DE102017223011B4

DE102017223011B4 - Fahrzeuglenksystem und spurhaltesystem

Info

Publication number: DE102017223011B4
Application number: DE102017223011.8A
Authority: DE
Inventors: Masataka SHIROZONO; Shunsuke Nakajima; Yasuyoshi Hori
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2021-07-08
Anticipated expiration: 2037-12-19
Also published as: DE102017223011A1; JP6345225B1; US20180170431A1; CN108216361B; JP2018100028A; US10532769B2; CN108216361A

Abstract

Fahrzeuglenksystem (100) zum Unterstützen einer Lenkoperation, so dass ein Fahrzeug einer Zielfahrlinie folgend fährt, wobei das Fahrzeuglenksystem umfasst:eine Lenkeingabeeinheit (2), die durch einen Fahrer gelenkt wird;einen Lenkkraft-Detektor (3), der in die Lenkeingabeeinheit eingegebene Lenkkraft detektiert;einen ersten Lenksteuerbetragsrechner (11), der einen ersten Lenksteuerbetrag berechnet, um das Fahrzeug nahe an die Zielfahrlinie zu bringen;einen Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizientenrechner (10), der einen Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) zum Korrigieren eines Lenksteuerbetrags (θ1) berechnet, basierend auf der Lenkkraft;einen zweiten Lenksteuerbetragsrechner (12), der einen zweiten Lenksteuerbetrag (θ2) basierend auf dem ersten Lenksteuerbetrag (θ1) und dem Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) berechnet; undeine Lenksteuerung (13), welche das Fahrzeug basierend auf dem zweiten Lenksteuerbetrag (θ2) lenkt und steuert,wobei der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner (10) den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) auf einen Koeffizienten einstellt, der mit steigender Lenkkraft abnimmt und mit sinkender Lenkkraft zunimmt, dadurch gekennzeichnet, dassder Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner (10) den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) so berechnet, dass ein Zeitrate der Änderung beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) während des Anstiegs kleiner ist als eine Zeitrate der Änderung während des Sinkens.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeuglenksystem zum Unterstützen des Lenkens eines Lenkrads, so dass ein Fahrzeug einer gewünschten Zielfahrlinie folgend fährt, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Spurhaltesystem mit einem solchen Lenksystem.
Beschreibung des Stands der Technik
Bislang ist eine Technik des Unterstützens des Lenkens eines Lenkrads oder Durchführen von automatischem Lenken bekannt gewesen, derart, dass ein Fahrzeug einer gewünschten Zielfahrlinie folgend fährt.
Beispielsweise wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2015-13545 A offenbart, gibt es eine Technik zum Erkennen einer weißen Linie auf einer Straße unter Verwendung einer an der Front eines Fahrzeugs angebrachten Kamera, um Lenksteuerung so durchzuführen, dass das Fahrzeug im Zentrum einer Spur fährt. Dies wird ein Spurhaltesystem genannt.
Weiter gibt es, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2005-67487 A offenbart, eine Technik zum Berechnen einer Ziel-Trajektorie zum Ermitteln einer Subjektfahrzeugposition, einem durch den Fahrer voreingestellten Zielpunkt, Kartendaten und dergleichen, basierend auf Satelliten-Information, um Lenksteuerung so durchzuführen, dass das Fahrzeug der Ziel-Trajektorie folgt.
Jedoch wird bei den in JP 2015-13545 A und JP 2005-67484 A offenbarten konventionellen Techniken, wenn der Fahrer von der Zielfahrlinie abweicht und Lenkintervention durchführt, das heißt ein sogenanntes Übersteuern (override), bei welchem der Fahrer das Lenkrad bedient, um andere Fahrzeuge, Hindernisse und dergleichen auf der Zielfahrlinie zu vermeiden, sofort eine große Lenkunterstützungskraft erzeugt, um die Abweichung von der Zielfahrlinie aufgrund des Übersteuerns aufzuheben und interferiert mit der Lenkintervention des Fahrers, wodurch das Problem verursacht wird, dass der Betrieb des Vermeidens anderer Fahrzeuge, Hindernisse und dergleichen gehemmt wird.
Im Gegensatz dazu offenbart beispielsweise JP H10-152063 A (1998) eine Technik des Detektierens einer Fahrer-Lenkintervention aus der Lenkkraft, welcher der Lenkzustand des Lenkrads ist, um Korrekturen vorzunehmen, um den Steuerbetrag des Spurhaltesystems zu reduzieren.
Darüber hinaus offenbart JP 2015-33942 A eine Technik des Berechnens eines Risiko-Niveaus, basierend auf Information, die sich auf die Sicherheit des Fahrens bezieht, die aus einem bekannten Fahrzeugsteuersystem und fahrzeugmontiertem Sensor, wie etwa Fahrer-Lenkintervention, einem Stoppsteueranforderungsflag durch ein PCS (pre-crash system), Regenbestimmung durch einen Regensender und Helligkeitsbestimmung durch einen Beleuchtungssensor erfasst wird, um Korrekturen vorzunehmen, um einen Steuerbetrag des Spurhaltesystems in Übereinstimmung mit einem Risiko-Niveau zu reduzieren.
In JP H10-152063 A (1998) und JP 2015-33942 A wird ein Korrekturkoeffizient des Lenksteuerbetrags des Spurhaltesystems, welches eine Fahrzeuglenkvorrichtung ist, basierend auf einem Lenkwinkel berechnet, welcher der Lenkzustand des Lenkrads ist, oder einem Momentanwert von Lenkdrehmoment unter Verwendung eines Kennfelds oder einer Tabelle, um Korrekturen vorzunehmen, um so den Steuerbetrag zu reduzieren, wenn der Fahrer ein Übersteuern durchführt. Jedoch, nach dem Senken des Steuerbetrags aufgrund der Fahrer-Lenkabsicht und unmittelbar nach Abschluss der Lenkintervention, das heißt unmittelbar nach Abschluss des Übersteuerns, nimmt der Steuerbetrag abrupt zu, was das Problem verursacht, dass in einigen Fällen das Fahrzeug zur Zeit des Steuerumschaltens fluktuiert und ein glattes Steuerumschalten nicht durchgeführt werden kann.
Aus der DE 10 2014 107 194 A1 ist ein gattungsgemäßes Fahrzeuglenksystem bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Lösung der Aufgabe, im Falle einer Fahrer-Lenkabsicht eine glatte Steuerumschaltung zu erreichen, erfolgt durch ein Fahrzeuglenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Spurhaltesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es wird ein Fahrzeuglenksystem bereitgestellt, das eine glatte Steuerumschaltung erreicht, wenn der Zustand zu einer Zielfahrlinien-Folgesteuerung rückgeführt wird, nach Abschluss von Fahrerübersteuern.
Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuersystem, selbst nach einem Sinken beim Lenksteuerbetrag aufgrund der Fahrer-Lenkintervention unmittelbar nach Abschluss der Lenkintervention, das heißt unmittelbar nach Abschluss des Übersteuerns, steigt der Lenksteuerbetrag nicht abrupt an und es ist möglich, sanft zum Zustand des Zielfahrlinien-Folgesteuerzustands zurückzukehren.
Vorteile und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung bei Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlicher werden.
Figurenliste

1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Fahrzeuglenksystem einer ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
2 ist ein Diagramm, das eine Hardware-Konfiguration eines Fahrzeuglenksystems der ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
3 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben der Verarbeitung in einem Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner;
4 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einem Absolutwert von Lenkkraft und einem Lenksteuerbetrags-KorrekturvorläufigkeitsKoeffizienten illustriert;
5 ist ein Diagramm, das eine Zeitänderung beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten illustriert, ermittelt durch Durchführen von Verzögerungsverarbeitung an dem Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeits-Koeffizienten und einer Zeitänderung beim Absolutwert der Lenkkraft;
6 ist ein Diagramm zum Beschreiben der Verzögerungsverarbeitung durch Tiefpassfilter-Verarbeitung;
7 ist ein Diagramm zum Beschreiben der Verzögerungsverarbeitung durch gleitende Durchschnittsverarbeitung;
8 ist ein Diagramm zum Beschreiben der Verzögerungsverarbeitung durch Ratenbegrenzer-Verarbeitung;
9 ist ein Diagramm zum Beschreiben der Berechnung, basierend auf einem Anstieg/Abfallbetrag des Lenksteuerbetrag-Korrekturkoeffizienten mit dem Verstreichen von Zeit;
10 ist ein Diagramm, das Zeitänderungen beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten und dem Absolutwert der Lenkkraft illustriert;
11 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine Konfiguration eines Fahrzeuglenksystems gemäß einer Modifikation der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;
12 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben der Verarbeitung in einem Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizientenrechner;
13 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einem Absolutwert einer Distanz, um welche ein Subjekt-Fahrzeug von der Zielfahrlinie weg ist und der Zeitrate der Änderung beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten illustriert;
14 ist ein Funktionsblockdiagramm, welches ein Fahrzeuglenksystem gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert; und
15 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Spurhaltesystem illustriert, auf welches das Fahrzeuglenksystem gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet worden ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird ein Fahrzeuglenksystem gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen in Übereinstimmung mit jeder bevorzugten Ausführungsform beschrieben. In jeder bevorzugten Ausführungsform werden dieselben oder entsprechenden Teile durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und eine wiederholte Beschreibung wird weggelassen.
Erste bevorzugte Ausführungsform
1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine Konfiguration eines Fahrzeuglenksystems 100 einer ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. Wie in 1 illustriert, beinhaltet ein Fahrzeuglenksystem 100 eine Fahrzeuglenkvorrichtung 1 (nachfolgend als „Lenkvorrichtung 1“ bezeichnet), eine Lenkeingabeeinheit 2, einen Lenkkraft-Detektor 3 und einen Lenkaktuator 20. In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Fahrzeug, in dem die Lenkvorrichtung 1 montiert ist, als ein „Subjekt-Fahrzeug“ bezeichnet.
Die Lenkeingabeeinheit 2 ist Lenkrad, mit welchem der Fahrer das Fahrzeug lenkt. Es ist anzumerken, dass die Lenkeingabeeinheit 2 ein Joystick zum Lenken des Fahrzeugs oder Schalter zum Auswählen des Lenkens sein kann, und ihr Format nicht beschränkt ist.
Der Lenkkraft-Detektor 3 ist beispielsweise ein Drehmomentsensor, der mit der Lenkeingabeeinheit 2 verbunden ist, detektiert Lenkkraft, die einen Betätigungsbetrag der Lenkeingabeeinheit 2 durch den Fahrer ist und sendet die Lenkkraft an die Lenkvorrichtung 1.
Wie in 1 illustriert, beinhaltet die Lenkvorrichtung 1 einen Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10, einen ersten Lenksteuerbetragsrechner 11, einen zweiten Lenksteuerbetragsrechner 12 und eine Lenksteuerung 13 und die durch den Lenkkraft-Detektor 3 detektierte Lenkkraft wird in den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 eingegeben.
Der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 berechnet den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α, basierend auf der Eingabelenkkraft und gibt den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α in den zweiten Lenksteuerbetragsrechner 12 ein.
Der erste Lenksteuerbetragsrechner 11 berechnet einen ersten Lenksteuerbetrag und gibt den ersten Lenksteuerbetrag an den zweiten Lenksteuerbetragsrechner 12 aus.
Der zweite Lenksteuerbetragsrechner 12 multipliziert den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α, der aus dem Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 eingegeben ist, mit dem aus dem ersten Lenksteuerbetragsrechner 11 eingegebenen ersten Lenksteuerbetrag, um einen zweiten Lenksteuerbetrag zu berechnen und gibt den zweiten Lenksteuerbetrag in die Lenksteuerung 13 ein.
Die Lenksteuerung 13 veranlasst den Lenkaktuator 20, eine Lenkleistung, die auf dem aus dem zweiten Lenksteuerbetragsrechner 12 eingegebenen zweiten Lenksteuerbetrag basiert, zu erzeugen, um eine Lenksteuerung an den Lenkrädern des Subjekt-Fahrzeugs durchzuführen. Die Lenksteuerung 13 enthält auch eine Hydraulik-Servolenkung oder eine elektrische Servolenkung als eine Funktion zum Unterstützen der Lenkkraft des Fahrers. Jedoch wird deren Beschreibung in der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform weggelassen.
2 illustriert eine Hardware-Konfiguration in einem Fall, bei dem jeder Block der in 1 illustrierten Lenkvorrichtung 1 (Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10, erster Lenksteuerbetragsrechner 11, zweiter Lenksteuerbetragsrechner 12 und Lenksteuerung 13) unter Verwendung eines Prozessors wie etwa einer CPU (Zentraleinheit), eines DSP (Digitalsignalprozessors) oder dergleichen konfiguriert ist. In diesem Fall wird die Funktion des Blockes der Lenkvorrichtung 1 durch eine Kombination mit Software (Software, Firmware oder Software und Firmware) erzielt. Software und dergleichen sind als Programme beschrieben und im Speicher 103 (Speichervorrichtung) gespeichert.
Eine Schnittstelle (I/F) 101 führt Eingabe/Ausgabe-Steuerung eines Signals an/aus einer externen Vorrichtung wie etwa einem Lenkkraft-Detektor 3 durch. Es ist anzumerken, dass 2 nur eine Konfiguration illustriert, in der der Lenkaktuator 20 über die I/F 101 verbunden ist.
Die CPU 102 führt eine Vielzahl von Verarbeitungen in Übereinstimmung mit den in dem Speicher 103 gespeicherten Programmen aus, um die Funktion jedes Blockes der Lenkvorrichtung 1 zu erzielen. Die I/F 101, der Prozessor 102 und der Speicher 103 sind miteinander Bus-verbunden.
Rückkehrend zur Beschreibung von 1, wird weiter jeder Funktionsblock der Lenkvorrichtung 1 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben des Betriebs des Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechners 10.
Wie in 3 illustriert, liest der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 die durch den Lenkkraft-Detektor 3 detektierte Lenkkraft ein (Schritt S101) und berechnet den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α (Schritt S102). Der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α ist hier beispielsweise ein Koeffizient im Bereich von 0 bis 1, und wenn α = 1, ist der Lenksteuerbetrag für das Spurhalten in einem Zustand von 100 %, welches der Zielfahrlinien-Folgesteuerzustand ist. Wenn α = 0, ist der Lenksteuerbetrag für das Spurhalten in einem Zustand von 0 %, welches ein manueller Lenkzustand durch den Fahrer ist. Wenn 0 < α < 1, ist der Lenksteuerbetrag für das Spurhalten in einem Zustand von α × 100 (%), welches ein Übergangszustand zwischen dem Zielfahrlinien-Folgesteuerzustand und dem manuellen Lenkzustand ist.
Als ein Verfahren zum Berechnen des Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α kann vorab ein Kennfeld oder eine Tabelle vorbereitet werden, welche die Beziehung zwischen dem Absolutwert der Lenkkraft und dem Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten zeigt, um die Berechnung basierend auf der gelesenen Lenkkraft unter Verwendung des Kennfelds oder der Tabelle durchzuführen, oder der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizient kann basierend auf einem Anstieg/Absinkbetrag des Lenksteuerbetrag-Korrekturkoeffizienten mit dem Verstreichen von Zeit berechnet werden.
Das Verwenden des Kennfelds oder der Tabelle führt zu einem Vorteil, dass über den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α leicht entschieden werden kann.
Als Nächstes wird zum Verhindern eines abrupten Anstiegs beim Steuerbetrag unmittelbar nach Abschluss des Übersteuerns die Verzögerungsverarbeitung am Lenksteuerbetrag ausgeführt (Schritt S103) und dann kehrt die Verarbeitung zur Verarbeitung in Schritt S101 zurück.
Der erste Lenksteuerbetragsrechner 11 berechnet eine Ziel-Fahrzeugzustandsgröße Ptg zum Annähern der Zielfahrlinie und gibt die Ziel-Fahrzeugzustandsgröße Ptg als einen ersten Lenksteuerbetrag an den zweiten Lenksteuerbetragsrechner 12 aus.
Hierin ist die Ziel-Fahrzeugzustandsgröße Ptg irgendeine von einem Zieldrehmoment Ttg, einem Ziel-Lenkwinkel θtg, einer Ziel-Gier-Rate ytg, einer Zielseitenbeschleunigung Gtg und einer Ziel-Straßenoberflächen-Reaktionskraft Trtg, oder einer Kombination davon.
Bezüglich Rechenverfahren für den Ziel-Lenkwinkel θtg, die Ziel-Gier-Rate ytg, die Zielseitenbeschleunigung Gtg und die Ziel-Straßenoberflächen-Reaktionskraft Trtg werden detaillierte Beschreibungen davon weggelassen, da die Verfahren bei der Technik des Unterstützens des Lenkens des Lenkrads oder Durchführen von automatischem Lenken bekannt sind, so dass das Fahrzeug einer gewünschten Zielfahrlinie folgt, und sind beispielsweise im japanischen Patent Nr. 6,012,824 offenbart. Die jeweiligen Verfahren werden durch die nachfolgenden mathematischen Ausdrücke (1) bis (4) ausgedrückt. $θ tg = k1 \cdot yLd+k2 \cdot eLd - k3 \cdot γ_{s}$
Wobei
θtg: Ziel-Lenkwinkel(Ziel-Fahrzeugzustandsgröße)
k1 bis k3: Koeffizienten
yLd: Lateralversatz an Vorwärtsblickpunktdistanz eLd: Zielfahrlinienneigung an Vorwärtsblickpunktdistanz ys: Gier-Rate $γ_{tg} = \frac{1}{1 + A \cdot V_{s}^{2}} \cdot \frac{V_{s}}{L} \cdot θ tg$
$G_{tg} = \frac{1}{1 + A \cdot V_{s}^{2}} \cdot \frac{V_{s}^{2}}{L} \cdot θ tg$
$T_{rtg} = K_{align} \cdot θ tg$
wobei

A:: Stabilitätsfaktor
L:: Radstand [m]
Vs:: Fahrzeuggeschwindigkeitssignal [m/s]

Kalign: Standard-Straßenoberflächen-Reaktionskraftgradient, welcher ein „Verhältnis eines Lenkwinkels und einer Straßenoberflächen-Reaktionskraft“ in einer Linearregion von Reifen-Charakteristik ist.
Der Stabilitätsfaktor A ist ein Charakteristikwert, der eine Lenk-Charakteristik eines Fahrzeugs in einem gleichmäßigen Kreisabwenden bei einem konstanten Lenkwinkel angibt, und ist eine Konstante A in der Beziehung von R/R0 = 1 + AV², wenn ein Wenderadius des Gravitationspositions-Zentrums R ist, ein Wenderadius bei extern niedriger Geschwindigkeit R0 ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit V ist. Wenn A positiv ist, ist der Lenkzustand Untersteuern, wenn A Null ist, ist der Lenkzustand neutral Steuern und wenn A negativ ist, ist der Lenkzustand Übersteuern.
Der zweite Lenksteuerbetragsrechner 12 multipliziert den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α, der aus dem Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 eingegeben wird, mit dem aus dem ersten Lenksteuerbetragsrechner 11 eingegebenen ersten Lenksteuerbetrag, um den zweiten Lenksteuerbetrag zu berechnen, wodurch es möglich ist, den Lenksteuerbetrag mit der korrigierten Lenkzustandsgröße Ptg zu ermitteln, und den Lenksteuerbetrag, der nicht abrupt ansteigt, selbst unmittelbar nach Abschluss des Übersteuerns, zu ermitteln.
Beispiele des Lenksteuerverfahrens beinhalten Steuerung des Zieldrehmoments Ttg und Vorwärts-Schleifensteuerung (Proportionalsteuerung) des Berechnens von Abbiegeleistung, basierend auf der Ziel-Fahrzeugzustandsgröße Ptg (der Ziel-Lenkwinkel θtg, die Ziel-Gier-Rate ytg, die Ziellateralbeschleunigung Gtg, die Ziel-Straßenoberflächen-Reaktionskraft Trtg).
Die Feedforward-Steuertyp-Lenkleistung Ttg FF wird durch die nachfolgenden mathematischen Ausdrücke (5) bis (8) ausgedrückt. Das heißt, wenn der Ziel-Lenkwinkel θtg als die Ziel-Fahrzeugzustandsgröße Ptg verwendet wird, wird Ttg_FF durch den mathematischen Ausdruck (5) ausgedrückt. Wenn die Ziel-Geer-Rate ytg verwendet wird, wird Ttg_FFdurch den mathematischen Ausdruck (6) ausgedrückt. Wenn die Ziellateralbeschleunigung Gtg verwendet wird, wird Ttg_FF durch den mathematischen Ausdruck (7) ausgedrückt. Wenn die Ziel-Straßenoberflächen-Reaktionskraft Trtg verwendet wird, wird Trg_FF durch den mathematischen Ausdruck (8) ausgedrückt. $T_{tg_FF} = K_{align} \cdot θ tg$
$T_{tg_FF} = K_{align} \cdot (1 + A \cdot V_{s}^{2}) \frac{L}{V_{s}} \cdot γ_{tg}$
$T_{tg_FF} = K_{align} \cdot (1 + A \cdot V_{s}^{2}) \frac{L}{V_{s}^{2}} \cdot G_{tg}$
$T_{tg_FF} = T_{rtg}$
Wenn der Ziel-Lenkwinkel θtg und die Ziel-Straßenoberflächen-Reaktionskraft Trtg als die Ziel-Fahrzeugzustandsgröße Ptg verwendet werden, wird die Lenkleistung verbessert und wenn die Ziel-Gier-Rate ytg und die Ziellateralbeschleunigung Gtg verwendet werden, wird das Fahrzeugverhalten stabilisiert.
Als Lenkaktuator 20 kann beispielsweise ein Elektromotor oder ein Hydraulikmotor der elektrischen Servolenkung verwendet werden, ist der Typ des Motors nicht besonders beschränkt und kann ein Gleichstrommotor und ein Wechselstrommotor verwendet werden.
Berechnung von Lenksteuerbetrag-Korrekturkoeffizient unter Verwendung von Kennfeld
Als Nächstes wird eine Beschreibung der Operation des Berechnens eines Lenksteuerbetrag-Korrekturkoeffizienten unter Verwendung des Kennfelds im Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 gegeben. Der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 berechnet einen Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten, basierend auf einem Kennfeld, wie beispielsweise in 4 illustriert. Es ist anzumerken, dass der hierin berechnete Koeffizient als ein Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizient α' bezeichnet wird.
4 ist ein Beispiel eines Kennfelds, das in einem Graphen die Beziehung zwischen dem Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α' in Bezug auf einen Absolutwert ̇[N·m] von Lenkkraft, welche die nachfolgende Charakteristika repräsentiert, illustriert: α' = 1, wenn der Absolutwert der Lenkkraft 0 ist, sinkt der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizient α' mit steigendem Absolutwert der Lenkkraft und schließlich wird α' = 0. Das heißt, α' = 1, wenn der Fahrer die Lenkeingabeeinheit 2 nicht lenkt, und der Lenksteuerbetrag für das Spurhalten in einem Zustand von 100% ist, welches der Zielfahrlinien-Folgesteuerzustand ist. Wenn α' = 0, ist der Lenksteuerbetrag für das Spurhalten in einem Zustand von 0%, welches der manuelle Lenkzustand durch den Fahrer ist. Wenn 0 < α' < 1, ist der Lenksteuerbetrag für das Spurhalten in einem Zustand von α' × 100(%), was ein Übergangszustand zwischen dem Zielfahrlinien-Folgesteuerzustand und dem manuellen Lenkzustand ist.
Jedoch steigt in der, den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizient α' wie oben beschrieben verwendenden Steuerung der Steuerbetrag abrupt nach dem Sinken des Steuerbetrags aufgrund von Fahrer-Lenkintervention und unmittelbar nach Abschluss der Lenkintervention an, das heißt unmittelbar nach Abschluss des Übersteuerns, und somit kann eine sanfte Steuerumschaltung nicht vorgenommen werden.
Daher ist in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 konfiguriert, eine Verzögerungsverarbeitung durchzuführen. 5 ist ein Diagramm, das eine Zeitänderung bei dem Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α illustriert, der erhalten wird durch Durchführen der Verzögerungsverarbeitung am Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizient α', der basierend auf dem in 4 illustrierten Kennfeld und einer Zeitänderung beim Absolutwert der Lenkkraft berechnet wird. Die Zeitänderung bei der Lenkkraft (Absolutwert) ist auf der oberen Seite von 5 illustriert und die Zeitänderung beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α ist auf der unteren Seite von 5 illustriert.
Wie in 5 illustriert, obwohl die Lenkkraft (Absolutwert) während des Übersteuerns durch den Fahrer abrupt abnimmt, und im Gegensatz dazu der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizient α' abrupt ansteigt, wie durch die unterbrochene Linie auf der unteren Seite von 5 angezeigt, indem ein Koeffizient genommen wird, der durch Durchführen der Verzögerungsverarbeitung am Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizient α' erhalten wird, als dem Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α, wie durch eine durchgezogene Linie auf der unteren Seite von 5 angezeigt, ist die Zeitänderungsrate bei dem Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α während des Anstiegs kleiner als die Zeitänderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α während des Abfalls und es ist möglich, den Zustand sanft zu dem Zielfahrlinien-Folgesteuerzustand zurückzukehren.
Hier beinhaltet die durch den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 durchgeführte Verzögerungsverarbeitung beispielsweise eine Tiefpassfilter-Verarbeitung, eine Gleitend-Durchschnittsverarbeitung, und eine Ratenbegrenzerverarbeitung.
6 ist ein Diagramm zum Beschreiben der Verzögerungsverarbeitung durch die Tiefpassfilter-Verarbeitung, in welcher die horizontale Achse die Zeit (s) repräsentiert und die vertikale Achse den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α repräsentiert. Das Passierenlassen einer Eingabe einer abrupten Wellenform durch einen Erstordnungs-Tiefpassfilter (Erstordnungs-LPF) oder einen Zweitordnungs-Tiefpassfilter (Zweitordnungs-LPF) auf diese Weise kann eine Hochfrequenzkomponente entfernen und eine Wellenform erhalten, die mit dem Verstreichen der Zeit sanft ansteigt.
7 ist ein Diagramm zum Beschreiben der Verzögerungsverarbeitung durch die Gleitend-Durchschnitt-Verarbeitung, in welchem die horizontale Achse die Zeit (s) repräsentiert und die vertikale Achse den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α repräsentiert. Durch Einstellen eines gewissen Intervalls (Periode) für eine abrupte Wellenformeingabe und Bilden eines Durchschnitts während des Verschiebens des Bereichs auf diese Weise, wird der Einfluss von regulären fluktuierenden Elementen und irregulär fluktuierenden Elementen eliminiert, um die Verschiebung „sanft“ zu machen, was es ermöglicht, die Hochfrequenzkomponente zu eliminieren und eine Wellenform zu erhalten, die mit dem Verstreichen der Zeit sanft ansteigt.
7 illustriert eine Verarbeitung bei 1 kHz, um zehn gleitende Durchschnitte in einer Periode von 0,010 s bis 0,020 s (0,01 s) zu bilden und Verarbeitung bei 2 kHz, um 20 gleitende Durchschnitte zu bilden, um eine Wellenform zu erhalten, die sich sanft ändert, wenn die Frequenz höher wird.
8 ist ein Diagramm zum Beschreiben der Verzögerungsverarbeitung durch die Ratenbegrenzer-Verarbeitung und durch Begrenzen der Änderungsrate (Neigung) des Signals ist es möglich, eine Wellenform zu erhalten, die eine Eingabe einer abrupten Wellenform sanft ändert.
In 8 repräsentiert die horizontale Achse die Zeit (s) und repräsentiert die vertikale Achse den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α. Eine durch eine unterbrochene Linie angegebene Wellenform ist eine Wellenform, wenn die Ratenbegrenzer-Verarbeitung nicht durchgeführt wird, während eine durch eine Einpunkt-Kettenlinie angegebene Wellenform eine Wellenform ist, wenn die Ratenbegrenzer-Verarbeitung durchgeführt wird und als Ergebnis der Durchführung der Ratenbegrenzer-Verarbeitung wird die Steigung begrenzt.
Berechnung, basierend auf einem Anstiegs-/Abfallbetrag von Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten mit Zeitverstreichen
Als Nächstes wird eine Beschreibung der Operation des Berechnens des Lenksteuerbetrag-Korrekturkoeffizienten in den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10, basierend auf einem Anstiegs-/Abfallbetrag des Lenksteuerbetrag-Korrekturkoeffizienten mit dem Verstreichen der Zeit gegeben. Es ist anzumerken, dass der hierin berechnete Koeffizient als ein Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizient α' bezeichnet wird.
Bei dieser Berechnung, wie beispielsweise in 9 illustriert, wenn der Absolutwert der Lenkkraft gleich oder größer einem vorbestimmten Einstellwert ist, wird der Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizient α' bei einer konstanten Sinkrate gesenkt und wenn der Absolutwert der Lenkkraft kleiner als der Einstellwert ist, wird der Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizient α' bei einer konstanten Anstiegsrate gesteigert.
Hier, wenn angenommen wird, dass die konstante Anstiegs-/Abfallrate C ist, kann der Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizient α' aufgrund des Verstreichens der Zeit durch den nachfolgenden mathematischen Ausdruck (9) ausgedrückt werden. $α' = α' + C$
Wenn der Absolutwert der Lenkkraft gleich oder größer als der Einstellwert ist, wird die Anstiegs-/Abfallrate C auf einen negativen Wert (z.B. -0,1) eingestellt und wird der Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizient α' gesenkt. Wenn andererseits der Absolutwert der Lenkkraft kleiner als der Einstellwert ist, wird die Anstiegs-/Abfallrate C auf einen Positivwert (z.B. +0,1) eingestellt und wird der Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizient α' gesteigert. Hier wird angenommen, dass der Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizient α' ein Koeffizient in einem Bereich von 0 bis 1 ist, der berechnet wird, nicht außerhalb des Bereichs zu sein, indem er auf 0 fixiert wird, wenn er den Minimalwert 0 erreicht, und auf 1 fixiert, wenn der Maximalwert 1 erreicht wird.
Dadurch führt das einfache Vorabeinstellen des Anstiegs-/Abfallbetrags zu einem Vorteil, dass der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizient eindeutig eingestellt werden kann.
Jedoch steigt in der Steuerung, welche den Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizienten α' wie oben beschrieben verwendet, der Steuerbetrag abrupt an, nach dem Abfall beim Steuerbetrag aufgrund der Fahrer-Lenkintervention und unmittelbar nach Abschließen der Lenkintervention, das heißt unmittelbar nach Abschluss des Übersteuerns, und somit kann ein sanftes Steuerumschalten nicht vorgenommen werden.
Daher ist in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 konfiguriert, eine Verzögerungsverarbeitung durchzuführen. 10 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einer Zeitänderung beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α, erhalten durch Durchführen der Verzögerungsverarbeitung am Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizient α', der berechnet wird basierend auf einer Anstiegs-/Abfallrate des Lenksteuerbetrag-Korrekturkoeffizienten mit dem Verstreichen der Zeit, und einer Zeitänderung beim Absolutwert der Lenkkraft illustriert. Die Zeitänderung bei der Lenkkraft (Absolutwert) ist auf der oberen Seite von 10 illustriert und die Zeitänderung beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α ist auf der unteren Seite von 10 illustriert.
Wie in 10 illustriert, obwohl die Lenkkraft (Absolutwert) während des Übersteuerns durch den Fahrer abrupt sinkt und im Gegensatz dazu der Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizient α' abrupt ansteigt, wie durch eine unterbrochene Linie auf der unteren Seite von 10 angegeben, indem ein durch Durchführen der Verzögerungsverarbeitung am Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizient α' als den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α genommen wird, wie durch eine durchgezogene Linie auf der unteren Seite von 10 angezeigt, ist die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α während des Anstiegs kleiner als die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten während des Abfalls und ist es möglich, den Zustand sanft zu dem Zielfahrlinien-Folgesteuerzustand rückzuführen.
Es ist anzumerken, dass die durch den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 durchgeführte Verzögerungsverarbeitung beispielsweise eine Tiefpassfilter-Verarbeitung, Gleitend-Durchschnittsverarbeitung und Ratenbegrenzer-Verarbeitung beinhaltet.
Zusätzlich zu der Verzögerungsverarbeitung kann ein Koeffizient als der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizient α genommen werden, der so ermittelt wird, dass die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizient α' während des Anstiegs kleiner ist als die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizient α' während des Abfalls, für eine vorbestimmt eingestellte Zeit nach Abschluss des Übersteuerns (nachdem die Lenkkraft fas Null wird). Daher ist die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α während des Anstiegs kleiner als die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten während des Abfalls und ist es möglich, den Zustand sanft zu dem Zielfahrlinien-Folgesteuerzustand zurückzuführen.
Um die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizienten α' während des Anstiegs für die Einstellzeit zu ändern, wird die Anstiegs-/Abfallrate C im mathematischen Ausdruck (9) von +0,1 zu +0,02 beispielsweise für die Einstellzeit geändert.
Hier ist es basierend auf einer Lenkzustandsgröße, nämlich einer Zustandsgröße (einer Lenkwinkelgeschwindigkeit, einem Lenkkraft-Änderungsbetrag und einem Lenkkraft-Absolutwert), die mit der Rotation des Lenkrads einhergeht, möglich, zu bestimmen, dass der Fahrer beginnt, zu Übersteuern oder das Übersteuern fortsetzt.
Somit, wenn die Lenkzustandsgröße einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, wird ein Koeffizient als der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α genommen, der so ermittelt wird, dass die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizienten α' während des Anstiegs kleiner ist als die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizient α' während des Abfalls, wodurch die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α während des Anstiegs kleiner ist als die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten während des Abfalls, und es ist somit möglich, den Zustand sanft zu dem Zielfahrlinien-Folgesteuerzustand rückzuführen. Wenn die Lenkzustandsgröße gleich oder kleiner dem vorbestimmten Schwellenwert wird, wird die zeitliche Änderungsrate während des Anstiegs zum Ursprungswert zurückgeführt. Die Verwendung der Lenkzustandsgröße zum Einstellen des Lenksteuerbetrag-Korrekturkoeffizienten gestattet eine sensitivere Operation.
Um die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizient α' während des Anstiegs zu reduzieren, wird die Anstiegs-/Abfallrate C im mathematischen Ausdruck (9) beispielsweise von +0,1 zu +0,02 für die Einstellzeit geändert, um die Reduktion bei der zeitlichen Änderungsrate zu erzielen.
Modifikation
11 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine Konfiguration eines Fahrzeuglenksystems 100A gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform illustriert. Wie in 11 illustriert, beinhaltet das Fahrzeuglenksystem 100A weiter im Fahrzeuglenksystem 100 der ersten Ausführungsform einen Subjektfahrzeug-Positionsdetektor 5, der die Position des Subjektfahrzeugs detektiert, und einen Zielfahrlinieneinsteller 6, der eine Zielfahrlinie für das Fahrzeug einstellt, damit es einer Fahrstraße folgend fährt. Dann wird die Information zur Subjektfahrzeugposition und Zielfahrlinie in den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 eingegeben, um die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturvorläufigkeitskoeffizient α' in Übereinstimmung mit der Distanz zwischen der Subjektfahrzeugposition und der Zielfahrlinie zu berechnen.
Das heißt, dass die Information zu der durch den Subjektfahrzeug-Positionsdetektor 5 detektierten Subjektfahrzeugposition an dem Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 eingegeben wird und die Information zu der durch den Zielfahrlinieneinsteller 6 eingestellten Zielfahrlinie in den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 und den ersten Lenksteuerbetragsrechner 11 eingegeben wird.
Der Subjektfahrzeug-Positionsdetektor 5 ist durch einen Detektor für Positionsinformation (die Positionsinformation ist in der Fahrzeuginformation enthalten), der im Subjektfahrzeug montiert ist, konfiguriert, und als der Detektor kann beispielsweise ein Detektor verwendet werden, der die Positionsinformation des Subjektfahrzeugs aus einem Satelliten-Positioniersystem wie etwa einem Quasi-Zenit-Satelliten und einem GPS-(Globalpositionier-System) Satelliten empfängt.
Der Zielfahrlinieneinsteller 6 ist eine Vorrichtung zum Einstellen der Zielfahrlinie, die ein Ziel zum Zeitpunkt ist, zu dem das Fahrzeug dazu gebracht wird, der Fahrstraße folgend zu fahren, in der Fahrstraße, basierend auf Fahrstraßen-Information (die Fahrstraßen-Information ist in der Fahrzeuginformation enthalten) und es ist beispielsweise möglich, die Zielfahrlinie an einer Position weg von der rechtsseitigen Grenzlinie um eine vorgegebene Distanz (z.B. 1/2 der Fahrstraßenbreite) einzustellen. Es ist anzumerken, dass der Fahrer die vorgegebene Distanz beliebig einstellen kann.
12 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben des Betriebs des Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechners 10. Wie in 12 illustriert, liest der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 eine durch den Lenkkraft-Detektor 3 detektierte Lenkkraft ein (Schritt S200) und liest die Subjektfahrzeugposition aus dem Subjektfahrzeug-Positionsdetektor 5 ein (Schritt S201), liest eine Zielfahrlinie aus dem Zielfahrlinieneinsteller 6 ein (Schritt S202) und berechnet eine Absolutwert (|Zielfahrlinie - Subjektfahrzeugposition|) einer Distanz, um welche das Subjektfahrzeug von der Zielfahrlinie weg ist (Schritt S203).
Basierend auf dem Absolutwert der Distanz, um welche das Subjektfahrzeug von der Zielfahrlinie weg ist, wird eine zeitliche Änderungsrate β beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten so berechnet, dass die zeitliche Änderungsrate kleiner ist, wenn der Absolutwert der Distanz kleiner ist (wenn die Subjektfahrzeugposition näher an der Zielfahrlinie ist) und ist die zeitliche Änderungsrate größer, wenn der Absolutwert der Distanz größer ist (wenn die Subjektfahrzeugposition weiter weg von der Zielfahrlinie ist) (Schritt S204).
Spezifischer wird beispielsweise die zeitliche Änderungsrate β beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten basierend auf einem Kennfeld berechnet, wie in 13 illustriert. 13 ist ein Beispiel eines Kennfelds, das in einem Graphen die Beziehung zwischen dem Absolutwert [m] der Distanz, um welche das Subjektfahrzeug weg ist von der Zielfahrlinie und der zeitlichen Änderungsrate β im Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten illustriert, und wenn der Absolutwert der Distanz, um welche das Subjektfahrzeug von der Zielfahrlinie weg ist, Null ist, β = 0, und die zeitliche Änderungsrate β beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten ansteigt, wenn der Absolutwert der Distanz ansteigt. Es ist anzumerken, dass die Kurve des Kennfelds nicht auf die in der Figur illustrierte Kurve beschränkt ist und jegliche Kurve beliebig eingestellt werden kann.
Als Nächstes berechnet der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner 10 den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α (Schritt S205). Hier wird der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α durch Addieren der zeitlichen Änderungsrate β beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten zu einem Anfangswert des Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α berechnet (α + β). Es ist anzumerken, dass der Anfangswert des Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α aus dem Absolutwert [N·m] der Lenkkraft unter Verwendung des in 4 illustrierten Kennfelds ermittelt werden kann und es keine Begrenzung bezüglich des Verfahrens zum Ermitteln des Absolutwerts gibt. Nach Berechnung des Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten kehrt die Verarbeitung zu Schritt S200 zurück.
Im Fahrzeuglenksystem 100A gemäß der Modifikation der ersten oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform, indem der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α auf einen Wert eingestellt wird, der unter Berücksichtigung der zeitlichen Änderungsrate β beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten ermittelt wird, wenn das Subjektfahrzeug näher zur Zielfahrlinie gelangt, ist die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α während des Anstiegs kleiner als die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten während des Abfalls und ist es möglich, den Zustand zu dem Zielfahrlinien-Folgesteuerzustand rückzuführen. Die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α während des Anstiegs ist größer, wenn die Fahrzeugposition weiter weg von der Zielfahrlinie ist und wenn das Subjektfahrzeug stark von der Zielfahrlinie abweicht, kann es prompt zur Zielfahrlinie rückkehren und kann somit die Lenksteuerung in Übereinstimmung mit dem Fahrzustand des Subjektfahrzeugs vorgenommen werden.
Wie oben beschrieben, gemäß den Fahrzeuglenkvorrichtungen 100 und 100A der ersten bevorzugten Ausführungsform, selbst nach Sinken beim Steuerbetrag aufgrund der Fahrer-Lenkintervention und unmittelbar nach Abschluss der Lenkintervention, das heißt unmittelbar nach Abschluss des Übersteuerns, steigt der Steuerbetrag nicht abrupt an und es ist somit möglich, den Zustand sanft zum Zielfahrlinien-Folgesteuerzustand rückzuführen.
Zweite bevorzugte Ausführungsform
14 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems 200 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Wie 14 illustriert, beinhaltet das Fahrzeugsteuersystem 200 weiter im Fahrzeuglenksystem 100 der ersten bevorzugten Ausführungsform einen Fahrzeugzustandsgrößen-Detektor 4 zum Detektieren der Fahrzeugzustandsgröße des Subjektfahrzeugs. Das Detektionsergebnis durch den Fahrzeugzustandsgrößen-Detektor 4 wird in den zweiten Lenksteuerbetragsrechner 12 eingegeben.
Der Fahrzeugzustandsgrößen-Detektor 4 detektiert die Fahrzeugzustandsgröße des Subjektfahrzeugs. Beispiele der Fahrzeugzustandsgröße beinhalten einen Lenkwinkel, eine Gier-Rate, eine Lateralbeschleunigung und ein Straßenoberflächen-Reaktionsdrehmoment, aber die Fahrzeugzustandsgröße ist nicht darauf beschränkt. Beim Fahrzeuglenksystem 100 der ersten Ausführungsform berechnet der erste Lenksteuerbetragsrechner 11 die Fahrzeugzustandsgröße des Subjektfahrzeugs, um so die Ziel-Fahrzeugzustandsgröße Ptg zum Annähern der Zielfahrlinie zu berechnen. Da es jedoch nichts Neues ist, den Fahrzeugzustandsgrößen-Detektor im Fahrzeug bereitzustellen, wird die Illustration des Fahrzeugzustandsgrößen-Detektors in 1 weggelassen. Im Fahrzeugsteuersystem 200 der zweiten Ausführungsform, da es neu ist, die Fahrzeugzustandsgröße zur Berechnung des zweiten Lenksteuerbetrags zu verwenden, ist der Fahrzeugzustandsgrößen-Detektor 4 illustriert.
Auch im Fahrzeugsteuersystem 200 der zweiten bevorzugten Ausführungsform berechnet der zweite Lenksteuerbetragsrechner 12 den zweiten Lenksteuerbetrag, aber das Rechenverfahren unterscheidet sich von dem in der ersten bevorzugten Ausführungsform. Das heißt, dass beim zweiten Lenksteuerbetragsrechner 12 der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α als ein Verhältniswert behandelt wird und ein erster Wert, der aus einem Rückkopplungsterm gebildet ist, der durch Multiplizieren des Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α (Proportion) mit dem ersten Steuerbetrag ermittelt wird, wird zu einem zweiten Wert addiert, der aus einem Feed-Vorwärtsterm gemacht wird, der durch Multiplizieren eines Wertes des verbleibenden Verhältnisses (1-α) mit der Fahrzeugzustandsgröße ermittelt wird, um einen zweiten Lenksteuerbetrag zum Steuern des Subjektfahrzeugs, der Zielfahrlinie zu folgen, zu berechnen, und der zweite Lenksteuerbetrag wird an die Lenksteuerung 13 ausgegeben.
Wenn beispielsweise der erste Lenksteuerbetrag θ₁ ist, der zweite Lenksteuerbetrag θ₂ ist und die Fahrzeugzustandsgröße θ ist, kann der zweite Lenksteuerbetrag θ₂ durch den nachfolgenden mathematischen Ausdruck (10) ausgedrückt werden. $θ_{2} = α θ_{1} + (1 - α) θ$
In der zweiten bevorzugten Ausführungsform verhindert das Berechnen des zweiten Lenksteuerbetrags unter Verwendung des mathematischen Ausdrucks (10) die Akkumulierung einer Abweichung aufgrund der Integration, selbst wenn der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α Null wird (der manuelle Lenkzustand durch den Fahrer). Hier ist die Abweichung aufgrund Integration eine Abweichung, die durch Rückkopplungssteuerung (Integralsteuerung) akkumuliert wird. Die Abweichung wird auch durch Feedforward-Steuerung (Proportionalsteuerung) erzeugt, aber die Abweichung wird nicht durch die Proportionalsteuerung alleine akkumuliert, sondern die Abweichung wird durch die Rückkopplungssteuerung akkumuliert.
Im mathematischen Ausdruck (10) wird ein Term, der durch Multiplizieren des Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α mit dem ersten Lenksteuerbetrag ermittelt wird, als der Rückkopplungsterm genommen und wird die Rückkopplungssteuerung so durchgeführt, dass der Abweichungsbetrag gegenüber der Ziel-Fahrzeugzustandsgröße Ptg eliminiert wird, wodurch die Genauigkeit beim Folgen der Zielfahrlinie und beim Unterstützen des Fahrerlenkens erhöht wird, um eine natürliche und stabile Spurhaltesteuerung auf der Ziel-Fahrzeugzustandsgröße Ptg zu gestatten.
Weiter wird im mathematischen Ausdruck (10) angenommen, dass die Interferenzfrequenz mit dem Fahrer klein ist, da die Variationsfrequenz der Fahrzeugzustandsgröße klein ist und ein Term, der durch Multiplizieren des verbleibenden Lenksteuerbetrag-Korrekturkoeffizienten (1-α) mit der Fahrzeugzustandsgröße ermittelt wird, wird als der Feedforward-Term genommen, um eine Feedforward-Steuerung durchzuführen.
Wenn der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α Null ist (manueller Lenkzustand durch den Fahrer), das heißt wenn α = 0 in den mathematischen Ausdruck (10) eingesetzt wird, θ₂ = θ, und ist der zweite Lenksteuerbetrag die Fahrzeugzustandsgröße θ allein. Da die Fahrzeugzustandsgröße θ ein Sensorwert, wie etwa ein Lenkwinkel, die Gier-Rate, die Lateralbeschleunigung oder das Straßenoberflächen-Reaktionsdrehmoment ist, ist es irrelevant für Integration oder Abweichung. Weiter weist die Feedforward-Steuerung ein Merkmal auf, dass die Interferenzfrequenz mit dem Fahrer klein ist, weil die Frequenz der Variation bei der Fahrzeugzustandsgröße klein ist.
Wie oben beschrieben, ist es im Fahrzeugsteuersystem 200 der zweiten bevorzugten Ausführungsform durch Berechnen des zweiten Lenksteuerbetrags unter Verwendung des mathematischen Ausdrucks (10), selbst wenn der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten α Null ist, d.h., selbst wenn der Zustand der natürliche Lenkzustand durch den Fahrer wird, möglich, eine Akkumulierung von Abweichung aufgrund von Integration zu verhindern, und selbst nach einem Absinken beim Steuerbetrag aufgrund der Fahrer-Lenkintervention und unmittelbar nach Abschluss der Lenkintervention, das heißt unmittelbar nach Abschluss des Übersteuerns, steigt der Steuerbetrag nicht abrupt an, und es ist somit möglich, den Zustand sanft zum Zielfahrlinien-Folgesteuerzustand zurückzuführen.
Weiter, im mathematischen Ausdruck (10), durch Durchführen der Rückkopplungssteuerung, um so einen Abweichungsbetrag gegenüber der Ziel-Fahrzeugzustandsgröße Ptg zu eliminieren, wird die Genauigkeit beim Verfolgen der Zielfahrlinie erhöht und wird das Lenken des Fahrers unterstützt, um eine natürliche und stabile Spurhaltesteuerung zu gestatten.
Anwendungsbeispiel auf Spurhaltesystem
Das Fahrzeuglenksystem gemäß den ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen, die oben beschrieben sind, kann auf ein Spurhaltesystem angewendet werden. 15 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine Konfiguration eines Spurhaltesystems 300 illustriert, auf welche das Fahrzeuglenksystem 100 der ersten bevorzugten Ausführungsform angewendet wird. Wie in 15 illustriert, beinhaltet das Spurhaltesystem 300 weiter im Fahrzeuglenksystem 100 der ersten bevorzugten Ausführungsform einen Zielfahrlinieneinsteller 6, der eine Zielfahrlinie für ein Fahrzeug einstellt, damit es einer Fahrstraße folgend fährt, und einen Fahrstraßenerkenner 7, der die Fahrstraße, auf welcher das Fahrzeug fährt, erkennt, und das Erkennungsergebnis durch den Fahrstraßenerkenner 7 wird in den Zielfahrlinieneinsteller 6 eingegeben.
Der Fahrstraßenerkenner 7 detektiert rechte und linke weiße Linien des Subjektfahrzeugs, basierend auf dem aus einer Vorrichtung, die ein Vorwärtsbild aufnimmt, ausgegebenen Videosignal, wie etwa eine Digitalkamera, um die Fahrstraße zu erkennen. Weiter berechnet der Fahrstraßenerkenner 7 eine Fahrstraßenerkennungsrate, welches die Zuverlässigkeit der detektierten weißen Linie ist. Ein typisches Verfahren zum Detektieren der linken und rechten weißen Linien ist es, ein Bild vor dem Subjektfahrzeug aus dem eingegebenen Videosignal zu erfassen, eine Binärbild-Verarbeitung und Kantendetektions-Verarbeitung durchzuführen, die linken und rechten weißen Linien des Subjektfahrzeugs durch Hugh-Transformation oder dergleichen zu detektieren, die Relativposition der linken und rechten weißen Linien in Bezug auf das Subjektfahrzeug zu detektieren und dies als die Vorwärts-Fahrstraßeninformation zu verwenden. Obwohl eine Vielzahl von Verfahren zum Detektieren der weißen Linie auf der Straßenoberfläche außer der obigen vorgeschlagen worden sind, selbst wenn die linken und rechten weißen Linien unter Verwendung irgendeines Verfahrens detektiert werden, beeinträchtigt dies nicht den Effekt der vorliegenden Erfindung.
Basierend auf den Relativpositionen der linken und rechten weißen Linien in Bezug auf das durch den Fahrstraßenerkenner 7 erkannte Subjektfahrzeugs, stellt der Zielfahrlinieneinsteller 6 eine Zielfahrlinie ein, welche ein Ziel zum Zeitpunkt ist, zu dem das Fahrzeug dazu gebracht wird, der Fahrstraße folgend zu fahren, in der Fahrstraße, und gibt Information der Zielfahrlinie in den ersten Lenksteuerbetragsrechner 11 ein. Der erste Lenksteuerbetragsrechner 11 berechnet eine Ziel-Fahrzeugzustandsgröße Ptg für die Annäherung der Zielfahrlinie und gibt die Ziel-Fahrzeugzustandsgröße Ptg an den zweiten Lenksteuerbetragsrechner 12 als den ersten Lenksteuerbetrag aus. Die nachfolgende Verarbeitung ist die gleiche wie die Verarbeitung in der ersten bevorzugten Ausführungsform und daher wird deren Beschreibung weggelassen.
Wie oben beschrieben, indem das Fahrzeuglenksystem 100 der ersten bevorzugten Ausführungsform auf das Spurhaltesystem angewendet wird, selbst nach Absinken des Steuerbetrags aufgrund von Fahrer-Lenkintervention unmittelbar nach Abschluss der Lenkintervention, das heißt unmittelbar nach Abschluss des Übersteuerns, steigt der Steuerungsbetrag nicht abrupt an, und es ist somit möglich, den Zustand sanft zu dem Zielfahrlinien-Folgesteuerzustand rückzuführen.
In der vorliegenden Ausführungsform kann jede bevorzugte Ausführungsform frei innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung kombiniert werden und jede bevorzugte Ausführungsform kann modifiziert oder weggelassen werden, wie angemessen.
Während die Erfindung im Detail gezeigt und beschrieben worden ist, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten illustrativ und nicht beschränkend. Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen erdacht werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Fahrzeuglenksystem (100) zum Unterstützen einer Lenkoperation, so dass ein Fahrzeug einer Zielfahrlinie folgend fährt, wobei das Fahrzeuglenksystem umfasst: eine Lenkeingabeeinheit (2), die durch einen Fahrer gelenkt wird; einen Lenkkraft-Detektor (3), der in die Lenkeingabeeinheit eingegebene Lenkkraft detektiert; einen ersten Lenksteuerbetragsrechner (11), der einen ersten Lenksteuerbetrag berechnet, um das Fahrzeug nahe an die Zielfahrlinie zu bringen; einen Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizientenrechner (10), der einen Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) zum Korrigieren eines Lenksteuerbetrags (θ₁) berechnet, basierend auf der Lenkkraft; einen zweiten Lenksteuerbetragsrechner (12), der einen zweiten Lenksteuerbetrag (θ₂) basierend auf dem ersten Lenksteuerbetrag (θ₁) und dem Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) berechnet; und eine Lenksteuerung (13), welche das Fahrzeug basierend auf dem zweiten Lenksteuerbetrag (θ₂) lenkt und steuert,wobei der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner (10) den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) auf einen Koeffizienten einstellt, der mit steigender Lenkkraft abnimmt und mit sinkender Lenkkraft zunimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten-Rechner (10) den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) so berechnet, dass ein Zeitrate der Änderung beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) während des Anstiegs kleiner ist als eine Zeitrate der Änderung während des Sinkens.
Fahrzeuglenksystem gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Lenksteuerbetragsrechner (12) den zweiten Lenksteuerbetrag durch Multiplizieren des ersten Lenksteuerbetrags mit dem Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten berechnet.
Fahrzeuglenksystem gemäß Anspruch 1, umfassend: einen Fahrzeugzustandsgrößen-Detektor (4), der eine Fahrzeugzustandsgröße (θ) des Fahrzeugs detektiert, wobei die durch den Fahrzeugzustandsgrößen-Detektor detektierte Fahrzeugzustandsgröße in den zweiten Lenksteuerbetragsrechner (12) eingegeben ist, und der zweite Lenksteuerbetragsrechner den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) als einen Verhältniswert behandelt und einen ersten Wert, der durch Multiplizieren des ersten Lenksteuerbetrags (θ₁) mit dem Verhältniswert (α) ermittelt wird, und einen zweiten Wert, der durch Multiplizieren der Fahrzeugzustandsgröße (θ) mit dem verbleibenden Verhältniswert (1-α) ermittelt wird, addiert, um den zweiten Lenksteuerbetrag (θ₂) zu berechnen.
Fahrzeuglenksystem gemäß Anspruch 1, wobei der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizientenrechner (10) den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) basierend auf einem Kennfeld oder einer Tabelle berechnet, in der eine Beziehung des Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) in Bezug auf die Lenkkraft vorbestimmt ist.
Fahrzeuglenksystem gemäß Anspruch 1, wobei der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizientenrechner (10) den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) so berechnet, dass die Lenkkraft bei einer konstanten Sinkrate abnimmt, wenn die Lenkkraft gleich oder größer einem voreingestellten Einstellwert ist und bei einer konstanten Anstiegsrate steigt, wenn die Lenkkraft kleiner als der Einstellwert ist.
Fahrzeuglenksystem gemäß Anspruch 1, wobei der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizientenrechner (10) eine Verzögerungsverarbeitung an dem Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) durchführt, der mit Anstieg bei der Lenkkraft sinkt und mit Abfall bei der Lenkkraft steigt, um die zeitliche Änderungsrate in dem Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) während des Anstiegs kleiner als die zeitliche Änderungsrate während des Abfalls zu machen.
Fahrzeuglenksystem gemäß Anspruch 6, wobei die Verzögerungsverarbeitung eine Tiefpassfilter-Verarbeitung oder Gleit-Durchschnittsverarbeitung beinhaltet.
Fahrzeuglenksystem gemäß Anspruch 6, wobei die Verzögerungsverarbeitung eine Ratenbegrenzer-Verarbeitung beinhaltet.
Fahrzeuglenksystem gemäß Anspruch 1, wobei der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizientenrechner (10) eine Berechnung so durchführt, dass die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) während des Anstiegs kleiner als die zeitliche Änderungsrate während des Abfalls für eine vorbestimmte Einstellzeit ist.
Fahrzeuglenksystem gemäß Anspruch 1, wobei, wenn die Lenkzustandsgröße des Fahrers einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizientenrechner (10) eine Berechnung so durchführt, dass die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) während des Anstiegs kleiner als die zeitliche Änderungsrate während des Abfalls ist.
Fahrzeuglenksystem gemäß Anspruch 10, wobei die Lenkzustandsgröße eine Lenkwinkelgeschwindigkeit, ein Lenkkraft-Änderungsbetrag oder ein Lenkkraft-Absolutwert ist.
Fahrzeuglenksystem gemäß Anspruch 1, umfassend: einen Subjektfahrzeug-Positionsdetektor (5), der eine Subjektfahrzeugposition detektiert; und einen Zielfahrlinieneinsteller (6), der die Zielfahrlinie einstellt, wobei beim Empfangen von Information der Subjektfahrzeugposition und der Zielfahrlinie der Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizientenrechner (10) den Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) so berechnet, dass die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) während des Anstiegs kleiner ist, wenn die Subjektfahrzeugposition näher an der Zielfahrlinie ist, die zeitliche Änderungsrate beim Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α) während des Anstiegs größer ist, wenn die Fahrzeugposition weiter von der Fahrlinie weg ist.
Spurhaltesystem, umfassend: das Fahrzeuglenksystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12; einen Fahrstraßenerkenner (7), der eine Fahrstraße erkennt, auf der das Fahrzeug fährt; und einen Zielfahrlinieneinsteller (6), der die Zielfahrlinie einstellt, wobei der Zielfahrlinieneinsteller die Zielfahrlinie in der Fahrstraße einstellt, basierend auf Relativpositionen von linken und rechten weißen Linien in Bezug auf das Fahrzeug, und die Lenksteuerung (13) eine Lenksteuerung so durchführt, dass das Fahrzeug der Fahrlinie folgend fährt.