DE102017129881B4

DE102017129881B4 - Fahrerunterstützungssystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102017129881B4
Application number: DE102017129881.9A
Authority: DE
Inventors: Yoshio Kudo; Yoji Kunihiro; Satoru Yabe
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-01-13
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2023-02-09
Anticipated expiration: 2037-12-15
Also published as: US10343718B2; JP2018111457A; JP6489135B2; US20180201317A1; CN108454694A; DE102017129881A1; CN108454694B

Abstract

Fahrerunterstützungssystem für ein Fahrzeug (10),wobei das Fahrzeug (10) eine elektrische Lenkhilfe (40) aufweist, die mit einem Elektromotor (42) versehen ist, der angetrieben wird, um einen Lenkwinkel eines Rades (12) zu regeln,wobei eine Lenkregelung für das Rad (12), die vom Fahrerunterstützungssystem unter Verwendung der elektrischen Lenkhilfe (40) ausgeführt wird, einschließt:eine autonome Lenkregelung, die den Elektromotor (42) so steuert, dass ein Lenkmoment erzeugt wird, mit dem bewirkt wird, dass sich ein Ist-Lenkwinkel (θa) des Rades (12) einem Soll-Lenkwinkel (θt1) annähert; undeine Lenkwinkelrückführungsregelung, die den Elektromotor (42) so steuert, dass ein Rückführmoment erzeugt wird, um als Reaktion darauf, dass eine Lenkbetätigung durch einen Fahrer beendet wird, während die autonome Lenkregelung nicht ausgeführt wird, den Ist-Lenkwinkel (θa) des Rades (12) in eine Neutralstellung zurückzubringen, undwobei das Fahrerunterstützungssystem dafür ausgelegt ist, unter einer Bedingung, wo eine erste Winkeldifferenz (Δθ1) zwischen dem Ist-Lenkwinkel (θa) des Rades (12) und dem Soll-Lenkwinkel (θ1t) bei der autonomen Lenkregelung gleich einer zweiten Winkeldifferenz (Δθ2) zwischen dem Ist-Lenkwinkel (θa) des Rades (12) und der Neutralstellung in der Lenkwinkelrückführungsregelung ist, bei der Rückkehr zur autonomen Lenkregelung, nachdem während der Ausführung der autonomen Lenkregelung ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt worden ist, und bei dem Bewirken, dass sich der Ist-Lenkwinkel (θa) des Rades (12) dem Soll-Lenkwinkel (θ1t) annähert, den Ist-Lenkwinkel (θa) des Rades (12) mit einer Änderungsrate zu ändern, die vergleichsweise niedriger ist als bei der Rückführung des Ist-Lenkwinkels (θa) des Rades (12) in die Neutralstellung während der Lenkwinkelrückführungsregelung.

Description

Technischer Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Technik
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrerunterstützungssystem für ein Fahrzeug, und genauer ein Fahrerunterstützungssystem für ein Fahrzeug, das einen Lenkwinkel eines Rades durch die Verwendung einer elektrischen Servolenkvorrichtung bzw. Lenkhilfe regelt.
Technischer Hintergrund
Die JP 2007- 30 612 A (bzw. die DE 10 2006 034 198 A1 ) offenbart eine elektrische Lenkhilfe (EPS-Vorrichtung), die eine Fahrstreifen- bzw. 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 Kursänderungswinkel und einem Soll-Kursänderungswinkel berechnet. Damit sich das Lenken während der Ausführung der Spurhalteunterstützungsregelung besser anfühlt, korrigiert die EPS darüber hinaus ein Ausgleichsmoment (eine Ausgleichssteuergröße) zum Ausgleichen des Basis-Unterstützungsmoments (einer Basis-Unterstützungssteuergröße) gemäß dem Spurhalteunterstützungsmoment (einer Spurhalteunterstützungssteuergröße).
Außer der JP 2007- 30 612 A ist die JP 2015- 33 942 A Patentdokument, das mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung gebracht werden kann. Zudem ist aus der DE 11 2012 005 470 T5 eine Fahrtrajektoriensteuervorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, die eine Fahrzeugfahrtrajektoriensteuerung durch Berechnen eines Solllenkwinkels von gelenkten Rädern zum Bewirken, dass das Fahrzeug eine Fahrt zum Nachführen einer Solltrajektorie durchführt, ausführt, und die den Lenkwinkel der gelenkten Räder auf der Basis des Solllenkwinkels mit einer Lenkwinkelvariierungseinrichtung unabhängig von dem Vorliegen der Lenkoperation eines Fahrers steuert, wobei das Fahrkönnen eines Fahrers während des Ausführens der Fahrzeugfahrtrajektoriensteuerung bestimmt wird, das Nachführen des Fahrzeugs zu der Solltrajektorie variabel auf der Basis des Bestimmungsergebnisses eingestellt wird, und, wenn der Fahrer ein hohes Fahrkönnen aufweist, das Nachführen des Fahrzeugs zu der Solltrajektorie auf ein niedriges Maß eingestellt wird, als im Vergleich dazu, wenn der Fahrer das niedrige Fahrkönnen aufweist.
Kurzfassung der Erfindung
Die Spurhalteunterstützungsregelung, die in der JP 2007- 30 612 A offenbart ist, entspricht einem Beispiel für eine „autonome Lenkregelung“, die einen Elektromotor der elektrischen Lenkhilfe so steuert, dass ein Lenkmoment erzeugt wird, mit dem bewirkt wird, dass sich ein Ist-Lenkwinkel eines Rades einem Soll-Lenkwinkel annähert. Es sei eine Situation während der Ausführung der autonomen Lenkregelung betrachtet, wo die autonome Lenkregelung, nachdem eine Lenkbetätigung durch den Fahrer durchgeführt worden ist, wieder dazu übergeht, so auf den Ist-Lenkwinkel des Rades einzuwirken, dass sich diese dem Soll-Lenkwinkel annähert. Gemäß der Spurhalteunterstützungsregelung, die in der JP 2007- 30 612 A offenbart ist, ist in einer solchen Situation die Differenz der oben beschriebenen PID-Regelung umso größer, je größer die Abweichung des Ist-Drehwinkels des Rades in Bezug auf den Soll-Lenkwinkel wegen der Lenkbetätigung durch den Fahrer wird. Infolgedessen wird ein Rechenwert des Spurhalteunterstützungsmoments größer. Falls ein großes Spurhalteunterstützungsmoment angelegt wird, kann es sein, dass die Änderungsrate des Ist-Lenkwinkels (das heißt die Ist-Lenkwinkeländerungsrate) übermäßig ansteigt. Infolgedessen besteht die Besorgnis, dass der Fahrer verunsichert wird, weil plötzlich eine autonome Lenkregelung durchgeführt wird (und wegen eines plötzlichen Verhaltens des Fahrzeugs im Zusammenhang damit).
Vor diesem Hintergrund ist es wohl anzustreben, dass dann, wenn die autonome Lenkregelung wiederaufgenommen wird, nachdem während der Ausführung der autonomen Lenkregelung eine Lenkbetätigung des Fahrers durchgeführt worden ist, die Änderungsrate des Ist-Lenkwinkels auf geeignete Weise berücksichtigt wird, wenn bewirkt wird, dass sich der Ist-Lenkwinkel dem Soll-Lenkwinkel annähert.
Die vorliegende Offenbarung beruht auf dem oben beschriebenen Problem, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein Fahrerunterstützungssystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, das die Änderungsrate des Ist-Lenkwinkels eines Rades auf geeignete und weiche Weise regeln kann, wenn unter Verwendung einer elektrischen Lenkhilfe bewirkt wird, dass sich der Ist-Lenkwinkel einem Soll-Lenkwinkel annähert, wenn eine autonome Lenkregelung unter Verwendung der elektrischen Lenkhilfe wiederaufgenommen wird, nachdem während der Ausführung der autonomen Lenkregelung eine Lenkbetätigung durch den Fahrer durchgeführt worden ist. Diese Aufgabe wird gelöst mit dem Fahrerunterstützungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1; vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Fahrerunterstützungssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung wird auf das Fahrzeug angewendet, das eine elektrische Lenkhilfe aufweist, die mit einem Elektromotor ausgestattet ist, der angetrieben wird, um einen Lenkwinkel eines Rades zu regeln.
Eine Lenkregelung für das Rad, die vom Fahrerunterstützungssystem unter Verwendung der elektrischen Lenkhilfe ausgeführt wird, schließt ein:

eine autonome Lenkregelung, 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
eine Lenkwinkelrückführungsregelung, die den Elektromotor so steuert, dass ein Rückfiihnnoment erzeugt wird, um als Reaktion darauf, dass eine Lenkbetätigung durch den Fahrer beendet wird, während die autonome Lenkregelung nicht ausgeführt wird, den Ist-Lenkwinkel des Rades in eine neutrale Stellung zurückzubringen.

Das Fahrerunterstützungssystem ist dafür ausgelegt, unter einer Bedingung, wo eine erste Winkeldifferenz zwischen dem Ist-Lenkwinkel des Rades und dem Soll-Lenkwinkel bei der autonomen Lenkregelung gleich einer zweiten Winkeldifferenz zwischen dem Ist-Lenkwinkel des Rades und der Neutralstellung bei der Lenkwinkelrückfiihrungsregelung ist, bei der Rückkehr zur autonomen Lenkregelung, nachdem während der Ausführung der autonomen Lenkregelung ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt worden ist, und dem Bewirken, dass sich der Ist-Lenkwinkel des Rades dem Soll-Lenkwinkel annähert, den Ist-Lenkwinkel des Rades mit einer Änderungsrate zu ändern, die im Vergleich niedriger ist als bei der Rückführung des Ist-Lenkwinkels des Rades in die Neutralstellung während der Ausführung der Lenkwinkelrückfiihrungsregelung.
Das Fahrerunterstützungssystem kann ferner aufweisen:

einen die autonome Lenkung regelnden Abschnitt, der dafür ausgelegt ist, eine Basis-Lenksteuergröße, mit der bewirkt werden soll, dass sich die erste Winkeldifferenz null annähert, und einen Korrekturterm zur Verkleinerung eines absoluten Wertes einer Differenz zwischen einer ersten Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit auf Basis der ersten Winkeldifferenz und einer Änderungsrate der ersten Winkeldifferenz zu berechnen und als endgültige Lenksteuergröße eine Summe der Basis-Lenksteuergröße und des Korrekturterms, die berechnet worden sind, zu berechnen; und
einen die Lenkwinkelrückfiihrung regelnden Abschnitt, der dafür ausgelegt ist, eine Rückführungssteuergröße zur Verkleinerung eines absoluten Wertes einer Differenz zwischen einer zweiten Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit auf Basis der zweiten Winkeldifferenz und einer Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit des Rades während der Ausführung der Lenkwinkelrückführungsregelung zu berechnen.

Unter der Bedingung, wo die erste Winkeldifferenz gleich der zweiten Winkeldifferenz ist, kann in einem ersten Winkeldifferenzbereich, in dem ein absoluter Wert der ersten Winkeldifferenz größer ist als ein bestimmter Wert, die erste Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit vergleichsweise niedriger sein als die zweite Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit.
Unter der Bedingung, wo die erste Winkeldifferenz gleich der zweiten Winkeldifferenz ist, kann in einem zweiten Winkeldifferenzbereich, in dem der absolute Wert der ersten Winkeldifferenz höchstens so groß ist wie der bestimmte Wert, die erste Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit vergleichsweise höher sein als die zweite Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit.
Der erste Winkeldifferenzbereich kann bei der autonomen Lenkregelung verwendet werden, während vom Fahrer eine Lenkbetätigung durchgeführt wird.
Der zweite Winkeldifferenzbereich kann bei der autonomen Lenkregelung verwendet werden, während bewirkt wird, dass der Ist-Lenkwinkel des Rades dem Soll-Lenkwinkel folgt, ohne dass vom Fahrer eine Lenkbetätigung durchgeführt wird.
Der Korrekturterm kann durch Multiplizieren der Differenz zwischen der ersten Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Änderungsrate der ersten Winkeldifferenz mit einer ersten Verstärkung erhalten werden. Die Rückführungssteuergröße kann durch Multiplizieren der Differenz zwischen der zweiten Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit und einer Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit mit einer zweiten Verstärkung erhalten werden. Die erste Verstärkung kann größer sein als die zweite Verstärkung.
Gemäß dem Fahrerunterstützungssystem für ein Fahrzeug der vorliegenden Offenbarung wird die Änderungsrate des Ist-Lenkwinkels des Rades bei der Rückkehr zur autonomen Lenkregelung, nachdem während der Ausführung der autonomen Lenkregelung ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt worden ist, und dem Bewirken, dass sich der Ist-Lenkwinkel des Rades dem Soll-Lenkwinkel annähert, auf die folgende Weise geregelt. Das heißt, bei der Rückkehr zur autonomen Lenkregelung wie gerade beschrieben, wird unter einer Bedingung, wo die erste Winkeldifferenz zwischen dem Ist-Lenkwinkel des Rades und dem Soll-Lenkwinkel bei der autonomen Lenkregelung gleich der zweiten Winkeldifferenz zwischen dem Ist-Lenkwinkel des Rades und der Neutralstellung bei der Lenkwinkelrückführungsregelung ist, der Ist-Lenkwinkel des Rades mit einer Änderungsrate geändert, die vergleichsweise niedriger ist als bei der Rückführung des Ist-Lenkwinkels des Rades in die Neutralstellung während der Ausführung der Lenkwinkelrückführungsregelung.
Die Lenkwinkelrückführungsregelung wird durchgeführt, wenn der Fahrer, der für das Fahren zuständig ist, keine Lenkabsicht hat (anders ausgedrückt, wenn die Rückführung des Ist-Lenkwinkels in die Neutralstellung zugelassen ist). Im Gegensatz dazu basiert die Regelung für die Rückführung des Ist-Lenkwinkels auf den Soll-Lenkwinkel, nachdem während der Ausführung der autonomen Lenkregelung ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt worden ist, nicht auf der Absicht des Fahrers (genauer wird gemäß dieser Regelung eine Lenkbetätigung hin zum Soll-Lenkwinkel durchgeführt, den der Fahrer nicht immer erkennt). Wenn von einer solchen autonomen Lenkregelung eine Lenkbetätigung hin zum Soll-Lenkwinkel durchgeführt wird, kann gemäß dem Fahrerunterstützungssystem der vorliegenden Offenbarung eine Änderung des Ist-Lenkwinkels verlangsamt werden im Vergleich zu einer während der Ausführung der Lenkwinkelrückführungsregelung, bei der angenommen werden kann, dass der Fahrer eine mögliche Änderung des Ist-Lenkwinkels erkennen kann. Daher kann gemäß dem Fahrerunterstützungssystem der vorliegenden Offenbarung die Änderungsrate des Ist-Lenkwinkels bei der Rückkehr zur autonomen Lenkregelung auf geeignete und weiche Weise geregelt werden, ohne dass der Fahrer wegen der autonomen Lenkung verunsichert wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische Skizze, die ein Beispiel für einen Aufbau eines Fahrzeugs darstellt, auf das ein Fahrerunterstützungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet wird;
2 ist ein Blockdiagramm, das einen funktionellen Aufbau einer ECU im Hinblick auf eine Lenkregelung unter Verwendung einer EPS-Vorrichtung darstellt;
3 ist ein Blockschema, das die Grundzüge einer Lenkwinkelrückführungsregelung darstellt, die von einem die Lenkwinkelrückführung regelnden Abschnitt durchgeführt wird;
4 ist ein Blockschema, das die Grundzüge einer autonomen Lenkregelung darstellt, die von einem die autonome Lenkung regelnden Abschnitt durchgeführt wird;
5 ist eine vergrößerte Ansicht, die ein Beispiel für eine Einstellung eines Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfelds in einem Winkeldifferenzbereich R2, der in 4 gezeigt ist, darstellt; und
6 ist ein Ablaufschema, das eine Routine einer Kennlinienverarbeitung zeigt, die auf die Lenkwinkelrückführungsregelung und die autonome Lenkregelung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bezogen ist.

Ausführliche Beschreibung
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass auch dann, wenn in der folgenden Beschreibung der Ausführungsform die Zahl, die Größe, die Menge, der Bereich oder ein anderes numerisches Attribut eines Elements genannt wird, die vorliegende Offenbarung nicht auf das genannte numerische Attribut beschränkt ist, solange nicht ausdrücklich etwas anderes beschrieben wird, oder solange die vorliegende Offenbarung nicht theoretisch durch das numerische Attribut spezifiziert wird. Ferner sind Strukturen oder Schritte oder dergleichen, die im Zusammenhang mit der folgenden Ausführungsform beschrieben werden, nicht unbedingt wesentlich für die vorliegende Offenbarung, solange nicht ausdrücklich etwas anderes gezeigt ist oder solange die vorliegende Offenbarung nicht ausdrücklich theoretisch durch die Strukturen, Schritte oder dergleichen spezifiziert wird.
[Beispiel für den Aufbau eines Fahrzeugs, das mit einem Fahrerunterstützungssystem ausgestattet ist]
1 ist eine schematische Skizze, die ein Beispiel für einen Aufbau eines Fahrzeugs 10 darstellt, auf welches das Fahrerunterstützungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet wird. Wie in 1 gezeigt ist, ist das Fahrzeug 10 mit zwei Vorderrädern 12 und zwei Hinterrädern 14 ausgestattet.
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 Lenkhilfe 40 (im Folgenden als „EPS (electric power steering)-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.
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 lenken 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.
Die EPS-Vorrichtung 40 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Kraft, um die Vorderräder 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 42 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.
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 weiter unten beschriebenen ECU 50 geregelt. Einzelheiten der Steuerung der EPS-Vorrichtung 40 durch die ECU 50 werden weiter unten beschrieben.
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.
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.
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.
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.
Darüber hinaus ist eine Fahrumgebungserfassungsvorrichtung 70 in das Fahrzeug 10 eingebaut. Bei einer weiter unten 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 Objekt in der Umgebung erläutert, die ein Objekt im Bereich um das Fahrzeug 10 betreffen. Das Objekt in der Umgebung schließt ein sich bewegendes Objekt und ein stationäres Objekt ein. Das sich bewegende Objekt ist beispielsweise ein Fahrzeug oder ein Fußgänger in der Umgebung. Informationen über das sich bewegende Objekt schließen eine Position oder und eine Geschwindigkeit des sich bewegenden Objekts ein. Das stationäre Objekt ist beispielsweise eine Struktur am Straßenrand oder eine weiße Linie. Informationen über das stationäre Objekt schließen eine Position des stationären Objekts ein.
Um die Informationen über das Objekt in der Umgebung zu erfassen, ist die Fahrumgebungserfassungsvorrichtung 70 beispielsweise mit einer Stereokamera ausgestattet, die eine Situation im Bereich um das Fahrzeug 10 abbildet. Ein Bild, das von der Stereokamera abgebildet wird, wird in Folge als Bilddaten an die ECU 50 gesendet. Die ECU 50 führt eine Bildverarbeitung für gesendete 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 Objekt in der Umgebung 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 im Bereich um das Fahrzeug 10 zu erfassen. Der Millimeterwellenradar verwendet Funkwellen, um ein Objekt im Bereich um das Fahrzeug 10 zu erfassen.
Um den Fahrstreifen des Fahrzeugs 10 zu erfassen, können darüber hinaus anstelle der Informationen über ein Objekt in der Umgebung 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.
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 für den Bereich um das Fahrzeugs 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 θ1t kann unter Berücksichtigung mindestens einer dieser Arten von Fahrstreifeninformationen und bereitgestellten Infrastrukturinformationen berechnet werden.
Ferner ist das Fahrzeug 10 mit einem Wählschalter 72 versehen, mit dem der Fahrer die autonome Fahrregelung EIN/AUS-schalten kann.
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.
Die ECU 50 führt verschiedene Fahrregelungen durch, die das Fahren des Fahrzeugs 10 betreffen. Eine der Fahrregelungen, die von der ECU 50 durchgeführt werden, ist eine Lenkregelung der Vorderräder 12, die unter Verwendung der EPS-Vorrichtung 40 durchgeführt wird. Die Fahrregelungen, die von der ECU 50 durchgeführt werden, schließen auch die autonome Fahrregelung zum Regeln des autonomen Fahrens des Fahrzeugs 10 ein.
2 ist ein Blockdiagramm, das einen funktionellen Aufbau der ECU 50 für die Lenkregelung unter Verwendung der EPS-Vorrichtung 40 darstellt. Die ECU 50 weist einen die Drehmomentunterstützung regelnden Abschnitt 52 für die Durchführung einer Drehmomentunterstützungsregelung, einen Abschnitt 54, der die Lenkwinkelrückführung regelt, für die Durchführung einer Lenkwinkelrückführungsregelung, und einen die autonome Lenkung regelnden Abschnitt 56 für die autonome Lenkregelung als Funktionsblöcke auf, die auf die Lenkregelung unter Verwendung der EPS-Vorrichtung 40 bezogen sind. Die autonome Fahrregelung schließt nicht nur die autonome Lenkregelung, sondern auch eine autonome Beschleunigungs-/Verlangsamungsregelung ein, welche die Beschleunigung/Verlangsamung des Fahrzeugs 10 betrifft. Die ECU 50 steuert insgesamt die autonome Fahrregelung einschließlich der autonomen Beschleunigungs-/Verlangsamungsregelung ebenso wie der autonomen Lenkregelung. Der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 entspricht einem Funktionsblock, dessen Schwerpunkt die autonome Fahrregelung der autonomen Fahrregelung ist, die von der ECU 50 durchgeführt wird.
Die Lenkmomentunterstützungsregelung wird durchgeführt, um die Lenkbetätigung durch den Fahrer zu unterstützen, während die autonome Lenkregelung nicht durchgeführt wird. Um die Lenkmomentunterstützungsregelung durchzuführen, steuert der Abschnitt 52, der die Drehmomentunterstützung regelt, den Betrieb des EPS-Antriebs 44 der EPS-Vorrichtung 40, um den Elektromotor 42 zu steuern.
Die Lenkwinkelrückführungsregelung wird durchgeführt, um ein Rückführungsmoment für die Rückführung des Lenkwinkels der Vorderräder 12 in eine Neutralstellung (das heißt den Lenkwinkel, bei dem das Geradeausfahren des Fahrzeugs 10 erreicht wird) zu erzeugen, wenn das Lenken der Vorderräder durch den Fahrer beendet wird, während die autonome Lenkregelung nicht durchgeführt wird. Um die Lenkwinkelrückführungsregelung durchzuführen, steuert der die Lenkwinkelrückführung regelnde Abschnitt 54 den Betrieb des EPS-Antriebs 44 der EPS-Vorrichtung 40, um den Elektromotor 42 zu steuern.
Der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 steuert den Elektromotor 42 durch Steuern des Betriebs des EPS-Antriebs 44 der EPS-Vorrichtung 40, damit ein Lenkmoment erreicht wird, mit dem bewirkt wird, dass sich der Lenkwinkel (der Ist-Lenkwinkel θa) der Vorderräder 12 dem Soll-Lenkwinkel θ1t annähert. Infolgedessen wird die autonome Lenkfunktion verwirklicht. Außerdem kann in der vorliegenden Ausführungsform die autonome Beschleunigungs-/Verlangsamungsregelung auf beliebige Weise gemäß einem bekannten Regelungserfahren durchgeführt werden.
Die Funktionsblöcke, die in 2 gezeigt sind, werden dadurch verwirklicht, dass der Prozessor der ECU 50 Regelungsprogramme, die im Speicher gespeichert sind, auf Basis der von den verschiedenen oben beschriebenen Sensoren erfassten Informationen, der Fahrumgebungsinformationen der Fahrumgebungserfassungsvorrichtung 70 und der Betätigungsinformationen des Wählschalters 72 ausführt. Man beachte, dass die ECU, die verschiedene Funktionsblöcke aufweist, wie etwa den Abschnitt 52, der die Drehmomentunterstützung regelt, den Abschnitt 54, der die Lenkwinkelrückfiihrung regelt, und den Abschnitt 56, der die autonome Lenkung regelt, nicht immer von einer einzigen ECU wie der ECU 50 gebildet werden muss. Zum Beispiel kann die ECU für jeden Funktionsblock separat bereitgestellt werden. Außerdem entsprechen der die Lenkwinkelrückführung regelnde Abschnitt 54 und der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56, welche die EPS-Vorrichtung 40 auf Basis der Informationen steuern, die von verschiedenen Sensoren, beispielsweise vom Lenkmomentsensor 60 und vom Lenkwinkelsensor 62, und von der Fahrumgebungserfassungsvorrichtung 70 und vom Wählschalter 72 eingegeben werden, dem Fahrerunterstützungssystem der vorliegenden Ausführungsform.
[Lenkregelung gemäß dieser Ausführungsform]
In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Lenkmomentunterstützungsregelung, die Lenkwinkelrückführungsregelung und die autonome Lenkregelung der Lenkregelung, die unter Verwendung der EPS-Vorrichtung 40 durchgeführt wird. Von diesen Regelungen werden die Lenkmomentunterstützungsregelung und die Lenkwinkelrückführungsregelung durchgeführt, während das autonome Fahren nicht ausgeführt wird.
1. Lenkregelung, während das autonome Fahren nicht ausgeführt wird
1-1. Lenkmomentunterstützungsregelung
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.
1-1-1. Basisverarbeitung der Lenkmomentunterstützungsregelung
Der Abschnitt 52, der die Drehmomentunterstützung regelt, führt die „Lenkmomentunterstützungsregelung“ unter Verwendung der EPS-Vorrichtung 40 durch. Genauer empfängt der Abschnitt 52, der die Drehmomentunterstützung regelt, ein Lenkmomentsignal vom Lenkmomentsensor 60. Der Abschnitt 52, der die Drehmomentunterstützung regelt, berechnet ein Unterstützungsmoment auf Basis eines Lenkmoments Ta und steuert den EPS-Antrieb 44 so, dass das Unterstützungsmoment erhalten wird.
Zum Beispiel verfügt der Abschnitt 52, der die Drehmomentunterstützung regelt, 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 der Abschnitt 52, der die Drehmomentunterstützung regelt, Bezug auf das Drehmomentkennfeld, um das Unterstützungsmoment gemäß dem Eingangsparameter zu berechnen.
Dann berechnet der Abschnitt 52, der die Drehmomentunterstützung regelt, einen Befehlswert für einen geforderten elektrischen Strom gemäß dem Unterstützungsmoment und gibt den Befehlswert für den geforderten elektrischen Strom an den EPS-Antrieb 44 aus. Der EPS-Antrieb 44 steuert (treibt) den Elektromotor 42 gemäß dem Befehlswert für den geforderten elektrischen Strom an. Ein Drehmoment (d.h. das Unterstützungsmoment) des Elektromotors 42 wird über den Umwandlungsmechanismus 46 auf die Zahnstange 28 übertragen. Infolgedessen wird das Lenken der Vorderräder 12 unterstützt, und somit wird eine Lenkbelastung des Fahrers verringert.
1-2. Lenkwinkelrückführungsregelung
3 ist ein Blockschema, das die Grundzüge einer Lenkwinkelrückführungsregelung darstellt, die vom Abschnitt 54 durchgeführt wird, der die Lenkwinkelrückführung regelt.
1-2-1. Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfeld zur Verwendung bei der Lenkwinkelrückführungsregelung
Der Abschnitt 54, der die Lenkwinkelrückführung regelt, speichert ein Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfeld 80, das eine Beziehung zwischen einer Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit [Grad/s] und einer Winkeldifferenz Δθ2 [Grad] definiert. 3 stellt ein Beispiel für die Einstellung des Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfelds 80 dar. Außerdem entspricht die Winkeldifferenz Δθ2 der „zweiten Winkeldifferenz“ gemäß der vorliegenden Offenbarung, und die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit, die für die Lenkwinkelrückführungsregelung verwendet wird, entspricht der „zweiten Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit“ gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Die in 3 gezeigte Winkeldifferenz Δθ2 ist eine Differenz zwischen dem Ist-Lenkwinkel θa der Vorderräder 12 und dem Soll-Lenkwinkel θ2t. Genauer ist in dem Beispiel, das in 3 gezeigt ist, die Winkeldifferenz Δθ2 eine Differenz, die erhalten wird durch Subtrahieren des Soll-Lenkwinkels θ2t vom Ist-Lenkwinkel θa. Die Lenkwinkelrückfiihrungsregelung wird durchgeführt, um den Ist-Lenkwinkel θa der Vorderräder 12 auf die Neutralstellung zurückzubringen, wie oben beschrieben. Somit ist der Soll-Lenkwinkel θ2t bei der Lenkwinkelrückführungsregelung die Neutralstellung. Daher ist der Ursprung der horizontalen Achse des Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfelds 80, das in 3 gezeigt ist, die Neutralstellung (das heißt die Winkeldifferenz ist null). Ebenso wird hierin davon ausgegangen, dass der Lenkwinkel der Vorderräder 12 (das heißt der Lenkwinkel des Lenkrads 22), der erhalten wird, wenn das Lenkrad 22 in Bezug auf die Neutralstellung nach rechts gedreht wird, ein positiver Wert ist. Somit wird in der Lenkwinkelrückführungsregelung die Winkeldifferenz Δθ2 positiv, wenn das Lenkrad 22 nach rechts gedreht wird.
Die Lenkwinkelgeschwindigkeit [Grad/s] ist eine Änderungsrate des Lenkwinkels der Vorderräder 12, und die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit ist ihr Sollwert. Was die vertikale Achse des in 3 gezeigten Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfelds 80 betrifft, so wird angenommen, dass die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit am Ursprung null wird und einen positiven Wert hat, während das Lenkrad 22 nach rechts gedreht wird.
Hierin wird eine Zeit, zu der das Lenkrad 22 in Bezug auf die Neutralstellung nach rechts gedreht wird, mit „beim Lenken nach rechts“ bezeichnet, und umgekehrt wird eine Zeit, zu der das Lenkrad 22 in Bezug auf die Neutralstellung nach links gedreht wird, mit „beim Lenken nach links“ bezeichnet. Im Folgenden wird die Einstellung des Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfelds 80 anhand des Lenkens nach rechts als Beispiel beschrieben. Beim Lenken nach rechts weist die oben beschriebene Winkeldifferenz Δθ2 einen positiven Wert auf. Die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit, die einer positiven Winkeldifferenz Δθ2 entspricht, weist einen negativen Wert auf, wie in 3 gezeigt ist. Wenn das Lenkrad 22 beim Lenken nach rechts durch die Lenkwinkelrückführungsregelung in die Neutralstellung zurückgebracht wird, dreht sich das Lenkrad 22 nach links. Darüber hinaus dreht sich das Lenkrad 22 gemäß der obigen Definition für die Vorzeichenbedingung der Lenkwinkelgeschwindigkeit nach links, wenn die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit einen negativen Wert hat. Gemäß dem Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfeld 80 kann daher die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit für die Rückführung des Lenkwinkels zur Neutralstellung auf der Basis der Winkeldifferenz Δθ2 bestimmt werden.
Ferner liegt der Wert der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit gemäß dem Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfeld 80 umso weiter auf der negativen Seite, je größer die Winkeldifferenz Δθ2 beim Lenken nach rechts ist. Gemäß dieser Art von Einstellung kann dann, wenn der Lenkwinkel in die Neutralstellung zurückgeführt wird, der Lenkwinkel mit einer Änderungsrate zurückgeführt werden, die höher ist, wenn die Winkeldifferenz Δθ2 größer ist. Darüber hinaus wird gemäß dem Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfeld 80 die Einstellung der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit, die von einer solchen Winkeldifferenz Δθ2 abhängt, beim Lenken nach links auf ähnliche Weise erhalten.
1-2-2. Berechnung der Rückführungssteuergröße M2
Der Abschnitt 54, der die Lenkwinkelrückführung regelt, berechnet die Winkeldifferenz Δθ2, das heißt eine Differenz zwischen dem Ist-Lenkwinkel θa der Vorderräder 12, die auf Basis der Ausgabe des Lenkwinkelsensors 62 berechnet wird, und dem Soll-Lenkwinkel (das heißt der Neutralstellung) θ2t. Ebenso berechnet der Abschnitt 54, der die Lenkwinkelrückführung regelt, die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit abhängig von der Winkeldifferenz Δθ2 unter Bezugnahme auf das Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfeld 80, das die Winkeldifferenz Δθ2 als Eingangsparameter aufweist.
Der Abschnitt 54, der die Lenkwinkelrückführung regelt, berechnet die Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit durch Differenzieren des Ist-Lenkwinkels θa in Bezug auf die Zeit an einem Differenzierer 82. Ebenso berechnet der Abschnitt 54, der die Lenkwinkelrückführung regelt, eine Lenkwinkelgeschwindigkeitsdifferenz, das heißt eine Differenz zwischen der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit (genauer eine Differenz, die durch Subtrahieren der Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit von der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit erhalten wird).
Der Abschnitt 54, der die Lenkwinkelrückführung regelt, berechnet eine Rückführungssteuergröße M2 durch Multiplizieren der oben beschriebenen Lenkwinkelgeschwindigkeit mit einer bestimmten Proportionalverstärkung K2. Genauer weist die Rückführungssteuergröße M2 eine Korrelation mit dem oben beschriebenen Rückführungsmoment auf. Der Abschnitt 54, der die Lenkwinkelrückführung regelt, berechnet den Befehlswert für den geforderten elektrischen Strom als Reaktion auf die Rückführungssteuergröße M2 und gibt einen errechneten Befehlswert für den geforderten elektrischen Strom an den EPS-Antrieb 44 aus, um den Elektromotor 42 anzusteuern. Infolgedessen erzeugt der Elektromotor 42 ein Rückführungsmoment. Außerdem entspricht die Proportionalverstärkung K2 der „zweiten Verstärkung“ gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Auf Basis eines Rückstellmoments, das die Vorderräder 12, das heißt die gelenkten Räder, von der Straße empfangen, wirkt eine Rückstellkraft, die bewirkt, dass sich der Ist-Lenkwinkel θa der Vorderräder 12 der Neutralstellung annähert, auf das Fahrzeug 10, während es fährt. Jedoch kann es schwer sein, nur mit dieser Art von Rückstellmoment den Ist-Lenkwinkel θa zuverlässig in die Neutralstellung zurückzubringen, nachdem der Fahrer eine Lenkbetätigung beendet hat. Falls aufgrund der Tatsache, dass der Ist-Lenkwinkel θa nicht ohne Weiteres zur Neutralstellung zurückkehrt, ein hohes Maß an Betätigung des Lenkrads 22 für eine Korrektur durch den Fahrer erforderlich ist, wird kein angenehmes Lenkverhalten erzielt. Im Gegensatz dazu kann gemäß der Lenkwinkelrückführungsregelung der Ist-Lenkwinkel θa der Vorderräder unter Verwendung der EPS-Vorrichtung 40 zuverlässiger und weicher zur Neutralstellung zurückgebracht werden. Daher kann das Lenkverhalten verbessert werden, während die Lenkbelastung des Fahrers verringert wird.
2. Autonome Lenkregelung (Lenkregelung während eines autonomen Fahrens)
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.
Der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 regelt den Lenkwinkel der Vorderräder 12 autonom unter Verwendung der EPS-Vorrichtung 40. Das heißt, die EPS-Vorrichtung 40, die für die „Lenkmomentunterstützungsregelung“ oder die „Lenkwinkelrückführungsregelung“ verwendet wird, während das autonome Fahren nicht durchgeführt wird, wird während der Ausführung des autonomen Fahrens für die „autonome Lenkregelung“ verwendet.
4 ist ein Blockschema, das die Grundzüge der autonomen Lenkregelung darstellt, die vom Abschnitt 56 durchgeführt wird, der die autonome Lenkung regelt.
2-1. Berechnung des Soll-Lenkwinkels θ1t
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. Der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 berechnet den Soll-Lenkwinkel θ1t der Vorderräder 12, der für die autonome Lenkregelung erforderlich ist. Zum Beispiel kann der Soll-Lenkwinkel θ1t wie folgt berechnet werden. Das heißt, auf Basis eines erfassten Fahrstreifens berechnet der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 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 Kursänderungswinkel.
Der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 berechnet den Soll-Lenkwinkel θ1t auf der Basis des Krümmungsradius, der Abweichungsgröße und des Kursänderungswinkels, die berechnet wurden. Genauer wird die Berechnung des Soll-Lenkwinkels θ1t beispielsweise wie folgt durchgeführt. Der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 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 der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 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 der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 auf Basis der Differenz zwischen einem berechneten Kursänderungswinkel und einem Soll-Kursänderungswinkel, der vorab eingestellt wird, eine Rückkopplungsregelung durch, um eine Querbeschleunigung zu berechnen, die nötig ist, um zu bewirken, dass sich der Kursänderungswinkel einem Soll-Kursänderungswinkel nähert. Auf dieser Basis berechnet der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 eine Soll-Querbeschleunigung durch Addieren dieser drei Querbeschleunigungen. Der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 speichert eine Landkarte (nicht gezeigt), die eine Beziehung zwischen Eingangsparametern, beispielsweise der Soll-Querbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit V, und dem Soll-Lenkwinkel θ1t definiert. Der Soll-Lenkwinkel θ1t wird aus dieser Art von Kennfeld als Wert berechnet, der nötig ist, um die Soll-Querbeschleunigung für das Fahrzeug 10 zu erzeugen.
2-2. Basisverarbeitung der autonomen Lenkregelung (PI-Steuergrößenberechnungsabschnitt 90)
Der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 führt eine PI-Regelung als Beispiel für die Basis-Lenkregelung durch, mit der bewirkt wird, dass ein Ist-Fahrweg des Fahrzeugs 10 ein Soll-Fahrweg wird. Genauer schließt der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 einen PI-Steuergrößenberechnungsabschnitt 90 ein, der eine Lenksteuergröße durch diese PI-Regelung berechnet, wie in 4 dargestellt ist. Außerdem entspricht diese Lenksteuergröße, die vom PI-Steuergrößenberechnungsabschnitt 90 berechnet wird (genauer ein Proportionalanteil und ein Integralanteil, die weiter unten beschrieben werden), der „Basis-Lenksteuergröße“ gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 berechnet eine Winkeldifferenz Δθ1, das heißt eine Differenz zwischen dem Ist-Lenkwinkel θa und dem Soll-Lenkwinkel θ1t (genauer eine Differenz, die beispielsweise durch Subtrahieren des Soll-Lenkwinkels θ1t vom Ist-Lenkwinkel θa erhalten wird). Der PI-Steuergrößenberechnungsabschnitt 90 berechnet den Proportionalanteil der Lenksteuergröße durch Multiplizieren der Winkeldifferenz Δθ1 mit einer bestimmten Proportionalverstärkung Kp. Der errechnete Proportionalanteil wird an einen Ober- und Untergrenzenwächterabschnitt 90a ausgegeben. Falls der errechnete Proportionalanteil von einem vorgegebenen Bereich abweicht, begrenzt der Ober- und Untergrenzenwächterabschnitt 90a den errechneten Wert des Proportionalanteils so, dass dieser in den vorgegebenen Bereich fällt. Außerdem entspricht die Winkeldifferenz Δθ1 der „ersten Winkeldifferenz“ gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Ferner integriert der PI-Steuergrößenberechnungsabschnitt 90 die Winkeldifferenz Δθ1 in Bezug auf die Zeit an einem Integrator 90b, um einen Integralwert der Winkeldifferenz Δθ1 zu berechnen. Der PI-Steuergrößenberechnungsabschnitt 90 berechnet außerdem einen Integralanteil der Lenksteuergröße durch Multiplizieren des Integralwerts der Winkeldifferenz Δθ1 mit einer bestimmten Integralverstärkung Ki. Wie beim Rechenwert des Proportionalanteils begrenzt ein Ober- und ein Untergrenzenwächterabschnitt 90c ebenfalls den Rechenwert des Integralanteils abhängig von der Größe des Integralwerts, so dass dieser in einen vorgegebenen Bereich fällt.
2-3. Korrekturtermberechnungsabschnitt 92 zur Berechnung eines Korrekturterms M1 gemäß einer Lenkwinkelgeschwindigkeit
Unter Verwendung des Proportionalanteils und des Integralanteils der Lenksteuergröße (die Basis-Lenksteuergrößen sind), die vom oben beschriebenen PI-Steuergrößenberechnungsabschnitt 90 berechnet werden, kann der Ist-Weg des Fahrzeugs 10 dem Soll-Weg grundsätzlich folgen. Um zu bewirken, dass der Ist-Fahrweg dem Soll-Fahrweg auf dieser Basis schneller folgt, weist der Abschnitt 56, der die autonome Lenkung regelt, in Bezug auf die Lenksteuergröße den Korrekturtermberechnungsabschnitt 92 auf, der einen Korrekturterm M1 gemäß der Lenkwinkelgeschwindigkeit berechnet, wie in 4 gezeigt ist. Außerdem entspricht der Korrekturterm M1 dem „Korrekturterm“ gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2-3-1. Einstellung des für die autonome Lenkregelung verwendeten Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfelds
Der Korrekturtermberechnungsabschnitt 92 speichert ein Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfeld 92a, das eine Beziehung zwischen der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Winkeldifferenz Δθ1 definiert. 4 stellt ein Beispiel für die Einstellung des Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfelds 92a dar. Genauer ist in 4 die Beziehung zwischen der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Winkeldifferenz Δθ1 im Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfeld 92a von einer durchgezogenen Linie gezeigt. Die von der durchgezogenen Linie in 4 gezeigte Beziehung wird für einen Vergleich mit der Einstellung des Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfelds 92a herangezogen und ist eine Beziehung zwischen der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Winkeldifferenz Δθ2 im Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfeld 80 (siehe 3), das für die oben beschriebene Lenkwinkelrückführungsregelung verwendet wird. Außerdem entspricht die Lenkwinkelgeschwindigkeit, die für die autonome Lenkregelung verwendet wird, der „ersten Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit“ gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Der Soll-Lenkwinkel θ1t, der zusammen mit dem Ist-Lenkwinkel θa für die Berechnung der Winkeldifferenz Δθ1 verwendet wird, die in das in 4 gezeigte Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfeld 92a eingegeben wird, ist ein Soll-Lenkwinkel, der für die autonome Lenkregelung erforderlich ist, im Gegensatz zur Neutralstellung, die der Soll-Lenkwinkel θ2t in der Lenkwinkelrückfiihrungsregelung ist. Somit ist der Ursprung der Winkeldifferenz Δθ1 keine Neutralstellung und wird erhalten, wenn der Soll-Lenkwinkel θ1t, der für die autonome Lenkregelung erforderlich ist, mit dem Ist-Lenkwinkel θa übereinstimmt.
5 ist eine vergrößerte Ansicht, die ein Beispiel für die Einstellung des Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfelds 92a in einem Winkeldifferenzbereich R2, der in 4 gezeigt ist, darstellt. Ein Winkeldifferenzbereich, der sowohl auf der positiven als auch auf der negativen Seite der Winkeldifferenzen Δθ1 und Δθ2 außerhalb des Winkeldifferenzbereichs R2 liegt, wird hierin mit R1 bezeichnet. Außerdem entspricht der Winkeldifferenzbereich R1 dem „ersten Winkeldifferenzbereich“ gemäß der vorliegenden Offenbarung, und der Winkeldifferenzbereich R2 entspricht dem „zweiten Winkeldifferenzbereich“ gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Der Winkeldifferenzbereich R2 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 θ1t 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 ein Wert der Winkeldifferenz an der Grenze zwischen dem Winkeldifferenzbereich R2 und dem Winkeldifferenzbereich R1 (das heißt ein Höchstwert eines absoluten Wertes der Winkeldifferenz innerhalb des Winkeldifferenzbereichs R2) als oberer Grenzwert von Bedeutung ist, der in der Lage ist, eine Angleichung des Ist-Lenkwinkels θa an den Soll-Lenkwinkel θ1t 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 entspricht der Höchstwert des absoluten Wertes der Winkeldifferenz innerhalb des Winkeldifferenzbereichs R2 dem „bestimmten Wert“ gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Dagegen wird der Winkeldifferenzbereich R1 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 θ1t folgt. Jedoch kann der Winkeldifferenzbereich R1 auch während der Ausführung der autonomen Lenkregelung verwendet werden. Ein Beispiel dafür ist, wenn vom Fahrer ein Lenkeingriff durchgeführt wird.
Wie in 4 und 5 gezeigt ist, wird der absolute Wert der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit, der für die autonome Lenkregelung verwendet wird, so eingestellt, dass er umso größer ist, je größer der absolute Wert der Winkeldifferenz Δθ1 ist. Was die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeitskennlinie in Bezug auf die jeweiligen Winkeldifferenzen Δθ1 und Δθ2 betrifft, so zeigt ein Vergleich der durchgezogenen Linie und der gestrichelten Linie, die in 4 und 5 gezeigt sind, dass die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeitskennlinie der autonomen Lenkregelung und die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeitskennlinie der Lenkwinkelrückführungsregelung darin verschieden sind, dass die Größenbeziehung (der absolute Wert) der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeiten abhängig davon, ob der Winkeldifferenzbereich R2 oder der Winkeldifferenzbereich R1 verwendet wird, umgekehrt ist. Genauer ist im Winkeldifferenzbereich R1, der relativ höher ist, wie in 4 gezeigt, die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit (der absolute Wert davon) bei der autonomen Lenkregelung bei der gleichen Winkeldifferenz kleiner als bei der Lenkwinkelrückführungsregelung. Dagegen ist im Winkeldifferenzbereich R2, der relativ niedriger ist, wie in 5 gezeigt, die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit (der absolute Wert davon) bei der autonomen Lenkregelung bei gleicher Winkeldifferenz größer als bei der Lenkwinkelrückführungsregelung.
2-3-2. Berechnung eines Korrekturterms M1
Der Korrekturtermberechnungsabschnitt 92 berechnet die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit gemäß der Winkeldifferenz Δθ1 unter Bezugnahme auf das Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfeld 92a, das die Winkeldifferenz Δθ1 als Eingangsparameter verwendet. Darüber hinaus berechnet der Korrekturtermberechnungsabschnitt 92 die Änderungsrate [Grad/s] der Winkeldifferenz Δθ1 durch Differenzieren der Winkeldifferenz Δθ1 in Bezug auf die Zeit an einem Differenzierer 92b. Ebenso berechnet das Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfeld 92 eine Geschwindigkeitsdifferenz, das heißt eine Differenz zwischen der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Änderungsrate der Winkeldifferenz Δθ1 (genauer eine Differenz, die durch Subtrahieren der Änderungsrate der Winkeldifferenz Δθ1 von der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit erhalten wird).
Der Korrekturtermberechnungsabschnitt 92 berechnet einen Korrekturterm M1 in Bezug auf die Lenksteuergröße gemäß der Lenkwinkelgeschwindigkeit durch Multiplizieren der oben beschriebenen Geschwindigkeitsdifferenz mit einer bestimmten Proportionalverstärkung K1. Außerdem entspricht die Proportionalverstärkung K1 der „ersten Verstärkung“ gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2-3-3. Einstellung der Proportionalverstärkung K1
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Proportionalverstärkung K1, die für die Berechnung des Korrekturterms M1 verwendet wird, vorab als Wert bestimmt, der größer ist als die Proportionalverstärkung K2, die für die Berechnung der Rückführungsunterstützungssteuergröße bei der Lenkwinkelrückführungsregelung verwendet wird.
2-4. Berechnung der endgültigen Lenksteuergröße
Der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 berechnet eine endgültige Lenksteuergröße durch Addieren des Proportionalanteils und des Integralanteils der Lenksteuergröße, die durch den PI-Steuergrößenberechnungsabschnitt 90 berechnet werden (das heißt der Basis-Lenksteuergröße) und des Korrekturterms M1, der vom Korrekturtermberechnungsabschnitt 92 berechnet wird. Auf dieser Basis berechnet der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56 einen Befehlswert für den geforderten elektrischen Strom gemäß der endgültigen Lenksteuergröße und gibt einen errechneten Befehlswert für den geforderten elektrischen Strom aus, um den Elektromotor 42 der EPS-Vorrichtung 40 anzutreiben. 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 θ1t wird. Genauer wird eine Rückkopplungsregelung durchgeführt, um zu bewirken, dass sich der aktuelle Lenkwinkel θa der Vorderräder 12 dem Soll-Lenkwinkel θ1t annähert.
3. Verarbeitung in Bezug auf eine Lenkwinkelrückführungsregelung und eine autonome Lenkregelung
6 ist ein Ablaufschema, das eine Routine einer Kennlinienverarbeitung zeigt, die auf die Lenkwinkelrückführungsregelung und die autonome Lenkregelung gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bezogen ist. Die vorliegende Routine legt den Schwerpunkt auf die Verarbeitung, welche die Lenkwinkelrückführungsregelung und die autonome Lenkregelung betrifft, die durchzuführen sind, während das Fahrzeug 10 fährt. Die Verarbeitung der vorliegenden Routine wird wiederholt in einem vorgegebenen Abstand durchgeführt, während das Fahrzeug 10 fährt.
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.
Dann bestimmt die ECU 50, ob oder ob nicht gerade die autonome Fahrregelung ausgeführt wird (Schritt S102). Wenn der Wählschalter 72 vom Fahrer EIN-geschaltet wird, führt die ECU 50 die autonome Fahrregelung einschließlich der autonomen Lenkregelung durch, sofern vorgegebene Ausführungsbedingungen erfüllt sind. Falls gerade die autonome Fahrregelung durchgeführt wird, stellt die ECU 50 ein Flag, das angibt, dass gerade die autonome Fahrregelung ausgeführt wird, auf EIN. Falls dagegen die autonome Fahrregelung gerade nicht ausgeführt wird, stellt die ECU 50 das Flag auf AUS. In diesem Schritt S102 bestimmt die ECU 50 auf der Basis des Zustands dieser Art von Flag, ob oder ob nicht die autonome Fahrregelung gerade ausgeführt wird.
Falls die ECU 50 in Schritt S102 bestimmt, dass die autonome Fahrregelung gerade nicht ausgeführt wird, bestimmt sie, ob oder ob nicht vorgegebene Ausführungsbedingungen in Bezug auf die Lenkwinkelrückführungsregelung erfüllt sind (Schritt 104). Die Ausführungsbedingungen für die Lenkwinkelrückführungsregelung sind erfüllt, wenn eine Lenkbetätigung durch den Fahrer beendet wird. Falls die Lenkbetätigung durch den Fahrer beendet wird, wird das Lenkmoment Ta durch den Fahrer rasch kleiner. Daher kann beispielsweise durch Bestimmen, ob oder ob nicht das Lenkmoment Ta unter einen bestimmten Schwellenwert sinkt, bestimmt werden, ob oder ob nicht eine Lenkbetätigung durch den Fahrer beendet wurde (das heißt, ob oder ob nicht die Ausführungsbedingungen für die Lenkwinkelrückfiihrungsregelung erfüllt sind).
Falls die ECU 50 in Schritt S104 bestimmt, dass die Ausführungsbedingungen für die Lenkwinkelrückführungsregelung nicht erfüllt sind, beendet sie umgehend die Verarbeitung der aktuell ablaufenden Routine. Außerdem wird die Lenkmomentunterstützungsregelung durchgeführt, falls die Ausführungsbedingungen für die Lenkmomentunterstützungsregelung nicht erfüllt sind wie gerade beschrieben.
Falls dagegen die ECU 50 in Schritt S104 bestimmt, dass die Ausführungsbedingungen für die Lenkwinkelrückführungsregelung erfüllt sind, wählt sie die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeitskennlinie für die Lenkwinkelrückführungsregelung aus (Schritt S106). Genauer berechnet die ECU 50 (der Abschnitt 54, der die Lenkwinkelrückführung regelt) eine Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit gemäß der Ist-Winkeldifferenz Δθ2 unter Bezugnahme auf das in 3 gezeigte Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfeld 80. Ebenso wählt die ECU 50 in diesem Schritt S106 die Proportionalverstärkung K2 aus (siehe 3).
Dann berechnet die ECU 50 eine Rückfiihrungssteuergröße M2 unter Verwendung der Neutralstellung (das heißt des Soll-Lenkwinkels 02t) als Bezug (Schritt S108). Genauer wurde die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit während der Ausführung der Lenkwinkelrückführungsregelung durch die Verarbeitung von Schritt S106 unter Verwendung des Soll-Lenkwinkels θ2t, das heißt der Neutralstellung, als Bezug berechnet. In diesem Schritt S108 wird, wie bereits unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde, die Rückführungssteuergröße M2 auf der Basis der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Proportionalverstärkung K2 berechnet (siehe 3). Falls die Verarbeitung zu Schritt S108 weitergeht, betätigt die ECU 50 (der Abschnitt 54, der die Lenkwinkelrückfiihrung regelt) die EPS-Vorrichtung 40 so, dass vom Elektromotor 42 ein Rückführungsmoment gemäß der Rückführungssteuergröße M2 erzeugt wird.
Falls dagegen die ECU 50 in Schritt S102 bestimmt, dass die die autonome Fahrregelung gerade durchgeführt wird, wählt sie die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeitskennlinie für die autonome Lenkregelung aus (Schritt S110). Genauer berechnet die ECU 50 (der Korrekturtermberechnungsabschnitt 92) die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit gemäß der Ist-Winkeldifferenz Δθ1 unter Bezugnahme auf das in 4 gezeigte Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfeld 92a. Ebenso wählt die ECU 50 in diesem Schritt S110 die Proportionalverstärkung K1 aus (siehe 4).
Dann berechnet die ECU 50 (der PI-Steuergrößenberechnungsabschnitt 90) den Proportionalanteil und den Integralanteil der Lenksteuergröße (das heißt die Basis-Lenksteuergröße) (Schritt S112).
Dann berechnet die ECU 50 (der Korrekturtermberechnungsabschnitt 92) einen Korrekturterm M1 gemäß der Lenkwinkelgeschwindigkeit unter Verwendung des Soll-Lenkwinkels θ1t der autonomen Lenkregelung als Bezug (Schritt S114). Genauer wurde die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit während der Ausführung der autonomen Lenkregelung durch die Verarbeitung von Schritt S110 unter Verwendung des Soll-Lenkwinkels θ1t, der für die autonome Lenkregelung erforderlich ist, als Bezug berechnet. In diesem Schritt S114 wird, wie bereits unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben wurde, der Korrekturterm M1 auf der Basis der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Proportionalverstärkung K1 berechnet (siehe 4).
Dann berechnet die ECU 50 (der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56) eine endgültige Lenksteuergröße (Schritt S116). Genauer berechnet die ECU 50 die endgültige Lenksteuergröße durch Addieren des Proportionalanteils und des Integralanteils der Lenksteuergröße, die in Schritt S112 berechnet wurden, und des Korrekturterms M1, der in Schritt S114 berechnet wurde. Falls die Verarbeitung zu Schritt S114 weitergeht, betätigt die ECU 50 (der die autonome Lenkung regelnde Abschnitt 56) die EPS-Vorrichtung 40 so, dass vom Elektromotor 42 das Rückführungsmoment gemäß der endgültigen Lenksteuergröße erzeugt wird.
[Vorteilhafte Wirkungen dieser Ausführungsform]
Gemäß der bisher beschriebenen vorliegenden Ausführungsform wird bei der Rückkehr zur autonomen Lenkregelung, nachdem während der Ausführung der autonomen Lenkregelung ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt worden ist, und dem Bewirken, dass sich der Ist-Lenkwinkel θa der Vorderräder 12 dem Soll-Lenkwinkel θ1t annähert, die Lenkwinkelgeschwindigkeit der Vorderräder 12 gemäß der Beziehung des Lenkwinkelgeschwindigkeitskennfelds 92a (durchgezogene Linie), das in 4 und 5 gezeigt ist, geregelt.
Genauer wird zu einer Zeit, wenn bewirkt wird, dass der Ist-Lenkwinkel θa der Vorderräder 12 dem Soll-Lenkwinkel θ1t folgt, während die autonome Lenkregelung ohne den Eingriff des Fahrers in Bezug auf die Lenkbetätigung ausgeführt wird, der Winkeldifferenzbereich R2 (siehe 4) verwendet. Falls zu dieser Zeit der Eingriff des Fahrers in Bezug auf die Lenkbetätigung durchgeführt wird, erkennt die ECU 50 die Lenkbetätigung als Auslöser, und die Zuständigkeit für die Lenkregelung geht somit wieder auf den Fahrer über. Infolgedessen geht der Winkeldifferenzbereich von R2 auf R1 über. Außerdem geht bei der Rückkehr zur autonomen Lenkregelung, nachdem ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt worden ist, im Verlauf dessen, dass sich der Ist-Lenkwinkel θa dem Soll-Lenkwinkel θ1t annähert, der Winkeldifferenzbereich R1 auf R2 über.
Gemäß der in 4 gezeigten Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeitskennlinie wird unter einer Bedingung, wo die Winkeldifferenzen Δθ1 und Δθ2 einander gleich sind, dann, wenn der Winkeldifferenzbereich R1 während der Ausführung der automatischen Lenkregelung verwendet wird, die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit (durchgezogene Linie) als absoluter Wert verwendet, die vergleichsweise niedriger ist als die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit (gestrichelte Linie), die während der Ausführung der die Lenkwinkelrückführungsregelung verwendet wird. Somit wird im Verlauf dessen, dass sich der Ist-Lenkwinkel θa dem Soll-Lenkwinkel θ1t annähert, nachdem zur autonomen Lenkregelung zurückgekehrt wurde, nachdem eine Lenkbetätigung durch den Fahrer durchgeführt worden war (in der folgenden Beschreibung einfach als „Konvergenzprozess“ bezeichnet), diese Art der niedrigeren Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit ausgewählt. Gemäß dem Regelungsaufbau des in 4 gezeigten Abschnitts 56, der die autonome Lenkung regelt, spielt der Korrekturterm M1 eine größere Rolle als andere Lenksteuergrößen (das heißt als der Proportionalanteil und der Integralanteil), um zu bewirken, dass die Winkeldifferenz Δθ1, die als Ergebnis des Eingriffs des Fahrers in Bezug auf die Lenkbetätigung erzeugt wurde (das heißt eine größere Winkeldifferenz als dann, wenn die Angleichung des Ist-Lenkwinkels θa an den Soll-Lenkwinkel θ1t durch die autonome Lenkregelung gewährleistet ist), umgehend konvergiert. Das heißt, der Korrekturterm M1 wirkt sich während des oben beschriebenen Konvergenzprozesses im Vergleich zu anderen Lenksteuergrößen stark auf die Änderungsrate des Ist-Lenkwinkels θa (das heißt die Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit) aus.
Wie bisher beschrieben wurde, wird gemäß der Lenkregelung der vorliegenden Ausführungsform, bei deren Durchführung der Schwerpunkt auf der Lenkwinkelgeschwindigkeit im oben beschriebenen Konvergenzprozess liegt, die Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit im Konvergenzprozess unter Verwendung des Korrekturterms M1 geregelt. Infolgedessen kann unter einer Bedingung, wo die Winkeldifferenzen Δθ1 und Δθ2 einander gleich sind, der Ist-Lenkwinkel θa der Vorderräder 12 im oben beschriebenen Konvergenzprozess mit einer vergleichsweise niedrigeren Rate geändert werden als wenn der Ist-Lenkwinkel θa während der Ausführung der Lenkwinkelrückführungsregelung in die Neutralstellung (auf den Soll-Lenkwinkel θ2t) zurückgebracht wird.
Die Lenkwinkelrückführungsregelung (das heißt die Regelung, mit welcher der Ist-Lenkwinkel θa in die Neutralstellung zurückgebracht wird, nachdem ein Lenkeingriff des Fahrers beendet wurde) wird durchgeführt, wenn der Fahrer, der für das Fahren zuständig ist, keine Lenkabsicht hat (anders ausgedrückt, wenn die Rückführung des Ist-Lenkwinkels in die Neutralstellung zugelassen ist). Im Gegensatz dazu basiert die Regelung für die Rückführung des Ist-Lenkwinkels θa auf dem Soll-Lenkwinkel θ1t, nachdem während der Ausführung der autonomen Lenkregelung ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt worden ist, nicht auf der Absicht des Fahrers (genauer wird gemäß dieser Regelung eine Lenkbetätigung hin zum Soll-Lenkwinkel θ1t durchgeführt, den der Fahrer nicht immer erkennt). Wenn von dieser Art von autonomer Lenkregelung eine Lenkbetätigung hin zum Soll-Lenkwinkel θ1t durchgeführt wird, kann gemäß der oben beschriebenen Regelung der vorliegenden Ausführungsform eine Änderung des Ist-Lenkwinkels θa verlangsamt werden im Vergleich zu einer während der Ausführung der Lenkwinkelrückführungsregelung, bei der angenommen werden kann, dass der Fahrer eine mögliche Änderung des Ist-Lenkwinkels θa erkennen kann. Daher kann gemäß der Regelung der vorliegenden Ausführungsform die Lenkwinkelgeschwindigkeit im Konvergenzprozess geeignet und weich geregelt werden, ohne dass der Fahrer wegen der autonomen Lenkung verunsichert wird.
Darüber hinaus wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter einer Bedingung, wo die Winkeldifferenzen Δθ1 und Δθ2 einander gleich sind, wie in 5 gezeigt ist, im Winkeldifferenzbereich R2, der verwendet wird, wenn während der Ausführung der automatischen Lenkregelung ohne den Eingriff des Fahrers in Bezug auf die Lenkbetätigung bewirkt wird, dass der Ist-Lenkwinkel θa der Vorderräder 12 dem Soll-Lenkwinkel θ1t folgt, die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit (durchgezogene Linie) ausgewählt, die (als absoluter Wert) vergleichsweise höher ist als die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit (gestrichelte Linie), die während der Ausführung der Lenkwinkelrückführungsregelung verwendet wird. Gemäß der auf diese Weise ausgewählten Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit kann während der Ausführung der autonomen Lenkregelung eine Angleichung des Ist-Lenkwinkels θa an den Soll-Lenkwinkel θ1t in hohem Maße sichergestellt werden.
Darüber hinaus wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der oben beschriebene Korrekturterm M1 gemäß der Winkeldifferenz Δθ1 so berechnet, dass er bewirkt, dass sich die „Änderungsrate der Winkeldifferenz Δθ1“ der Soll-Winkelgeschwindigkeit annähert. Gemäß diesem Beispiel, in dem bewirkt wird, dass sich die Änderungsrate der Winkeldifferenz Δθ1 und nicht die Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit an sich der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit annähert, wie gerade beschrieben, kann bewirkt werden, dass die Änderungsrate der Winkeldifferenz Δθ1 (das heißt die Differenz des Ist-Lenkwinkels θa in Bezug auf den Soll-Lenkwinkel θ1t1) der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit folgt. Somit kann im Vergleich zu einem Beispiel, in dem bewirkt wird, dass die Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit an sich der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit folgt, bewirkt werden, dass sich die Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit annähert, während gleichzeitig die Angleichung des Ist-Lenkwinkels θa an den Soll-Lenkwinkel θ1t in hohem Maße sichergestellt ist.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Proportionalverstärkung K1, die für die Berechnung des Korrekturterms M1 in der autonomen Lenkregelung verwendet wird, größer als die Proportionalverstärkung K2, die für die Berechnung der Rückführungsunterstützungssteuergröße M2 bei der Lenkwinkelrückführungsregelung verwendet wird. Die Einstellung solcher Proportionalverstärkungen K1 und K2 muss nicht immer mit der oben beschriebenen Einstellung der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit kombiniert werden, und die Proportionalverstärkungen K1 und K2 können somit beispielsweise gleiche Werte sein. Auf dieser Basis können die folgenden vorteilhaften Wirkungen aufgrund der Tatsache erhalten werden, dass die Einstellung, bei der bewirkt wird, dass die Proportionalverstärkung K1 größer ist als die Proportionalverstärkung K2, mit der Einstellung der Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit einhergeht. Das heißt, in Bezug auf den oben beschriebenen Konvergenzprozess kann die Angleichung der Änderungsrate der Winkeldifferenz Δθ1 an die Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit im Vergleich zu einem Beispiel, in dem die Proportionalverstärkung K1 der Proportionalverstärkung K2 gleich ist, effektiver erreicht werden. Somit kann die Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit während des oben beschriebenen Konvergenzprozesses besser und weicher geregelt werden. Außerdem kann in Bezug auf das Beispiel, in dem der Winkeldifferenzbereich R2 verwendet wird und bewirkt wird, dass der Ist-Lenkwinkel θa ohne den Eingriff des Fahrers in Bezug auf die Lenkbetätigung dem Soll-Lenkwinkel θ1t folgt, gemäß der oben beschriebenen Einstellung der Proportionalverstärkungen K1 und K2 die Angleichung des Ist-Lenkwinkels θa an den Soll-Lenkwinkel θ1t im Vergleich zu dem Beispiel, in dem die Proportionalverstärkung K1 der Proportionalverstärkung K2 gleich ist, effektiver sichergestellt werden.

Claims

Fahrerunterstützungssystem für ein Fahrzeug (10), wobei das Fahrzeug (10) eine elektrische Lenkhilfe (40) aufweist, die mit einem Elektromotor (42) versehen ist, der angetrieben wird, um einen Lenkwinkel eines Rades (12) zu regeln, wobei eine Lenkregelung für das Rad (12), die vom Fahrerunterstützungssystem unter Verwendung der elektrischen Lenkhilfe (40) ausgeführt wird, einschließt: eine autonome Lenkregelung, die den Elektromotor (42) so steuert, dass ein Lenkmoment erzeugt wird, mit dem bewirkt wird, dass sich ein Ist-Lenkwinkel (θa) des Rades (12) einem Soll-Lenkwinkel (θt1) annähert; und eine Lenkwinkelrückführungsregelung, die den Elektromotor (42) so steuert, dass ein Rückführmoment erzeugt wird, um als Reaktion darauf, dass eine Lenkbetätigung durch einen Fahrer beendet wird, während die autonome Lenkregelung nicht ausgeführt wird, den Ist-Lenkwinkel (θa) des Rades (12) in eine Neutralstellung zurückzubringen, und wobei das Fahrerunterstützungssystem dafür ausgelegt ist, unter einer Bedingung, wo eine erste Winkeldifferenz (Δθ1) zwischen dem Ist-Lenkwinkel (θa) des Rades (12) und dem Soll-Lenkwinkel (θ1t) bei der autonomen Lenkregelung gleich einer zweiten Winkeldifferenz (Δθ2) zwischen dem Ist-Lenkwinkel (θa) des Rades (12) und der Neutralstellung in der Lenkwinkelrückführungsregelung ist, bei der Rückkehr zur autonomen Lenkregelung, nachdem während der Ausführung der autonomen Lenkregelung ein Lenkeingriff des Fahrers durchgeführt worden ist, und bei dem Bewirken, dass sich der Ist-Lenkwinkel (θa) des Rades (12) dem Soll-Lenkwinkel (θ1t) annähert, den Ist-Lenkwinkel (θa) des Rades (12) mit einer Änderungsrate zu ändern, die vergleichsweise niedriger ist als bei der Rückführung des Ist-Lenkwinkels (θa) des Rades (12) in die Neutralstellung während der Lenkwinkelrückführungsregelung.
Fahrerunterstützungssystem für das Fahrzeug (10), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerunterstützungssystem ferner aufweist: einen die autonome Lenkung regelnden Abschnitt, der dafür ausgelegt ist, eine Basis-Lenksteuergröße, mit der bewirkt werden soll, dass sich die erste Winkeldifferenz (Δθ1) null annähert, und einen Korrekturterm (M1) zur Verkleinerung eines absoluten Wertes einer Differenz zwischen einer ersten Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit auf Basis der ersten Winkeldifferenz (Δθ1) und einer Änderungsrate der ersten Winkeldifferenz (Δθ1) zu berechnen und als endgültige Lenksteuergröße eine Summe der Basis-Lenksteuergröße und des Korrekturterms (M1), die berechnet worden sind, zu berechnen; und einen die Lenkwinkelrückführung regelnden Abschnitt, der dafür ausgelegt ist, eine Rückfiihrungssteuergröße (M2) zur Verkleinerung eines absoluten Wertes einer Differenz zwischen einer zweiten Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit auf Basis der zweiten Winkeldifferenz (Δθ2) und einer Ist-Lenkwinkelgeschwindigkeit des Rades (12) während der Ausführung der Lenkwinkelrückführungsregelung zu berechnen, wobei unter einer Bedingung, wo die erste Winkeldifferenz (Δθ1) gleich der zweiten Winkeldifferenz (Δθ2) ist, die erste Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit in einem ersten Winkeldifferenzbereich (R1), in dem ein absoluter Wert der ersten Winkeldifferenz (Δθ1) größer ist als ein bestimmter Wert, vergleichsweise niedriger ist als die zweite Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit, wobei unter der Bedingung, wo die erste Winkeldifferenz (Δθ1) gleich der zweiten Winkeldifferenz (Δθ2) ist, die erste Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit in einem zweiten Winkeldifferenzbereich (R2), in dem der absolute Wert der ersten Winkeldifferenz (Δθ1) höchstens so groß ist wie der bestimmte Wert, vergleichsweise höher ist als die zweite Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit, wobei der erste Winkeldifferenzbereich (R1) bei der autonomen Lenkregelung verwendet wird, während vom Fahrer eine Lenkbetätigung durchgeführt wird, und wobei der zweite Winkeldifferenzbereich (R2) bei der autonomen Lenkregelung verwendet wird, während bewirkt wird, dass der Ist-Lenkwinkel (θa) des Rades (12) dem Soll-Lenkwinkel (θ1t) folgt, ohne dass vom Fahrer eine Lenkbetätigung durchgeführt wird.
Fahrerunterstützungssystem für das Fahrzeug (10), nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturterm (M1) durch Multiplizieren der Differenz zwischen der ersten Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Änderungsrate der ersten Winkeldifferenz (Δθ1) mit einer ersten Verstärkung (K1) erhalten wird, die Rückführungssteuergröße (M2) durch Multiplizieren der Differenz zwischen der zweiten Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit und einer Ist-Winkelgeschwindigkeit mit einer zweiten Verstärkung (K2) erhalten wird, und die erste Verstärkung (K1) größer ist als die zweite Verstärkung (K2).