DE102017100043A1 - Steuereinheit für ein fahrzeug und steuerungsverfahren für ein fahrzeug - Google Patents

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Yutaka Sato
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Fuji Jukogyo KK
Fuji Heavy Industries Ltd
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Abstract

Eine Steuereinheit (200) für ein Fahrzeug (1000) weist Folgendes auf: einen Rechner (214) für zusätzliches Fahrzeuggiermoment, der ein zusätzliches Fahrzeuggiermoment, das auf ein Fahrzeug (1000) aufzubringen ist, auf der Basis einer Gierrate des Fahrzeugs (100) berechnet; ein Lenkmoment-Befehlsmodul (246), das ein Assistenzmoment eines Lenkvorgangs eines Lenksystems (140) vorgibt; ein Links/Rechts-Antriebskraftmoment-Befehlsmodul (246), das ein Links/Rechts-Radantriebsmoment vorgibt und ein Moment unabhängig von dem Lenksystem (140) auf das Fahrzeug (1000) aufbringt; ein Ladezustands-Ermittlungsmodul (137), das einen Ladezustand einer elektrische Energie speichernden Batterie (136) ermittelt, die als Antriebsquelle zum Aufbringen des zusätzlichen Fahrzeuggiermoments dient; und eine Einstelleinrichtung (244), die das Assistenzmoment und das Links/Rechts-Radantriebsmoment auf der Basis des Ladezustands einstellt, um das zusätzliche Fahrzeuggiermoment aufzubringen.

Description

  • HINTERGRUND
  • 1. Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinheit für ein Fahrzeug und auf ein Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug.
  • 2. Einschlägiger Stand der Technik
  • In der ungeprüften japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2007-325 372 A ist beispielsweise offenbart, dass ein Elektrofahrzeug gesteuert wird, das einen ersten Motor, der ein Primärantriebsrad antreibt, einen zweiten Motor, der ein Sekundärantriebsrad antreibt, sowie eine Batterie aufweist, wobei der Ladezustand (SOC) und die Temperatur der elektrischen Batterie überprüft werden, um festzustellen, ob eine Antriebskraft-Verteilungssteuerung ausgeführt werden kann, wobei das erforderliche Drehmoment des zweiten Motors bei niedrigem Ladezustand vermindert wird und dann das erforderliche Drehmoment des ersten Motors vermindert wird.
  • Eine von den Motoren auszuführende Drehbewegungs-Antriebskraftsteuerung, die die Differenz zwischen linker und rechter Antriebskraft nutzt, wird mit der Energie einer Hochspannungsbatterie ausgeführt. Der Ladezustand (SOC) der Hochspannungsbatterie macht jedoch einen Unterschied bei den Eigenschaften der Antriebskraftsteuerung.
  • Insbesondere ist es dann, wenn der Ladezustand der Hochspannungsbatterie während einer Kurvenfahrt bzw. Drehbewegung geringer wird, unmöglich, eine Drehbewegungsassistenzsteuerung bzw. Drehassistenzsteuerung durch Ausführen der Antriebskraftsteuerung auszuführen. Daher muss ein Fahrer das Lenkrad stärker drehen oder einen Bremsvorgang ausführen. In einem derartigen Fall muss der Fahrer in Relation zu der Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb kürzerer Zeit reagieren, und somit müsste der Fahrer einen komplizierten Lenkvorgang bei mittlerer bis hoher Fahrzeuggeschwindigkeit ausführen.
  • Die in der JP 2007-325 372 A beschriebene Technologie steuert die Vorderrad- und Hinterrad-Drehmomentverteilung unter Verwendung der Ausgangsdrehmomente des ersten Motors und des zweiten Motors, berücksichtigt jedoch die Drehbewegungs-Antriebskraftsteuerung nicht, die die Differenz zwischen der linken und der rechten Antriebskraft nutzt. Es erfolgt somit keinerlei Berücksichtigung hinsichtlich der Kompensation der Drehassistenzsteuerung unter Ausführung der Antriebskraftsteuerung, wenn der Ladezustand der Hochspannungsbatterie während einer Drehbewegung geringer wird. In diesem Fall ist es schwierig, die Drehassistenzsteuerung unter Aus-führung der Antriebskraftsteuerung zu kompensieren.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist wünschenswert, eine neuartige und verbesserte Steuereinheit für ein Fahrzeug sowie ein neuartiges und verbessertes Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug anzugeben, mit denen sich eine erwünschte Drehbewegung auch dann erzielen lässt, wenn die Lademenge der Batterie zum Ausführen der Drehbewegungs-Antriebskraftsteuerung geringer wird, wobei die Differenz zwischen der linken und der rechten Antriebskraft genutzt wird.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuereinheit für ein Fahrzeug angegeben, wobei die Steuereinheit Folgendes aufweist: einen Rechner für zusätzliches Fahrzeuggiermoment, der ein zusätzliches Fahrzeuggiermoment, das auf ein Fahrzeug aufzubringen ist, auf der Basis einer Gierrate des Fahrzeugs berechnet; ein Lenkmoment-Befehlsmodul, das ein Assistenzmoment eines Lenkvorgangs eines Lenksystems vorgibt; ein Links/Rechts-Antriebskraftmoment-Befehlsmodul, das ein Links/Rechts-Radantriebsmoment vorgibt und ein Moment unabhängig von dem Lenksystem auf das Fahrzeug aufbringt; ein Ladezustands-Ermittlungsmodul, das einen Ladezustand einer elektrische Energie speichernden Batterie ermittelt, die als Antriebsquelle zum Aufbringen des zusätzlichen Fahrzeuggiermoments dient; und eine Einstelleinrichtung, die das Assistenzmoment und das Links/Rechts-Radantriebsmoment auf der Basis des Ladezustands einstellt, um das zusätzliche Fahrzeuggiermoment aufzubringen.
  • Die Einstelleinrichtung kann bei sinkender Lademenge der Batterie das Links/Rechts-Radantriebsmoment reduzieren und das Assistenzmoment erhöhen.
  • Die Einstelleinrichtung kann das Links/Rechts-Radantriebsmoment auf 0 (Null) setzen, wenn die Lademenge der Batterie gleich einem oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist.
  • Die Steuereinheit für ein Fahrzeug kann ferner Folgendes aufweisen: einen Rechner für einen vorhergesagten Schlupfwinkel, der einen vorhergesagten Schlupfwinkel des Fahrzeugs berechnet; einen Rechner für einen bei der Drehbewegung möglichen Schlupfwinkel, der einen bei der Drehbewegung möglichen Schlupfwinkel auf der Basis eines aus Antriebskräften von Rädern ermittelten maximalen Drehbewegungsradius zum Aufbringen des zusätzlichen Fahrzeuggiermoments berechnet; und einen Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner, der eine Schlupfwinkel-Änderungsrate berechnet, bei der es sich um ein Verhältnis des vorhergesagten Schlupfwinkels zu dem bei der Drehbewegung möglichen Schlupfwinkel handelt. Die Einstelleinrichtung kann das Assistenzmoment und das Links/Rechts-Radantriebsmoment auf der Basis des Ladezustands und der Schlupfwinkel-Änderungsrate einstellen.
  • Die Einstelleinrichtung kann bei steigender Schlupfwinkel-Änderungsrate das Links/Rechts-Radantriebsmoment reduzieren und das Assistenzmoment erhöhen.
  • Wenn die Schlupfwinkel-Änderungsrate gleich einem oder höher als ein vorbestimmter Wert ist und die Lademenge der Batterie gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, kann die Einstelleinrichtung das Links/Rechts-Radantriebsmoment unter den Drehmomenten zum Aufbringen des zusätzlichen Giermoments als abgebbares maximales Drehmoment vorgeben und ein verbleibendes Drehmoment als Assistenzmoment vorgeben.
  • Der Rechner für den vorhergesagten Schlupfwinkel kann einen ersten Rechner für einen vorhergesagten Schlupfwinkel, der einen ersten vorhergesagten Schlupfwinkel auf der Basis eines ersten vorhergesagten Drehbewegungsradius berechnet, der auf der Basis einer von einer Kamera detektierten Fahrbahn berechnet wird, sowie einen zweiten Rechner für einen vorhergesagten Schlupfwinkel aufweisen, der einen zweiten vorhergesagten Schlupfwinkel auf der Basis eines zweiten vorhergesagten Drehbewegungsradius berechnet, der auf der Basis eines Lenkradwinkels berechnet wird; der Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner kann einen ersten Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner, der eine erste Schlupfwinkel-Änderungsrate berechnet, bei der es sich um ein Verhältnis des ersten vorhergesagten Schlupfwinkels zu dem bei der Drehbewegung möglichen Schlupfwinkel handelt, sowie einen zweiten Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner aufweisen, der eine zweite Schlupfwinkel-Änderungsrate berechnet, bei der es sich um ein Verhältnis des zweiten vorhergesagten Schlupfwinkels zu dem bei der Drehbewegung möglichen Schlupfwinkel handelt; die Steuereinheit kann ferner eine Schlupfwinkel-Änderungsraten-Bestimmungseinrichtung aufweisen, die die erste Schlupfwinkel-Änderungsrate und die zweite Schlupfwinkel-Änderungsrate vergleicht und die höhere Rate als Schlupfwinkel-Änderungsrate bestimmt; und die Einstelleinrichtung kann das Assistenzmoment und das Links/Rechts-Radantriebsmoment auf der Basis des Ladezustands und der von der Schlupfwinkel-Änderungsraten-Bestimmungseinrichtung bestimmten Schlupfwinkel-Änderungsrate einstellen.
  • Die Steuereinheit für ein Fahrzeug kann ferner Folgendes aufweisen: eine Schlupfbestimmungseinrichtung, die einen Schlupf des Fahrzeugs feststellt. Wenn bei dem Fahrzeug ein Schlupf festgestellt wird, kann die Einstelleinrichtung das Links/Rechts-Radantriebsmoment reduzieren und das Assistenzmoment erhöhen.
  • Die Steuereinheit für ein Fahrzeug kann ferner Folgendes aufweisen: einen Zielgierraten-Rechner, der eine Zielgierrate des Fahrzeugs berechnet; einen Fahrzeuggierraten-Rechner, der einen Gierraten-Modellwert von einem Fahrzeugmodell berechnet; einen Gierratensensor, der eine tatsächliche Gierrate des Fahrzeugs detektiert; und einen Rückkopplungs-Gierraten-Rechner, der eine Rückkopplungs-Gierrate aus dem Gierraten-Modellwert und der tatsächlichen Gierrate berechnet durch Verteilen des Gierraten-Modellwerts und der tatsächlichen Gierrate auf der Basis einer Differenz zwischen dem Gierraten-Modellwert und der tatsächlichen Gierrate. Der Rechner für zusätzliches Fahrzeuggiermoment kann das zusätzliche Fahrzeuggiermoment auf der Basis einer Differenz zwischen der Zielgierrate und der Rückkopplungs-Gierrate berechnen.
  • Der Zielgierraten-Rechner kann einen ersten Zielgierraten-Rechner, der eine erste Zielgierrate aus einem Bild einer Kamera berechnet, sowie einen zweiten Zielgierraten-Rechner, der eine zweite Zielgierrate auf der Basis eines Lenkradwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, aufweisen sowie die Zielgierrate auf der Basis der ersten Zielgierrate und der zweiten Zielgierrate berechnen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug angegeben, wobei das Steuerungsverfahren folgende Schritte aufweist: Berechnen eines zusätzlichen Fahrzeuggiermoments, das auf ein Fahrzeug aufzubringen ist, auf der Basis einer Gierrate des Fahrzeugs; Vorgeben eines Assistenzmoments eines Lenkvorgangs eines Lenksystems; Vorgeben eines Links/Rechts-Radantriebsmoments, das ein Moment unabhängig von dem Lenksystem auf das Fahrzeug aufbringt; Ermitteln eines Ladezustands einer elektrische Energie speichernden Batterie, die als Antriebsquelle zum Aufbringen des zusätzlichen Fahrzeuggiermoments dient; und Einstellen des Assistenzmoments und des Links/Rechts-Radantriebsmoments auf der Basis des Ladezustands zum Aufbringen des zusätzlichen Fahrzeuggiermoments.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Konstruktion eines Fahrzeugs mit einem Hochspannungssystem und einem 12-V-System;
  • 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Servolenkungsmechanismus, der in dem Fahrzeug gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen ist;
  • 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Traktionskreis-Charakteristik eines Reifens beim Auftreten von Schlupf;
  • 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Technik zum Berechnen eines Drehmoments eines elektrischen Servolenkungsmotors;
  • 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Konstruktionselementen einer Steuereinheit sowie umliegender Komponenten gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail;
  • 7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens für eine Erkennungseinrichtung für eine äußere Umgebung, um eine laterale Abweichung ε von einem Fahrweg zu berechnen;
  • 8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verstärkungskennfelds, das verwendet wird, wenn eine Wichtungsverstärkungs-Berechnungseinrichtung eine Wichtungsverstärkung a berechnet;
  • 9 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Gesamtverarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 10 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer Übersicht eines Drehbewegungs-Steuervorgangs, der von einer Links/Rechts-Antriebskraftverteilungs- und Lenkradsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen ist;
  • 11 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Vorgangs bei einem Schritt S112 der 9 im Detail;
  • 12 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Vorgangs zur Schlupfbestimmungs-Berechnung in einem Schritt S127 der 11;
  • 13 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer Übersicht bei einem Vorgang in dem Schritt S120 der 11;
  • 14 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Vorgangs in dem Schritt S120 der 11 in detaillierterer Weise;
  • 15 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Vorgangs in einem Schritt S122 der 11 in detaillierterer Weise;
  • 16 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer Verarbeitung für eine Berechnungseinrichtung für einen vorhergesagten Kurvenradius, um einen vorhergesagten Kurvenradius tgtRcam zu berechnen, sowie für eine Berechnungseinrichtung für einen vorhergesagten Schlupfwinkel, um einen vorhergesagten Schlupfwinkel tgtβcam zu berechnen;
  • 17 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug und eine Fahrbahn von einem Ort oberhalb des Fahrzeugs;
  • 18 eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung eines Kennfelds einer Antriebskraft für einen kritischen Drehbewegungsradius, das verwendet wird, wenn eine Berechnungseinrichtung für einen maximalen Drehbewegungsradius einen maximalen Drehbewegungsradius tvmaxR berechnet;
  • 19A eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung eines Ablaufs zum Erzeugen des Kennfelds der 18;
  • 19B eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung eines Ablaufs zum Erzeugen des Kennfelds der 18;
  • 19C eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung eines Ablaufs zum Erzeugen des Kennfelds der 18;
  • 19D eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung eines Ablaufs zum Erzeugen des Kennfelds der 18;
  • 20A eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung einer vorteilhaften Wirkung, die durch einen Steuervorgang gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt wird; und
  • 20B eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung einer vorteilhaften Wirkung, die durch einen Steuervorgang gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt wird.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei erwähnt, dass in der vorliegenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen Konstruktionselemente mit im Wesentlichen der gleichen Funktion und Konstruktion mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Konstruktionselemente verzichtet wird.
  • Als erstes wird die Konstruktion eines Fahrzeugs 1000 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Fahrzeugs 1000 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 dargestellt, besitzt das Fahrzeug 1000 Vorderräder 100 und 102, Hinterräder 104 und 106, Antriebskraft-Generatoren (d. h. Motoren) 108, 110, 112 und 114, die jeweils die Vorderräder 100 und 102 sowie die Hinterräder 104 und 106 antreiben, Getriebe 116, 118, 120 und 122, die die Antriebskräfte der Motoren 108, 110, 112 und 114 jeweils zu den Vorderrädern 100 und 102 und den Hinterrädern 104 und 106 übertragen, Inverter 123, 124, 125 und 126, die die jeweiligen Motoren 108, 110, 112 und 114 steuern, Radgeschwindigkeitssensoren 127 und 128, die jeweils die Radgeschwindigkeiten (d. h. die Fahrzeuggeschwindigkeit V) der Hinterräder 104 und 106 detektieren.
  • Weiterhin besitzt das Fahrzeug 1000 ein Lenkrad 130, das die Vorderräder 100 und 102 lenkt, einen Längsbeschleunigungssensor 132, einen Querbeschleunigungssensor 134, eine Batterie 136, ein Ladezustand-Ermittlungsmodul 137, das den Ladezustand (SOC) der Batterie ermittelt, einen Lenkrad-Winkelsensor 138, einen Servolenkungsmechanismus 140, einen Gierratensensor 142, einen Schaltsperren-Positionssensor (IHN) 144), einen Gaspedal-Öffnungswertsensor 146 und eine Steuereinheit (d. h. eine Steuerung) 200.
  • Das Fahrzeug 1000 gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit den Motoren 108, 110, 112 und 114 zum jeweiligen Antreiben der Vorderräder 100 und 102 sowie der Hinterräder 104 und 106 ausgestattet. Somit ist es möglich, das Antriebsmoment an jedem der Vorderräder 100 und 102 sowie der Hinterräder 104 und 106 zu steuern. Somit kann durch das Ausführen einer Links/Rechts-Antriebskraftsteuerung an jedem der Vorderräder 100 und 102 sowie der Hinterräder 104 und 106 eine Gierrate durch Drehmomentverteilungssteuerung unabhängig von der Erzeugung einer Gierrate durch Lenken der Vorderräder 100 und 102 erzeugt werden, und auf diese Weise kann eine Assistenz bei einem Lenkvorgang bereitgestellt werden.
  • Mit anderen Worten, es wird bei dem Fahrzeug 1000 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Drehassistenzsteuerung ausgeführt, d. h. es wird Unterstützung beim Lenkvorgang geleistet, indem ein Drehbewegungsmoment (das im Folgenden auch als Giermoment bezeichnet wird) auf der Basis einer Fahrzeugdrehbewegungs-Winkelgeschwindigkeit (die im Folgenden auch als Gierrate bezeichnet wird) bereitgestellt wird.
  • Der Antrieb der Motoren 108, 110, 112 und 114 wird durch Steuern der den Motoren 108, 110, 112 und 114 entsprechenden Inverter 123, 124, 125 bzw. 126 auf der Basis von Anweisungen von der Steuereinheit 200 gesteuert. Die Antriebskräfte der Motoren 108, 110, 112 und 114 werden durch die jeweiligen Getriebe 116, 118, 120 und 122 zu den Vorderrädern 100 und 102 und den Hinterrädern 104 und 106 übertragen.
  • Bei jedem der Motoren 108, 110, 112 und 114 und der Inverter 123, 124, 125 und 126, die in dem Fahrzeug 1000 verwendet werden, handelt es sich um eine Einrichtung mit hohem Ansprechvermögen, wobei das Fahrzeug 1000 in der Lage ist, die rechten und die linken Räder unabhängig anzutreiben. Bei dem vorstehend beschriebenen Fahrzeug 1000 kann das Drehbewegungsmoment (d. h. das Giermoment) auf der Basis der Fahrzeugdrehbewegungs-Winkelgeschwindigkeit (d. h. der Gierrate) zum Ausführen der Drehassistenzsteuerung, d. h. zur Bereitstellung einer Assistenz bei dem Lenkvorgang, gesteuert werden.
  • Der Servolenkungsmechanismus 140 steuert die Lenkwinkel der Vorderräder 100 und 102 durch Drehmomentsteuerung oder Winkelsteuerung in Abhängigkeit von einer Betätigung des Lenkrads 130 durch einen Fahrer. Der Lenkradwinkelsensor 138 misst einen Lenkradwinkel θh, der von dem das Lenkrad 130 betätigenden Fahrer eingegeben wird. Der Gierratensensor 142 misst eine tatsächliche Gierrate γ des Fahrzeugs 1000. Die Radgeschwindigkeitssensoren 127 und 128 messen die Fahrzeuggeschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000.
  • Es sei erwähnt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform begrenzt ist und dass auch ein Fahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung derart ausgebildet sein kann, dass nur die Hinterräder 104 und 106 in voneinander unabhängiger Weise Antriebskräfte erzeugen können. Auch sei erwähnt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Drehmomentverteilungssteuerung mit Antriebskraftsteuerung beschränkt ist, und dass eine weitere Implementierung der vorliegenden Erfindung beispielsweise bei einem Vierrad-Lenksystem angewendet werden kann, bei dem auch die Lenkwinkel der Hinterräder gesteuert werden.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Konstruktion des Fahrzeugs 1000, das ein Hochspannungssystem 1010 und ein 12-V-System 1020 besitzt. Das Hochspannungssystem 1010 weist die vorstehend beschriebenen Motoren 108, 110, 112 und 114 sowie die Inverter 123, 124, 125 und 126 zum Antreiben des Fahrzeugs 1000 auf. Das 12-V-System 1020 besitzt ein elektrisches Fahrzeuganlagen-System, wie z. B. eine Klimaanlage, ein Lenkrad mit elektrischer Servolenkung, Leuchten sowie einen Scheibenwischer.
  • Wie in 2 dargestellt, besitzt das Fahrzeug 1000 eine Hochspannungsbatterie 1040, die dem Hochspannungssystem 1010 Strom zuführt, einen Gleichstrom/Gleichstrom- bzw. DC/DC-Wandler 1030, der die Spannung der Hochspannungsbatterie 1040 wandelt und dem 12-V-System 1020 Strom zuführt, eine 12-V-Blei-Säure-Batterie 1022 sowie eine bordeigene Batterieladeeinrichtung 1050.
  • Wie in 2 dargestellt, besitzt das Stromversorgungssystem eines Fahrzeugs, wie z. B. eines hybridelektrischen Fahrzeugs und eines elektrischen Fahrzeugs, zwei Arten von Systemen: das 12-V-System 1020 sowie das Hochspannungssystem 1010. Die Blei-Säure-Batterie 1022 wird als Puffer verwendet, und die Spannung von der Hochspannungsbatterie 1040 wird durch den DC/DC-Wandler 1030 herunter transformiert, um dadurch dem 12-V-System 1020 Strom zuzuführen. Somit sind keine Generatoren (wie z. B. Lichtmaschinen und Dynamos) von Fahrzeugen angebracht, die von herkömmlichen Verbrennungs-motoren mit interner Verbrennung angetrieben werden.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Servolenkungsmechanismus 140 (Lenksystem), das in dem Fahrzeug 1000 gemäß der vorliegenden Erfindung vorhanden ist. Das Fahrzeug 1000 gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Steer-by-Wire-System oder ein aktives Lenksystem gemäß der Darstellung in 3 als Lenksystem auf.
  • Ein Vorderrad wird durch die Antriebskraft eines elektrischen Servolenkungsmotors 1060 gelenkt, und der elektrische Servolenkungsmotor 1060 wird durch Energie angetrieben, die von dem DC/DC-Wandler 1030 bereitgestellt wird, der die Spannung der Hochspannungsbatterie 1040 in jeglichem der Systeme herunter transformiert. Die Steuerung über das Drehmoment des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 ermöglicht eine Änderung des Ausmaßes, in dem das Fahrzeug 1000 eine Drehbewegung in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Lenkbetätigungsausmaß durch den Fahrer ausführt.
  • Wenn das Fahrzeug 1000 mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion eine Drehbewegung ausschließlich unter Verwendung einer Lenkradbetätigung während seiner Drehbewegung ausführt, zeigt sich die Effizienz in der Umsetzung, wenn der DC/DC-Wandler 1030 herunter transformiert, wobei dies Einfluss auf die Leistung und die Kraftstoffkosten als Resultat der Effizienz der internen Leistungsumwandlung hat.
  • Die von den Motoren 108, 110, 112 und 114 auszuführende Antriebskraftsteuerung unter Verwendung der Differenz zwischen der linken und der rechten Antriebskraft wird durch die Leistung der Hochspannungsbatterie 1040 ausgeführt, jedoch führt der Ladezustand (SOC) der Hochspannungsbatterie 1040 zu einer Differenz bei den Eigenschaften der Antriebskraftsteuerung. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Hochspannungsbatterie 1040 als ”Antriebsquelle” dienen. Wenn der Ladezustand der Hochspannungsbatterie 1040 während einer Drehbewegung geringer wird, ist es nicht möglich, den Drehassistenz-Steuervorgang durch Ausführen der Antriebskraftsteuerung auszuführen.
  • Somit muss ein Fahrer das Lenkrad stärker drehen oder einen Bremsvorgang ausführen. In diesem Fall muss der Fahrer in Relation zu der Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb einer kürzeren Zeit reagieren, und somit müsste der Fahrer einen komplizierten Lenkvorgang bei einer mittleren bis hohen Fahrzeuggeschwindigkeit ausführen.
  • Wenn der Ladezustand der Hochspannungsbatterie 1040 geringer wird, dann wird somit der durch die Links/Rechts-Antriebskraftverteilung der Motoren und 108, 110, 112 und 114 auszuführende Drehbewegungs-Steuervorgang auf den von dem elektrischen Servolenkungsmotor 1060 auszuführenden Lenkrad-Steuervorgang umgeschaltet, um dadurch das Drehmoment des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 bei der vorliegenden Erfindung zu erhöhen. Dies veranlasst das Fahrzeug 1000, eine Drehbewegung mehr in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Lenkbetätigungsausmaß durch den Fahrer auszuführen.
  • Die Ausführung des von den Motoren 108, 110, 112 und 114 auszuführenden Antriebskraft-Steuervorgangs, der die Differenz zwischen der linken und der rechten Antriebskraft nutzt, kann bei dem Fahrzeug 1000 Schlupf hervorrufen sowie zu einem instabilen Verhalten unter Bedingungen führen, unter denen eine Straßenoberfläche einen niedrigen μ-Wert aufweist, auf der Schlupf des Fahrzeugs 1000 wahrscheinlich ist.
  • Der Drehbewegungs-Steuervorgang, der mittels der Links/Rechts-Antriebskraftverteilung der Motoren 108, 110, 112 und 114 auf der Basis des Schlupfwinkels des Fahrzeugs 1000 auszuführen ist, wird somit bei der vorliegenden Erfindung bei Bedarf auf den von dem elektrischen Servolenkungsmotor 1060 auszuführenden Lenkrad-Steuervorgang umgeschaltet.
  • Wenn Schlupf auftritt, wird der von den Motoren 108, 110, 112 und 114 auszuführende Antriebskraft-Steuervorgang, der die Differenz zwischen der linken und der rechten Antriebskraft nutzt, auf den Steuervorgang umgeschaltet, der durch das Motordrehmoment des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 auszuführen ist, so dass auf diese Weise eine vorbestimmte Drehbewegung erzielt wird und das Fahrzeugverhalten stabil wird.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Traktionskreis-Kennlinie eines Reifens beim Auftreten von Schlupf und veranschaulicht die Relation der Längskräfte und der Querkräfte der Hinterräder 106 und 108. Die Stabilisierung des Verhaltens des Fahrzeugs 1000 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 ausführlich beschrieben.
  • Im Hinblick auf die Kennlinie, die die Relation der Längskräfte und Querkräfte der Hinterräder 106 und 108 angibt (und die im Folgenden auch als Traktionskreis-Kennlinie eines Reifens bezeichnet wird) ist bei Ausführung einer Drehbewegung auf der Basis der Links/Rechts-Antriebskraftverteilung, so dass Längskräfte bis zu dem Pfeil A51 der in 4 veranschaulichten Längsachse erzeugt werden, die Breite des Pfeils A52 entlang der Querachse auf einem akzeptablen Niveau der Seitenkräfte.
  • Wenn die Längskräfte bis zu dem Pfeil 53 in diesem Zustand steigen, kommt es zu einem Überschreiten des Traktionskreises und somit zum Auftreten von Schlupf. Wenn Schlupf aufgrund einer Drehbewegung auf der Basis der Links/Rechts-Antriebskraftverteilung auftritt, wird die Drehbewegung erzielt durch Umschalten des Steuervorgangs auf einen winkelmäßigen Steuervorgang eines Lenkradwinkels sowie Steuerung von Drehmomenten des elektrischen Servolenkungsmotors 1060.
  • Somit kehren die Längskräfte zu dem Pfeil 51 zurück, und das Auftreten von Schlupf kann somit minimiert werden. Wenn beispielsweise eine Drehbewegung nach rechts auf der Basis der Links/Rechts-Antriebskraftverteilung ausgeführt wird und das Ausmaß der Drehbewegung nach rechts in dieser Richtung aufgrund von Schlupf des Fahrzeugs 1000 unzulänglich ist, wird ein Assistenzmoment von dem elektrischen Servolenkungsmotor 1060 auf die Seite der Drehbewegung nach rechts aufgebracht.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Technik zum Berechnen eines Drehmoments des elektrischen Servolenkungsmotors 1060. Das Drehmoment des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 kann ermittelt werden durch Addieren eines Selbstausrichtungs-Drehmoments, eines Drehmoments, das ermittelt wird aus einer Distanz zwischen einem Reifendrehungs-Mittelpunkt und einer Spurstange, sowie eines Drehmoments um einen Reifen, das durch Umwandeln eines Lenkwinkels einer angegebenen Stufe in eine Winkelbeschleunigung sowie Multiplizieren derselben mit der Trägheit für eine Ebenen-Steuerung sowie anschließendes Dividieren des Additionsresultats durch ein Lenkgetriebeverhältnis. Es sei erwähnt, dass Details dieses Rechenverfahrens für ein Drehmoment des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 nachfolgend noch beschrieben werden.
  • In Anbetracht des vorstehend beschriebenen Aspekts wird ein für eine Drehbewegung zu verwendender Mechanismus bei der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von einem Belastungszustand der Stromversorgung des 12-V-Systems 1020 sowie des Ladezustands (SOC) der Hochspannungsbatterie 1040 ausgewählt. Ferner wird eine Drehbewegung durch Links/Rechts-Antriebskräfte in Bereichen ausgeführt, in denen eine Drehassistenz möglich ist, und zwar auf der Basis von Links/Rechts-Antriebskräften aufgrund einer vorhergesagten Kurven- bzw. Drehbewegungs-Fahrspur auf der Basis einer externen Erkennung sowie eines Lenkvorgangs. Details hierzu werden im Folgenden beschrieben.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Konstruktion der Steuereinheit 200 sowie der umliegenden Komponenten gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Detail. Die Steuereinheit 200 weist eine Erkennungseinrichtung 202 für eine äußere Umgebung, einen bordeigenen Sensor 204, einen Drehassistenzwinkel-Rechner 206, einen Kurvensteuerungsvorschau-Zielgierraten-Rechner 208, einen Zielgierraten-Rechner 209, einen Steuerungs-Zielgierraten-Rechner 210, Subtrahierer 212 und 213, einen Rechner 214 für ein zusätzliches Fahrzeuggiermoment, einen Rechner 216 für einen vorhergesagten Drehbewegungsradius, einen Rechner 218 für einen vorhergesagten Schlupfwinkel, einen Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner 220 und einen Fahrzeuggierraten-Rechner 222 auf.
  • Die Steuereinheit 200 weist ferner einen Gierraten-F/B-Rechner 224, einen Wichtungsverstärkungs-Rechner 226, einen weiteren Rechner 228 für einen vorhergesagten Drehbewegungsradius, einen weiteren Rechner 230 für einen vorhergesagten Schlupfwinkel, einen weiteren Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner 232, einen Rechner 234 für eine maximale Motordrehmoment-Antriebskraft, einen Rechner 236 für einen maximalen Drehbewegungsradius, einen Rechner 238 für einen bei der Drehbewegung möglichen Schlupfwinkel, eine Schlupfwinkel-Änderungsraten-Bestimmungseinrichtung 240, einen Rechner 242 zur Bestimmung des Drehbewegungsmechanismus, einen Antriebskraft-Rechner 244, eine Schlupfbestimmungseinrichtung 245, ein Lenkmoment-Befehlsmodul 246 sowie ein Befehlsmodul 248 für erforderliches Motordrehmoment auf.
  • Gemäß 6 weist der bordeigene Sensor 204 die Radgeschwindigkeitssensoren 127 und 128, den Längsbeschleunigungssensor 132, den Querbeschleunigungssensor 134, den Lenkradwinkelsensor 138, den Gierratensensor 142 und den Gaspedal-Öffnungswertsensor 146 auf, die alle bereits vorstehend genannt worden sind. Der Lenkradwinkelsensor 138 misst den Lenkradwinkel θh des Lenkrads 130. Ferner misst der Gierratensensor 142 die tatsächliche Gierrate γ des Fahrzeugs 1000, und die Radgeschwindigkeitssensoren 127 und 128 messen die Fahrzeuggeschwindigkeit V. Der Querbeschleunigungssensor 134 misst die Querbeschleunigung Ay des Fahrzeugs 1000.
  • Der Zielgierraten-Rechner 209 berechnet eine Zielgierrate γ_tgt auf der Basis des Lenkradwinkels θh und der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Insbesondere berechnet der Zielgierraten-Rechner 209 die Zielgierrate γ_tgt unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung (1), die ein übliches zweidimensionales Zweirad-Modell darstellt. Die Zielgierrate γ_tgt wird berechnet, indem anhand der nachfolgenden Gleichungen (2) und (3) berechnete Werte auf der rechten Seite der Gleichung (1) substituiert werden. Die berechnete Zielgierrate γ_tgt wird dem Subtrahierer 212 zugeführt.
    Figure DE102017100043A1_0002
  • Es sei erwähnt, dass die Variablen, die Konstanten und der Operator in den Gleichungen (1) bis (3) wie folgt sind.
    • γ_tgt
    Zielgierrate
    θh
    Lenkradwinkel
    V
    Fahrzeuggeschwindigkeit
    T
    Zeitkonstante des Fahrzeugs
    S
    Laplace-Operator
    N
    Lenkungsübersetzungsverhältnis
    l
    Fahrzeugradstand
    lf
    Distanz von dem Schwerpunkt des Fahrzeugs bis zu einem Vorderradzentrum
    lr
    Distanz von dem Schwerpunkt des Fahrzeugs bis zu einem Hinterradzentrum
    m
    Gewicht des Fahrzeugs
    Kftgt
    Ziel-Seitenführungskraft (der Vorderräder)
    Krtgt
    Ziel-Seitenführungskraft (der Hinterräder).
  • Wie vorstehend gezeigt, wird die Zielgierrate γ_tgt anhand der Gleichung (1) unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Lenkradwinkels θh als Variable berechnet. Bei der Konstante Atgt in Gleichung (2) handelt es sich um eine Konstante, die charakteristische Eigenschaften des Fahrzeugs darstellt und anhand der Gleichung (3) berechnet wird.
  • Bei der Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung handelt es sich um eine Komponente zum Erkennen der äußeren Umgebung. Außerdem weist die Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung eine Stereokameraanordnung auf. Die in der Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung vorhandene Stereokameraanordnung nimmt Bilder von der äußeren Umgebung des Fahrzeugs auf und ermittelt Bildinformation von der äußeren Umgebung des Fahrzeugs (Bildinformation insbesondere von den Straßenoberflächen vor dem Fahrzeug, von Fahrbahnen, die Fahrspuren anzeigen, von vorausfahrenden Fahrzeugen, Verkehrsampeln sowie von verschiedenen Verkehrszeichen). Die Stereokameraanordnung weist ein symmetrisches Paar von Kameras auf, die mit Bildsensoren, wie z. B. einem CCD-Sensor und einem CMOS-Sensor, ausgestattet sind und Bilder von der äußeren Umgebung des Fahrzeugs aufnehmen, um Bildinformation zu ermitteln.
  • Auf der Basis des Triangulationsprinzips kann die Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung Distanzinformation über die Distanz zu einem Zielobjekt (wie z. B. einem vorausfahrenden Fahrzeug) aus den Unterschieden bei den entsprechenden Positionen in einem symmetrischen Bildpaar generieren und ermitteln, das von dem symmetrischen Kamerapaar aufgenommen wird, das die Bereiche in Fahrzeugfahrtrichtung aufnimmt. Außerdem kann die Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung dreidimensionale Objektdaten, Fahrbahnliniendaten und dergleichen durch Ausführung einer allgemein bekannten Gruppierungsverarbeitung von der auf der Basis des Triangulationsprinzips erzeugten Distanzinformation sowie anschließendes Vergleichen der der Gruppierungsverarbeitung unterzogenen Distanzinformation mit vorgegebenen dreidimensionalen Objektdaten und dergleichen detektieren. Dies ermöglicht der Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung auch die Erkennung von Fahrspuren anzeigenden Fahrbahnen, Stoppzeichen, Stopplinien, elektronischen Mautsystemen und dergleichen.
  • 7 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens für die Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung zum Berechnen einer seitlichen Abweichung ε von einem Fahrweg. Wie in 7 dargestellt, detektiert die Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung Fahrbahnlinien W einer Fahrbahn, auf der das Fahrzeug 1000 fährt, und ermittelt Koordinaten der Fahrbahnlinien an den Schnittpunkten P1 und P2, an denen die Fahrbahnlinien W die gerade Linie L1 schneiden, die über eine Vorwärts-Überwachungspunktdistanz L von der Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung in der Vorwärtsrichtung von dieser entfernt ist.
  • Anschließend werden Koordinaten des Fahrwegs an einem zwischengeordneten Punkt P3 zwischen den Schnittpunkten P1 und P2 ermittelt. Weiterhin werden Koordinaten eines Schnittpunkts P4 (dem Vorwärts-Überwachungspunkt) ermittelt, an dem die gerade Linie L1 die Vorwärtsrichtung der Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung schneidet. Da sich eine Abweichung ε' von dem Fahrweg der lateralen Abweichung ε zwischen dem Zielfahrweg und dem Vorwärts-Überwachungspunkt des Fahrzeugs (der Distanz zwischen P3–P4) annähern kann, wird ε' durch ε ersetzt.
  • Der Drehassistenzwinkel-Rechner 206 berechnet einen Parameter, der einem Lenkausmaß entspricht (wobei es sich um einen Drehassistenzwinkel α [rad] handelt) aus der Vorwärts-Überwachungspunktdistanz L und der lateralen Abweichung ε zwischen dem Zielfahrweg und dem von der Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung vorab detektierten Vorwärts-Überwachungspunkt des Fahrzeugs. Der Drehassistenzwinkel α kann aus der nachfolgenden Gleichung (4) berechnet werden. α = 2 × sin–1(ε/2L) (4).
  • Außerdem berechnet der Drehassistenzwinkel-Rechner 206 einen Drehassistenzwinkel-Zielwert αTgt durch Multiplizieren des Drehassistenzwinkels α mit einer vorbestimmten Drehbewegungsverstärkung (eine Konstante).
  • Wenn das Lenkausmaß des Lenkrads 130 zum Zeitpunkt des Einfahrens oder Durchfahrens einer Kurve unzulänglich ist, wird eine rückwärtige Drehmomentverteilungssteuerung (Fahrassistenzsteuerung) unter Verwendung des Drehassistenzwinkel-Zielwerts αTgt ausgeführt. Somit ermittelt der Kurvensteuerungsvorschau-Zielgierraten-Rechner 208 eine Fahrassistenzsteuerungs-Zielgierrate γ2_Tgt durch Vorgeben des Drehassistenzwinkel-Zielwerts αTgt auf θh/N in der Gleichung (1) eines zweidimensionalen Zweirad-Modells.
  • Eine von dem Steuerungs-Zielgierraten-Rechner 210 berechnete Fahrstabilitätssteuerungs-Zielgierrate γ1_Tgt sowie die von dem Kurvensteuerungsvorschau-Zielgierraten-Rechner 208 berechnete Fahrassistenzsteuerungs-Zielgierrate γ2_Tgt werden zusammen dem Steuerungs-Zielgierraten-Rechner 210 zugeführt.
  • Wenn die Richtung einer Lenkbetätigung durch den Fahrer sowie die Richtung eines von der Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung erkannten, geschätzten Fahrwegs auf der Basis eines Lenkradwinkels θh des Lenkrads 130 sowie der lateralen Abweichung ε von dem Fahrweg gleich sind, wählt der Steuerungs-Zielgierraten-Rechner 210 aus den Eingabewerten γ1_Tgt und γ2_Tgt denjenigen mit einer höheren Verstärkung als Steuerungs-Zielgierrate γTgt aus und gibt diese an den Subtrahierer 212 ab.
  • Wenn die Lenkrichtung durch die Betätigung durch den Fahrer sowie die Richtung des von der Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung erkannten, geschätzten Fahrwegs auf der Basis des Lenkradwinkels θh des Lenkrads 130 sowie der lateralen Abweichung ε von dem Fahrweg zueinander entgegengesetzt sind, trifft der Steuerungs-Zielgierraten-Rechner 210 die Feststellung, dass der Fahrer die Absicht hat, in eine Richtung zu fahren, die sich von dem von der Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung geschätzten Fahrweg unterscheidet.
  • In diesem Fall wählt der Steuerungs-Zielgierraten-Rechner 210 die Fahrstabilitätssteuerungs-Zielgierrate γ1_Tgt als Steuerungs-Zielgierrate γTgt aus, und zwar in einem Zustand, in dem das Lenkausmaß des Lenkrads 130 unter Verwendung eines vorbestimmten Schwellenwerts detektiert wird, um dadurch zu verhindern, dass die von der Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung ausgeführte Fahrbahn-Folgesteuerung den Lenkvorgang durch den Fahrer behindert, und gibt die Rate an den Subtrahierer 212 ab.
  • Der Fahrzeuggierraten-Rechner 222 berechnet einen Gierratenmodellwert γ_clc unter Verwendung der nachfolgenden Gleichungen zum Berechnen der Fahrzeuggierrate. Insbesondere wird der Gierratenmodellwert γ_clc (d. h. γ in den Gleichungen (5) und (6)) berechnet durch Substituieren der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Lenkradwinkels θh in den nachfolgenden Gleichungen (5) und (6) sowie gleichzeitiges Lösen der Gleichungen (5) und (6). In den Gleichungen (5) und (6) stellt Kf die Seitenführungskraft (vorne) dar und Kr stellt die Seitenführungskraft (hinten) dar.
  • In der Gleichung (3) werden die Ziel-Seitenführungskräfte Kftgt und Krtgt, die sich von den Seitenführungskräften Kf und Kr in den Gleichungen (5) und (6) unterscheiden, dazu verwendet, die Zielgierrate γ_tgt größer zu machen als den Gierratenmodellwert γ_clc, um das Drehbewegungsverhalten zu verbessern. Der Gierratenmodellwert γ_clc wird an den Gierraten-F/B-Rechner 224 abgegeben. Außerdem wird der Gierratenmodellwert γ_clc dem Subtrahierer 213 zugeführt. 2Kf θh / N = mV d / dtβ + 2(Kf + Kr)β + {mV + 2 / V(lfKf – lrKr)}γ (5) 2lfKf θh / N = 2(lfKf – lrKr)β + I d / dtγ + 2 / V(lf 2Kf + lr 2Kr)γ (6)
  • Dabei wird dem Subtrahierer 213 die von dem Gierratensensor 142 gemessene, tatsächliche Gierrate γ (die im Folgenden als tatsächliche Gierrate γ_sens bezeichnet wird) des Fahrzeugs 1000 zugeführt. Der Subtrahierer 213 subtrahiert den Gierratenmodellwert γ_clc von der tatsächlichen Gierrate γ_sens, um eine Differenz γ_diff zwischen der tatsächlichen Gierrate γ_sens und dem Gierratenmodellwert γ_clc zu ermitteln. Die Differenz γ_diff wird dem Wichtungsverstärkungs-Rechner 226 zugeführt.
  • Der Wichtungsverstärkungs-Rechner 226 berechnet eine Wichtungsverstärkung a auf der Basis der Differenz γ_diff zwischen der tatsächlichen Gierrate γ_sens und dem Gierratenmodellwert γ_clc.
  • Dem Gierraten-F/B-Rechner 224 werden der Gierratenmodellwert γ_clc, die tatsächliche Gierrate γ_sens und die Wichtungsverstärkung a zugeführt. Der Gierraten-F/B-Rechner 224 wichtet sowohl den Gierratenmodellwert γ_clc als auch die tatsächliche Gierrate γ_sens unter Verwendung der Wichtungsverstärkung a und berechnet eine Rückkopplungs- bzw. Feedback-Gierrate γ_F/B auf der Basis der nachfolgenden Gleichung (7). Die berechnete Rückkopplungs-Gierrate γ_F/B wird an den Subtrahierer 212 abgegeben. γ_F/B = a × γ_clc + (1 – a) × γ_sens (7).
  • 8 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verstärkungskennfelds, das verwendet wird, wenn der Wichtungsverstärkungs-Rechner 226 die Wichtungsverstärkung a berechnet. Wie in 8 dargestellt, variiert der Wert der Wichtungsverstärkung a zwischen 0 und 1 in Abhängigkeit von der Zuverlässigkeit des Fahrzeugmodells. Die Differenz (oder Abweichung) γ_diff zwischen dem Gierratenmodellwert γ_clc und der tatsächlichen Gierrate γ_sens wird als Indikator für die Zuverlässigkeit des Fahrzeugmodells verwendet.
  • Wie in 8 dargestellt, ist das Verstärkungskennfeld derart vorgegeben, dass der Wert der Wichtungsverstärkung a mit sinkendem Absolutwert der Differenz γ_diff größer wird. Der Wichtungsverstärkungs-Rechner 226 unterzieht die Differenz γ_diff einem Abbildungsvorgang gemäß 8, um die Wichtungsverstärkung a in Abhängigkeit von der Zuverlässigkeit des Fahrzeugmodells zu berechnen.
  • In 8 weist die Wichtungsverstärkung a einen Wert von 0 bis 1 auf (0 ≤ a < 1) auf. Im Fall von –0,05 [rad/s] ≤ γ_diff ≤ 0,05 [rad/s] hat die Wichtungsverstärkung a den Wert 1 (a = 1).
  • Im Fall von 0,05 < γ_diff oder γ_diff < –0,05, hat die Wichtungsverstärkung a den Wert 0 (a = 0).
  • Im Fall von 0,05 [rad/s] < γ_diff ≤ 0,1 [rad/s], wird die Wichtungsverstärkung a unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung berechnet. a = –20 × γ_diff + 2.
  • Ferner wird im Fall von –0,1 [rad/s] ≤ γ_diff < –0,05 [rad/s] die Wichtungsverstärkung a unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung berechnet. a = 20 × γ_diff + 2.
  • Bei einer Region A1 in dem in 8 dargestellten Verstärkungskennfeld, d. h. einer Region, in der sich die Differenz γ_diff 0 nähert, handelt es sich um eine Region, in der der Rauschabstand der tatsächlichen Gierrate γ_sens niedrig ist, oder um eine Region, in der die Reifeneigenschaften bzw. Reifenkennlinien Linearität aufweisen (z. B. wenn die Straßenoberfläche trocken ist). Aus diesem Grund hat in der Region A1 der von dem Fahrzeuggierraten-Rechner 222 berechnete Gierratenmodellwert γ_clc ein hohes Maß an Zuverlässigkeit.
  • Somit wird der Wert der Wichtungsverstärkung a mit 1 festgelegt, und die Rückkopplungs-Gierrate γ_F/B wird unter Verwendung der Gleichung (7) mit einer Verteilung von 100% des Gierratenmodellwerts γ_clc berechnet. Dies eliminiert einen Rauscheffekt des Gierratensensors 142, der in der tatsächlichen Gierrate γ_sens enthalten ist, und kann somit jegliches Sensorrauschen verhindern, das die Rückkopplungs-Gierrate γ_F/B beeinträchtigt. Dies trägt dazu bei, dass Vibration des Fahrzeugs 1000 verhindert wird, so dass sich ein verbesserter Fahrkomfort ergibt.
  • Dabei wird die Differenz zwischen der tatsächlichen Gierrate γ und dem aus dem Fahrzeugmodell berechneten Gierratenmodellwert γ_clc beispielsweise durch dynamische Eigenschaften der Reifen verursacht. Das vorstehend genannte zweidimensionale Zweirad-Modell geht von einer Region aus, in der die Relation (d. h. die Seitenführungseigenschaften der Reifen) zwischen der Querbeschleunigung und den Schlupfwinkeln der Reifen Linearität aufweist, wobei in dieser linearen Region die tatsächliche Gierrate γ und der Gierratenmodellwert γ_clc im Wesentlichen miteinander übereinstimmen. Die Region, in der die Querbeschleunigung Linearität in Bezug auf die Schlupfwinkel aufweist (die Region, in der eine Lenkradbetätigungsgeschwindigkeit relativ niedrig ist) wird durch Rauschen des Gierratensensors 142 beeinträchtigt. Daher wird in dieser Region der Gierratenmodellwert γ_clc verwendet.
  • Dagegen variieren in der Region, in der die Seitenführungseigenschaften der Reifen Nichtlinearität zeigen, die Gierrate und die Querbeschleunigung des tatsächlichen Fahrzeugs in nichtlinearer Weise mit dem Lenkwinkel oder dem Schlupfwinkel, und es kommt zu einer beträchtlichen Differenz zwischen der bei dem tatsächlichen Fahrzeug gemessenen Gierrate und der Gierrate des zweidimensionalen Zweirad-Modells. In einer solchen nichtlinearen Übergangsregion tritt aufgrund der Sensoreigenschaften des Gierratensensors 142 kein Rauschen auf, und somit kann die tatsächliche Gierrate γ verwendet werden. Eine solche nichtlineare Region entspricht z. B. einer Zeit, in der das Lenkrad zurückgedreht wird.
  • Ein Fall, in dem die tatsächliche Gierrate γ den Gierratenmodellwert γ_clc übersteigt, entspricht der nichtlinearen Region, und in diesem Fall erzeugt kein Sensorrauschen eine Wirkung, und somit kann die tatsächliche Gierrate γ verwendet werden, um eine Steuerung auf der Basis des echten Werts zu ermöglichen. Es sei erwähnt, dass die Verwendung eines Modells, das eine Nichtlinearität der Reifen in Betracht zieht, die Steuerung auf der Basis der Gierrate zwar kompliziert, jedoch kann die Zuverlässigkeit des Gierratenmodellwerts γ_clc auf der Basis der Differenz γ_clc in einfacher Weise geschätzt werden, und die tatsächliche Gierrate γ kann bei der vorliegenden Ausführungsform mit einer größeren Verteilung in der nichtlinearen Region verwendet werden. Ferner kann in einer Region, in der die dynamischen Eigenschaften der Reifen keinen oder nur begrenzten Einfluss erzeugen können, nur der Gierratenmodellwert γ_clc genutzt werden.
  • Ferner entspricht eine Region A2 in dem in 8 veranschaulichten Verstärkungskennfeld, bei der sich um eine Region handelt, in der die Differenz γ_diff einen hohen Wert hat, beispielsweise einer Zeit, zu der das Fahrzeug auf einer nassen Straßenoberfläche fährt, einer Zeit, zu der das Fahrzeug auf einer schneebedeckten Straße fährt, oder einer Zeit, zu der das Fahrzeug eine scharfe Kurve fährt; hierbei handelt es sich um eine marginale Region, in der die Reifen rutschen. In dieser Region weist der von dem Fahrzeuggierraten-Rechner 222 berechnete Gierratenmodellwert γ_clc ein niedriges Maß an Zuverlässigkeit auf, und die Differenz γ_diff hat einen größeren Wert.
  • Somit wird der Wert der Wichtungsverstärkung a mit 0 festgelegt, und die Rückkopplungs-Gierrate γ_F/B wird unter Verwendung der Gleichung (7) bei einer Verteilung von 100% der tatsächlichen Gierrate γ_sens berechnet. Dies trägt dazu bei, ausreichende Genauigkeit bei der Rückkopplung auf der Basis der tatsächlichen Gierrate γ_sens zu ermöglichen, wobei die Rückkopplungsregelung der Gierrate das Verhalten des eigentlichen Fahrzeugs widerspiegeln kann. Eine Drehbewegung des Fahrzeugs 1000 kann somit auf der Basis der tatsächlichen Gierrate γ_sens in optimaler Weise gesteuert werden.
  • In der Region, in der die Reifen rutschen, würde Rauschen in einem von dem Gierratensensor 142 ermittelten Signal keine Vibration des Fahrzeugs 1000 hervorrufen, die für den Fahrer wahrnehmbar ist, und würde auch keine signifikante Verminderung beim Fahrkomfort verursachen. Die in 8 veranschaulichte Region A2 mit niedrigem μ-Wert, für die der Wert der Wichtungsverstärkung a mit 0 (Null) festgelegt ist, kann auf der Basis von Konstruktionsanforderungen vorgegeben werden oder kann auf der Basis von Lenkstabilitätseigenschaften, Fahrkomfort usw. experimentell festgestellt werden, wenn das Fahrzeug 1000 tatsächlich auf einer Straßenoberfläche mit niedrigem μ-Wert fährt.
  • Ferner variieren in einer Region A3 in dem in 8 veranschaulichten Verstärkungskennfeld, bei der es sich um eine Übergangsregion (eine nichtlineare Region) von der linearen Region zu der marginalen Region handelt, die Verteilungen des Gierratenmodellwerts γ_clc und der tatsächlichen Gierrate γ_sens (d. h. dem Wert der Wichtungsverstärkung a) in linearer Weise, und zwar unter Berücksichtigung der Reifeneigenschaften des eigentlichen Fahrzeugs 1000 nach Bedarf. In der Übergangsregion von der Region A1 (d. h. einer Region mit hohem μ-Wert) zu der Region A2 (d. h. einer Region mit niedrigem μ-Wert) oder von der Region A2 (d. h. der Region mit niedrigem μ-Wert) zu der Region A1 (d. h. der Region mit hohem μ-Wert) wird die Wichtungsverstärkung a unter Verwendung einer linearen Interpolation berechnet, um eine Drehmomentänderung sowie eine Gierratenänderung verursacht durch eine abrupte Änderung bei der Wichtungsverstärkung a zu vermeiden.
  • Weiterhin entspricht eine Region A4 in dem in 8 veranschaulichten Verstärkungskennfeld einem Fall, in dem die tatsächliche Gierrate γ_sens höher ist als der Gierratenmodellwert γ_clc. In einem Fall, in dem dem Fahrzeuggierraten-Rechner 222 ein inkorrekter Parameter zugeführt wird und der Gierratenmodellwert γ_clc inkorrekt berechnet wird, kann z. B. die tatsächliche Gierrate γ_sens auf der Basis eines Kennfelds der Region A4 verwendet werden, um die Steuerung auszuführen.
  • Es sei erwähnt, dass die Spanne der Wichtungsverstärkung a nicht auf den Bereich von 0 bis 1 begrenzt ist, und dass jegliche Spanne der Wichtungsverstärkung a, die eine Fahrzeugsteuerung ermöglicht, bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ohne dass man den Umfang der vorliegenden Erfindung verlässt.
  • Der Subtrahierer 213 subtrahiert die Rückkopplungsgierrate γ_F/B von der Zielgierrate γ_tgt, die von dem Steuerungs-Zielgierraten-Rechner 210 zugeführt wird, um eine Differenz Δγ zwischen der Zielgierrate γ_tgt und der Rückkopplungsgierrate γ_F/B zu ermitteln. D. h., die Differenz Δγ wird anhand der nachfolgenden Gleichung (8) berechnet. Δγ = γ_Tgt – γ_F/B (8).
  • Die Differenz Δγ wird als Gierratenkorrekturbetrag in den Rechner 214 für zusätzliches Fahrzeuggiermoment eingegeben.
  • Der Rechner 214 für zusätzliches Fahrzeuggiermoment berechnet das zusätzliche Fahrzeuggiermoment Mg auf der Basis der eingegebenen Differenz Δγ, so dass die Differenz Δγ 0 wird, d. h. die Zielgierrate γ_tgt mit der Rückkopplungsgierrate γ_F/B übereinstimmt. Insbesondere wird das zusätzliche Fahrzeuggiermoment Mg anhand der nachfolgenden Gleichung (9) berechnet. Ein Drehbewegungsmoment auf der Basis des zusätzlichen Fahrzeuggiermoments Mg wird zusätzlich auf das Fahrzeug 1000 aufgebracht. Mg = d / dtΔγ × Iz + Δγ × {2(l2 fKf + l2 rKr)/V} (9)
  • Als nächstes wird die Verarbeitung insgesamt beschrieben, die von der Steuereinheit 200 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Verarbeitung gemäß der vorliegenden Ausführungsform insgesamt. Als erstes wird in einem Schritt S100 festgestellt, ob ein Zündschlüssel (d. h. eine Zündung SW) in einer EIN-Position ist. Bei der Feststellung, dass sich der Zündschlüssel in der EIN-Position befindet, fährt die Steuerung mit einem Schritt S102 fort, während sie andernfalls bei dem Schritt S100 wartet, wenn sich der Zündschlüssel nicht in der EIN-Position befindet.
  • In dem Schritt S102 wird festgestellt, ob der Schaltsperren-Positionssensor (INH) 144 eine Position P (Parken) oder eine Position N (Neutral) zeigt. Wenn in dem Schritt S102 festgestellt wird, dass der Schaltsperren-Positionssensor (INH) 144 die Position P (Parken) oder die Position N (Neutral) anzeigt, fährt die Steuerung mit einem Schritt S104 fort. Wird in dem Schritt S102 festgestellt, dass der Schaltsperren-Positionssensor (INH) 144 nicht die Position P (Parken) oder die Position N (Neutral) anzeigt, fährt die Steuerung mit einem Schritt S106 fort.
  • In dem Schritt S106 wird festgestellt, ob sich der Zündschlüssel in der Position EIN befindet, und bei der Feststellung, dass sich der Zündschlüssel in der Position EIN befindet, kehrt die Steuerung zu dem Schritt S102 zurück. Wird in dem Schritt S106 festgestellt, dass sich der Zündschlüssel in einer AUS-Position befindet, fährt die Steuerung mit einem Schritt S108 fort, und ein Startvorgang des Fahrzeugs 1000 wird beendet, und die Steuerung kehrt zu dem Schritt S100 zurück.
  • In dem Schritt S104 wird der Startvorgang des Fahrzeugs 1000 ausgeführt, und in einem nächsten Schritt S110 wird festgestellt, ob der Schaltsperren-Positionssensor (INH) 144 eine Position D (Fahren) oder eine Position R (Rückwärts) anzeigt. Bei der Feststellung, dass der Schaltsperren-Positionssensor (INH) 144 die Position D (Fahren) oder die Position R (Rückwärts) anzeigt, fährt die Steuerung dann mit einem Schritt S112 fort, und ein Antriebssteuerungsvorgang wird gestartet. Wird in dem Schritt S110 festgestellt, dass der Schaltsperren-Positionssensor (INH) 144 nicht die Position D (Fahren) oder die Position R (Rückwärts) anzeigt, fährt die Steuerung mit einem Schritt S113 fort.
  • In dem Schritt S113 wird festgestellt, ob sich der Zündschlüssel in der Position EIN befindet, und bei der Feststellung, dass sich der Zündschlüssel in der Position EIN befindet, kehrt die Steuerung zu dem Schritt S110 zurück. Wenn in dem Schritt S113 festgestellt wird, dass sich der Zündschlüssel in der AUS-Position befindet, fährt die Steuerung mit dem Schritt S108 fort, und der Startvorgang des Fahrzeugs 1000 wird beendet.
  • Wenn bei der vorliegenden Erfindung, wie sie vorstehend beschrieben ist, der Ladezustand der Hochspannungsbatterie 1040 geringer wird, wird der Steuervorgang von der Drehbewegungssteuerung, die durch die Links/Rechts-Antriebskraftverteilung der Motoren 108, 110, 112 und 114 auszuführen ist, auf die Lenkradsteuerung des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 umgeschaltet, so dass das Drehmoment des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 erhöht wird. Außerdem wird der Steuervorgang von der durch die Links/Rechts-Antriebskraftverteilung auszuführenden Drehbewegungssteuerung in Abhängigkeit von einem Schlupfwinkel des Fahrzeugs 1000 auf die Lenkradsteuerung des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 umgeschaltet.
  • Ferner wird bei einem Schlupf des Fahrzeugs, während die Drehbewegungssteuerung durch die Links/Rechts-Antriebskraftverteilung der Motoren 108, 110, 112 und 114 ausgeführt wird, das Verhalten des Fahrzeugs 1000 instabil. Daher wird bei der vorliegenden Erfindung eine Schlupfbestimmung vorgenommen, während die Drehbewegungssteuerung durch die Links/Rechts-Antriebskraftverteilung der Motoren 108, 110, 112 und 114 ausgeführt wird, und wenn das Auftreten von Schlupf festgestellt wird, wird das Motordrehmoment des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 zum Erzielen einer gewünschten Drehbewegung gesteuert, und das Verhalten des Fahrzeugs wird stabilisiert.
  • 10 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer Übersicht über die durch Links/Rechts-Antriebskraftverteilung auszuführende Drehbewegungssteuerung sowie die Lenkradsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung. Als erstes wird in einem Schritt S410 ein Zustand des Fahrzeugs festgestellt. Hierbei wird der Zustand des Fahrzeugs auf der Basis eines Schlupfwinkels und des Ladezustands bestimmt, und wenn der Schlupfwinkel geringer ist als ein vorbestimmter Wert und der Ladezustand gleich einem oder höher als ein vorbestimmter Wert ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S412 fort. In dem Schritt S412 wird die Ausführung einer Drehbewegungs-Antriebssteuerung unter Verwendung der Links/Rechts-Antriebskraftsteuerung bestimmt. In einem nachfolgenden Schritt S414 wird eine Drehbewegungs-Antriebskraft MgmotTq auf der Basis der Links/Rechts-Antriebskraftsteuerung berechnet.
  • Wenn die Bedingung des Schrittes S410 nicht erfüllt ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S416 fort. In dem Schritt S416 wird ein Zustand des Fahrzeugs auf der Basis eines Schlupfwinkels und des Ladezustands bestimmt, und wenn der Schlupfwinkel gleich dem oder größer als der vorbestimmte Wert ist und der Ladezustand gleich dem oder größer als der vorbestimmte Wert ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S418 fort. In dem Schritt S418 erfolgt eine Entscheidung zum Ausführen der Drehbewegungs-Antriebssteuerung unter Verwendung der Links/Rechts-Antriebskraftsteuerung sowie der Drehbewegung unter Verwendung der Lenkung mittels des elektrischen Servolenkungsmotors 1060. In dem nachfolgenden Schritt S420 werden die Drehbewegungs-Antriebskraft MgmotTq auf der Basis der Links/Rechts-Antriebskraftsteuerung sowie das Lenkmotor-Drehmoment δmotTq (Lenkassistenzmoment) des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 berechnet.
  • Wenn die Bedingung des Schrittes S416 nicht erfüllt ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S422 fort. In dem Schritt S422 erfolgt eine Entscheidung zum Ausführen der Drehbewegung unter Verwendung der Lenkung mittels des elektronischen Servolenkungsmotors. In dem nachfolgenden Schritt S424 wird das Lenkmotor-Drehmoment δmotTq des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 berechnet.
  • Ferner fährt die Steuerung nach dem Schritt S414 mit einem Schritt S426 fort, um festzustellen, ob bei dem Fahrzeug 1000 Schlupf aufgetreten ist, und wenn das Auftreten von Schlupf festgestellt wird, fährt die Steuerung mit dem Schritt S418 fort. Wenn dagegen kein Auftreten von Schlupf festgestellt wird, endet der Prozess.
  • Ferner fährt die Steuerung nach dem Schritt S420 mit einem Schritt S428 fort, um festzustellen, ob bei dem Fahrzeug 1000 Schlupf aufgetreten ist, und wenn das Auftreten von Schlupf festgestellt wird, fährt die Steuerung mit einem Schritt S422 fort. Wenn dagegen kein Auftreten von Schlupf festgestellt wird, endet der Prozess.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist das Auftreten von Schlupf wahrscheinlich, wenn im Hinblick auf die Steuerung der vorliegenden Erfindung nur die Links/Rechts-Antriebskraftsteuerung angewendet wird, wenn ein Straßenoberflächen-Reibungsfaktor μ niedrig ist. Wenn auch die Detektion von Schlupf verwendet wird und Schlupf detektiert wird, wird daher ein Drehbewegungsmechanismus dazu veranlasst, einen Übergang von (Links/Rechts-Antriebskraftsteuerung) → (Links/Rechts-Antriebskraftsteuerung + Lenkantriebskraftsteuerung) → (Lenkantriebskraftsteuerung) vorzunehmen, wobei auf diese Weise die Stabilität des Fahrzeugs gesteuert wird.
  • 11 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Prozesses in dem Schritt S112 in 9. Als erstes werden in einem Schritt S113 das Betätigungsausmaß des Gaspedals und das Betätigungsausmaß des Bremspedals als Eingangswerte ermittelt. In einem nachfolgenden Schritt S114 wird festgestellt, ob das Betätigungsausmaß des Gaspedals 0,1 oder mehr beträgt, und bei der Feststellung, dass das Betätigungsausmaß des Gaspedals 0,1 oder mehr beträgt, fährt die Steuerung mit einem Schritt S116 fort. In dem Schritt S116 wird die erforderliche Antriebskraft reqF auf der Basis des Betätigungsausmaßes des Gaspedals berechnet.
  • Es sei erwähnt, dass die Berechnung der erforderlichen Antriebskraft reqF z. B. auf der Basis eines Kennfelds ausgeführt werden kann, das die Relation zwischen dem Gaspedalöffnungswert und der erforderlichen Antriebskraft reqF definiert. Wenn dabei festgestellt wird, dass das Betätigungsausmaß des Gaspedals geringer als 0,1 ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S118 fort, und es wird ein regenerativer Bremssteuerungsvorgang bei jedem der Motoren 108, 110, 112 und 114 ausgeführt.
  • Nach den Schritten S116 und S118 fährt die Steuerung mit einem Schritt S120 fort. In dem Schritt S120 wird die Steuerung des Drehbewegungsmechanismus-Umschaltvorgangs unter Verwendung des in 10 veranschaulichten Verfahrens ausgeführt. In dem nächsten Schritt S122 erfolgt der Steuervorgang zur Schlupfbestimmung. In dem nächsten Schritt S124 wird ein Motordrehmoment-Befehlswert berechnet, um ein Drehmoment von jedem der Motoren 108, 110, 112 und 114 anzuweisen. In einem nachfolgenden Schritt S126 wird eine Beschleunigung des Fahrzeugs 1000 mittels des Längsbeschleunigungssensors 132 und des Querbeschleunigungssensors 134 gemessen.
  • Nach dem Schritt S126 fährt die Steuerung mit einem Schritt S127 fort, um Schlupf festzustellen und zu berechnen. In dem nachfolgenden Schritt S128 wird festgestellt, ob Slip_Flg = 0 beträgt, und wenn die Bedingung Slip_Flg = 0 erfüllt ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S130 fort, um Slip_Flg1 = 0 und Slip_Flg2 = 0 vorzugeben.
  • Wenn in dem Schritt S128 Slip_Flg = 0 nicht erfüllt ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S132 fort, um festzustellen, ob Slip_Flg1 = 1 ist. Wenn Slip_Flg1 = 1 beträgt, fährt die Steuerung mit einem Schritt S134 fort, um Slip_Flg2 = 1 vorzugeben. Wenn Slip_Flg1 = 1 in dem Schritt S132 nicht erfüllt ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S136 fort, um Slip_Flg1 = 1 vorzugeben. Nach den Schritten S130, S134 und S136 kehrt die Steuerung zu dem Schritt S120 zurück.
  • 12 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Vorgangs zum Berechnen der Schlupfbestimmung in dem Schritt S127 der 11 im Detail. Dieser Vorgang wird von der Schlupfbestimmungseinrichtung 245 ausgeführt. Als erstes werden in einem Schritt S300 die Werte |ΔNew| und |Δγ| als Eingangswerte ermittelt. Hierbei handelt es sich bei ΔNew um den Absolutwert der Differenz zwischen dem theoretischen Links/Rechts-Differenz-Rotationswert (Absolutwert) |ΔNew_clc| und dem tatsächlichen Links/Rechts-Differenz-Rotationswert (Absolutwert) |ΔNew_real|, der ausgedrückt wird als |ΔNew| = |ΔNew_clc – ΔNew_real|. Außerdem beträgt |Δγ| = |γtgt – γF/B|.
  • In dem nächsten Schritt S302 wird festgestellt, ob |ΔNew| ≥ 150 [min–1] beträgt, und wenn |ΔNew| ≥ 150 [min–1] erfüllt ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S304 fort, um festzustellen, ob |Δγ| ≥ 0,75 min–1 erfüllt ist. Wenn |Δγ| ≥ 0,75 min–1 in dem Schritt S304 erfüllt ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S306 fort, um ein Schlupfbestimmungs-Flag Slip_Flg = 1 zu setzen. Wenn dagegen in dem Schritt S302 |ΔNew| < 150 min–1 erfüllt ist oder in dem Schritt S304 |Δγ| < 0,75 min–1 erfüllt ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S308 fort, um das Schlupfbestimmungs-Flag auf Slip_Flg = 0 zu setzen.
  • In den Schritten S130 bis S136 der 11 werden die Zustände von Slip_Flg1 und Slip_Flg2 in Abhängigkeit von dem Zustand von Slip_Flg vorgegeben, wie dies in dem Prozess der 12 berechnet worden ist. Wenn Slip_Flg 0 beträgt, werden Slip_Flg1 und Slip_Flg2 alle auf 0 (Null) gesetzt. Wenn jedoch Slip_Flg1 1 beträgt, wird Slip_Flg1 in der nächsten Steuerperiode auf 1 gesetzt, und Slip_Flg2 wird in der anschließenden, nächsten Steuerperiode auf 1 gesetzt.
  • Als nächstes wird ein wesentlicher Vorgang des Prozesses der 11 ausführlich beschrieben. 13 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer Übersicht über einen Prozess in dem Schritt S120 der 11. Als erstes werden in einem Schritt S200 eine Fahrzeuggeschwindigkeit V, ein Lenkradwinkel θh, ein Ladezustand sowie Kamerainformation (Cam) als Eingangswerte ermittelt. In dem nächsten Schritt S202 wird Schlupf auf der Basis der Zustände der Flags Slip_Flg1 und Slip_Flg2 bestimmt.
  • In dem nachfolgenden Schritt S204 berechnet der Rechner 216 für einen vorhergesagten Drehbewegungsradius einen vorhergesagten Drehbewegungsradius tgtRcam aus einem Bild der Stereokameraanordnung. In dem nächsten Schritt S206 berechnet der Rechner 228 für einen vorhergesagten Drehbewegungsradius einen vorhergesagten Drehbewegungsradius tgtRst, der aus einer Lenkradbetätigung durch den Fahrer ermittelt wird. Es sei erwähnt, dass das Verfahren zum Berechnen des vorhergesagten Drehbewegungsradius tgtRcam nachfolgend beschrieben wird.
  • In dem nächsten Schritt S208 berechnet der Rechner 236 für einen maximalen Drehbewegungsradius einen maximalen Drehbewegungsradius tvmaxR. Der Rechner 236 für den maximalen Drehbewegungsradius 236 berechnet den maximalen Drehbewegungsradius tvmaxR aus einem Kennfeld des kritischen Antriebskraft-Drehbewegungsradius auf der Basis eines maximalen Motordrehmoments, das von dem Rechner 234 für die maximale Motordrehmoment-Antriebskraft unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit V oder der Motordrehzahl berechnet wird. Es sei erwähnt, dass das Kennfeld des kritischen Antriebskraft-Drehbewegungsradius im Folgenden noch beschrieben wird. In dem nächsten Schritt S210 wird ein Schlupfwinkel berechnet.
  • Dabei berechnet der Rechner 218 für den vorhergesagten Schlupfwinkel einen Schlupfwinkel tgtβcam aus dem vorhergesagten Drehbewegungsradius tgtRcam unter Umwandlung desselben in einen Schlupfwinkelwert von dem Schwerpunkt des Fahrzeugs. Außerdem berechnet der Rechner 230 für den vorhergesagten Schlupfwinkel einen Schlupfwinkel tgtβst aus dem vorhergesagten Drehbewegungsradius tgtRst. Weiterhin berechnet der Rechner 238 für einen bei der Drehbewegung möglichen Schlupfwinkel einen Schlupfwinkel tvmaxβ aus dem maximalen Drehbewegungsradius tvmaxR.
  • In dem nächsten Schritt S212 berechnet der Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner 220 eine Schlupfwinkelrate ratβcam durch Dividieren des Schlupfwinkels tgtβcam durch den Schlupfwinkel tvmaxβ. Außerdem berechnet der Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner 232 eine Schlupfwinkelrate ratβst durch Dividieren des Schlupfwinkels tgtβst durch den Schlupfwinkel tvmaxβ.
  • In dem nächsten Schritt S214 wird die Schlupfwinkelanwendung bestimmt. Hierbei vergleicht die Schlupfwinkel-Änderungsraten-Bestimmungseinrichtung 240 eine Schlupfwinkelrate tvβcam sowie die Schlupfwinkelrate tvβst und wählt dann die höhere Schlupfwinkelrate als Steuerwert aus.
  • In dem nächsten Schritt S216 nimmt der Rechner 242 zur Bestimmung des Drehbewegungsmechanismus eine Bestimmung hinsichtlich eines Drehbewegungsmechanismus vor. Der Rechner 242 zur Bestimmung des Drehbewegungsmechanismus nimmt eine Bestimmung eines Drehbewegungsmechanismus auf der Basis des Ladezustands und einer Schlupfwinkelrate vor. In dem nächsten Schritt S218 berechnet der Antriebskraft-Rechner 244 eine Drehbewegungs-Antriebskraft. Als Resultat dieser Berechnung werden in einem Schritt S220 die Drehbewegungs-Antriebskraft MgmotTq der Motoren 108, 110, 112 und 114 sowie ein Lenkassistenzmoment δmotTq des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 abgegeben.
  • Die Drehbewegungs-Antriebskraft MgmotTq, die als Links/Rechts-Radantriebsmoment zu verwenden ist, wird an das Befehlsmodul 248 zum Vorgeben des erforderlichen Motordrehmoments abgegeben, und anschließend werden die Motoren 108, 110, 112 und 114 auf der Basis der Drehbewegung-Antriebskraft MgmotTq angetrieben. Ferner wird das Lenkassistenzmoment δmotTq an das Lenkmoment-Befehlsmodul 246 abgegeben, und anschließend wird der elektrische Servolenkungsmotor 1060 auf der Basis des Lenkassistenzmoments δmotTq angetrieben.
  • Auf diese Weise haben der Rechner 242 zum Bestimmen des Drehbewegungsmechanismus sowie der Antriebskraft-Rechner 244 die Funktion von Einstelleinrichtungen, die das Lenkassistenzmoment δmotTq und die als Links/Rechts-Radantriebsmoment zu verwendende Drehbewegungs-Antriebskraft MgmotTq einstellen, um dadurch ein zusätzliches Fahrzeuggiermoment Mg aufzubringen.
  • 14 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Prozesses in dem Schritt S120 der 11 in detaillierterer Weise. 15 zeigt ebenfalls ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Prozesses in dem Schritt S122 in 11 in detaillierterer Weise. Der Prozess der 11 erfolgt im Anschluss an den Prozess der 14. Als erstes werden in einem Schritt S230 der 14 die Fahrzeuggeschwindigkeit V, der Lenkradwinkel θh, der Ladezustand, die Kamerainformation (Cam) sowie ein Schlupfbestimmungszustand als Eingangswerte ermittelt. In dem nächsten Schritt S232 wird festgestellt, ob Slip_Flg1 = 0 vorliegt, und wenn Slip_Flg1 = 0 erfüllt ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S234 fort. In dem Schritt S234 berechnet der Rechner 236 für den maximalen Drehbewegungsradius den maximalen Drehbewegungsradius tvmaxR. In dem nächsten Schritt S236 berechnet der Rechner 238 für den bei der Drehbewegung möglichen Schlupfwinkel den Schlupfwinkel tvmaxβ.
  • In dem nächsten Schritt 238 wird der Zustand der Stereokameraanordnung der Erkennungseinrichtung 202 (Kamerainformation (Cam)) für die äußere Umgebung ermittelt. In dem nächsten Schritt S240 wird auf der Basis des in dem Schritt S238 ermittelten Kamerazustands festgestellt, ob Cam = 1 beträgt, und wenn die Bedingung Cam = 1 erfüllt ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S242 fort. Hierbei wird der Zustand der Kamera als günstig erachtet, wenn Cam = 1 erfüllt ist, sowie als ungünstig erachtet, wenn Cam = 0 erfüllt ist.
  • In dem Schritt S242 berechnet der Rechner 216 für den vorhergesagten Drehbewegungsradius den vorhergesagten Drehbewegungsradius tgtRcam, und in dem nächsten Schritt S244 berechnet der Rechner 218 für den vorhergesagten Schlupfwinkel den Schlupfwinkel tgtβcam. In dem nächsten Schritt 246 berechnet der Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner 220 die Schlupfwinkelrate ratβcam.
  • Wenn Cam = 0 in dem Schritt S240 erfüllt ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S248 fort. In dem Schritt S248 berechnet der Rechner 228 für den vorhergesagten Drehbewegungsradius den vorhergesagten Drehbewegungsradius tgtRst, und in dem nächsten Schritt S250 berechnet der Rechner 230 für den vorhergesagten Schlupfwinkel den Schlupfwinkel tgtβst. In dem nächsten Schritt S252 berechnet der Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner 232 die Schlupfwinkel-Änderungsrate ratβst.
  • Nach den Schritten S246 und S252 fährt die Steuerung mit dem Schritt S254 der 15 fort. In dem Schritt S254 vergleicht die Schlupfwinkel-Änderungsraten-Bestimmungseinrichtung 240 die Schlupfwinkelrate ratβcam und die Schlupfwinkelrate ratβst, und wenn ratβcam < ratβst erfüllt ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S256 fort. In dem Schritt S256 gibt die Schlupfwinkel-Änderungsraten-Bestimmungseinrichtung 240 eine Ziel-Schlupfwinkel-Änderungsrate β für die Schlupfwinkel-Änderungsrate ratβst vor.
  • Wenn dagegen in dem Schritt S254 ratβcam > ratβst erfüllt ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S258 fort. In dem Schritt S258 gibt die Schlupfwinkel-Änderungsraten-Bestimmungseinrichtung 240 eine Ziel-Schlupfwinkel-Änderungsrate β als Schlupfwinkel-Änderungsrate ratβcam vor. Nach den Schritten S256 und S258 fährt die Steuerung mit einem Schritt S260 fort.
  • In dem Schritt S260 stellt der Rechner 242 zur Bestimmung des Drehbewegungsmechanismus auf der Basis der in den Schritten S256 und S258 vorgegebenen Ziel-Schlupfwinkelraten β und des Werts des Ladezustands bzw. SOC fest, ob β < 1 und SOC ≥ Z erfüllt sind, und wenn β < 1 und SOC ≥ Z erfüllt sind, fährt die Steuerung mit einem Schritt S262 fort. In dem Schritt S262 trifft der Rechner 242 zum Bestimmen des Drehbewegungsmechanismus die Entscheidung, ein Drehbewegungs-Motordrehmoment als Drehbewegungs-Antriebskraft zu berechnen.
  • In dem nächsten Schritt S264 berechnet der Antriebskraft-Rechner 244 eine Drehbewegungs-Antriebskraft. Auf der Basis des Resultats des Schrittes S262 werden dabei MgmotTq = clcmotTq und δmotRc = 0 vorgegeben. Insbesondere berechnet der Antriebskraft-Rechner 244 den Wert von clcmotTg aus den jeweiligen nachfolgenden Gleichungen.
    Figure DE102017100043A1_0003
  • Wenn β < 1 und SOC ≥ Z in dem Schritt S260 nicht erfüllt sind, fährt die Steuerung mit einem Schritt S266 fort. In dem Schritt S266 wird festgestellt, ob β ≥ 1 und SOC ≥ Z erfüllt sind, und wenn β ≥ 1 und SOC ≥ Z erfüllt sind, fährt die Steuerung mit einem Schritt S268 fort. In dem Schritt S268 trifft der Rechner 242 zur Bestimmung des Drehbewegungsmechanismus die Entscheidung, ein Drehbewegungs-Motordrehmoment der Links/Rechts-Antriebskraft, die als Drehbewegungsantriebskraft zu verwenden ist, sowie ein Drehmoment des elektrischen Servolenkungsmotors bzw. EPS-Motors 1060 zu berechnen.
  • In dem nächsten Schritt S270 berechnet der Antriebskraft-Rechner 244 eine Drehbewegungs-Antriebskraft. Dabei werden auf der Basis des Resultats in dem Schritt S268 MgmotTq = clcmotTq und δmotTq = clcδTq vorgegeben. Insbesondere berechnet der Antriebskraft-Rechner 244 clcmotTq und clcδTq aus den jeweiligen nachfolgenden Gleichungen. In diesem Fall dient clcmotTq als maximaler Motordrehmomentwert maxMotTq, und clcδTq dient als Drehmoment, das durch Subtrahieren einer Gierrate eines Motordrehmoments von einer für eine Drehbewegung erforderlichen Gierrate ermittelt wird.
    Figure DE102017100043A1_0004
  • Wenn β ≥ 1 und SOC ≥ Z in dem Schritt S266 erfüllt sind, fährt die Steuerung mit einem Schritt S272 fort. In dem Schritt S272 trifft der Rechner 242 zur Bestimmung des Drehbewegungsmechanismus die Entscheidung, ein Drehmoment des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 zu berechnen, das als Drehbewegungsantriebskraft zu verwenden ist. In dem nächsten Schritt S274 berechnet der Antriebskraft-Rechner 274 eine Drehbewegungs-Antriebskraft. Auf der Basis des Resultats des Schrittes S272 werden dabei MgmotTq = 0 und δmotTq = clcδTq vorgegeben.
  • Insbesondere berechnet der Antriebskraft-Rechner 244 clcMotTq und clcδTq aus den jeweiligen nachfolgenden Gleichungen. In diesem Fall dient clcMotTq als maximaler Motordrehmomentwert maxMotTq, und clcδTq dient als Drehmoment, das durch Subtrahieren einer Gierrate aus einem Motordrehmoment von einer für eine Drehbewegung erforderlichen Gierrate ermittelt wird.
    Figure DE102017100043A1_0005
  • Es sei erwähnt, dass die Variablen, Konstanten und der Operator in den Gleichungen (10) bis (27) folgende Bedeutungen haben.
    • tgtδ
    Ziel-Lenkradwinkel
    tgtβ
    Ziel-Fahrzeugschlupfwinkel
    tgtγ
    Zielgierrate
    clcδTq
    Drehbewegungs-Lenkmoment
    TSAfl
    Selbstausrichtungs-Drehmoment vorne links
    TSAfr
    Selbstausrichtungs-Drehmoment vorne rechts
    ltp
    Distanz vom Zentrum der Radlenkung bis zum Ende einer Spurstange
    ltb
    bei Rotation einer Radlenkungswelle wirkende Trägheit
    St_Gboxratio
    Lenkgetriebeverhältnis
    Iz
    Fahrzeuggierträgheit
    D
    Differenz zwischen linker und rechter Antriebskraft bei einer Drehbewegung
    Dmax
    maximale Differenz zwischen linker und rechter Antriebskraft bei einer Drehbewegung
    TireR
    Radius eines Reifens
    Gboxratio
    Übersetzungsverhältnis eines Motors und eines Getriebes
    γδ
    aus einem Lenkradwinkel ermittelte Gierrate
    γMg
    aus einer Links/Rechts-Antriebskraftverteilung ermittelte Gierrate
    A
    Stablitätsfaktor
  • Wenn in dem Schritt S232 Slip_Flg1 = 1 erfüllt ist, fährt die Steuerung mit einem Schritt S276 fort. In dem Schritt S276 wird festgestellt, ob Slip_Flg2 = 1 erfüllt ist, und wenn Slip_Flg2 = 1 erfüllt ist, fährt die Steuerung mit dem Schritt S272 der 15 fort. Wenn dagegen Slip_Flg2 = 0 in dem Schritt S276 erfüllt ist, fährt die Steuerung mit dem Schritt S266 der 15 fort.
  • Die Zustände von Slip_Flg1, Slip_Flg2 werden in Abhängigkeit von einer Steuerungsperiode entschieden, die nach der Feststellung startet, dass Schlupf aufgetreten ist, wie dies vorstehend beschrieben ist. Der Prozess des Schrittes S274 wird an dem Punkt ausgeführt, an dem das Auftreten des Schlupfes nach den Prozessen der Schritte S232 und S276 beginnt, und danach wird der Prozess von einem der Schritte S268 und S272 in Abhängigkeit von der Feststellung in dem Schritt S266 ausgeführt. Es sei erwähnt, dass die Schlupfbestimmungseinrichtung 245 die Bestimmung in den Schritten S232 und S276 ausführt.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird die Lenkassistenz aufgrund des Drehmoments des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 ausgeführt, wenn SOC < Z gemäß dem Prozess der 15 erfüllt ist. Somit ist es möglich, in zuverlässiger Weise eine Möglichkeit zu eliminieren, dass eine auf der Basis einer Antriebskraftsteuerung unter Verwendung der Differenz zwischen der linken und der rechten Antriebskraft ausgeführte Drehassistenzsteuerung nicht realisiert wird, wobei dies durch eine Reduzierung der Lademenge der Hochspannungsbatterie 1040 bedingt sein kann, während eine Drehbewegung unter Verwendung der Differenz zwischen der linken und der rechten Antriebskraft von den Motoren 108, 110, 112 und 114 ausgeführt wird.
  • Ferner wird gemäß dem Prozess der 15, wenn die Schlupfwinkel-Änderungsrate hoch ist, die unter Verwendung der Differenz zwischen den von den Motoren 108, 110, 112 und 114 erzeugten Antriebskräften rechts und links auszuführende Antriebskraftsteuerung häufig ausgeführt, wobei dies auf das Verhalten des Fahrzeugs einwirkt und die Möglichkeit erhöht, dass die Fahreigenschaften beeinträchtigt werden. Durch Schalten der Steuerung auf Lenkassistenzsteuerung unter Verwendung des Drehmoments des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 kann jedoch das Verhalten des Fahrzeugs stabilisiert werden. Somit können die Fahreigenschaften in bemerkenswerter Weise verbessert werden.
  • Es sei erwähnt, dass der Steuerungsmechanismus zwar auf der Basis des Resultats des Vergleichs zwischen dem Ladezustand und den Schlupfwinkel-Änderungsraten und den Schwellenwerten der 15 umgeschaltet wird, jedoch das Motordrehmoment der linken/rechten Antriebskräfte und das Drehmoment des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 auf der Basis der Werte des Ladezustands und der Schlupfwinkel-Änderungsraten kontinuierlich verändert werden kann. Ferner kann der Steuermechanismus auf der Basis der Differenz Δγ zwischen der Steuerungs-Zielgierrate γ_tgt und der Rückkopplungs-Gierrate γ_FB oder der Differenz γ_diff zwischen der tatsächlichen Gierrate γ_sens und dem Gierraten-Modellwert γ_clc geändert werden.
  • In diesem Fall wird eine Drehbewegung auf der Basis ausschließlich der Links/Rechts-Antriebskraftverteilung in einem hohen Ladezustand ausgeführt, in dem die Unterschiede gering sind, eine Drehbewegung auf der Basis ausschließlich einer Lenkradbetätigung wird in einem niedrigen Ladezustand ausgeführt, in dem die Unterschiede groß sind, und eine Drehbewegung auf der Basis einer Lenkradbetätigung und einer Links/Rechts-Antriebskraftverteilung wird ausgeführt, wenn die Unterschiede gleich dem oder geringer als der in einem dazwischen liegenden Ladezustand vorgegebene Schwellenwert sind.
  • Ferner kann gemäß dem Prozess der 15 ein Steuerungsausmaß des Fahrzeugs 1000 quantitativ angegeben werden, indem ein Drehbewegungsmechanismus auf der Basis der Schlupfwinkel-Änderungsraten (ratβcam und ratβst) bestimmt wird, der aus den Schlupfwinkeln (tgtβcam und tgtβst) des Fahrzeugs anstatt des Drehbewegungsradius R berechnet wird. Hierdurch kann die Steuerungsgenauigkeit signifikant verbessert werden.
  • Wenn die aus Bildinformation der Stereokameraanordnung ermittelte Schlupfwinkel-Änderungsrate ratβcam und die aus einem Lenkradwinkel ermittelte Schlupfwinkel-Änderungsrate ratβst verglichen werden, um einen größeren Wert zwischen diesen auszuwählen, kann ferner eine Übersteuerungsbedingung eliminiert werden, die dann auftritt, wenn die Verarbeitung von einer Seite der Stereokameraanordnung und dem Lenkradteil ausgeführt wird, und somit kann eine Vereinfachung des Steuerungsablaufs erzielt werden.
  • Wenn die Drehbewegungs-Antriebskraft in der vorstehend beschriebenen Weise berechnet wird, erfolgt in dem Schritt S124 der 11 eine Anweisung zum Abgeben des Drehmoments der Motoren. Die Motordrehmoment-Befehlswerte der Motoren 108, 110, 112 und 114 zum Zeitpunkt einer Drehbewegung können mittels der nachfolgenden Gleichungen (28) bis (31) ausgedrückt werden. Das Befehlsmodul 248 für das erforderliche Motordrehmoment berechnet die Motordrehmoment-Befehlswerte TqmotFr, TqmotFr, TqmotRl und TqmotRr der Motoren 108, 110, 112 und 114 auf der Basis der Gleichungen (28) bis (31). TqmotFl (der Motordrehmoment-Befehlswert für das linke Vorderrad) = reqTq/4 (28) TqmotFr (der Motordrehmoment-Befehlswert für das rechte Vorderrad) = reqTq/4 (29) TqmotRl (der Motordrehmoment-Befehlswert für das linke Hinterrad) = reqTq/4 – (±Tvmot) (30) TqmotRr (der Motordrehmoment-Befehlswert für das rechte Hinterrad) = reqTq/4 + (±Tvmot) (31).
  • Hierbei entspricht das zusätzliche Drehmoment Tvmot der Drehbewegungs-Antriebskraft MgmotTq. Ein Vorzeichen für das zusätzliche Drehmoment Tvmot wird in Abhängigkeit von einer Drehrichtung vorgegeben. Es sei erwähnt, dass im vorliegenden Fall die Links/Rechts-Antriebskraftsteuerung zwar unter Aufbringen des zusätzlichen Drehmoments Tvmot auf das linke Hinterrad und das rechte Hinterrad ausgeführt wird, jedoch kann das zusätzliche Drehmoment Tvmot auch auf das linke Vorderrad und das rechte Vorderrad oder auf die vier Räder aufgebracht werden.
  • Außerdem gibt das Lenkmoment-Befehlsmodul 246 das Lenkassistenzmoment δmotTq als Drehmoment des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 ab.
  • 16 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer Verarbeitung für den Rechner 216 für einen vorhergesagten Drehbewegungsradius, um den vorhergesagten Drehbewegungsradius tgtRcam zu berechnen, sowie für den Rechner 218 für den vorhergesagten Schlupfwinkel, um den vorhergsagten Schlupfwinkel tgtβcam zu berechnen, und zwar in den Schritten S204 und S210 der 13 sowie den Schritten S242 und S244 der 14.
  • Darüber hinaus zeigt 17 eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug 1000 sowie eine Fahrbahn bei Betrachtung von einem Ort oberhalb des Fahrzeugs 1000 zur Erläuterung von Überwachungspunktdistanzen L [m] nach vorne, Distanzen dst1 und dst2 zwischen vorderen Überwachungspunkten auf einer Zielfahrspur und der Fahrbahnlinie sowie der Zielfahrspur tCosT. Als erstes werden in einem Schritt S320 ein Lenkradwinkel θh, ein von der Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung erfasster Erkennungszustand der Fahrbahnlinie auf einer Straßenoberfläche sowie die Distanzen dst zu der Fahrbahnlinie in Bezug auf die Überwachungspunktdistanzen L [m] nach vorne als Eingangswerte ermittelt.
  • Als nächstes wird in dem Schritt S322 die Zielfahrspur berechnet. Die Zielfahrspur tCosT (tgtCourceTask) wird anhand der nachfolgenden Gleichung (32) berechnet. Es sei erwähnt, dass die Zielfahrspur durch die Erkennungseinrichtung 202 für die äußere Umgebung oder durch den Rechner 216 für den vorhergesagten Drehbewegungsradius berechnet wird. Ferner kann es sich bei der Zielfahrspur tCosT um eine gerade Linie handeln, die von dem Fahrzeug 1000 in Richtung nach vorne verläuft.
    Figure DE102017100043A1_0006
  • In dem nächsten Schritt S324 werden die Distanzen dst1 und dst2 zwischen den nach vorne gelegenen Überwachungspunkten auf der Zielfahrspur sowie der Fahrbahnlinie berechnet. dst1 und dst2 werden anhand der nachfolgenden Gleichungen (33) und (34) berechnet. dst1 = tCosT1 – Cam1 (33) dst2 = tCosT2 – Cam2 (34).
  • In dem nächsten Schritt S326 berechnet der Rechner 216 für den vorhergesagten Drehbewegungsradius den vorhergesagten Drehbewegungsradius tgtR. Der vorhergesagte Drehbewegungsradius tgtR wird anhand der nachfolgenden Glechungen (35) bis (42) berechnet. Vorheriger Wert der Runde: tanφ1 = dst1/L (35) Aktueller Wert der Runde: tanφ2 = dst2/L (36) φ1 = atan(dst1/L) (37) φ2 = atan(dst2/L) (38) addφ = φ2 – φ1 (39) tgt_Yaw_angle = addφ (40) tgt_add_γ = d/dt(tgt_Yaw_angle) (41)
    Figure DE102017100043A1_0007
  • In dem nächsten Schritt S328 berechnet der Rechner 218 für den vorhergesagten Schlupfwinkel den vorhergesagten Schlupfwinkel tgtβcam. Der vorhergesagte Schlupfwinkel tgtβcam wird anhand der nachfolgenden Gleichung berechnet.
    Figure DE102017100043A1_0008
  • Die von dem Rechner 228 für den vorhergesagten Drehbewegungsradius in dem Schritt S206 der 13 und dem Schritt S248 der 14 ausgeführte Berechnung des vorgesagten Drehbewegungsradius können unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie die Berechnung des vorhergesagten Drehbewegungsradius tgtRcam durchgeführt werden. In diesem Fall kann der vorhergesagte Drehbewegungsradius tgtRcam anhand der Gleichungen (42) und (43) ermittelt werden, indem die Zielgierrate γ_tgt aus Gleichung (1) auf der Basis des Lenkradwinkels θh und der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird und γ_tgt für tgt_add_γ der Gleichung (42) substituiert wird. Ferner kann der vorhergesagte Schlupfwinkel tgtβst auf der Basis von Gleichung (44) in dem Schritt S210 der 13 und dem Schritt S250 der 14 berechnet werden.
  • 18 zeigt eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung eines Kennfelds für einen kritischen Antriebskraft-Drehbewegungsradius, das verwendet wird, wenn der Rechner 236 für den maximalen Drehbewegungsradius den maximalen Drehbewegungsradius txmaxR berechnet. Wie in 18 dargestellt, wird mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit V der maximale Drehbewegungsradius txmaxR kleiner.
  • 19A bis 19D zeigen Kennliniendarstellungen zum Beschreiben eines Ablaufs zum Erzeugen des Kennfelds der 18. Als erstes wird in 19A ein maximales Drehmoment in Abhängigkeit von der Motordrehzahl aus der T-N-Charakteristik der Motoren ermittelt. Als nächstes wird die Kennlinie der maximalen Drehmomentdifferenz zwischen den linken und rechten Motoren ermittelt, indem die horizontale Achse der 19A in die Fahrzeuggeschwindigkeit V umgewandelt wird, und zwar in Abhängigkeit von dem Übersetzungsverhältnis des Geschwindigkeitsreduzierers und unter Verdopplung des Drehmoments, wie in 19B dargestellt.
  • Als nächstes wird das Motordrehmoment der vertikalen Achse für die Kennlinie der 19B auf der Basis des Übersetzungsverhältnisses und des Reifenradius in Antriebskraft umgewandelt, und aus Laufflächen des Fahrzeugs wird ein zusätzliches Drehbewegungs-Giermoment [N·m] berechnet, das am Drehbewegungszentrum des Fahrzeugs erzeugt wird. Eine Gierwinkelbeschleunigung wird durch Dividieren des ermittelten zusätzlichen Giermoments durch ein anfängliches Giermoment des Fahrzeugs berechnet, und eine Gierrate (eine Gierwinkelgeschwindigkeit) wird durch Integrieren der ermittelten Gierwinkelgeschwindigkeit ermittelt. Auf diese Weise wird das Kennfeld der Gierrate, die durch Links/Rechts-Antriebskraftverteilungssteuerung in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit V ermittelt wird, gemäß der Darstellung in 19C ermittelt.
  • Anschließend wird ein Lenkradwinkel aus der Gierrate und der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die anhand der Kennlinie der 19C ermittelt werden, auf der Basis der nachfolgenden Gleichung (45) ermittelt. Auf diese Weise wird das Kennfeld der 19D ermittelt.
    Figure DE102017100043A1_0009
  • Als nächstes wird der Drehbewegungsradius aus einem Lenkradwinkel θh, der anhand der Kennlinie der 19D ermittelt wird, auf der Basis der Gleichung (43) ermittelt. Auf diese Weise lässt sich das Kennfeld der 18 erzielen. Somit kann der Rechner 236 für den maximalen Drehbewegungsradius den maximalen Drehbewegungsradius tvmaxR auf der Basis des Kennfelds der 18 berechnen.
  • 20A und 20B zeigen Kennliniendiagramme zur Erläuterung einer vorteilhaften Wirkung, die durch eine Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt wird. Dabei veranschaulicht 20A den Zustand eines Lenkvorgangs, der von dem elektrischen Servolenkungsmotor 1060 ausgeführt wird, und 20B veranschaulicht den Zustand eines Lenkvorgangs, der auf der Basis einer Antriebskraftsteuerung unter Verwendung der Differenz zwischen der linken und der rechten Antriebskraft der Motoren 108, 110, 112 und 114 ausgeführt wird.
  • In 20A und 20B stellt EPS_Curr den Strom des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 dar, EPS_Trq stellt das Drehmoment des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 dar, VPS stellt die Fahrzeuggeschwindigkeit dar, St_ang stellt den Lenkradwinkel dar, Mot_Trq stellt das Drehmoment der Motoren 108, 110, 112 und 114 dar, EPS_Pow stellt die Ausgangsleistung des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 dar, EPS_E stellt die Energie des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 dar, Drive_Pow stellt die Ausgangsleistung der Motoren 108, 110, 112 und 114 dar, und Drive_E stellt die Energie der Motoren 108, 110, 112 und 114 dar.
  • Wie aus einem Vergleich der 20A und 20B ersichtlich ist, hat es sich gezeigt, dass durch Ermitteln von Drehbewegungseigenschaften mit Antriebskräften durch Links/Rechts-Antriebskraftsteuerung auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und des vorhergesagten Drehbewegungsradius eine Reduzierung der Ausgangsleistung des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 (EPS_Pow) sowie der Energie des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 ermöglicht ist und eine Last von 12 V vermindert werden kann.
  • Im Hinblick auf den Energieverbrauch bei 12 V während der Fahrt von 1 km unter konstanten Bedingungen wurden 650 J bei einer Lenkbetätigung verbraucht, und 600 J wurden bei einem Antriebslenkvorgang verbraucht, so dass sich eine Differenz von 50 J ergibt. Die dritten Darstellungen von oben in den 20A und 20B veranschaulichen Daten, die bei kontinuierlicher Fahrt des Fahrzeugs über etwa 6 Kilometer erzielt werden. Die verbrauchte Energie lag bei 1500 J beim Lenkvorgang und bei 1200 J beim Antriebslenkvorgang, so dass sich eine Differenz von 300 J ergibt. Außerdem ist es möglich, Energieverlust durch Detektieren und Steuern von Schlupf zu minimieren.
  • Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie vorstehend beschrieben ist, die Lademenge der Hochspannungsbatterie 1040 geringer wird, so wird eine Lenkassistenz unter Verwendung des Drehmoments des elektrischen Servomotors 1060 ausgeführt. Dadurch kann eine Möglichkeit zuverlässig eliminiert werden, dass eine auf der Basis der Antriebskraftsteuerung unter Verwendung der Differenz zwischen der linken und der rechten Antriebskraft ausgeführte Drehassistenzsteuerung nicht umgesetzt wird, wobei dies durch eine Verminderung der Lademenge der Hochspannungsbatterie 1040 bedingt sein kann, während eine Drehbewegung unter Verwendung der Differenz zwischen der linken und rechten Antriebskraft von den Motoren 108, 110, 112 und 114 ausgeführt wird.
  • Wenn eine Schlupfwinkelrate hoch ist, wird ferner häufig eine Antriebskraftsteuerung ausgeführt, die unter Verwendung der Differenz zwischen der von den Motoren 108, 110, 112 und 114 erzeugten linken und rechten Antriebskraft auszuführen ist. Durch Umschalten des Steuervorgangs auf Lenkassistenz unter Verwendung des Drehmoments des elektrischen Servolenkungsmotors 1060 kann somit das Verhalten des Fahrzeugs stabilisiert werden, und somit lassen sich die Fahreigenschaften verbessern.
  • Obwohl bevorzugte Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Für die Fachleute versteht es sich, dass verschiedene Modifikationen oder Änderungen insofern möglich sind, als diese im technischen Umfang der beigefügten Ansprüche oder Äquivalenten davon liegen. Es versteht sich, dass derartige Modifikationen oder Änderungen ebenfalls im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie vorstehend beschrieben ist, kann eine gewünschte Drehbewegung auch dann erzielt werden, wenn die Lademenge einer Batterie zum Ausführen einer Drehbewegungs-Antriebskraftsteuerung geringer wird, indem die Differenz zwischen linker und rechter Antriebskraft genutzt wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Vorderrad
    102
    Vorderrad
    104
    Hinterrad
    106
    Hinterrad
    108
    (Elektro-)Motor
    110
    (Elektro-)Motor
    112
    (Elektro-)Motor
    114
    (Elektro-)Motor
    116
    Getriebe
    118
    Getriebe
    120
    Getriebe
    122
    Getriebe
    123
    Inverter
    124
    Inverter
    125
    Inverter
    126
    Inverter
    127
    Radgeschwindigkeitssensor
    128
    Radgeschwindigkeitssensor
    130
    Lenkrad
    132
    Längsbeschleunigungssensor
    134
    Querbeschleunigungssensor
    136
    Batterie
    137
    Ladezustands-Ermittlungsmodul
    138
    Lenkradwinkelsensor
    140
    Servolenkmechanismus
    142
    Gierratensensor
    144
    Schaltsperren-Positionssensor
    146
    Gaspedal-Öffnungswertsensor
    200
    Steuereinheit
    202
    Erkennungseinrichtung für äußere Umgebung
    204
    bordeigener Sensor
    206
    Drehassistenzwinkel-Rechner
    208
    Kurvensteuerungsvorschau-Zielgierraten-Rechner
    209
    Zielgierraten-Rechner
    210
    Steuerungs-Zielgierraten-Rechner
    212
    Subtrahierer
    213
    Subtrahierer
    214
    Rechner für zusätzliches Giermoment
    216
    Rechner für vorhergesagten Drehbewegungsradius
    218
    Rechner für vorhergesagten Schlupfwinkel
    220
    Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner
    222
    Fahrzeuggierraten-Rechner
    224
    Gierraten-F/B-Rechner
    226
    Wichtungsverstärkungs-Rechner
    228
    Rechner für vorhergesagten Drehbewegungsradius
    230
    Rechner für vorhergesagten Schlupfwinkel
    232
    Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner
    234
    Rechner für maximale Motordrehmoment-Antriebskraft
    236
    Rechner für maximalen Drehbewegungsradius
    238
    Rechner für möglichen Drehbewegungs-Schlupfwinkel
    240
    Schlupfwinkel-Änderungsraten-Bestimmungseinrichtung
    242
    Rechner zur Bestimmung des Drehbewegungsmechanismus
    244
    Antriebskraft-Rechner
    245
    Schlupfbestimmungseinrichtung
    246
    Lenkmoment-Befehlsmodul
    248
    Befehlsmodul für erforderliches Motordrehmoment
    1000
    Fahrzeug
    1010
    Hochspannungssystem
    1020
    12-V-System
    1030
    DC/DC-Wandler
    1040
    Hochspannungsbatterie
    1050
    bordeigene Batterieladeeinrichtung
    L
    Distanz
    L1
    gerade Linie
    P1
    Schnittpunkt
    P2
    Schnittpunkt
    P3
    dazwischenliegender Punkt
    P4
    Schnittpunkt
    V
    Fahrzeuggeschwindigkeit
    θh
    Lenkradwinkel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2007-325372 A [0002, 0005]

Claims (11)

  1. Steuereinheit (200) für ein Fahrzeug, wobei die Steuereinheit (200) Folgendes aufweist: – einen Rechner (214) für zusätzliches Fahrzeuggiermoment, der ein zusätzliches Fahrzeuggiermoment, das auf ein Fahrzeug (1000) aufzubringen ist, auf der Basis einer Gierrate des Fahrzeugs (1000) berechnet; – ein Lenkmoment-Befehlsmodul (246), das ein Assistenzmoment eines Lenkvorgangs eines Lenksystems (140) vorgibt; – ein Links/Rechts-Antriebskraftmoment-Befehlsmodul (246), das ein Links/Rechts-Radantriebsmoment vorgibt und ein Moment unabhängig von dem Lenksystem (140) auf das Fahrzeug aufbringt; – ein Ladezustands-Ermittlungsmodul (137), das einen Ladezustand einer elektrische Energie speichernden Batterie (136) ermittelt, die als Antriebsquelle zum Aufbringen des zusätzlichen Fahrzeuggiermoments dient; und – eine Einstelleinrichtung (244), die das Assistenzmoment und das Links/Rechts-Radantriebsmoment auf der Basis des Ladezustands einstellt, um das zusätzliche Fahrzeuggiermoment aufzubringen.
  2. Steuereinheit (200) für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Einstelleinrichtung (244) bei sinkender Lademenge der Batterie (136) das Links/Rechts-Radantriebsmoment reduziert und das Assistenzmoment erhöht.
  3. Steuereinheit (200) für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Einstelleinrichtung (244) das Links/Rechts-Radantriebsmoment auf 0 setzt, wenn die Lademenge der Batterie (136) gleich einem oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist.
  4. Steuereinheit (200) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinheit ferner Folgendes aufweist: – einen Rechner (218) für einen vorhergesagten Schlupfwinkel, der einen vorhergesagten Schlupfwinkel des Fahrzeugs (1000) berechnet; – einen Rechner (238) für einen bei der Drehbewegung möglichen Schlupfwinkel, der einen bei der Drehbewegung möglichen Schlupfwinkel auf der Basis eines aus Antriebskräften von Rädern ermittelten maximalen Drehbewegungsradius zum Aufbringen des zusätzlichen Fahrzeuggiermoments berechnet; und – einen Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner (220), der eine Schlupfwinkel-Änderungsrate berechnet, bei der es sich um ein Verhältnis des vorhergesagten Schlupfwinkels zu dem bei der Drehbewegung möglichen Schlupfwinkel handelt, wobei die Einstelleinrichtung (244) das Assistenzmoment und das Links/Rechts-Radantriebsmoment auf der Basis des Ladezustands und der Schlupfwinkel-Änderungsrate einstellt.
  5. Steuereinheit (200) für ein Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei die Einstelleinrichtung (244) bei steigender Schlupfwinkel-Änderungsrate das Links/Rechts-Radantriebsmoment reduziert und das Assistenzmoment erhöht.
  6. Steuereinheit (200) für ein Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei dann, wenn die Schlupfwinkel-Änderungsrate gleich einem oder höher als ein vorbestimmter Wert ist und die Lademenge der Batterie (136) gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, die Einstelleinrichtung (244) das Links/Rechts-Radantriebsmoment unter den Drehmomenten zum Aufbringen des zusätzlichen Giermoments als abgebbares maximales Drehmoment vorgibt und ein verbleibendes Drehmoment als Assistenzmoment vorgibt.
  7. Steuereinheit (200) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Rechner (218) für den vorhergesagten Schlupfwinkel einen ersten Rechner für einen vorhergesagten Schlupfwinkel, der einen ersten vorhergesagten Schlupfwinkel auf der Basis eines ersten vorhergesagten Drehbewegungsradius berechnet, der auf der Basis einer von einer Kamera detektierten Fahrbahn berechnet wird, sowie einen zweiten Rechner für einen vorhergesagten Schlupfwinkel aufweist, der einen zweiten vorhergesagten Schlupfwinkel auf der Basis eines zweiten vorhergesagten Drehbewegungsradius berechnet, der auf der Basis eines Lenkradwinkels berechnet wird, wobei der Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner (220) einen ersten Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner, der eine erste Schlupfwinkel-Änderungsrate berechnet, bei der es sich um ein Verhältnis des ersten vorhergesagten Schlupfwinkels zu dem bei der Drehbewegung möglichen Schlupfwinkel handelt, sowie einen zweiten Schlupfwinkel-Änderungsraten-Rechner aufweist, der eine zweite Schlupfwinkel-Änderungsrate berechnet, bei der es sich um ein Verhältnis des zweiten vorhergesagten Schlupfwinkels zu dem bei der Drehbewegung möglichen Schlupfwinkel handelt, wobei die Steuereinheit (200) ferner eine Schlupfwinkel-Änderungsraten-Bestimmungseinrichtung (240) aufweist, die die erste Schlupfwinkel-Änderungsrate und die zweite Schlupfwinkel-Änderungsrate vergleicht und die höhere Rate als Schlupfwinkel-Änderungsrate bestimmt, und wobei die Einstelleinrichtung (244) das Assistenzmoment und das Links/Rechts-Radantriebsmoment auf der Basis des Ladezustands und der von der Schlupfwinkel-Änderungsraten-Bestimmungseinrichtung (240) bestimmten Schlupfwinkel-Änderungsrate einstellt.
  8. Steuereinheit (200) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuereinheit ferner Folgendes aufweist: – eine Schlupfbestimmungseinrichtung (245), die Schlupf des Fahrzeugs (1000) feststellt, wobei dann, wenn bei dem Fahrzeug (1000) Schlupf festgestellt worden ist, die Einstelleinrichtung (244) das Links/Rechts-Radantriebsmoment reduziert und das Assistenzmoment erhöht.
  9. Steuereinheit (200) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuereinheit ferner Folgendes aufweist: – einen Zielgierraten-Rechner (209), der eine Zielgierrate des Fahrzeugs (1000) berechnet; – einen Fahrzeuggierraten-Rechner (222), der einen Gierraten-Modellwert von einem Fahrzeugmodell berechnet; – einen Gierratensensor (142), der eine tatsächliche Gierrate des Fahrzeugs (1000) detektiert; und – einen Rückkopplungs-Gierraten-Rechner (244), der eine Rückkopplungs-Gierrate aus dem Gierraten-Modellwert und der tatsächlichen Gierrate berechnet durch Verteilen des Gierraten-Modellwerts und der tatsächlichen Gierrate auf der Basis einer Differenz zwischen dem Gierraten-Modellwert und der tatsächlichen Gierrate, wobei der Rechner (214) für zusätzliches Fahrzeuggiermoment das zusätzliche Fahrzeuggiermoment auf der Basis einer Differenz zwischen der Zielgierrate und der Rückkopplungs-Gierrate berechnet.
  10. Steuereinheit (200) für ein Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei der Zielgierraten-Rechner (209) einen ersten Zielgierraten-Rechner, der eine erste Zielgierrate aus einem Bild einer Kamera berechnet, sowie einen zweiten Zielgierraten-Rechner, der eine zweite Zielgierrate auf der Basis eines Lenkradwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, aufweist sowie die Zielgierrate auf der Basis der ersten Zielgierrate und der zweiten Zielgierrate berechnet.
  11. Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug, wobei das Steuerungsverfahren folgende Schritte aufweist: – Berechnen eines zusätzlichen Fahrzeuggiermoments, das auf ein Fahrzeug aufzubringen ist, auf der Basis einer Gierrate des Fahrzeugs; – Vorgeben eines Assistenzmoments eines Lenkvorgangs eines Lenksystems (140); – Vorgeben eines Links/Rechts-Radantriebsmoments, das ein Moment unabhängig von dem Lenksystem (140) auf das Fahrzeug aufbringt; – Ermitteln eines Ladezustands einer elektrische Energie speichernden Batterie (136), die als Antriebsquelle zum Aufbringen des zusätzlichen Fahrzeuggiermoments dient; und – Einstellen des Assistenzmoments und des Links/Rechts-Radantriebsmoments auf der Basis des Ladezustands zum Aufbringen des zusätzlichen Fahrzeuggiermoments.
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