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Technischer Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Technik
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Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Fahrerunterstützungssystem für ein Fahrzeug, und genauer ein Fahrerunterstützungssystem für ein Fahrzeug, das einen Lenkwinkel eines Rades durch die Verwendung einer elektrischen Servolenkvorrichtung regelt.
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Technischer Hintergrund
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Die
JP 2007-030612 A offenbart eine elektrische Servolenkungs(EPS)-Vorrichtung, die eine Spurhalteunterstützungsregelung durchführt. Diese EPS-Vorrichtung berechnet ein Basis-Unterstützungsmoment, das verwendet wird, um eine Lenkbetätigung durch einen Fahrer des Fahrzeugs zu unterstützen. Darüber hinaus berechnet die EPS-Vorrichtung ein Spurhalteunterstützungsmoment für das Fahrzeug, damit dieses in einer bestimmten Position auf einem Fahrstreifen fährt. Genauer wird das Spurhalteunterstützungsmoment durch Durchführen einer PID-Regelung auf Basis einer Differenz zwischen einer Abweichung des Fahrzeugs in Bezug auf einen Fahrweg und einer Soll-Abweichung und auf Basis einer Differenz zwischen einem Gierwinkel und einem Soll-Gierwinkel berechnet. Damit sich das Lenken während der Spurhalteunterstützungsregelung besser anfühlt, korrigiert die EPS ein Ausgleichsmoment (eine Ausgleichssteuergröße) zum Ausgleichen des Basis-Unterstützungsmoments (einer Basis-Unterstützungssteuergröße) gemäß dem Spurhalteunterstützungsmoment (einer Spurhaltesteuergröße).
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Außer
JP 2007-030 612 A ist
JP 2015-033 942 A ein Patentdokument, das mit der vorliegenden Anmeldung in Beziehung steht. Zudem ist aus der
JP 2002-012 259 A ein Fahrerunterstützungssystem für ein Fahrzeug bekannt, wobei das Fahrzeug eine elektrische Servolenkvorrichtung aufweist, die mit einem Elektromotor versehen ist, der angetrieben wird, um einen Lenkwinkel eines Rades zu regeln, wobei das Fahrerunterstützungssystem dafür ausgelegt ist, eine autonome Lenkregelung durchzuführen, die den Elektromotor so steuert, dass ein Lenkmoment erzeugt wird, mit dem bewirkt wird, dass sich ein Ist-Lenkwinkel des Rades einem Soll-Lenkwinkel annähert, und wobei eine Steuergröße des Lenkmoments verwendet wird, um zu bewirken, dass sich der Ist-Lenkwinkel bei der autonomen Lenkregelung dem Soll-Lenkwinkel annähert.
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Kurzfassung der Erfindung
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Die Spurhalteunterstützungsregelung, die in
JP 2007-030 612 A offenbart ist, entspricht einem Beispiel für eine „autonome Lenkregelung“, die einen Elektromotor einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung so steuert, dass ein Lenkmoment erzeugt wird, mit dem bewirkt wird, dass sich ein Ist-Lenkwinkel der Räder einem Soll-Lenkwinkel annähert. Während der Ausführung der autonomen Lenkregelung kommt es zu Situation, wo ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird. Gemäß der autonomen Lenkregelung, die in
JP 2007-030 612 A offenbart ist, wird die oben beschriebene Differenz der PID-Regelung größer, wenn in dieser Art von Situation eine Abweichung des Ist-Fahrwegs in Bezug auf einen Soll-Fahrweg (das heißt die Abweichung des Ist-Lenkwinkels der Räder in Bezug auf den Soll-Lenkwinkel) aufgrund der Lenkbetätigung durch den Fahrer größer wird. Infolgedessen wird ein Rechenwert des Spurhalteunterstützungsmoments, mit dem der Soll-Fahrweg beibehalten werden soll, größer. Im Allgemeinen ist ein Wächterwert, mit dem sichergestellt werden soll, dass die Steuergröße nicht viel zu groß wird, für die Steuergröße der PID-Regelung vorgesehen. Für den Fall, dass die Steuergröße des Lenkmoments (in
JP 2007-030 612 A des Spurhalteunterstützungsmoments) ihren Wächterwert erreicht, während eine Winkeldifferenz zwischen dem Soll-Lenkwinkel und dem Ist-Lenkwinkel aufgrund eines Lenkeingriffs des Fahrers größer wird, ist eine Zunahme der Steuergröße begrenzt. Falls die Kennlinie der Steuergröße in Bezug auf die Winkeldifferenz ungeeignet ist, kann es sein, dass die Steuergröße sich rasch ändert, wenn sie den Wächterwert erreicht. Falls eine rasche Änderung der Steuergröße auftritt, besteht die Besorgnis, dass der Fahrer im Hinblick auf seine Betätigung des Lenkrads verunsichert wird.
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Vor diesem Hintergrund ist es anzustreben, dass die Kennlinie der Steuergröße des Lenkmoments in Bezug auf die Winkeldifferenz zwischen dem Soll-Lenkwinkel und dem Ist-Lenkwinkel geeignet bestimmt wird, so dass dann, wenn ein Lenkeingriff des Fahrers während der Ausführung der autonomen Lenkregelung durchgeführt wird, eine rasche Änderung gemindert werden kann. Andererseits kann es sein, dass während der Ausführung der autonomen Lenkregelung die Winkeldifferenz wegen irgendeiner Art von Störung zunimmt (beispielsweise, weil das Fahrzeug in Seitenwind gerät), auch wenn keine Lenkbetätigung durch den Fahrer durchgeführt wird. Somit ist es günstig, wenn die Kennlinie der Steuergröße des Lenkmoments in Bezug auf die Winkeldifferenz bestimmt wird und gleichzeitig die Angleichung des Ist-Lenkwinkels in Bezug auf den Soll-Lenkwinkel problemlos sichergestellt wird, wenn die Winkeldifferenz wegen einer Störung zu groß wird.
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Die vorliegende Anmeldung soll das oben beschriebene Problem lösen, und ein Ziel der vorliegenden Anmeldung ist die Schaffung eines Fahrerunterstützungssystems für ein Fahrzeug, das eine rasche Änderung einer Steuergröße des Lenkmoments durch eine autonome Lenkregelung verhindern kann, wenn ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, und gleichzeitig eine Verschlechterung der Angleichung eines Ist-Lenkwinkels in Bezug auf einen Soll-Lenkwinkel wegen einer Störung während der Ausführung der autonomen Lenkregelung unter Verwendung einer elektrischen Servolenkvorrichtung verhindert. Diese Aufgabe wird gelöst mit dem Fahrerunterstützungssystem nach Anspruch 1, vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Fahrerunterstützungssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Anmeldung wird auf das Fahrzeug angewendet, das eine elektrische Servolenkvorrichtung aufweist, die mit einem Elektromotor ausgestattet ist, der angetrieben wird, um einen Lenkwinkel eines Rades zu regeln.
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Das Fahrerunterstützungssystem ist dafür ausgelegt, eine autonome Lenkregelung durchzuführen, die den Elektromotor so steuert, dass ein Lenkmoment erzeugt wird, mit dem bewirkt wird, dass sich ein Ist-Lenkwinkel des Rades einem Soll-Lenkwinkel annähert.
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Eine Steuergröße des Lenkmoments, die in der autonomen Lenkregelung verwendet wird, um zu bewirken, dass sich der Ist-Lenkwinkel dem Soll-Lenkwinkel annähert, weist einen Proportionalanteil, der auf einer Winkeldifferenz zwischen dem Soll-Lenkwinkel und dem Ist-Lenkwinkel basiert, und einen Integralanteil auf, der auf einem Integralwert der Winkeldifferenz basiert.
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Das Fahrerunterstützungssystem ist dafür ausgelegt, dann, wenn während der autonomen Lenkregelung kein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, eine Bestimmung des Proportionalanteils auf Basis einer ersten Proportionalanteilskennlinie und eine Berechnung des Integralanteils auf Basis einer ersten Integralanteilskennlinie durchzuführen.
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Bei der ersten Proportionalanteilskennlinie wird der Proportionalanteil so bestimmt, dass innerhalb eines Bereichs, der einen Proportionalanteilswächterwert nicht überschreitet, ein absoluter Wert des Proportionalanteils größer wird, wenn ein absoluter Wert der Winkeldifferenz größer ist.
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Der Integralanteil, der auf der ersten Integralanteilskennlinie basiert, wird innerhalb eines Bereichs, der einen Integralanteilswächterwert nicht überschreitet, auf Basis des Integralwerts berechnet, der ohne Korrektur eines aktuellen Wertes der Winkeldifferenz berechnet wird.
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Das Fahrerunterstützungssystem ist dafür ausgelegt, dann, wenn während der autonomen Lenkregelung ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, eine Bestimmung des Proportionalanteils auf Basis einer zweiten Proportionalanteilskennlinie, die anstelle der ersten Proportionalanteilskennlinie verwendet wird, und/oder eine Berechnung des Integralanteils auf Basis einer zweiten Integralanteilskennlinie, die anstelle der ersten Integralanteilskennlinie verwendet wird, durchzuführen.
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In einem hohen Winkeldifferenzbereich, in dem der absolute Wert der Winkeldifferenz mindestens so groß ist wie ein Winkeldifferenzschwellenwert, wird der Proportionalanteil auf Basis der zweiten Proportionalanteilskennlinie so bestimmt, dass innerhalb eines Bereichs, der den Proportionalanteilswächterwert nicht überschreitet, eine Zunahme des absoluten Werts des Proportionalanteils in Bezug auf eine Zunahme des absoluten Wertes der Winkeldifferenz geringer wird als bei dem Proportionalanteil, der auf der ersten Proportionalanteilskennlinie basiert.
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Innerhalb eines Bereichs, der den Integralanteilswächterwert nicht überschreitet, wird der Integralanteil basierend auf der zweiten Integralanteilskennlinie auf Basis des Integralwerts berechnet, der berechnet wird, während der aktuelle Wert der Winkeldifferenz mit einem Koeffizienten multipliziert wird, wobei der Koeffizient in einem niedrigen Winkeldifferenzbereich, in dem der absolute Wert der Winkeldifferenz kleiner ist als der Winkeldifferenzschwellenwert, 1 anzeigt und sich im hohen Winkeldifferenzbereich null annähert, wenn der absolute Wert der Winkeldifferenz größer ist.
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Das Fahrerunterstützungssystem kann für Folgendes ausgelegt sein:
- Auswählen der zweiten Proportionalanteilskennlinie während der autonomen Lenkregelung, wenn ein absoluter Wert eines Lenkmoments, das vom Fahrer an das Lenkrad angelegt wird, größer wird, so dass er mindestens so groß ist wie ein erster Schwellenwert; und
- Auswählen der ersten Proportionalanteilskennlinie während der autonomen Lenkregelung, wenn der absolute Wert des Lenkmoments, das vom Fahrer an das Lenkrad angelegt wird, kleiner wird, so dass er höchstens so groß ist wie ein zweiter Schwellenwert, der kleiner ist als der erste Schwellenwert.
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Das Fahrerunterstützungssystem kann für Folgendes ausgelegt sein:
- Auswählen der zweiten Proportionalanteilskennlinie während der autonomen Lenkregelung, wenn ein absoluter Wert eines Lenkmoments, das vom Fahrer an das Lenkrad angelegt wird, größer wird, so dass er mindestens so groß ist wie ein erster Schwellenwert; und
- Auswählen der ersten Proportionalanteilskennlinie während der autonomen Lenkregelung, wenn der absolute Wert der Winkeldifferenz vom hohen Winkeldifferenzbereich auf den niedrigen Winkeldifferenzbereich übergeht.
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Das Fahrerunterstützungssystem kann für Folgendes ausgelegt sein:
- Auswählen der zweiten Integralanteilskennlinie während der autonomen Lenkregelung, wenn ein absoluter Wert eines Lenkmoments, das vom Fahrer an das Lenkrad angelegt wird, größer wird, so dass er mindestens so groß ist wie ein erster Schwellenwert; und
- Auswählen der ersten Integralanteilskennlinie während der autonomen Lenkregelung, wenn der absolute Wert des Lenkmoments, das vom Fahrer an das Lenkrad angelegt wird, kleiner wird, so dass er höchstens so groß ist wie ein zweiter Schwellenwert, der kleiner ist als der erste Schwellenwert.
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Das Fahrerunterstützungssystem kann für Folgendes ausgelegt sein:
- Auswählen der zweiten Integralanteilskennlinie während der autonomen Lenkregelung, wenn ein absoluter Wert eines Lenkmoments, das vom Fahrer an das Lenkrad angelegt wird, größer wird, so dass er mindestens so groß ist wie ein erster Schwellenwert; und
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Auswählen der ersten Integralanteilskennlinie während der autonomen Lenkregelung, wenn der absolute Wert der Winkeldifferenz vom hohen Winkeldifferenzbereich auf den niedrigen Winkeldifferenzbereich übergeht.
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Gemäß dem Fahrerunterstützungssystem für ein Fahrzeug der vorliegenden Anmeldung wird während der Ausführung der autonomen Lenkregelung der Proportionalanteil und/oder der Integralanteil unter Verwendung der Kennlinien bestimmt, die abhängig vom Stattfinden oder Nicht-Stattfinden eines Lenkeingriffs des Fahrers verschieden sind.
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Genauer wird in dem hohen Winkeldifferenzbereich, in dem der absolute Wert der Winkeldifferenz mindestens so groß ist wie ein Winkeldifferenzschwellenwert, in dem Fall, wo die zweite Proportionalanteilskennlinie verwendet wird, wenn ein Lenkeingriff durchgeführt wird, der Proportionalanteil so bestimmt, dass eine Zunahme des absoluten Wertes des Proportionalanteils in Bezug auf eine Zunahme des absoluten Wertes der Winkeldifferenz geringer wird als bei dem Proportionalanteil, der auf der ersten Proportionalanteilskennlinie basiert, die verwendet wird, wenn kein Lenkeingriff durchgeführt wird. Gemäß dieser Art von zweiter Proportionalanteilskennlinie kann der Anstieg des absoluten Wertes des Proportionalanteils in Bezug auf den Anstieg des absoluten Wertes der Winkeldifferenz in der Nähe des Proportionalanteilswächterwerts im Vergleich zu dann, wenn die lineare Kennlinie verwendet wird, verringert werden. Somit kann verhindert werden, dass in der Nähe des Proportionalanteilswächterwerts eine rasche Änderung des Proportionalanteils stattfindet, wenn ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird. Wenn dagegen kein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, wird die erste Proportionalanteilskennlinie verwendet. Auch wenn die Winkeldifferenz aufgrund einer Störung größer wird, kann somit die Angleichung des Ist-Lenkwinkels in Bezug auf den Soll-Lenkwinkel leicht auf geeignete Weise sichergestellt werden.
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Darüber hinaus wird in einem Fall, wo die Integralanteilskennlinie verwendet wird, wenn ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, in dem niedrigen Winkeldifferenzbereich, in dem der absolute Wert der Winkeldifferenz kleiner ist als der Winkeldifferenzschwellenwert, der Integralanteil auf Basis des Integralwerts berechnet, der berechnet wird, während der aktuelle Wert der Winkeldifferenz mit dem Koeffizienten multipliziert wird, der 1 anzeigt, und der sich im hohen Winkeldifferenzbereich null annähert, wenn der absolute Wert der Winkeldifferenz größer ist. Im Gegensatz dazu wird gemäß der ersten Integralanteilskennlinie der Integralanteil auf Basis des Integralwerts berechnet, der ohne Korrektur des aktuellen Wertes der Winkeldifferenz berechnet wird. Somit kann gemäß der zweiten Integralanteilskennlinie eine zeitabhängige Änderung des Integralanteils in der Nähe des Integralanteilswächterwerts im Vergleich zu dann, wenn die erste Integralanteilskennlinie verwendet wird, verlangsamt werden. Infolgedessen kann verhindert werden, dass in der Nähe des Integralanteilswächterwerts eine rasche Änderung des Integralanteils stattfindet, wenn ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird. Wenn dagegen kein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, wird die erste Integralanteilskennlinie verwendet. Auch wenn die Winkeldifferenz aufgrund einer Störung größer wird, kann somit die Angleichung des Ist-Lenkwinkels in Bezug auf den Soll-Lenkwinkel leicht auf geeignete Weise sichergestellt werden.
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Vor diesem Hintergrund kann gemäß dem Fahrerunterstützungssystem der vorliegenden Anmeldung dann, wenn während der Ausführung der autonomen Lenkregelung ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, verhindert werden, dass eine rasche Änderung der Steuergröße des Lenkmoments durch die autonome Lenkregelung stattfindet, während eine Verringerung der Angleichung des Ist-Lenkwinkels in Bezug auf den Soll-Lenkwinkel aufgrund einer Störung verhindert wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Skizze, die ein Beispiel für einen Aufbau eines Fahrzeugs darstellt, auf das ein Fahrerunterstützungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung angewendet wird;
- 2 ist ein Blockschema, das die Grundzüge einer von einer ECU durchgeführten autonomen Lenkregelung darstellt;
- 3 ist ein Graph, der die Differenz einer zeitabhängigen Änderungskennlinie einer I-Steuergröße aufgrund der Differenz der Kennlinie eines Koeffizienten C in einem Zustand darstellt, in dem ein Winkeldifferenzbereich R1 verwendet wird.
- 4 ist ein Ablaufschema, das eine Routine einer Kennlinienverarbeitung zeigt, die auf die autonome Lenkregelung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung bezogen ist;
- 5 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer P-Verstärkung (einer Proportionalanteilsverstärkung) und einer Winkeldifferenz Δθ darstellt; und
- 6 ist ein Ablaufschema, das eine Routine einer Kennlinienverarbeitung zeigt, die auf die autonome Lenkregelung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung bezogen ist.
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Ausführliche Beschreibung
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass auch dann, wenn in der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen die Zahl, die Größe, die Menge, der Bereich oder ein anderes numerisches Attribut eines Elements genannt wird, die vorliegende Anmeldung nicht auf das genannte numerische Attribut beschränkt ist, solange nicht ausdrücklich etwas anderes beschrieben wird, oder solange die vorliegende Anmeldung nicht theoretisch durch das numerische Attribut spezifiziert wird. Ferner sind Strukturen oder Schritte oder dergleichen, die im Zusammenhang mit den folgenden Ausführungsformen beschrieben werden, nicht unbedingt wesentlich für die vorliegende Anmeldung, solange nicht ausdrücklich etwas anderes gezeigt ist oder solange die vorliegende Anmeldung nicht ausdrücklich theoretisch durch die Strukturen, Schritte oder dergleichen spezifiziert wird.
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Erste Ausführungsform
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Nun wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben.
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[Beispiel für den Aufbau eines Fahrzeugs, das mit einem Fahrerunterstützungssystem ausgestattet ist]
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1 ist eine schematische Skizze, die ein Beispiel für einen Aufbau eines Fahrzeugs 10 darstellt, auf welches das Fahrerunterstützungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung angewendet wird. Wie in 1 gezeigt ist, ist das Fahrzeug 10 mit zwei Vorderrädern 12 und zwei Hinterrädern 14 ausgestattet.
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Das Fahrzeug 10 ist mit einer Lenkvorrichtung 20 ausgestattet. Die Lenkvorrichtung 20 wird verwendet, um die zwei Vorderräder 12 zu drehen bzw. zu lenken. Genauer weist die Lenkvorrichtung 20 ein Lenkrad 22, eine Lenkwelle 24, ein Ritzel 26, eine Zahnstange 28, Zugstangen 30 und eine elektrische Servolenkvorrichtung 40 auf (im Folgenden als „EPS(elektrische Servolenkungs)-Vorrichtung“ bezeichnet). Man beachte, dass das Fahrerunterstützungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch auf ein Beispiel für ein 4WS (Vierradlenkungs)-Fahrzeug angewendet werden kann, in dem sowohl die Vorderräder 12 als auch die Hinterräder 14 gelenkt werden.
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Das Lenkrad 22 wird für eine Lenkbetätigung durch den Fahrer verwendet. Das heißt, der Fahrer dreht das Lenkrad 22, wenn der Fahrer die Vorderräder 12 einschlagen will. Ein Ende der Lenkwelle 24 ist mit dem Lenkrad 22 verbunden. Das andere Ende der Lenkwelle 24 ist mit dem Ritzel 26 verbunden. Das Ritzel 26 steht mit der Zahnstange 28 in Eingriff. Beide Enden der Zahnstange 28 sind über die Zugstangen 30 mit dem linken bzw. dem rechten Vorderrad 12 verbunden. Die Drehung des Lenkrads 22 wird über die Lenkwelle 24 auf das Ritzel 26 übertragen. Die Drehbewegung des Ritzels 26 wird in eine lineare Bewegung der Zahnstange 28 übersetzt, und dadurch ändert sich der Lenkwinkel der Vorderräder 12.
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Die EPS-Vorrichtung 40 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Kraft, um die Vorderrädert 12 zu lenken. Genauer gesagt ist die EPS-Vorrichtung 40 mit einem Elektromotor 42 und einem EPS-Antrieb 44 ausgestattet. Zum Beispiel ist der Elektromotor 52 über einen zwischengeschalteten Umwandlungsmechanismus 46 mit der Zahnstange 28 verbunden. Der Umwandlungsmechanismus 46 ist beispielsweise ein Kugelgewindetrieb. Wenn sich ein Rotor des Elektromotors 42 dreht, wandelt der Umwandlungsmechanismus 46 die Drehbewegung in eine lineare Bewegung der Zahnstange 28 um, und dadurch ändert sich der Lenkwinkel der Vorderräder 12.
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Der EPS-Antrieb 44 ist eine Vorrichtung zum Antreiben des Elektromotors 42 und schließt einen Wechselrichter ein. Der Wechselrichter wandelt eine Gleichspannung, die von einer Gleichspannungsquelle (nicht gezeigt) geliefert wird, in eine Wechselspannung um und liefert die Wechselspannung zum Elektromotor 42, um den Elektromotor 42 anzutreiben. Da der EPS-Antrieb 44 die Drehung des Elektromotors 42 steuert, ist es möglich, die Vorderräder 12 zu lenken. Diese Betätigung des EPS-Antriebs 44, das heißt die Betätigung der EPS-Vorrichtung 40, wird von einer nachstehend beschriebenen ECU 50 geregelt. Einzelheiten der Steuerung der EPS-Vorrichtung 40 durch die ECU 50 werden weiter unten beschrieben.
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Die ECU (elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit) 50 ist in das Fahrzeug 10 eingebaut. Verschiedene Sensoren zur Erfassung einer Reihe verschiedener Zustandsgrößen des Fahrzeugs 10 sind elektrisch mit der ECU 50 verbunden. Die verschiedenen hierin genannten Sensoren schließen beispielsweise einen Lenkmomentsensor 60, einen Lenkwinkelsensor 62 und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 64 ein.
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Der Lenkmomentsensor 60 erfasst ein Lenkmoment Ta, das an die Lenkwelle 24 angelegt wird. Der Lenkmomentsensor 60 gibt ein Lenkmomentsignal, das vom Lenkmoment Ta abhängt, an die ECU 50 aus. Außerdem wird der Wert des Lenkmoments Ta aufgrund einer Differenz der Lenkrichtung des Lenkrads 22 positiv oder negativ.
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Der Lenkwinkelsensor 62 erfasst einen Drehwinkel φa der Lenkwelle 24. Dieser Drehwinkel φa ist dem Lenkwinkel des Lenkrads 22 gleich. Der Lenkwinkelsensor 62 gibt ein Lenkwinkelsignal, das vom Drehwinkel φa abhängt, an die ECU 50 aus. Zwischen dem Lenkwinkel des Lenkrads 22 und dem Lenkwinkel der Vorderräder 12 besteht eine Korrelation. Somit kann dadurch, dass eine Beziehung zwischen ihnen vorab eingestellt wird, ein Ist-Lenkwinkel θa der Vorderräder 12 als Wert berechnet werden, der von dem Lenkwinkel φa abhängt, der vom Lenkwinkelsensor 62 erfasst wird. Außerdem werden die Werte des Lenkwinkels (des Drehwinkels (pa) des Lenkrads 22 und des Ist-Lenkwinkels θa, der mit dem Drehwinkel φa korreliert ist, aufgrund einer Differenz der Lenkrichtung des Lenkrads 22 positiv oder negativ.
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Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 64 erfasst eine Fahrzeuggeschwindigkeit V, das heißt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10, um ein Signal für die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit, das von der Fahrzeuggeschwindigkeit V abhängt, an die ECU 50 auszugeben.
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Darüber hinaus ist eine Fahrumgebungserfassungsvorrichtung 70 in das Fahrzeug 10 eingebaut. Bei einer später beschriebenen autonomen Fahrregelung für das Fahrzeugs 10 ermittelt die Fahrumgebungserfassungsvorrichtung 70 „Fahrumgebungsinformationen“, die für die Erfassung eines Fahrstreifens, auf dem das Fahrzeug 10 gerade fährt, verwendet werden. Zunächst werden die Fahrumgebungsinformationen anhand von Informationen über ein nahes Objekt erläutert, die ein Objekt in der nahen Umgebung des Fahrzeugs 10 betreffen. Das nahe Objekt schließt ein sich bewegendes Objekt und ein stationäres Objekt ein. Das sich bewegende Objekt ist beispielsweise ein nahes Fahrzeug und ein Fußgänger. Informationen über das sich bewegende Objekt schließen eine Position und eine Geschwindigkeit des sich bewegenden Objekts ein. Das stationäre Objekt ist beispielsweise eine Struktur am Straßenrand und eine weiße Linie. Informationen über das stationäre Objekt schließen eine Position des stationären Objekts ein.
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Um die Informationen über ein nahes Objekt zu erfassen, ist die Fahrumgebungserfassungsvorrichtung 70 beispielsweise mit einer Stereokamera ausgestattet, die eine Situation in der Umgebung des Fahrzeugs 10 abbildet. Ein Bild, das von der Stereokamera abgebildet wird, wird im Anschluss als Bilddaten an die ECU 50 gesendet. Die ECU 50 führt eine Bildverarbeitung für versendete Bilddaten durch. Infolgedessen kann die ECU 50 einen Fahrstreifen des Fahrzeugs 10 auf Basis einer weißen Linie erfassen, die in den Bilddaten enthalten ist. Man beachte, dass für die Erfassung der Informationen über ein nahes Objekt beispielsweise ein LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) und/oder ein Millimeterwellenradar anstelle der Stereokamera oder zusammen mit dieser verwendet werden kann/können. Der LIDAR verwendet Laserlichter, um ein Objekt in der Nähe des Fahrzeugs 10 zu erfassen. Der Millimeterwellenradar verwendet Funkwellen, um ein Objekt in der Nähe des Fahrzeugs 10 zu erfassen.
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Um den Fahrstreifen des Fahrzeugs 10 zu erfassen, können darüber hinaus anstelle der Informationen über ein nahes Objekt oder mit diesen zusammen Positions-Ausrichtungs-Informationen des Fahrzeugs 10 als Fahrumgebungsinformationen verwendet werden. Die Positions-Ausrichtungs-Informationen können beispielsweise durch eine GPS (Global Positioning System)-Vorrichtung ermittelt werden. Die GPS-Vorrichtung empfängt Signale, die von einer Mehrzahl von GPS-Satelliten gesendet werden, und berechnet eine Position und eine Positur (d.h. eine Ausrichtung) des Fahrzeugs 10 auf Basis der empfangenen Signale. Die GPS-Vorrichtung sendet die berechneten Positions-Ausrichtungs-Informationen an die ECU 50.
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Die Fahrumgebungsinformationen für die autonome Fahrregelung können ferner beispielsweise Fahrstreifeninformationen und bereitgestellte Infrastrukturinformationen einschießen. Um einen Fahrstreifenwechsel autonom durchzuführen, kann die Fahrumgebungserfassungsvorrichtung 70 auch eine Landkartendatenbank, um die Fahrstreifeninformationen zu ermitteln, und eine Kommunikationsvorrichtung, um die bereitgestellten Infrastrukturinformationen zu empfangen, einschließen. Fahrstreifeninformationen, die eine Geometrie jedes Fahrstreifens auf einer Landkarte angeben, sind in der Landkartendatenbank aufgezeichnet. Auf Basis der Landkartendatenbank und einer Position des Fahrzeugs 10 ist es möglich, die Landkarteninformationen um das Fahrzeug 10 zu ermitteln. Die Kommunikationsvorrichtung ruft bereitgestellte Infrastrukturinformationen von einem Informationsbereitstellungssystem ab. Die bereitgestellten Infrastrukturinformationen sind beispielsweise Verkehrsinformationen, Informationen über Baustellenabschnitte und so weiter. In einem Beispiel, in dem die Kommunikationsvorrichtung bereitgestellt ist, sendet die Kommunikationsvorrichtung diese Art von bereitgestellten Infrastrukturinformationen an die ECU 50. Ein weiter unten beschriebener Soll-Lenkwinkel θt kann unter Berücksichtigung mindestens einer dieser Arten von Fahrstreifeninformationen und bereitgestellten Infrastrukturinformationen berechnet werden.
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Ferner ist das Fahrzeug 10 mit einem Wählschalter 72 versehen, mit dem der Fahrer die autonome Fahrregelung EIN/AUS-schalten kann.
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Die ECU 50 schließt einen Prozessor, einen Speicher und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle ein. Die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle empfängt Sensorsignale der verschiedenen oben beschriebenen Sensoren und die Fahrumgebungsinformationen von der Fahrumgebungserfassungsvorrichtung 70. Außerdem empfängt die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle vom Wählschalter 72 eine Aufforderung des Fahrers betreffs der Ausführung der autonomen Fahrregelung.
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Die ECU 50 führt verschiedene Fahrregelungen durch, die das Fahren des Fahrzeugs 10 betreffen. Im Einzelnen schließen die von der ECU 50 durchgeführten Fahrregelungen eine Lenkregelung für die Vorderräder 12 und eine autonome Fahrregelung ein. Diese Steuerungen werden auf Basis der von den verschiedenen oben beschriebenen Sensoren erfassten Informationen, der Fahrumgebungsinformationen der Fahrumgebungserfassungsvorrichtung 70 und der Betätigungsinformationen des Wählschalters 72 durchgeführt. Noch genauer betrachtet werden die in 2 gezeigten Funktionsblöcke dadurch verwirklicht, dass der Prozessor der ECU 50 Regelungsprogramme ausführt, die im Speicher hinterlegt sind.
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Genauer schließt die autonome Fahrregelung eine autonome Lenkregelung, welche die Lenkbetätigung der Vorderräder 12 unter Verwendung der EPS-Vorrichtung 40 autonom durchführt, und eine autonome Beschleunigungs-/Verlangsamungsregelung in Bezug auf die Beschleunigung und Verlangsamung des Fahrzeugs 10 ein. Ebenso führt die ECU 50 als Lenkregelung für die Vorderräder 12 eine Lenkmomentunterstützungsregelung durch, die eine Lenkbetätigung durch den Fahrer unterstützt, während die autonome Fahrregelung nicht durchgeführt wird. Auf diese Weise schließt die Lenkregelung der Vorderräder 12 die Lenkmomentunterstützungsregelung und die autonome Lenkregelung ein. Außerdem entspricht die ECU 50, die auf Basis der Informationen, die von den verschiedenen Sensoren, beispielsweise vom Lenkmomentsensor 60 und vom Lenkwinkelsensor 62 eingegeben werden, und der Informationen, die von der Fahrumgebungserfassungsvorrichtung 70 und vom Wählschalter 72 eingegeben werden, die autonome Lenkregelung durchführt, dem Fahrerunterstützungssystem der vorliegenden Ausführungsform. Darüber hinaus kann in der vorliegenden Ausführungsform die autonome Beschleunigung-/Verlangsamungssteuerung auf beliebige Weise gemäß einem bekannten Verfahren durchgeführt werden.
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[Lenkregelung gemäß der ersten Ausführungsform]
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1. Lenkmomentunterstützungsregelung (Lenkregelung, während das autonome Fahren nicht durchgeführt wird)
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Während der Wählschalter 72 AUS-geschaltet ist (das heißt, während das autonome Fahren nicht ausgeführt wird), ist der Fahrer für das Fahren zuständig, und der Fahrer betätigt das Lenkrad 22. Das heißt, der Lenkwinkel der Vorderräder 12 wird von der Betätigung durch den Fahrer bestimmt.
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Gemäß der Lenkmomentunterstützungsregelung empfängt die ECU 50 ein Lenkmomentsignal vom Lenkmomentsensor 60. Die ECU 50 berechnet ein Unterstützungsmoment auf Basis eines Lenkmoments Ta und steuert den EPS-Antrieb 44 so, dass das Unterstützungsmoment erhalten wird.
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Zum Beispiel verfügt die ECU 50 über ein Drehmomentkennfeld, das eine Beziehung zwischen einem Eingangsparameter und dem Unterstützungsmoment angibt. Der Eingangsparameter schließt das Lenkmoment Ta ein, das vom Lenkmomentsensor 60 erfasst wird. Der Eingangsparameter kann ferner die Fahrzeuggeschwindigkeit V einschließen, die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 64 erfasst wird. Das Drehmomentkennfeld wird vorab unter Berücksichtigung einer Kennlinie für eine gewünschte Unterstützung erstellt. Als Reaktion auf eine Betätigung des Lenkrads 22 durch den Fahrer nimmt die ECU 50 Bezug auf das Drehmomentkennfeld, um das Unterstützungsmoment gemäß dem Eingangsparameter zu berechnen.
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Dann berechnet die ECU 50 einen Befehlswert für einen Soll-Strom gemäß dem Unterstützungsmoment und gibt den Befehlswert für den Soll-Strom an den EPS-Antrieb 44 aus. Der EPS-Antrieb 44 steuert (treibt) den Elektromotor 42 gemäß dem Befehlswert für den Soll-Strom an. Ein Drehmoment (d.h. das Unterstützungsmoment) des Elektromotors 42 wird über den Umwandlungsmechanismus 46 auf die Zahnstange 28 übertragen. Infolgedessen wird das Einschlagen der Vorderräder 12 unterstützt, und somit wird eine Lenkbelastung des Fahrers verringert.
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2. Autonome Lenkregelung (Lenkregelung während eines autonomen Fahrens)
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Während der Wählschalter 72 EIN-geschaltet ist (das heißt, während das autonome Fahren ausgeführt wird), geht die Zuständigkeit für das Fahren einschließlich der Lenkbetätigung vom Fahrer auf das autonome Fahrsystem über. Außerdem lässt die autonome Lenkregelung einen Eingriff des Fahrers in Bezug auf die Lenkbetätigung zwar zu, aber die autonome Lenkregelung wird grundsätzlich durchgeführt, ohne dass eine Lenkbetätigung durch den Fahrer notwendig ist.
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Die ECU 50 regelt den Lenkwinkel der Vorderräder 12 autonom unter Verwendung der EPS-Vorrichtung 40 Das heißt, die EPS-Vorrichtung 40, die für die „Lenkmomentunterstützungsregelung“ verwendet wird, während das autonome Fahren nicht durchgeführt wird, wird während der Ausführung des autonomen Fahrens für die „autonome Lenkregelung“ verwendet.
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2 ist ein Blockschema, das die Grundzüge der von der ECU durchgeführten autonomen Lenkregelung darstellt;
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2-1. Berechnung des Soll-Lenkwinkels θt
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Gemäß der autonomen Lenkregelung wird der Ist-Lenkwinkel θa des Fahrzeugs 10 so geregelt, dass das Fahrzeug 10 entlang eines Sollwegs (einer Solllinie) fährt. Der Sollweg kann als Fahrweg bestimmt werden, der in der Nähe der Mitte eines Fahrstreifens liegt, der auf Basis der Bilddaten von der Stereokamera der Fahrumgebungserfassungsvorrichtung 70 erfasst wird. Die ECU 50 berechnet den Soll-Lenkwinkel θt der Vorderräder 12, der für die autonome Lenkregelung erforderlich ist. Zum Beispiel kann der Soll-Lenkwinkel θt wie folgt berechnet werden. Das heißt, auf Basis eines erfassten Fahrstreifens berechnet die ECU 50 den Krümmungsradius des Fahrstreifens, eine Abweichungsgröße bzw. einen Betrag, über den das Fahrzeug 10 in Bezug auf den Fahrstreifen abweicht (genauer den Betrag der Abweichung der Mittellinie des Fahrzeugs 10 in einer Fahrzeuglängsrichtung in Bezug auf die Mittellinie des Fahrstreifens) und einen Gierwinkel.
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Die ECU 50 berechnet den Soll-Lenkwinkel θt auf der Basis des Krümmungsradius, der Abweichungsgröße und des Gierwinkels, die berechnet wurden. Genauer wird die Berechnung des Soll-Lenkwinkels θt beispielsweise wie folgt durchgeführt. Die ECU 50 berechnet eine Querbeschleunigung, die nötig ist, um zu bewirken, dass das Fahrzeug entlang des Sollwegs fährt, auf der Basis des Krümmungsradius eines erfassten Fahrstreifens. Darüber hinaus führt die ECU 50 auf Basis der Differenz zwischen einer berechneten Abweichungsgröße und einer Soll-Abweichungsgröße, die vorab eingestellt wird, eine Rückkopplungsregelung durch, um eine Querbeschleunigung zu berechnen, die nötig ist, um zu bewirken, dass sich die Abweichungsgröße einer Soll-Abweichungsgröße nähert. Ferner führt die ECU 50 auf Basis der Differenz zwischen einem berechneten Gierwinkel und einem Soll-Gierwinkel, der vorab eingestellt wird, eine Rückkopplungsregelung durch, um eine Querbeschleunigung zu berechnen, die nötig ist, um zu bewirken, dass sich der Gierwinkel einem Soll-Gierwinkel nähert. Auf dieser Basis berechnet die ECU 50 eine Soll-Querbeschleunigung durch Addieren dieser drei Querbeschleunigungen. Die ECU 50 speichert eine Landkarte (nicht gezeigt), die eine Beziehung zwischen Eingangsparametern, beispielsweise der Soll-Querbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Soll-Lenkwinkel θt, definiert. Der Soll-Lenkwinkel θt wird aus dieser Art von Kennfeld als Wert berechnet, der nötig ist, um die Soll-Querbeschleunigung für das Fahrzeug 10 zu berechnen.
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2-2. PID-Regelung
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Die ECU 50 führt bei der autonomen Lenkregelung eine PID-Regelung durch, um zu bewirken, dass sich der Ist-Lenkwinkel θa dem Soll-Lenkwinkel θt annähert (das heißt, um zu bewirken, dass der Ist-Fahrweg des Fahrzeugs 10 einem Soll-Fahrweg folgt).
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Genauer berechnet die ECU 50 eine Winkeldifferenz Δθ [Grad], das heißt eine Differenz zwischen dem Soll-Lenkwinkel θt und dem Ist-Lenkwinkel θa (genauer eine Differenz, die zum Beispiel durch Subtrahieren des Ist-Lenkwinkels θa vom Soll-Lenkwinkel θt erhalten wird). Außerdem berechnet die ECU 50, wie in 2 dargestellt ist, den Proportionalanteil, den Integralanteil und den Differenzialanteil der Lenksteuergröße durch die PID-Regelung auf Basis der Winkeldifferenz Δθ. Auf dieser Basis berechnet die ECU 50 eine endgültige Lenksteuergröße (die Steuergröße des Lenkmoments) durch Addieren dieser Regelungsgrößen. In der folgenden Beschreibung werden der Proportionalanteil, der Integralanteil und der Differenzialanteil als P-Steuergröße, I-Steuergröße bzw. D-Steuergröße bezeichnet.
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2-2-1. Kennfeldwechselbestimmungsabschnitt 80
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Die ECU 50 weist einen Kennfeldwechselbestimmungsabschnitt 80 (im Folgenden auch Kennlinienwechselbestimmungsabschnitt genannt) auf wie in 2 gezeigt ist. Die ECU 50 verwendet ein P-Steuergrößenkennfeld 82 für die Berechnung der P-Steuergröße und verwendet ein Winkeldifferenzanpassungskennfeld 84 zur Berechnung der I-Steuergröße. Der Kennfeldwechselbestimmungsabschnitt 80 wechselt die einzelnen Kennlinien des P-Steuergrößenkennfelds 82 und des Winkeldifferenzanpassungskennfelds 84 (im Folgenden auch P-Steuergrößenkennfeld genannt) gemäß dem Lenkmoment Ta, das vom Fahrer in die Lenkwelle 24 eingegeben wird. Genauer bestimmt der Kennfeldwechselbestimmungsabschnitt 80 auf Basis des Lenkmoments Ta, ob oder ob nicht ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, während die autonome Lenkregelung ausgeführt wird, und wechselt die Kennlinien der oben beschriebenen Kennfelder 82 und 84 auf der Basis des Ergebnisses dieser Bestimmung.
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2-2-2. Berechnung der P-Steuergröße (Proportionalanteil)
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Das P-Steuergrößenkennfeld 82 definiert eine Beziehung zwischen der P-Steuergröße und der Winkeldifferenz Δθ, wie in 2 gezeigt. Genauer stellt 2 die Kennlinie des P-Steuergrößenkennfelds 82 in einem Beispiel dar, in dem die Winkeldifferenz Δθ positiv ist (das heißt ein Beispiel, in dem der Soll-Lenkwinkel θt größer ist als der Ist-Lenkwinkel θa). Wie in 2 dargestellt ist, wird die positive P-Steuergröße umso größer, je größer die positive Winkeldifferenz Δθ ist. Außerdem, auch wenn dies in 2 nicht dargestellt ist, ist die Kennlinie des P-Steuergrößenkennfelds 82 in einem Beispiel, in dem die Winkeldifferenz Δθ negativ ist (das heißt in einem Beispiel, in dem der Ist-Lenkwinkel θa größer ist als der Soll-Lenkwinkel 0t), derjenigen gleich, die erhalten wird, wenn die in 2 gezeigten Kennlinien (durchgezogene Linie und gestrichelte Linie) in Bezug auf den Ursprung symmetrisch verschoben werden. Somit liegt die P-Steuergröße umso weiter auf der negativen Seite, je weiter die Winkeldifferenz Δθ auf der negativen Seite liegt. Im Folgenden wird die Kennlinie der P-Steuergröße anhand eines Bereichs, in dem die Winkeldifferenz Δθ positiv ist, wie in 2 gezeigt, als Beispiel beschrieben.
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Im P-Steuergrößenkennfeld 82 ist ein Proportionalanteilswächterwert zur Bereitstellung von Ober- und Untergrenzen der P-Steuergröße bereitgestellt (in 2 ist nur ein Proportionalanteilswächterwert auf der Seite der Obergrenze dargestellt). Für den Fall, dass die P-Steuergröße den Proportionalanteilswächterwert erreicht, während die Winkeldifferenz Δθ größer wird, ist die P-Steuergröße begrenzt, so dass sie den Proportionalanteilswächterwert nicht überschreitet.
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Die im P-Steuergrößenkennfeld 82 gezeigte gestrichelte Linie stellt die Kennlinie dar, der verwendet wird, wenn während der Ausführung der autonomen Lenkregelung kein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird. Gemäß der Kennlinie wird die P-Steuergröße im Zusammenhang mit einer Zunahme der Winkeldifferenz Δθ auf lineare Weise größer, wie in 2 gezeigt ist. Deswegen wird in der folgenden Beschreibung diese Kennlinie, die von der gestrichelten Linie gezeigt wird, als „lineare Kennlinie“ bezeichnet. Außerdem entspricht diese lineare Kennlinie der „ersten Proportionalanteilskennlinie“ gemäß der vorliegenden Anmeldung.
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Dagegen stellt die durchgezogene Linie, die im P-Steuergrößenkennfeld 82 gezeigt ist, die Kennlinie dar, die verwendet wird, wenn während der Ausführung der autonomen Lenkregelung ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird. Ein Winkeldifferenzbereich R1 in 2 gibt einen Bereich an, in dem der absolute Wert der Winkeldifferenz Δθ mindestens so groß ist wie ein Schwellenwert Δθth, und ein Winkeldifferenzbereich R2 gibt einen Bereich an, in dem der absolute Wert der Winkeldifferenz Δθ kleiner ist als der Schwellenwert Δθth. Was den Winkeldifferenzbereich R2 betrifft, so nimmt gemäß der Kennlinie, die von der durchgezogenen Linie im P-Steuergrößenkennfeld gezeigt wird, die P-Steuergröße im Zusammenhang mit einer Zunahme der Winkeldifferenz Δθ auf lineare Weise zu, wie bei der oben beschriebenen linearen Kennlinie. Jedoch ist im Winkeldifferenzbereich R1 der Anstieg des absoluten Wertes der P-Steuergröße in Bezug auf den Anstieg des absoluten Wertes der Winkeldifferenz Δθ geringer als bei der linearen Kennlinie (gestrichelte Linie). In der folgenden Beschreibung wird diese Kennlinie, die von der durchgezogenen Linie gezeigt wird, als „nicht-lineare Kennlinie“ bezeichnet. Außerdem entspricht diese nicht-lineare Kennlinie der „zweiten Proportionalanteilskennlinie“ gemäß der vorliegenden Anmeldung. Darüber hinaus entspricht der Winkeldifferenzbereich R1 dem „hohen Winkeldifferenzbereich“ gemäß der vorliegenden Anmeldung, und der Winkeldifferenzbereich R2 entspricht dem „niedrigen Winkeldifferenzbereich“ gemäß der vorliegenden Anmeldung.
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Genauer wird die nicht-lineare Kennlinie so bestimmt, dass während der Verwendung des Winkeldifferenzbereichs R1, der mindestens so hoch ist wie der Schwellenwert Δθth, der Anstieg des absoluten Wertes der P-Steuergröße in Bezug auf den Anstieg des absoluten Wertes der Winkeldifferenz Δθ geringer wird, wenn sich die P-Steuergröße dem Proportionalanteilswächterwert stärker annähert. Gemäß dieser Art von nicht-linearer Kennlinie kann der Anstieg des absoluten Wertes der P-Steuergröße in Bezug auf den Anstieg des absoluten Wertes der Winkeldifferenz Δθ in der Nähe des Proportionalanteilswächterwerts im Vergleich zu dann, wenn die lineare Kennlinie verwendet wird, verringert werden. Darüber hinaus wird gemäß der nicht-linearen Kennlinie der Wert der Winkeldifferenz Δθ, der erhalten wird, wenn die P-Steuergröße den Proportionalanteilswächterwert erreicht, größer als bei der linearen Kennlinie.
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Der Schwellenwert Δθth ist kleiner als eine Winkeldifferenz Δθ1, die erhalten wird, wenn die P-Steuergröße den Proportionalanteilswächterwert mithilfe der linearen Kennlinie erreicht. Der Winkeldifferenzbereich R2, der kleiner ist als der Schwellenwert Δθth, ist ein Bereich, der zu einer Zeit verwendet wird, wenn bewirkt wird, dass der Ist-Lenkwinkel θa während der Ausführung der autonomen Lenkregelung dem Soll-Lenkwinkel θt folgt (das heißt zu einer Zeit, wenn bewirkt wird, dass der Ist-Fahrweg dem Sollweg folgt). Anders ausgedrückt ist der Winkeldifferenzbereich R2 ein Bereich, in dem die Winkeldifferenz zu dieser Zeit liegt. Deswegen kann man sagen, dass der Wert des Schwellenwerts Δθth als oberer Grenzwert von Bedeutung ist, der in der Lage ist, die Angleichung des Ist-Lenkwinkels θa an den Soll-Lenkwinkel θt sicherzustellen. Man kann auch sagen, dass der Winkeldifferenzbereich R2 ein solch niedriger Winkeldifferenzbereich ist, dass er nicht zu verwenden ist, wenn der Fahrer das Lenkrad 22 dreht, um die Richtung des Fahrzeugs 10 auf der Basis der Absicht des Fahrers zu ändern. Außerdem wird die P-Steuergröße im Winkeldifferenzbereich R2 mithilfe der linearen Kennlinie (der gestrichelten Linie) so bestimmt, dass sie einen Wert aufweist, der die Angleichung des Ist-Lenkwinkels θa in Bezug auf den Soll-Lenkwinkel θt ordnungsgemäß sicherstellen kann.
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Dagegen wird der Winkeldifferenzbereich R1, der mindestens so groß ist wie der Schwellenwert Δθth, während der Lenkbetätigung durch den Fahrer verwendet. Außerdem ist unter dem Gesichtspunkt der Sicherstellung der oben beschriebenen Angleichung der Winkeldifferenzbereich R1 ein Bereich, der nicht zur Verwendung gedacht ist, wenn bewirkt wird, dass der Ist-Lenkwinkel θa bei der autonomen Lenkregelung dem Soll-Lenkwinkel θt folgt. Jedoch kann der Winkeldifferenzbereich R1 auch während der Ausführung der autonomen Lenkregelung verwendet werden. Beispiele dafür sind, wenn ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird und wenn irgendeine Art von Störung vorliegt (beispielsweise, wenn das Fahrzeug 10 in starken Seitenwind gerät).
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Hierin wird eine Situation betrachtet, in welcher die P-Steuergröße als Folge eines Lenkeingriff des Fahrers, der während der Ausführung der autonomen Lenkregelung durchgeführt wird, den Proportionalanteilswächterwert erreicht (das heißt während der Ansteuerung der EPS-Vorrichtung 40 auf Basis des Lenksteuergröße, welche die P-Steuergröße einschließt, um die Angleichung des Ist-Lenkwinkels θa in Bezug auf den Soll-Lenkwinkel θt sicherzustellen). Falls in dieser Situation die lineare Kennlinie (die gestrichelte Linie) verwendet wird, erreicht die P-Steuergröße den Proportionalanteilswächterwert in einem Zustand, in dem der Anstieg des absoluten Werts der P-Steuergröße in Bezug auf den Anstieg des absoluten Werts der Winkeldifferenz Δθ stark ist, und infolgedessen ist eine Erhöhung der P-Steuergröße begrenzt. Infolgedessen kommt es zu einer raschen Änderung der P-Steuergröße. Falls sich die Steuergröße auf diese Weise rasch ändert, bestehen Bedenken dahingehend, dass der Fahrer verunsichert wird, was die Betätigung des Lenkrads 22 betrifft.
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Demgemäß stellt der Kennlinienwechselbestimmungsabschnitt 80 ein Kennlinienwechsel-Flag auf EIN, wenn er auf der Basis des Lenkmoments Ta bestimmt, dass ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird. Wenn das Kennlinienwechsel-Flag auf EIN steht, berechnet die ECU 50 die P-Steuergröße gemäß der Winkeldifferenz Δθ unter Verwendung der nicht-linearen Kennlinie des P-Steuergrößenkennfelds 82.
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Der Kennlinienwechselbestimmungsabschnitt 80 stellt das Kennlinienwechsel-Flag auf AUS, wenn er auf der Basis des Lenkmoments Ta bestimmt, dass kein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird. Wenn das Kennlinienwechsel-Flag auf AUS steht, berechnet die ECU 50 die P-Steuergröße gemäß der Winkeldifferenz Δθ durch die Verwendung der linearen Kennlinie des P-Steuergrößenkennfelds 82.
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2-2-3. Berechnung der I-Steuergröße (Integralanteil)
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Ein Integrator 86 der ECU 50 integriert die Winkeldifferenz Δθ in Bezug auf die Zeit, um einen Integralwert der Winkeldifferenz Δθ zu berechnen. Genauer berechnet der Integrator 86 einen Integralwert der Winkeldifferenz Δθ durch wiederholte Ausführung der Verarbeitung, mit welcher der vorherige Wert der Winkeldifferenz Δθ zum aktuellen Wert (dem neuesten Wert) der Winkeldifferenz Δθ addiert wird. Die ECU 50 berechnet außerdem eine I-Steuergröße der Lenksteuergröße durch Multiplizieren des Integralwerts der Winkeldifferenz Δθ mit einer bestimmten integralen Verstärkung Ki. Ein Ober- und ein Untergrenzenwächterabschnitt 88 begrenzen die I-Steuergröße abhängig von der Höhe der I-Steuergröße, so dass sie in einen vorgegebenen Bereich fällt, um nicht zu bewirken, dass ein Rechenwert der I-Steuergröße viel zu groß wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform unterscheiden sich die Methoden der Berechnung des Integralwerts der Winkeldifferenz Δθ am Integrator 86 voneinander, abhängig davon, ob das Kennlinienwechsel-Flag, das vom Kennlinienwechselbestimmungsabschnitt 80 gesetzt wird, EIN oder AUS ist. Genauer addiert der Integrator 86 den aktuellen Wert der Winkeldifferenz Δθ nicht immer unverändert zum vorherigen Wert, sondern addiert einen Wert, der durch Multiplizieren des aktuellen Wertes mit einem Koeffizienten C erhalten wird, zum vorangehenden Wert. Darüber hinaus wird die Kennlinie des Koeffizienten C in Bezug auf die Winkeldifferenz Δθ gemäß dem EIN/AUS des Kennlinienwechsel-Flag geändert.
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Die ECU 50 verwendet das in 2 gezeigte Winkeldifferenzanpassungskennfeld 84, um den Koeffizienten C als Wert gemäß dem aktuellen Wert der Winkeldifferenz Δθ zu berechnen. Für die folgende Beschreibung in Bezug auf die Kennlinie des Koeffizienten C des Winkeldifferenzanpassungskennfelds 84 wird der Bereich, in dem die Winkeldifferenz Δθ positiv ist, als Beispiel genommen, wie bei der Beschreibung, die oben für das in 2 gezeigte P-Steuergrößenkennfeld 82 beschrieben ist. Außerdem ist die Kennlinie des Koeffizienten C in dem Bereich, in dem die Winkeldifferenz Δθ negativ ist, liniensymmetrisch zur Kennlinie des Koeffizienten C in dem Bereich, in dem die Winkeldifferenz Δθ positiv ist, wenn man die Achse (die vertikalen Achse) des Koeffizienten C an einer Position, wo die Winkeldifferenz Δθ null ist, als Symmetrieachse nimmt.
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Die im P-Steuergrößenkennfeld 84 gezeigte gestrichelte Linie stellt die Kennlinie dar, die verwendet wird, wenn das Kennlinienwechsel-Flag AUS ist (das heißt, wenn während der Ausführung der autonomen Lenkregelung kein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird). Gemäß der Kennlinie, die von dieser gestrichelten Linie gezeigt wird, ist der Wert des Koeffizienten C konstant bei 1, unabhängig von der Winkeldifferenz Δθ, wie in 2 gezeigt ist.
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Die im P-Steuergrößenkennfeld 84 gezeigte durchgezogene Linie stellt die Kennlinie dar, die verwendet wird, wenn das Kennlinienwechsel-Flag EIN ist (das heißt, wenn während der Ausführung der autonomen Lenkregelung ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird). Gemäß der Kennlinie, die von dieser durchgezogenen Linie gezeigt wird, ist der Wert des Koeffizienten C im Winkeldifferenzbereich R2, der niedriger ist als der Schwellenwert Δθth, ebenfalls konstant bei 1, wie innerhalb der Kennlinie, die von der oben beschriebenen gestrichelten Linie gezeigt wird. Wie in 2 gezeigt ist, wird der Wert des Koeffizienten C im Winkeldifferenzbereich R1, der mindestens so hoch ist wie der Schwellenwert Δθth, dagegen so bestimmt, dass er sich null stärker annähert, wenn die Winkeldifferenz Δθ größer ist. Genauer wird in diesem Beispiel der Koeffizient C so bestimmt, dass er nach Art einer linearen Funktion kleiner wird, wenn die Winkeldifferenz Δθ größer ist.
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Wenn 1 als der Koeffizient C verwendet wird, wird der aktuelle Wert der Winkeldifferenz Δθ so wie er ist, ohne Änderung zum vorherigen Wert addiert. Wenn dagegen ein Wert, der größer ist als null und kleiner ist als 1, als der Koeffizient C verwendet wird, dann wird der aktuelle Wert der Winkeldifferenz Δθ, der um den Koeffizienten C verkleinert wurde, zum vorherigen Wert addiert. Außerdem entspricht die Kennlinie der I-Steuergröße, die unter Verwendung des Koeffizienten C berechnet wird, gemäß der von der gestrichelten Linie in 2 gezeigten Kennlinie der „ersten Integralanteilskennlinie“ gemäß der vorliegenden Anmeldung, und die Kennlinie der I-Steuergröße, die unter Verwendung des Koeffizienten C berechnet wird, gemäß der von der durchgezogenen Linie in derselben Zeichnung gezeigten Kennlinie entspricht der „zweiten Integralanteilskennlinie“ gemäß der vorliegenden Anmeldung.
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3 ist ein Graph, der die Differenz einer zeitabhängigen Kennlinie der I-Steuergröße aufgrund der Differenz der Kennlinie des Koeffizienten C in einem Zustand darstellt, in dem der Winkeldifferenzbereich R1 verwendet wird. Die Wellenform, die von der gestrichelten Linie in 3 gezeigt ist, entspricht dem, dass der Koeffizient C gemäß der Kennlinie, die von der gestrichelten Linie im Winkeldifferenzanpassungskennfeld 84 gezeigt ist, verwendet wird, und die Wellenform, die von der durchgezogenen Linie in derselben Zeichnung gezeigt wird, entspricht dem, dass der Koeffizient C gemäß der Kennlinie, die von der durchgezogenen Linie im Winkeldifferenzanpassungskennfeld 84 gezeigt wird, verwendet wird.
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Gemäß der Kennlinie, die von der durchgezogenen Linie im Winkeldifferenzanpassungskennfeld 84 gezeigt wird, wird der Wert des Koeffizienten C im Winkeldifferenzbereich R1, der mindestens so hoch ist wie der Schwellenwert Δθth, bestimmt wie oben beschrieben, so dass er sich null stärker annähert, wenn die Winkeldifferenz Δθ größer ist. Wenn der Winkeldifferenzbereich R1 als Ergebnis davon verwendet wird, dass ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, kann der aktuelle Wert der Winkeldifferenz Δθ, der zum vorherigen Wert addiert wird, im Zeitverlauf allmählich verkleinert werden. Infolgedessen kann gemäß der Wellenform, die von der durchgezogenen Linie in 3 gezeigt ist, eine zeitabhängige Änderung der I-Steuergröße in der Nähe des Integralanteilswächterwerts im Vergleich zu der Wellenform, die von der gestrichelten Linie dargestellt ist, verlangsamt werden.
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2-2-4. Berechnung der D-Steuergröße (Differentialanteil)
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Die ECU 50 differenziert die Winkeldifferenz Δθ in Bezug auf die Zeit an einem Differentiator 90, um einen Differenzwert der Winkeldifferenz Δθ zu berechnen. Die ECU 50 berechnet außerdem eine D-Steuergröße der Lenksteuergröße durch Multiplizieren des Differentialwerts der Winkeldifferenz Δθ mit einer bestimmten Differentialverstärkung Kd. Wie bei der I-Steuergröße begrenzen ebenfalls ein Ober- und ein Untergrenzenwächterabschnitt 92 die D-Steuergröße abhängig von der Höhe der D-Steuergröße, so dass sie in einen vorgegebenen Bereich fällt, um nicht zu bewirken, dass ein Rechenwert der D-Steuergröße viel zu groß wird.
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2-2-5. Berechnung der endgültigen Lenksteuergröße
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Die ECU 50 berechnet eine endgültige Lenksteuergröße durch Addieren der P-Steuergröße, der I-Steuergröße und der D-Steuergröße, die berechnet werden wie oben beschrieben. Auf dieser Basis berechnet die ECU 50 einen Befehlswert für den Soll-Strom gemäß der endgültigen Lenksteuergröße (d.h. der Steuergröße des Lenkmoments) und gibt einen errechneten Befehlswert für den Soll-Strom an den EPS-Antrieb 44 aus, um den Elektromotor 42 der EPS-Vorrichtung 40 anzusteuern. Infolgedessen wird der Ist-Lenkwinkel θa der Vorderräder 12 durch die autonome Lenkfunktion mit der EPS-Vorrichtung 40 so geregelt, dass er der Soll-Lenkwinkel θt wird. Genauer wird eine Rückkopplungsregelung durchgeführt, um zu bewirken, dass sich der aktuelle Lenkwinkel θa der Vorderräder 12 dem Soll-Lenkwinkel θt annähert. Außerdem muss die D-Steuergröße nicht immer verwendet werden, solange die Steuergröße des Lenkmoments, mit dem bewirkt werden soll, dass sich der Ist-Lenkwinkel θa der Vorderräder 12 dem Soll-Lenkwinkel θt annähert, zumindest die P-Steuergröße und die I-Steuergröße einschließt.
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3. Verarbeitung in Bezug auf eine autonome Lenkregelung
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4 ist ein Ablaufschema, das eine Routine einer Kennlinienverarbeitung in Bezug auf die autonome Lenkregelung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung zeigt. Die vorliegende Routine legt den Schwerpunkt auf die Verarbeitung, welche die autonome Lenkregelung betrifft, die durchzuführen ist, während das Fahrzeug 10 fährt. Die Verarbeitung der vorliegenden Routine wird wiederholt in einem vorgegebenen Abstand durchgeführt, während das Fahrzeug 10 fährt.
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Zunächst führt die ECU 50 eine Eingangssignalverarbeitung durch (Schritt S100). Genauer ruft die ECU 50 verschiedene Sensorsignale, die Fahrumgebungsinformationen von der Fahrumgebungserfassungsvorrichtung 70 und ein Signal vom Wählschalter 72 ab. Beispiele für die verschiedenen Sensorsignale sind das Lenkmomentsignal, das Lenkwinkelsignal und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, die von den verschiedenen Sensoren eingegeben werden, wie etwa vom Lenkwinkelsensor 60, der mit der ECU 50 verbunden ist. In Schritt S100 berechnet die ECU 50 auch den Soll-Lenkwinkel θt.
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Dann bestimmt die ECU 50, ob oder ob nicht gerade die autonome Fahrregelung durchgeführt wird (Schritt S102). Wenn der Wählschalter 72 vom Fahrer EIN-geschaltet wird, führt die ECU 50 die autonome Fahrregelung einschließlich der autonomen Lenkregelung durch, insofern vorgegebene Ausführungsbedingungen erfüllt sind. Falls gerade die autonome Fahrregelung durchgeführt wird, schaltet die ECU 50 ein Flag EIN, das angibt, dass gerade die autonome Fahrregelung ausgeführt wird. Falls dagegen die autonome Fahrregelung gerade nicht ausgeführt wird, schaltet die ECU 50 das Flag AUS. In diesem Schritt S102 wird auf der Basis des Zustands dieser Art von Flag bestimmt, ob oder ob nicht die automatische Fahrregelung gerade ausgeführt wird. Falls die ECU 50 als Ergebnis davon in Schritt S102 bestimmt, dass die autonome Fahrregelung gerade nicht durchgeführt wird, beendet sie umgehend die aktuell laufende Routine. Wenn die autonome Fahrregelung gerade nicht ausgeführt wird, wie gerade beschrieben, wird außerdem die Lenkmomentunterstützungsregelung durchgeführt.
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Falls die ECU 50 in Schritt S102 dagegen bestimmt, dass die autonome Fahrregelung (einschließlich der autonomen Lenkregelung) gerade ausgeführt wird, bestimmt sie, ob oder ob nicht der absolute Wert des Lenkmoments Ta, das vom Fahrer an das Lenkrad 22 angelegt wird, mindestens so groß ist wie der Schwellenwert Tth1 (Schritt S104). Der Schwellenwert Thth1 wird vorab als Wert zur Bestimmung, ob oder ob nicht eine Lenkbetätigung durch den Fahrer durchgeführt wird, bestimmt. Außerdem entspricht dieser Schwellenwert Tth1 dem „ersten Schwellenwert“ gemäß der vorliegenden Anmeldung.
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Falls das Bestimmungsergebnis von Schritt S104 positiv ist (Lenkmoment Ta ≥ Schwellenwert Tthl), das heißt, wenn entschieden werden kann, dass ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, während die autonome Lenkregelung durchgeführt wird, schaltet die ECU 50 (der Kennlinienwechselbestimmungsabschnitt 80) das Kennlinienwechsel-Flag EIN (Schritt S106). Falls das Ergebnis der Bestimmung von Schritt S104 positiv ist, wählt die ECU 50 außerdem eine PI-Steuergrößenkennlinie 2 aus (Schritt S108). Die PI-Steuergrößenkennlinie 2 entspricht einer Kombination aus der nicht-linearen Kennlinie der P-Steuergröße und der Kennlinie der I-Steuergröße auf Basis der Kennlinie des Koeffizienten C, die in 2 von der durchgezogenen Linie gezeigt ist.
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Falls das Bestimmungsergebnis von Schritt S104 negativ ist (Lenkmoment Ta ≤ Schwellenwert Tthl), bestimmt die ECU 50 dann, ob oder ob nicht das Lenkmoment Ta höchstens so groß ist wie ein Schwellenwert Tth2 (Schritt S110). Der Schwellenwert Tth2 ist ein Wert, der kleiner ist als der oben genannte Schwellenwert Tth1 und der verwendet wird, um eine Hysterese für das EIN/AUS-Schalten des Kennlinienwechsel-Flag bereitzustellen. Außerdem entspricht dieser Schwellenwert Tth2 dem „zweiten Schwellenwert“ gemäß der vorliegenden Anmeldung.
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Falls das Ergebnis der Bestimmung von Schritt S110 positiv ist (Lenkmoment ≤ Schwellenwert Tth2), schaltet die ECU 50 das Kennlinienwechsel-Flag AUS (Schritt S112) und wählt eine PI-Steuergrößenkennlinie 1 aus (Schritt S114). Die PI-Steuergrößenkennlinie 1 entspricht einer Kombination aus der linearen Kennlinie der P-Steuergröße und der Kennlinie der I-Steuergröße auf Basis der Kennlinie des Koeffizienten C, die in 2 von der gestrichelten Linie gezeigt ist.
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Falls das Bestimmungsergebnis von Schritt S110 negativ ist (Schwellenwert Tth2 < Lenkmoment Ta < Schwellenwert Tthl), bestimmt die ECU 50 dann, ob oder nicht das Kennlinienwechsel-Flag EIN ist (Schritt S116).
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Falls die ECU 50 in Schritt S116 bestimmt, dass das Kennlinienwechsel-Flag EIN ist, wählt sie die PI-Steuergrößenkennlinie 2 aus (Schritt S118). Falls die ECU 50 dagegen bestimmt, dass das Kennlinienwechsel-Flag AUS ist, wählt sie die PI-Steuergrößenkennlinie 1 aus (Schritt S120).
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Die ECU 50 berechnet die Lenksteuergröße der autonomen Lenkregelung nach der Durchführung der Verarbeitung des Schrittes S108, S114, S118 oder S120 (Schritt S122). Genauer berechnet die ECU 50 gemäß einer ausgewählten PI-Steuergrößenkennlinie 1 oder 2 die P-Steuergröße und die I-Steuergröße, die der Winkeldifferenz Δθ entsprechen. Die ECU 50 berechnet auch die D-Steuergröße gemäß der Winkeldifferenz Δθ. Auf dieser Basis berechnet die ECU 50 eine endgültige Lenksteuergröße durch Addieren dieser Steuergrößen. Außerdem betätigt die ECU 50 die EPS-Vorrichtung 40 auf solche Weise, dass vom Elektromotor 42 das Lenkmoment gemäß der berechneten endgültigen Lenksteuergröße erzeugt wird.
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[Vorteilhafte Wirkungen der ersten Ausführungsform]
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Gemäß der bisher beschriebenen vorliegenden Ausführungsform werden die Kennlinien des P-Steuergrößenkennfelds 82 und des Winkeldifferenzanpassungskennfelds 84, die für die Berechnung der P-Steuergröße bzw. der I-Steuergröße verwendet werden, abhängig davon gewechselt, ob oder ob nicht ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, während die autonome Lenkregelung ausgeführt wird.
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Genauer wird dann, wenn ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, die P-Steuergröße unter Verwendung der nicht-linearen Kennlinie des P-Steuergrößenkennfelds 82 bestimmt. Gemäß der nicht-linearen Kennlinie kann der Anstieg des absoluten Wertes der P-Steuergröße in Bezug auf den Anstieg des absoluten Wertes der Winkeldifferenz Δθ in der Nähe des Proportionalanteilswächterwerts im Vergleich zu dann, wenn die lineare Kennlinie verwendet wird, verringert werden. Somit kann verhindert werden, dass in der Nähe des Proportionalanteilswächterwerts eine rasche Änderung der P-Steuergröße stattfindet, wenn ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird. Darüber hinaus wird dann, wenn ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, die I-Steuergröße mit dem Koeffizienten C gemäß der von der durchgezogenen Linie gezeigten Kennlinie (siehe 2) im Winkeldifferenzanpassungskennfeld 84 berechnet. Wie bereits unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde, kann gemäß dieser Kennlinie, die von der durchgezogenen Linie gezeigt wird, eine zeitabhängige Änderung der I-Steuergröße in der Nähe des Integralanteilswerts im Vergleich zu dann, wenn die von der gestrichelten Linie gezeigte Kennlinie verwendet wird, verlangsamt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Lenksteuergröße (die Steuergröße des Lenkmoments) berechnet, welche die P-Steuergröße und die I-Steuergröße einschließt, die wie bisher beschrieben berechnet werden. Wenn ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, kann daher verhindert werden, dass eine rasche Änderung der Steuergröße des Lenkmoments durch die autonome Lenkregelung stattfindet. Infolgedessen kann selbst dann, wenn die Lenksteuergröße ihren Wächterwert erreicht, eine Verunsicherung des Fahrers in Bezug auf die Betätigung des Lenkrads 22 verringert werden.
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Darüber hinaus kann es sein, dass während der Ausführung der autonomen Lenkregelung die Winkeldifferenz Δθ wegen irgendeiner Art von Störung zunimmt (beispielsweise, weil das Fahrzeug in Seitenwind gerät), auch wenn keine Lenkbetätigung durch den Fahrer durchgeführt wird, und dass der Winkeldifferenzbereich R1 verwendet wird. Was dies betrifft, so wird dann, wenn kein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, die P-Steuergröße unter Verwendung der linearen Kennlinie des P-Steuergrößenkennfelds 82 berechnet, und die I-Steuergröße wird mit dem Koeffizienten C gemäß der Kennlinie im Winkeldifferenzanpassungskennfeld 84, die von der gestrichelten Linie gezeigt wird (siehe 2), berechnet. Gemäß diesen Kennlinien können dann, wenn der Winkeldifferenzbereich R1 ohne einen Lenkeingriff des Fahrers verwendet wird, gemäß derselben Winkeldifferenz Δθ absolute Werte der P-Steuergröße und der I-Steuergröße gewährleistet werden, die im Vergleich zu dann, wenn ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, größer sind. Auch wenn die Winkeldifferenz Δθ aufgrund einer Störung größer wird, kann somit die Angleichung des Ist-Lenkwinkels θa in Bezug auf den Soll-Lenkwinkel θt leicht auf geeignete Weise sichergestellt werden. Wenn ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird, kann infolgedessen verhindert werden, dass eine rasche Änderung der Steuergröße des Lenkmoments durch die autonome Lenkregelung stattfindet, während die Robustheit der autonomen Lenkregelung in Bezug auf eine Störung verbessert wird.
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Ferner wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Hysterese in Bezug auf das EIN/AUS-Schalten des Kennlinienwechsel-Flag (das heißt das Wechseln der einzelnen Kennlinien des P-Steuergrößenkennfelds 82 und des Winkeldifferenzanpassungskennfelds 84), wie in den Verarbeitungsschritten S104 bis S120 der in 4 gezeigten Routine dargestellt, bereitgestellt. In der oben beschriebenen autonomen Lenkregelung ist diese Art einer Hysterese nicht immer zwingend erforderlich, und ein Wechsel zwischen den PI-Steuergrößenkennlinien 1 und 2 kann daher auf Basis dessen durchgeführt werden, dass der absolute Wertes des Lenkmoments Ta mindestens so groß ist wie ein einzelner Schwellenwert. Jedoch hat die Bereitstellung einer Hysterese wie in der Routine, die in 4 gezeigt ist, die folgenden Vorteile. Das heißt, wenn die Position des Lenkrads 22 in die Neutralstellung zurückgebracht wird, während der Fahrer das Lenkmoment Ta verringert, wenn eine Lenkbetätigung durch den Fahrer endet, kann verhindert werden, dass ein Pendeln beim Wechseln der Kennlinien auftritt.
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Außerdem wird in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die P-Steuergröße, die von der Winkeldifferenz Δθ abhängt, unter Verwendung des P-Steuergrößenkennfelds 82 bestimmt, das die Beziehung zwischen der Winkeldifferenz Δθ und der P-Steuergröße definiert. Jedoch kann ein alternatives Verfahren für die Bestimmung der P-Steuergröße gemäß der Winkeldifferenz Δθ verwendet werden, solange die folgenden Bedingungen erfüllt sind. Das heißt, es kann ein alternatives Verfahren verwendet werden, solange die P-Steuergröße, die berechnet wird, während der Winkeldifferenzbereich R1 verwendet wird, der mindestens so groß ist wie der Schwellenwert Δθth, so bestimmt wird, dass dann, wenn eine Lenkbetätigung durch den Fahrer durchgeführt wird, der Anstieg des absoluten Wertes der P-Steuergröße in Bezug auf den Anstieg des absoluten Wertes der Winkeldifferenz Δθ kleiner wird als dann, wenn kein Lenkeingriff durchgeführt wird. Somit kann die P-Steuergröße gemäß der Winkeldifferenz Δθ beispielsweise auch unter Verwendung eines Rechenverfahrens bestimmt werden, das weiter unten unter Bezugnahme auf 5 beschrieben wird.
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5 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer P-Verstärkung (einer Proportionalanteilsverstärkung) und der Winkeldifferenz Δθ darstellt. Die Kennlinie, die von der durchgezogenen Linie in 5 gezeigt wird, wird verwendet, wenn während der Ausführung der autonomen Lenkregelung ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird. Die Kennlinie, die von der gestrichelten Linie in derselben Zeichnung gezeigt wird, wird verwendet, wenn kein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird. Wie bei der obigen Beschreibung in Bezug auf das P-Steuergrößenkennfeld 82 in 2 wird außerdem die Kennlinie der P-Verstärkung unter Bezugnahme auf 5 anhand eines Bereichs, in dem die Winkeldifferenz Δθ positiv ist, als Beispiel beschrieben. Die Kennlinie der P-Verstärkung in dem Bereich, in dem die Winkeldifferenz Δθ negativ ist, ist liniensymmetrisch zur Kennlinie der P-Verstärkung in dem Bereich, in dem die Winkeldifferenz Δθ positiv ist, wenn man eine Achse der P-Verstärkung (die vertikale Achse in 5) an einer Position, wo die Winkeldifferenz Δθ null ist, als Symmetrieachse nimmt.
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Gemäß der Kennlinie, die in 5 von der gestrichelten Linie gezeigt wird, ist der Wert der P-Verstärkung in einem Winkeldifferenzbereich bis dahin, wo die Winkeldifferenz Δθ die Winkeldifferenz Δθ1 (die dem Proportionalanteilswächterwert der P-Steuergröße entspricht) erreicht, konstant. Dieser konstante Wert wird so bestimmt, dass er die Angleichung des Ist-Lenkwinkels θa in Bezug auf den Soll-Lenkwinkel θt während der Ausführung der autonomen Lenkregelung auf geeignete Weise sicherstellt. Ebenso wird unter Verwendung der P-Verstärkung dieses konstanten Wertes die lineare Kennlinie der P-Steuergröße erhalten.
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Gemäß der Kennlinie, die von der durchgezogenen Linie in 5 gezeigt wird, ist der Winkeldifferenzbereich R2, der kleiner ist als der Schwellenwert Δθth, ein linearer Bereich der P-Steuergröße, und die P-Verstärkung dieses Winkeldifferenzbereichs R2 ist ein konstanter Wert, der genauso groß ist wie dann, wenn die von der gestrichelten Linie gezeigte Kennlinie verwendet wird. Dagegen wird im Winkeldifferenzbereich R1, der mindestens so groß ist wie der Schwellenwert Δθth, die P-Verstärkung so bestimmt, dass sie im Zusammenhang mit der Zunahme der Winkeldifferenz Δθ gemäß einer quadratischen Funktion kleiner wird. Da die P-Steuergröße durch Multiplizieren der Winkeldifferenz Δθ mit der P-Verstärkung auf diese Weise berechnet wird, kann die P-Steuergröße bestimmt werden, während die oben beschriebenen Bedingungen erfüllt sind, wie dann, wenn das P-Steuergrößenkennfeld 82 verwendet wird.
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Außerdem kann mit Bezug auf 5 die P-Verstärkung im Winkeldifferenzbereich R1 auch so bestimmt werden, dass sie im Zusammenhang mit der Zunahme der Winkeldifferenz Δθ gemäß einer linearen Funktion oder einer kubischen Funktion oder einer Funktion höherer Ordnung statt einer quadratischen Funktion abnimmt. Ebenso kann die P-Verstärkung, die diese Art einer Kennlinie aufweist, auf ähnliche Weise unter Verwendung eines Kennfelds bestimmt werden, das eine Beziehung zwischen der Winkeldifferenz Δθ und der P-Verstärkung definiert, statt eine Funktion beliebiger Ordnung zu verwenden. Darüber hinaus kann dann, wenn die P-Steuergröße direkt aus der Winkeldifferenz Δθ bestimmt wird, die P-Steuergröße gemäß der Winkeldifferenz Δθ auch beispielsweise unter Verwendung einer Funktion beliebiger Ordnung anstelle des oben beschriebenen P-Steuergrößenkennfelds 82 berechnet werden.
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Ferner kann der Koeffizient C, der für die Berechnung der I-Steuergröße verwendet wird, auch so bestimmt werden, dass er sich null stärker annähert, wenn die Winkeldifferenz Δθ größer ist. Das heißt, der Koeffizient C kann auch als Wert der Winkeldifferenz Δθ unter Verwendung einer linearen Funktion, einer quadratischen Funktion oder einer kubischen Funktion oder einer Funktion höherer Ordnung berechnet werden, statt das in 2 gezeigte Winkeldifferenzanpassungskennfeld 84 zu verwenden.
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Zweite Ausführungsform
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Nun wird eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Anmeldung unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Für die folgende Beschreibung wird angenommen, dass das Fahrerunterstützungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform beispielsweise auf ein Fahrzeug 10 angewendet wird, das den in 1 gezeigte Aufbau aufweist, wie das Fahrerunterstützungssystem gemäß der ersten Ausführungsform.
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[Lenkregelung gemäß der zweiten Ausführungsform]
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Die Lenkregelung gemäß der zweiten Ausführungsform ist grundsätzlich die gleiche wie die Lenkregelung gemäß der ersten Ausführungsform, außer dass die folgende, in 6 gezeigte Routine anstelle der in 4 gezeigten Routine verwendet wird.
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In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird dann, wenn das Lenkmoment Ta höchstens so groß ist wie der Schwellenwert Tth2, von der PI-Steuergrößenkennlinie 2 auf die PI-Steuergrößenkennlinie 1 gewechselt. Im Gegensatz dazu wird in der vorliegenden Ausführungsform dann, wenn der absolute Wert der Winkeldifferenz Δθ höchstens so groß ist wie der Schwellenwert Δθth, die PI-Steuergrößenkennlinie 2 in die PI-Steuergrößenkennlinie 1 geändert. Was dies betrifft, so wird in der ersten Ausführungsform nur das Lenkmoment Ta in den Kennlinienwechselbestimmungsabschnitt 80 (siehe 2) eingegeben, und dagegen wird in der vorliegenden Ausführungsform die Winkeldifferenz Δθ ebenso wie das Lenkmoment Ta in den Kennlinienwechselbestimmungsabschnitt 80 eingegeben.
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6 ist ein Ablaufschema, das eine Routine einer Kennlinienverarbeitung zeigt, die auf die autonome Lenkregelung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung bezogen ist. Die Verarbeitung in den Schritten S100 bis 108 und S112 bis S122 in der in 6 dargestellten Routine wurde bereits in der ersten Ausführungsform beschrieben.
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Wenn in der Routine, die in 6 gezeigt ist, das Bestimmungsergebnis von Schritt S104 negativ ist (Lenkmoment Ta ≤ Schwellenwert Tthl), bestimmt die ECU 50 dann, ob oder nicht der absolute Wert der Winkeldifferenz Δθ höchstens so groß ist wie der oben beschriebene Schwellenwert Δθth (Schritt S200).
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Falls das Ergebnis der Bestimmung von Schritt S200 positiv ist (absoluter Wert der Winkeldifferenz Δθ ≤ Schwellenwert Δθth), schaltet die ECU 50 das Kennlinienwechsel-Flag AUS (Schritt S112) und wählt die PI-Steuergrößenkennlinie 1 aus (Schritt S114).
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Falls dagegen das Ergebnis der Bestimmung des Schrittes S200 negativ ist (absoluter Wert der Winkeldifferenz Δθ > Schwellenwert Δθth), geht die ECU 50 zu Schritt S116 weiter.
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[Vorteilhafte Wirkungen der zweiten Ausführungsform]
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Gemäß der bisher beschriebenen Routine, die in 6 gezeigt ist, wird von der PI-Steuergrößenkennlinie 2 auf die PI-Steuergrößenkennlinie 1 zurückgegangen, wenn die Winkeldifferenz Δθ auf oder unter den Schwellenwert Δθth sinkt (das heißt, wenn der Winkeldifferenzbereich R2 verwendet wird), nachdem ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt worden ist. Im Winkeldifferenzbereich R2 sind die Kennlinien von sowohl der P-Steuergröße als auch der I-Steuergröße in Bezug auf die Winkeldifferenz Δθ einander gleich, und zwar unabhängig vom EIN/AUS des Kennlinienwechsel-Flag (das heißt unabhängig davon, ob ein Lenkeingriff des Fahrers gegeben ist oder nicht). Somit kann dadurch, dass im Winkeldifferenzbereich R2 bewirkt wird, dass von der PI-Steuergrößenkennlinie 2 auf die PI-Steuergrößenkennlinie 1 zurückgegangen wird, dieses Zurückgehen durchgeführt werden, während Änderungen der P-Steuergröße und der I-Steuergröße, die mit dem Wechseln der Kennlinie einhergehen, verhindert werden.
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Wie oben beschrieben, ist der Winkeldifferenzbereich R2 ferner ein solch niedriger Winkeldifferenzbereich, dass er nicht zu verwenden ist, wenn vom Fahrer eine Lenkbetätigung durchgeführt wird, um die Richtung des Fahrzeugs 10 auf der Basis der Absicht des Fahrers zu ändern. Gemäß der oben beschriebenen Routine wird selbst dann, wenn das Lenkmoment Ta unter den Schwellenwert Tth1 sinkt, wenn ein Lenkeingriff des Fahrers endet, der Wechsel zur PI-Steuergrößenkennlinie nicht sofort durchgeführt und wird erst durchgeführt, nachdem die Winkeldifferenz Δθ in den Winkeldifferenzbereich R2 kommt. Somit kann gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung beim Zurückbringen der Position des Lenkrads 22 in die Neutralstellung, während der Fahrer das Lenkmoment Ta verringert, wenn eine Lenkbetätigung durch den Fahrer endet, ebenfalls verhindert werden, dass ein Pendeln beim Wechseln der Kennlinien auftritt.
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Außerdem wurde in den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen das Beispiel beschrieben, in dem die Kennlinien von sowohl der P-Steuergröße als auch der I-Steuergröße gemäß dem EIN/AUS des Kennlinienwechsel-Flag (das heißt gemäß dem Stattfinden oder Nichtstattfinden eines Lenkeingriffs des Fahrers während der Ausführung der autonomen Lenkregelung) gewechselt werden. Dadurch, dass die Kennlinien von sowohl der P-Steuergröße als auch der I-Steuergröße gewechselt werden wie oben beschrieben, kann eine rasche Änderung der Steuergröße des Lenkmoments wirksamer verringert werden, wenn ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt wird. Jedoch muss das Wechseln der Kennlinie der Steuergröße abhängig vom Stattfinden oder Nichtstattfinden eines Lenkeingriffs des Fahrers nicht immer sowohl für die P-Steuergröße als auch die I-Steuergröße durchgeführt werden. Alternativ dazu kann auch nur ein Wechsel der Kennlinie von entweder der P-Steuergröße oder der I-Steuergröße durchgeführt werden.
