normativen Fahrers realisiert wird.