DE102018103710A1

DE102018103710A1 - Steuerung zum fahren eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE102018103710A1
Application number: DE102018103710.4A
Authority: DE
Inventors: Hajime Oyama
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2018-09-27
Also published as: US20180273026A1; JP6573643B2; CN108657179B; JP2018161996A; US10793141B2; CN108657179A

Abstract

Eine Steuervorrichtung (50) zum Fahren eines Fahrzeugs weist einen Rechner (50b), eine erste Steuerung (50c), eine zweite Steuerung (50d), einen Umschalter (50e) und eine dritte Steuerung (50f) auf. Der Rechner (50b) ist dazu ausgebildet, einen Ziellenkwinkel auf der Basis einer Formgebung eines Zielwegs zu berechnen. Die erste Steuerung (50c) ist dazu ausgebildet, eine erste Lenksteuerung auszuführen. Die zweite Steuerung (50d) ist dazu ausgebildet, eine zweite Lenksteuerung auszuführen. Der Umschalter (50e) ist dazu ausgebildet, auf der Basis der Formgebung des Zielwegs zwischen der ersten Lenksteuerung und der zweiten Lenksteuerung umzuschalten. Die dritte Steuerung (50f) ist dazu ausgebildet, auf der Basis eines Rückkopplungsregelungsbetrags ein einem eigenen Fahrzeug (1) hinzu zu addierendes Giermoment zu berechnen sowie auf der Basis des berechneten Giermoments eine Verteilung der Bremskraft/Antriebskraft zu steuern, die auf Räder (16, 20) des eigenen Fahrzeugs (1) zu verteilen ist. Der Rückkopplungsregelungsbetrag veranlasst das eigene Fahrzeug (1) zum derartigen Fahren, dass ein Versetzungsbetrag des eigenen Fahrzeugs (1) relativ zu dem Zielweg vermindert werden kann.

Description

HINTERGRUND
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung zum Fahren eines Fahrzeugs, die ein eigenes Fahrzeug derart steuert, dass das Fahrzeug entlang eines Zielwegs fährt.
Es sind Techniken in Verbindung mit einer Fahrassistenzsteuerung sowie einer automatischen Fahrsteuerung für Fahrzeuge, wie z.B. Automobile, entwickelt und in praktischen Einsatz genommen worden. Die Fahrassistenzsteuerung sowie die automatische Fahrsteuerung veranlassen ein eigenes Fahrzeug mittels einer Lenksteuerung jeweils zum Fahren entlang eines Zielwegs.
Beispielsweise offenbart die ungeprüfte japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2010-36757 A eine Technik, bei der eine erste Lenkkraft durch eine auf einen Lenkwinkel gerichtete Rückkopplungsregelung vorgegeben wird und bei der eine zweite Lenkkraft durch eine Vorsteuerung vorgegeben wird, die auf die Lenkkraft gerichtet ist und auf einem Ziellenkwinkel sowie einer mit einem Fahrzeugzustand in Beziehung stehenden Größe basiert. Die offenbarte Technik variiert ein Verhältnis zwischen der ersten Lenkkraft und der zweiten Lenkkraft in Abhängigkeit von einer Fahrsituation.
KURZBESCHREIBUNG
Im Allgemeinen ist es für eine Steuerung zum Fahren eines Fahrzeugs wünschenswert, eine vorteilhafte Lenksteuerung zu erzielen.
Es ist wünschenswert, eine Steuerung zum Fahren eines Fahrzeugs bereitzustellen, mit der sich eine vorteilhafte Lenksteuerung erzielen lässt.
Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Steuervorrichtung zum Fahren eines Fahrzeugs, wobei die Steuervorrichtung Folgendes aufweist:

- einen Rechner, der zum Berechnen eines auf eine Vorsteuerung gerichteten Ziellenkwinkels auf der Basis einer Formgebung eines Zielwegs bei einer Fahrsteuerung ausgebildet ist, die ein eigenes Fahrzeug dazu veranlasst, entlang des Zielwegs zu fahren;
- eine erste Steuerung, die zum Berechnen eines Folgedrehmoments auf der Basis des Ziellenkwinkels sowie zum Ausführen einer ersten Lenksteuerung an einem Lenksystem des eigenen Fahrzeugs auf der Basis des berechneten Folgedrehmoments ausgebildet ist, wobei das Folgedrehmoment es dem eigenen Fahrzeug ermöglicht, dem Zielweg zu folgen, während eine von einem Fahrer des eigenen Fahrzeugs ausgeführte Übersteuerung Priorität erhält;
- eine zweite Steuerung, die zum Berechnen einer Lenkwinkelabweichung zwischen dem Ziellenkwinkel und einem tatsächlichen Lenkwinkel des eigenen Fahrzeugs sowie zum Ausführen einer zweiten Lenksteuerung an dem Lenksystem auf der Basis der berechneten Lenkwinkelabweichung ausgebildet ist;
- einen Umschalter, der dazu ausgebildet ist, auf der Basis der Formgebung des Zielwegs zwischen der von der ersten Steuerung ausgeführten ersten Lenksteuerung und der von der zweiten Steuerung ausgeführten zweiten Lenksteuerung umzuschalten; und
- eine dritte Steuerung, die dazu ausgebildet ist, auf der Basis eines Rückkopplungsregelungsbetrags ein dem eigenen Fahrzeug hinzu zu addierendes Giermoment zu berechnen, sowie auf der Basis des berechneten Giermoments eine Verteilung einer Bremskraft/Antriebskraft zu steuern, die auf eine Vielzahl von Rädern des eigenen Fahrzeugs zu verteilen ist.

Der Rückkopplungsregelungsbetrag veranlasst das eigene Fahrzeug zum derartigen Fahren, dass ein Versetzungsbetrag des eigenen Fahrzeugs relativ zu dem Zielweg vermindert werden kann.
Figurenliste
In den Zeichnungen zeigen:

1 ein Beispiel einer Gesamtkonfiguration eines Fahrzeugs, das mit einer Steuervorrichtung zum Fahren eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist;
2 ein Beispiel von Funktionsblöcken einer in 1 dargestellten Steuereinheit;
3 Krümmungskomponenten einer Fahrspur;
4 eine Darstellung eines Versetzungsausmaßes hinsichtlich einer Position in Fahrzeugbreitenrichtung zwischen einer geschätzten Fahrzeugtrajektorie eines eigenen Fahrzeugs und einem Zielweg des eigenen Fahrzeugs;
5 eine Darstellung eines Gierwinkels in Relation zu dem Zielweg;
6 ein Beispiel eines Kennfelds eines Steuerungsdrehmoments;
7 ein Beispiel eines Kennfelds eines zusätzlichen Giermoments, das auf der Basis des Versetzungsausmaßes in der Breitenrichtung des eigenen Fahrzeugs zwischen dem Zielweg und einer Position des eigenen Fahrzeugs vorgegeben wird;
8 ein Beispiel eines Kennfelds des zusätzlichen Giermoments, das auf der Basis des Versetzungsausmaßes in der Breitenrichtung des eigenen Fahrzeugs zwischen dem Zielweg und der Position des eigenen Fahrzeugs vorgegeben wird;
9 ein Beispiel eines Kennfelds des zusätzlichen Giermoments, das auf der Basis des Versetzungsausmaßes in der Breitenrichtung des eigenen Fahrzeugs zwischen dem Zielweg und der Position des eigenen Fahrzeugs vorgegeben wird;
10 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels eines Programms zur Verarbeitung einer Zielweg-Folgesteuerung;
11 eine Darstellung einer Nachfolgefahrt, die das eigene Fahrzeug dazu veranlasst, dem Zielweg mithilfe einer Drehmomentsteuerung zu folgen; und
12 eine Darstellung zum Verhindern einer Abweichung von dem Zielweg mittels einer Lenkwinkelsteuerung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei erwähnt, dass die nachfolgende Beschreibung auf der Erläuterung dienende Beispiele der Offenbarung gerichtet ist und nicht als die Erfindung einschränkend zu verstehen ist. Solche Faktoren, wie Ziffernwerte, Formgebungen, Materialien, Komponenten, Positionen der Komponenten sowie die Art und Weise, in der die Komponenten miteinander gekoppelt sind, und dergleichen, dienen lediglich der Erläuterung und sind nicht als die Erfindung einschränkend zu verstehen.
Ferner sind Elemente in den nachfolgenden exemplarischen Ausführungsformen, die nicht in einem übergeordneten unabhängigen Anspruch der Offenbarung genannt sind, optional und können nach Bedarf vorgesehen werden. Die Zeichnungen sind schematischer Art sowie nicht maßstabsgetreu dargestellt. In der gesamten vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen sind Elemente mit im Wesentlichen der gleichen Funktion und Konfiguration mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um jegliche redundante Beschreibung zu vermeiden.
Wie unter Bezugnahme auf 1 dargestellt ist, kann ein eigenes Fahrzeug 1 ein Antriebssystem 2 und ein Lenksystem 3 aufweisen. Das Antriebssystem 2 kann eine Konfiguration aufweisen, die einen Allradantrieb ermöglicht, und kann einen Vorderrad-Antriebskraftübertragungsweg und einen Hinterrad-Antriebskraftübertragungsweg aufweisen. Der Vorderrad-Antriebskraftübertragungsweg kann einen Verbrennungsmotor 11, einen Kupplungsmechanismus 12, einen ersten Elektromotor 13, ein Getriebe 14, eine Untersetzungsgetriebeeinrichtung 15 sowie Antriebsräder aufweisen, mit einem linken Vorderrad 16fl und einem rechten Vorderrad 16fr.
Der Hinterrad-Antriebskraftübertragungsweg kann einen zweiten Elektromotor 17, einen dritten Elektromotor 18, Untersetzungsgetriebeeinrichtungen mit einer linken Untersetzungsgetriebeeinrichtung 19rl und einer rechten Übersetzungsgetriebeeinrichtung 19rr sowie Antriebsräder mit einem linken Hinterrad 20rl und einem rechten Hinterrad 20rr aufweisen.
Der Vorderrad-Antriebskraftübertragungsweg kann veranlassen, dass eine von dem Verbrennungsmotor 11 stammende Antriebskraft sowie eine von dem ersten Elektromotor 13 stammende Antriebskraft durch das Getriebe 14 und die Untersetzungsgetriebeeinrichtung 15 zu den vorderen Antriebsrädern übertragen werden, die das linke Vorderrad 16fl und das rechte Vorderrad 16fr aufweisen.
Der Hinterrad-Antriebskraftübertragungsweg kann veranlassen, dass eine von dem zweiten Elektromotor 17 stammende Antriebskraft über die rechte Untersetzungsgetriebeeinrichtung 19rr zu dem rechten Hinterrad 20rr übertragen wird und eine von dem dritten Elektromotor 18 stammende Antriebskraft über die linke Untersetzungsgetriebeeinrichtung 19rl zu dem linken Hinterrad 20rl übertragen wird.
Der erste Elektromotor 13 kann durch elektrischen Strom betrieben werden, der in einer Batterie 21 gespeichert ist. Der erste Elektromotor 13 kann auch elektrischen Strom erzeugen, indem er durch ein von dem Verbrennungsmotor 11 abgegebenes Drehmoment rotationsmäßig angetrieben wird, so dass der auf diese Weise erzeugte elektrische Strom in der Batterie 21 gespeichert werden kann. Der zweite Elektromotor 17 und der dritte Elektromotor 18 können jeweils durch den in der Batterie 21 gespeicherten Strom, den von dem ersten Elektromotor 13 erzeugten elektrischen Strom oder von beiden angetrieben werden.
Ein Zustand der Batterie 21 kann durch eine Batteriesteuerung 24 überwacht werden. Die Batteriesteuerung 24 kann eine Spannung und einen Strom der Batterie 21 erfassen und einen Ladezustand (SOC) der Batterie 21 berechnen. Durch das Ausführen der Erfassung und der Berechnung kann die Batteriesteuerung 24 den Ladezustand der Batterie 21 steuern.
Eine Verbrennungsmotorsteuerung 22 kann eine Drosselklappenstellung auf der Basis eines Verbrennungsmotor-Drehmomentbefehlswerts steuern und dadurch das Drehmoment des Verbrennungsmotors 11 steuern. Der Verbrennungsmotor-Drehmomentbefehlswert kann von einer Steuereinheit 50 abgegeben werden. Eine Getriebesteuerung 23 kann ein Getriebedrehzahlverhältnis des Getriebes 14 auf der Basis eines von der Steuereinheit 50 abgegebenen Drehzahländerungs-Befehlswerts steuern. Bei einer Ausführungsform kann die Steuereinheit 50 als „Steuervorrichtung zum Fahren eines Fahrzeugs“ dienen (oder einfach als „Fahrsteuerung“ bezeichnet werden). Die Fahrsteuerung steuert somit das eigene Fahrzeug 1 derart, dass dieses entlang eines Zielwegs fährt, wie dies im Folgenden noch ausführlicher beschrieben wird.
Eine erste Elektromotorsteuerung 25 kann das Drehmoment des ersten Elektromotors 13 auf der Basis eines von der Steuereinheit 50 abgegebenen ersten Elektromotor-Drehmomentbefehlswerts steuern. In ähnlicher Weise kann eine zweite Elektromotorsteuerung 26 das Drehmoment des zweiten Elektromotors 17 auf der Basis eines von der Steuereinheit 50 abgegebenen zweiten Elektromotor-Drehmomentbefehlswerts steuern, und eine dritte Elektromotorsteuerung 27 kann das Drehmoment des dritten Elektromotors 18 auf der Basis eines von der Steuer 150 abgegebenen dritten Elektromotor-Drehmomentbefehlswerts steuern.
Das Lenksystem 3 des eigenen Fahrzeugs 1 kann eine Lenkwelle 31a aufweisen, die sich von einem Lenkrad 31 weg erstreckt. Die Lenkwelle 31a kann an einem vorderen Ende durch ein Gelenk 32 mit einer Ritzelwelle 35 gekoppelt sein. Das Gelenk 32 kann ein Universalgelenk 32a und eine Gelenkwelle 32b aufweisen. Die Ritzelwelle 35 kann von einem Lenkgetriebe 34 vorstehen.
Eine Spurstange 36fl kann sich von dem Lenkgetriebe 34 zu dem linken Vorderrad 16fl erstrecken. Eine Spurstange 36fr kann sich von dem Lenkgetriebe 34 zu dem rechten Vorderrad 16fr erstrecken. Die Spurstange 36fl kann an einem Spurstangenende über einen Achsschenkel 37fl mit einem Achsgehäuse 38fl gekoppelt sein, an dem das linke Vorderrad 16fl drehbar gelagert ist. Die Spurstange 36fr kann an einem Spurstangenende über einen Achsschenkel 37fr mit einem Achsgehäuse 38fr gekoppelt sein, an dem das rechte Vorderrad 16fr drehbar gelagert ist.
Weiterhin kann das Lenksystem 3 des eigenen Fahrzeugs 1 eine elektrische Servolenkung (EPS) 39 aufweisen. Bei der elektrischen Servolenkung 39 kann es sich um ein Beispiel einer Lenkvorrichtung handeln, die eine freie Vorgabe eines Lenkwinkels unabhängig von einer von einem Fahrer ausgeführten Lenkeingabe zulässt. Die Servolenkung 39 kann einen Servolenkungsmechanismus mittels eines Servolenkungsmotors antreiben.
Bei dem Servolenkungsmechanismus kann es sich z.B., jedoch nicht ausschließlich, um einen bekannten Servolenkungsmechanismus mit Zahnstangenunterstützung handeln. Die elektrische Servolenkung 39 kann von einem nicht dargestellten Servolenkungsmotor-Treiber angetrieben werden. Der Servolenkungsmotor-Treiber kann auf der Basis eines Signals gesteuert werden, das von einer Lenksteuerung 40 stammt. Die Steuereinheit 50 kann mit einer Fahrumgebungs-Erkennungseinrichtung 41, einem Navigationssystem 42 sowie Sensoren und Schaltern gekoppelt sein, die einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 43 und einen Lenkwinkelsensor 44 beinhalten. Die Fahrumgebungs-Erkennungseinrichtung 41 kann Fahrumgebungsinformation durch Detektieren einer Fahrumgebung des eigenen Fahrzeugs 1 ermitteln, in der das eigene Fahrzeug 1 fährt.
Durch das Ermitteln der Fahrumgebungsinformation kann die Fahrumgebungs-Erkennungseinrichtung 41 die Fahrumgebung erkennen. Die Fahrumgebungs-Erkennungseinrichtung 41 kann eine solche Vorrichtung, wie etwa eine Kameravorrichtung, eine Radarvorrichtung und eine Sonarvorrichtung beinhalten. Nicht einschränkende Beispiele für die Kameravorrichtung können eine Stereokamera, eine einäugige Kamera und eine Farbbildkamera beinhalten. Nicht einschränkende Beispiele für die Radarvorrichtung können LiDAR und Millimeterwellenradar beinhalten.
Das Navigationssystem 42 kann Positionsinformation des eigenen Fahrzeugs 1 als Positionsinformation des eigenen Fahrzeugs ermitteln und kann dadurch eine Position des eigenen Fahrzeugs 1 auf Karteninformation anzeigen und eine Routenführung zu einem Ziel vornehmen. Nicht einschränkende Beispiele für die Positionsinformation des eigenen Fahrzeugs können Information über den Breitengrad, Information über den Längengrad sowie Information über eine Fahrtrichtung beinhalten. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 43 kann eine Fahrzeuggeschwindigkeit V erfassen. Der Lenkwinkelsensor 44 kann einen Lenkwinkel δ erfassen.
Die Fahrumgebungs-Erkennungseinrichtung 41 kann in einer exemplarischen Ausführungsform, in der die Fahrumgebungs-Erkennungseinrichtung 41 die Stereokamera aufweist, ein Kameraset und einen Stereobildprozessor aufweisen. Die Kameras können in einem vorderen Bereich an einer Decke in einem Fahrzeuginnenraum mit einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sein und können eine Stereoabbildung eines Objekts außerhalb des eigenen Fahrzeugs 1 von verschiedenen Perspektiven ausführen. Der Stereobildprozessor kann von den Kameras bezogene Bilddaten verarbeiten.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform, in der der Stereobildprozessor der Fahrumgebungs-Erkennungseinrichtung 41 die von den Kameras bezogenen Bilddaten verarbeitet, kann der Stereobildprozessor als erstes einen Versetzungsbetrag zwischen entsprechenden Positionen in dem Paar der Stereobilder ermitteln. Die Stereobilder können als Set von den jeweiligen Kameras aufgenommen werden und auf eine Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs 1 gerichtet sein. Auf der Basis des auf diese Weise ermittelten Versetzungsbetrags kann der Stereobildprozessor Distanzinformation ermitteln und dadurch ein Distanzbild erzeugen.
Bei der Erkennung von Fahrspurlinien, wie z.B., jedoch nicht ausschließlich, weißen Linien, kann eine Veränderung in der Helligkeit in einer Breitenrichtung einer Straße auf der Basis davon ausgewertet werden, dass die Fahrspurlinien eine größere Helligkeit als eine Straßenoberfläche aufweisen. Durch Ausführen der Auswertung können Positionen von der rechten und der linken Fahrspurlinie in einer Bildebene auf der Bildebene identifiziert werden.
Positionen im realen Raum (x, y, z) der Fahrspurlinien können durch eine bekannte Koordinatentransformations-Gleichung auf der Basis der Positionen (i, j) auf der Bildebene sowie einer aus den Positionen auf der Bildebene berechneten Parallaxe berechnet werden, d.h. auf der Basis der Distanzinformation. Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann ein Koordinatensystem im realen Raum, das auf der Basis einer Position des eigenen Fahrzeugs 1 als Referenz vorgegeben wird, folgendermaßen definiert werden.
Wie in den 3 bis 5 anhand eines Beispiels dargestellt ist, kann es sich bei einer Fahrzeugbreitenrichtung um eine x-Achse, bei einer Fahrzeughöhenrichtung um eine y-Achse und bei einer Fahrzeuglängsrichtung, d.h. einer Distanzrichtung, um eine z-Achse handeln, wobei die Straßenoberfläche unmittelbar unterhalb einer Position im Mittelpunkt der Stereokameras als Ursprung definiert ist. Eine x-z-Ebene, bei der y Null (0) entspricht, fällt mit der Straßenoberfläche zusammen, wenn die Straße eben ist.
Die Fahrumgebungs-Erkennungseinrichtung 41 kann auch einen bekannten Gruppierungsvorgang ausführen, und zwar auf der Basis von Daten über das Distanzbild, das eine räumliche Distanzverteilung darstellt. Die Fahrumgebungs-Erkennungseinrichtung 41 kann dann die dem Gruppierungsvorgang unterzogene Distanzinformation mit dreidimensionalen Straßenformdaten, dreidimensionalen Objektdaten usw. vergleichen, die vorab gespeichert werden. Durch die Ausführung eines Vergleichs kann die Fahrumgebungs-Erkennungseinrichtung 41 Daten über eine Seitenwand bzw. eine seitliche Begrenzung, die entlang einer Straße vorhanden ist, sowie die Daten über ein dreidimensionales Objekt ermitteln.
Nicht einschränkende Beispiele für die Seitenbegrenzung können eine Leitplanke, eine Bordsteinkante und eine Fahrbahnmittenteilung beinhalten. Bei dem dreidimensionalen Objekt kann es sich z.B., jedoch nicht ausschließlich, um ein Fahrzeug handeln. Das Ermitteln der Daten über das dreidimensionale Objekt kann die Bestimmung einer Distanz relativ zu dem dreidimensionalen Objekt sowie einer vorübergehenden Änderung der Distanz ermöglichen. Bei der vorübergehenden Änderung in der Distanz kann es sich mit anderen Worten um eine Geschwindigkeit relativ zu dem eigenen Fahrzeug 1 handeln.
Das Navigationssystem 42 kann ein Funksignal z.B., jedoch nicht ausschließlich, von einem GPS- (Global Positioning System-) Satelliten empfangen, um die Positionsinformation des eigenen Fahrzeugs 1 zu ermitteln, wie z.B. die Information über den Breitengrad und die Information über den Längengrad. Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann es sich bei dem Navigationssystem 42 um ein bekanntes System handeln.
Das Navigationssystem 42 kann auch die Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 43 ermitteln und die Information über die Fahrtrichtung von einem Sensor ermitteln, bei dem es sich z.B. jedoch nicht ausschließlich, um einen geomagnetischen Sensor und einen Winkelgeschwindigkeitssensor handelt. Das Navigationssystem 42 kann eine Navigations-ECU und eine Kartendatenbank aufweisen, die nicht dargestellt sind.
Die Navigations-ECU kann Routeninformation erzeugen, die eine Navigationsfunktion ermöglicht. Die Kartendatenbank speichert die Karteninformation, die Daten des Lieferanten sowie aktualisierte Daten beinhaltet. Das Navigationssystem 42 kann beliebige Information von einer nicht dargestellten Benachrichtigungsvorrichtung abgeben.
Die Navigations-ECU kann die Benachrichtigungsvorrichtung zum Anzeigen der Routeninformation veranlassen, die eine Route zu einem beliebigen von einem Nutzer spezifizierten Ziel anzeigt. Die Navigations-ECU kann ferner die Benachrichtigungsvorrichtung zum Anzeigen einer aktuellen Position des eigenen Fahrzeugs 1 veranlassen, und zwar auf der Basis von Information über die erfasste Position, Geschwindigkeit, Fahrtrichtung usw. des eigenen Fahrzeugs 1.
Die Navigations-ECU kann die Routeninformation und die aktuelle Position des eigenen Fahrzeugs 1 einem auf der Benachrichtigungsvorrichtung angezeigten Kartenbild überlagern. Die Kartendatenbank kann Information speichern, die zum Konfigurieren einer Straßenkarte erforderlich ist. Die Information kann ohne Einschränkung Knotendaten sowie Daten von Einrichtungen beinhalten. Die Knotendaten können sich auf eine Position und eine Formgebung einer Straße beziehen, die das Kartenbild gestalten.
Die Knotendaten können Daten beinhalten über: einen Mittelpunkt in einer Breitenrichtung einer Straße (d.h. einer Fahrspur); eine Koordinate (wie z.B. Breitengrad und Längengrad) eines jeweiligen Punkts (d.h. Knotenpunkten) auf einer Straße einschließlich einer Gabelung (d.h. einer Kreuzung) einer Straße; eine Richtung und eine Art der Straße, die die Knotenpunkte beinhaltet (wie z.B. Information darüber, ob es sich bei einer Straße um eine Schnellstraße, eine Autobahn, eine Ortsstraße usw. handelt); einen Typ der Straße mit den Knotenpunkten (z.B. ob es sich bei der Straße mit den Knotenpunkten um einen geraden Abschnitt, einen bogenförmigen Abschnitt (d.h. einen bogenförmigen gekrümmten Bereich) sowie einen Klothoiden-Kurvenabschnitt handelt (d.h. einen Teil mit einer Entspannungskurve)); sowie eine Kurvenkrümmung (oder einen Radius).
Die Steuereinheit 50 kann eine Fahrassistenzsteuerung auf der Basis von Eingangssignalen ausführen, die von der Fahrumgebungs-Erkennungseinrichtung 41, dem Navigationssystem 42, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 43 und dem Lenkwinkelsensor 44 ermittelt werden. Die Fahrassistenzsteuerung kann einen Zielweg, den das eigene Fahrzeug 1 entlangfahren soll, auf der Basis der Fahrumgebungsinformation des eigenen Fahrzeugs 1 vorgeben und das eigene Fahrzeug 1 dazu veranlassen, sich entlang einer Formgebung des Zielwegs zu bewegen bzw. zu fahren.
Die auf den Zielweg gerichtete Fahrassistenzsteuerung kann durch das Ausführen einer Lenksteuerung und einer Giermomentsteuerung erzielt werden. Die Lenksteuerung kann durch die elektrische Servolenkung 39 des Lenksystems 3 ausgeführt werden. Die Giermomentsteuerung kann von dem zweiten Elektromotor 17 und dem dritten Elektromotor 18 des Antriebssystems 2 ausgeführt werden. Bei einer exemplarischen Ausführungsform können die Lenksteuerung und die Giermomentsteuerung parallel ausgeführt werden.
Die von der elektrischen Servolenkung 39 ausgeführte Lenksteuerung kann als Vorsteuerung ausgeführt werden, die mittels des durch das Lenksystem 3 ausgeführten Lenkvorgangs die Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs 1 in einer Richtung entlang des Zielwegs ausrichtet. Es ist darauf hinzuweisen, dass der auf den Zielweg gerichtete Lenkwinkel einzig und allein in Abhängigkeit von der geometrischen Formgebung des Zielwegs und Fahrzeugeigenschaften bestimmt wird.
Es kann somit gesagt werden, dass die auf den Zielweg gerichtete Lenksteuerung ein Element einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle (HMI) bereitstellt, die dem Fahrer durch eine Bewegung des Lenkrads 31 visuell und sensorisch vermittelt, wie sich das eigene Fahrzeug 1 danach bewegt.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann die Steuereinheit 50 einen auf die Vorsteuerung gerichteten Ziellenkwinkel δtff auf der Basis einer Krümmung κ ermitteln. Bei der Krümmung κ kann es sich um ein für die Formgebung des Zielwegs repräsentatives Beispiel handeln. Außerdem kann die Steuereinheit 50 die elektrische Servolenkung 39 auf der Basis des Ziellenkwinkels δtff steuern.
Die von der elektrischen Servolenkung 39 ausgeführte Lenksteuerung kann bei regulärer Fahrt, bei der z.B. eine Kurve des Zielwegs relativ sanft ist, als Lenkdrehmomentsteuerung ausgeführt werden. Die Lenkdrehmomentsteuerung, die im Folgenden als „Drehmomentsteuerung“ bezeichnet wird, legt Priorität auf ein Lenkgefühl bei Übersteuerung, indem sie die Wechselwirkung mit der von dem Fahrer ausgeführten Betätigung vermindert.
Die Steuerung kann jedoch auch auf die Lenksteuerung umgeschaltet werden, wenn festgestellt wird, dass das Ansprechvermögen durch die Drehmomentsteuerung in einer Situation unzulänglich ist, in der der Zielweg z.B. eine scharfe Kurve aufweist. Die Lenksteuerung, die im Folgenden als „Lenkwinkelsteuerung“ bezeichnet wird, kann eine Rückkopplung eines tatsächlichen Lenkwinkels von der Drehmomentsteuerung vornehmen, um den tatsächlichen Lenkwinkel mit dem Ziellenkwinkel δtff in Übereinstimmung zu bringen.
Die Giermomentsteuerung, die von dem zweiten Elektromotor 17 und dem dritten Elektromotor 18 ausgeführt wird, kann als Rückkopplungsregelung ausgeführt werden, die eine positionsmäßige Versetzung des eigenen Fahrzeugs 1 relativ zu dem Zielweg korrigiert. Die Position des eigenen Fahrzeugs 1 kann bei der auf den Ziellenkwinkel δtff gerichteten Lenksteuerung gelegentlich von dem Zielweg abweichen.
Eine solche positionsmäßige Versetzung wird durch Unwägbarkeiten verursacht, wie z.B., jedoch nicht ausschließlich, eine Störung und Verzögerung beim Ansprechen des eigenen Fahrzeugs 1. Es ist vorteilhaft, die positionsmäßige Versetzung in einem frühen Stadium durch die Rückkopplungsregelung auf der Basis des Giermoments zu reduzieren.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Notwendigkeit zum Übermitteln von Information an den Fahrer für die Rückkopplungsregelung auf der Basis des Giermoments geringer ist als für die Lenksteuerung, die das HMI-artige Element beinhaltet. In vielen Fällen, wie z.B. für die Rückkopplungsregelung auf der Basis des Giermoments, erweist sich die Vermittlung von Information für den Fahrer nur als störend. Daher ist es von Vorteil, dass die Rückkopplungsregelung auf der Basis des Giermoments im Gegensatz zu der Lenksteuerung im Hintergrund ausgeführt wird.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform berechnet die Steuereinheit 50 einen Rückkopplungsregelungsbetrag und berechnet auf der Basis des Rückkopplungsregelungsbetrags ein Giermoment Mz, das dem eigenen Fahrzeug 1 hinzu zu addieren ist. Außerdem steuert die Steuereinheit 50 mittels des zweiten Elektromotors 17 und des dritten Elektromotors 18 eine Brems-/Antriebskraftverteilung auf der Basis des Giermoments Mz. Der Rückkopplungsregelungsbetrag hat somit zur Folge, dass ein Versetzungsausmaß des eigenen Fahrzeugs 1 relativ zu dem Zielweg vermindert wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Rückkopplungsregelungsbetrag das eigene Fahrzeug 1 dazu bringen, dass das Versetzungsausmaß des eigenen Fahrzeugs 1 relativ zu dem Zielweg den Wert Null erreicht. Bei der Brems-/Antriebskraftverteilung handelt es sich um eine Verteilung der Bremskraft/ Antriebskraft, die zwischen den rechten und den linken Rädern zu verteilen ist. Zum Erreichen von Funktionen, die die vorstehende Steuerung ausführen, kann die Steuereinheit 50 eine Fahrstraßeninformations-Ermittlungseinheit 50a, einen Ziellenkwinkel-Rechner 50b, eine Drehmomentsteuerung 50c, eine Lenkwinkelsteuerung 50d, einen Drehmoment-Lenkwinkelsteuerungs-Umschalter 50e und eine Brems-/Antriebskraftsteuerung 50f aufweisen, wie dies in 2 dargestellt ist. Bei einer Ausführungsform kann der Ziellenkwinkel-Rechner 50b als „Rechner“ dienen.
Bei einer Ausführungsform kann die Drehmomentsteuerung 50c als „erste Steuerung“ dienen. Bei einer Ausführungsform kann die Lenkwinkelsteuerung 50d als „zweite Steuerung“ dienen. Bei einer Ausführungsform kann der Drehmoment-Lenkwinkelsteuerungs-Umschalter 50e als „Umschalter“ dienen. Bei einer Ausführungsform kann die Brems-/Antriebskraftsteuerung 50f als „dritte Steuerung“ dienen.
Die Fahrstraßeninformations-Ermittlungseinheit 50a kann die Fahrspur erkennen, die das eigene Fahrzeug 1 entlangfahren soll, und kann den Zielweg vorgegeben, und zwar auf der Basis der Signale, die von der Fahrumgebungs-Erkennungseinrichtung 41, dem Navigationssystem 42, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 43 und dem Lenkwinkelsensor 44 ermittelt werden.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann die Fahrstraßeninformations-Ermittlungseinheit 50a die Mitte der Fahrspur, die das eigene Fahrzeug 1 entlangfahren soll, als Zielweg vorgegeben. Auf der Basis der Positionsinformation über die Fahrspurlinien, die in der vorstehend beschriebenen Weise erkannt werden, sowie der Positionsinformation über den Zielweg kann die Fahrstraßeninformations-Ermittlungseinheit 50a Folgendes berechnen: die Krümmung κ des Zielwegs; einen Versetzungsbetrag Δx sowie einen Versetzungsbetrag θt, wie dies nachfolgend anhand eines Beispiels beschrieben wird.
Bei dem Versetzungsbetrag Δx handelt es sich um einen Versetzungsbetrag, an einem vorgegebenen vorderen Fixierungspunkt (Position) sowie in der Breitenrichtung des eigenen Fahrzeugs 1, zwischen dem Zielweg und der Position des eigenen Fahrzeugs 1. Bei dem Versetzungsbetrag θt handelt es sich um einen winkelmäßigen Versetzungsbetrag zwischen einer Fahrtrichtung des Zielwegs und der Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs 1.
Unter Bezugnahme auf 3 kann die Krümmung κ des Zielwegs anhand der nachfolgenden exemplarischen Gleichung (1) berechnet werden: $κ = (κ l +κ r) / 2$
Dabei bezeichnet „κl“ eine Krümmungskomponente einer linken Fahrspurlinie, und „κr“ bezeichnet eine Krümmungskomponente einer rechten Fahrspurlinie.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform können die Krümmungskomponenten „κr“ und „κl“ der jeweiligen rechten und linken Fahrspurlinie für Punkte definiert werden, die die jeweilige rechte und linke Fahrspurlinie bilden, wie dies in 3 dargestellt ist, und zwar unter Verwendung eines Koeffizienten einer quadratischen Gleichung, der mittels einer Methode der kleinsten Quadrate berechnet wird.
Wenn z.B. eine beliebige der Fahrspurlinien mittels der quadratischen Gleichung „x = A·z² + B·z + C“ angenähert wird, kann ein Wert „2·A“ als entsprechende Krümmungskomponente verwendet werden. Bei einer alternativen Ausführungsform können jedoch die Krümmungskomponenten „κr“ and „κl“ der jeweiligen rechten und linken Fahrspurlinie jeweils selbst eine Krümmung der entsprechenden Fahrspurlinie sein.
Unter Bezugnahme auf 4 kann der Versetzungsbetrag Δx als Versetzungsbetrag zwischen dem Zielweg und der Position des eigenen Fahrzeugs 1 in der Breitenrichtung des eigenen Fahrzeugs 1 sowie an dem vorgegebenen vorderen Fixierungspunkt (Position) anhand der nachfolgenden exemplarischen Gleichung (2) berechnet werden: $Δ x= (xl+xr) / 2 - xv$
Dabei bezeichnet „xv“ auf einer geschätzten Fahrzeugtrajektorie eine x-Koordinate eines Punkts, der eine z-Koordinate aufweist, die mit einer z-Koordinate des vorderen Fixierungspunkts (0, zv) des eigenen Fahrzeugs 1 identisch ist, „xl“ bezeichnet auf der linken Fahrspurlinie eine x-Koordinate eines Punkts, der eine z-Koordinate aufweist, die mit der z-Koordinate des vorderen Fixierungspunkts (0, zv) identisch ist, und „xr“ bezeichnet auf der rechten Fahrspurlinie eine x-Koordinate eines Punkts, der eine z-Koordinate aufweist, die mit der z-Koordinate des vorderen Fixierungspunkts (0, zv) identisch ist.
Weiterhin kann eine vordere Fixierungsdistanz in der z-Koordinate von dem eigenen Fahrzeug 1 bis zu dem vorderen Fixierungspunkt (0, zv) als „zv“ definiert werden. Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann die vordere Fixierungsdistanz zv mittels der nachfolgenden exemplarischen Gleichung berechnet werden: $zv = tc \cdot V$
Dabei bezeichnet tc die zuvor vorgegebene Vorhersagezeit, die in einer exemplarischen Ausführungsform mit 1,2 Sekunden vorgegeben werden kann. Bei einer exemplarischen Ausführungsform, bei der ein Stabilitätsfaktor As, der auf Spezifikationen des eigenen Fahrzeugs 1 basiert oder für das eigene Fahrzeug 1 spezifisch ist, oder ein beliebiger anderer Faktor auf der Basis eines Fahrzustands des eigenen Fahrzeugs 1 verwendet wird, kann „xv“ somit mittels der nachfolgenden exemplarischen Gleichung (3) berechnet werden: $xv= (1 / 2) \cdot (1 / (1 + As \cdot V^{2})) \cdot (δ / Lw) \cdot {(tc \cdot V)}^{2}$
wobei Lw einen Radstand bezeichnet.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Gierrate y, der vorstehend genannte Wert xv anhand der nachfolgenden exemplarischen Gleichung (4) berechnet werden. $xv= (1 / 2) \cdot (γ /V) \cdot {(V \cdot tc)}^{2}$
Bei einer alternativen Ausführungsform kann auf der Basis der Bildinformation der vorstehende Wert xv anhand der nachfolgenden exemplarischen Gleichung (5) berechnet werden. $xv= (1 / 2) \cdot κ \cdot {(V \cdot tc)}^{2}$
Es ist darauf hinzuweisen, dass „Δx“ den gleichen Wert wie „xi“ aufweisen kann, wenn „tc“ mit Null vorgegeben ist. Bei „xi“ handelt es sich um einen Versetzungsbetrag zu dem aktuellen Moment zwischen dem Zielweg und der Position des eigenen Fahrzeugs 1, wie dies in 4 veranschaulicht ist. In diesem Fall kann bei einer exemplarischen Ausführungsform Δx auf der Basis eines konstanten Terms berechnet werden.
Beispielsweise kann der konstante Term bei der Berechnung verwendet werden, die auf der Methode der kleinsten Quadrate basiert und an den Punkten ausgeführt wird, die die jeweilige rechte und linke Fahrspurlinie bilden, die mittels der Bildinformation ermittelt werden. Mit anderen Worten kann Δx auf der Basis eines Werts von „C“ berechnet werden, der bei der Annäherung einer beliebigen Fahrspurlinie mittels des exemplarischen Ausdrucks „x = A·z² + B·z + C“ verwendet wird.
Ferner kann, wie unter Bezugnahme auf 5 ersichtlich, der Versetzungsbetrag θt als der winkelmäßige Versetzungsbetrag zwischen der Fahrtrichtung des Zielwegs und der Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs 1 anhand der nachfolgenden exemplarischen Gleichung (6) berechnet werden: $θ t= (θ t1+ θ tr) / 2$
Dabei bezeichnet „θtl“ eine Neigung des eigenen Fahrzeugs 1 relativ zu der linken Fahrspurlinie, und „θtr“ bezeichnet eine Neigung des eigenen Fahrzeugs 1 relativ zu der rechten Fahrspurlinie, wie dies in 5 dargestellt ist.
Es ist darauf hinzuweisen, dass bei einer exemplarischen Ausführungsform θtl und θtr jeweils auf der Basis eines Koeffizienten eines primären Terms berechnet werden können. Beispielsweise kann der Koeffizient des primären Terms bei der Berech-nung verwendet werden, die auf der Methode der kleinsten Quadrate basiert und an den Punkten vorgenommen wird, die die jeweilige rechte und linke Fahrspurlinie bilden, die durch die Bildinformation ermittelt werden. Mit anderen Worten, es können θtl und θtr jeweils auf der Basis eines Werts „B“ berechnet werden, der bei der Annäherung einer jeglichen Fahrspurlinie mittels des exemplarischen Ausdrucks „x = A·z² + B·z +C“ verwendet wird.
Die auf diese Weise berechnete Krümmung κ des Zielwegs kann an den Ziellenkwinkel-Rechner 50b und den Drehmoment-Lenkwinkelsteuerungs-Umschalter 50e abgegeben werden. Der Versetzungsbetrag Δx als Ausmaß der Versetzung zwischen dem Zielweg und der Position des eigenen Fahrzeugs 1 an dem vorgegebenen vorderen Fixierungspunkt (Position) sowie in der Breitenrichtung des eigenen Fahrzeugs 1 kann an die Brems-/Antriebskraftsteuerung 50f abgegeben werden.
Der Versetzungsbetrag θt als winkelmäßiger Versetzungsbetrag zwischen der Fahrtrichtung des Zielwegs und der Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs 1 kann ebenfalls an die Brems-/Antriebskraftsteuerung 50f abgegeben werden.
Der Ziellenkwinkel-Rechner 50b kann auf der Basis der Krümmung κ des Zielwegs, die von der Fahrstraßeninformations-Ermittlungseinheit 50a abgegeben wird, den Ziellenkwinkel δtff berechnen, der auf die in Bezug auf die Krümmung des Zielwegs ausgeführte Vorsteuerung gerichtet ist. Der Ziellenkwinkel-Rechner 50b kann auf der Basis der Krümmung κ des Zielwegs den Ziellenkwinkel δtff anhand der nachfolgenden exemplarischen Gleichung (7) berechnen: $δ tff=Gff \cdot κ$
Dabei bezeichnet „Gff“ eine Vorsteuerungsverstärkung. Die Vorsteuerungsverstärkung Gff kann vorab durch Experimente, Simulationen oder andere geeignete Verfahren vorgegeben werden. Der auf diese Weise berechnete Ziellenkwinkel δtff kann an die Drehmomentsteuerung 50c und die Lenkwinkelsteuerung 50d abgegeben werden.
Die Drehmomentsteuerung 50c kann auf der Basis des von dem Ziellenkwinkel-Rechner 50b berechneten Ziellenkwinkels δtff das Steuerungsdrehmoment Tff berechnen, das zu der elektrischen Servolenkung 39 gerichtet ist und den Ziellenkwinkel δtff bereitstellt.
Bei einer Ausführungsform kann das Steuerungsdrehmoment Tff als „Folgedrehmoment“ dienen. Bei dem Steuerungsdrehmoment Tff kann es sich um das Drehmoment handeln, das es dem eigenen Fahrzeug 1 ermöglicht, dem Zielweg zu folgen, während Priorität auf die von dem Fahrer ausgeführte Übersteuerung gelegt wird, und das es ferner ermöglicht, die Lenkung auf einer Winkelgeschwindigkeit zu halten, die bei dem Fahrer kein unangenehmes Gefühl hervorruft.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann das Steuerungsdrehmoment Tff berechnet werden, indem auf ein Kennfeld zurückgegriffen wird, wie es anhand eines Beispiels in 6 dargestellt ist. Das Kennfeld kann vorab auf der Basis einer früheren Berechnung des Folgedrehmoments erzeugt werden, bei dem sich bei dem Fahrer kein Gefühl eines Zwangs oder ein unangenehmes Gefühl bei der Übersteuerung einstellt. Die frühere Berechnung des Folgedrehmoments kann in Bezug auf eine Region ausgeführt werden, in der ein Selbstausrichtungs-Drehmoment im Wesentlichen linear relativ zu dem Ziellenkwinkel δtff variiert.
Eine solche Berechnung des Folgedrehmoments kann auf der Basis von Experimenten, Simulationen oder anderen geeigneten Verfahren vorgenommen werden.
Das Selbstausrichtungs-Drehmoment kann aufgrund eines Faktors geschätzt werden, wie z.B. abhängig von Eigenschaften auf der Basis der Spezifikationen des eigenen Fahrzeugs 1, für das eigene Fahrzeug 1 spezifischen Eigenschaften sowie dem Fahrzustand.
Unter Zurückgreifen auf das Kennfeld kann der Ziellenkwinkel δtff in das Steuerungsdrehmoment Tff umgewandelt werden. Das Steuerungsdrehmoment Tff kann an die Lenksteuerung 40 abgegeben werden, wenn der Drehmoment-Lenkwinkelsteuerungs-Umschalter 50e eine Anweisung zum Ausführen der Drehmomentsteuerung gibt.
Die Lenksteuerung 40 kann das von der Drehmomentsteuerung 50c stammende Steuerungsdrehmoment Tff in einen Strombefehlswert umwandeln, der auf den Servolenkungsmotor der elektrischen Servolenkung 39 gerichtet ist. Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann die Lenksteuerung 40 die Umwandlung durch Multiplizieren einer vorbestimmten Drehmoment-/Strom-Umwandlungsverstärkung vornehmen.
Auf der Basis des auf diese Weise umgewandelten Strombefehlswerts kann die Lenksteuerung 40 den Servolenkungsmotor ansteuern. Auf diese Weise wird ein vorbestimmtes Lenkdrehmoment auf das Lenksystem 3 aufgebracht, so dass sich ein Lenksteuerungsvorgang erzielen lässt, der eine hohe Affinität für das Lenkgefühl bei der von dem Fahrer vorgenommenen Übersteuerung ermöglicht, während die Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs 1 dem Zielweg in angemessener Weise folgen kann.
Die Lenkwinkelsteuerung 50d kann die Abweichung (oder „Lenkwinkelabweichung“) δdev zwischen dem Ziellenkwinkel δtff und einem von dem Lenkwinkelsensor 44 erfassten tatsächlichen Lenkwinkel δr berechnen. Außerdem kann die Lenkwinkelsteuerung 50d unter Verwendung der elektrischen Servolenkung 39 die Lenkwinkelsteuerung derart ausführen, dass die Lenkwinkelabweichung δdev geringer wird oder die Lenkwinkelabweichung δdev bei einer exemplarischen Ausführungsform den Wert Null erreicht, wenn der Drehmoment-Lenkwinkelsteuerungs-Umschalter 50e eine Anweisung zum Umschalten von der Drehmomentsteuerung auf die Lenkwinkelsteuerung gibt.
Bei der Lenkwinkel-steuerung kann das Lenkwinkelsteuerungs-Drehmoment Tfb auf der Basis der Lenkwinkelabweichung δdev mittels der nachfolgenden exemplarischen Gleichung (8) berechnet werden. $Tfb=Kp \cdot δ dev+Kd \cdot d δ dev / dt+Ki \cdot \int δ dev d t$
Bei dem in der exemplarischen Gleichung (8) zum Ausdruck gebrachten Lenkwinkelsteuerungs-Drehmoment Tfb kann es sich um das Lenkdrehmoment handeln, das den tatsächlichen Lenkwinkel δr mittels der Rückkopplungsregelung, die auf der Lenkwinkelabweichung δdev basiert, mit dem Ziellenkwinkel δtff in Übereinstimmung bringt.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann das Lenkwinkelsteuerungs-Drehmoment Tfb auf der Basis einer Proportional-Integral-Differential- (PID-) Regelung berechnet werden.
Die PID-Regelung kann eine Proportionalverstärkung Kp, eine Integralverstärkung Ki und eine Differentialverstärkung Kd verwenden, die vorab durch Experimente, Simulationen oder andere geeignete Verfahren optimal vorgegeben werden. Die auf dem Lenkwinkelsteuerungs-Drehmoment Tfb basierende Lenksteuerung kann möglicherweise in einigen Fällen eine störende Wechselwirkung mit der von dem Benutzer bei der Übersteuerung ausgeführten Betätigung verursachen und zu einer hohen Reaktionskraft führen.
Die Lenksteuerung 40 kann das von der Lenkwinkelsteuerung 50d stammende Steuerungsdrehmoment Tfb in einen Strombefehlswert umwandeln, der auf den Servolenkungsmotor der elektrischen Servolenkung 39 gerichtet ist. Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann die Lenksteuerung 40 die Umwandlung durch Multiplizieren einer vorbestimmten Drehmoment-/Strom-Umwandlungsverstärkung ausführen.
Auf der Basis des auf diese Weise umgewandelten Strombefehlswerts kann die Lenksteuerung 40 den Servolenkungsmotor ansteuern. Somit wird das Drehmoment auf der Basis der Abweichung zwischen dem Ziellenkwinkel δtff und dem tatsächlichen Lenkwinkel δr auf den Servolenkungsmechanismus des Lenksystems 3 aufgebracht, so dass sichergestellt werden kann, dass das eigene Fahrzeug 1 dem Zielweg folgt und eine Abweichung des eigenen Fahrzeugs 1 von dem Zielweg verhindert wird.
Der Drehmoment-Lenkwinkelsteuerungs-Umschalter 50e kann die Krümmung κ überwachen, bei der es sich um ein für die Formgebung des Zielwegs repräsentatives Beispiel handelt. Ferner kann der Drehmoment-Lenkwinkelsteuerungs-Umschalter 50e in selektiver Weise auf der Basis der Krümmung κ zwischen dem von der Drehmomentsteuerung 50c ausgeführten Lenksteuerungsvorgang und dem von der Lenkwinkelsteuerung 50d ausgeführten Lenksteuerungsvorgang umschalten.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann eine Änderungsrate (d.h. eine Krümmungsänderungsrate) Δκ der Krümmung κ des Zielwegs mit einem vorbestimmten Schwellenwert κH verglichen werden, um zwischen Drehmomentsteuerung und Lenkwinkelsteuerung umzuschalten.
Der Schwellenwert κH kann im Hinblick auf das Steuerungsdrehmoment Tff der Drehmomentsteuerung auf der Krümmungsänderungsrate Δκ basieren, die einer Folgegrenze hinsichtlich des Zielwegs entspricht. Der Schwellenwert κH kann vorab durch Experimente, Simulationen oder andere geeignete Verfahren bestimmt werden. Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann der Schwellenwert κH als Tabellenwert für das jeweilige Steuerungsdrehmoment Tff in der Steuereinheit 50 gespeichert werden.
Der Drehmoment-Lenkwinkelsteuerungs-Umschalter 50e kann die Drehmomentsteuerung 50c zum Ausführen des Drehmomentsteuerungsvorgangs anweisen sowie die Lenkwinkelsteuerung 50d zum Stoppen des Lenkwinkelsteuerungsvorgangs in einem Fall anweisen, in dem die Krümmungsänderungsrate Δκ geringer ist als der Schwellenwert κH (Δκ < κH).
In einem Fall, in dem die Krümmungsänderungsrate Δκ gleich dem oder größer als der Schwellenwert κH (Δκ ≥ κH) wird, kann der Drehmoment-Lenkwinkelsteuerungs-Umschalter 50e die Drehmomentsteuerung 50c zum Stoppen des Drehmomentsteuerungsvorgangs anweisen sowie die Lenkwinkelsteuerung 50d zum Ausführen des Lenkwinkelsteuerungsvorgangs anweisen, um dadurch die Lenksteuerung von Drehmomentsteuerung auf Lenkwinkelsteuerung umzuschalten.
Der von der Drehmomentsteuerung 50c ausgeführte Drehmomentsteuerungsvorgang begrenzt in relativ moderater Weise eine Änderung in dem Lenkwinkel, wenn das eigene Fahrzeug 1 dazu veranlasst wird, den Zielweg entlangzufahren, so dass sich bei dem Fahrer kein Gefühl eines Zwangs oder Unbehagens einstellt.
Jedoch kann der von der Drehmomentsteuerung 50c ausgeführte Drehmomentsteuerungsvorgang möglicherweise eine Verzögerung bei der Steuerung beinhalten, und als Folge davon kann es zu einer Abweichung von dem Zielweg kommen, wenn sich die Kurve des Zielwegs rasch ändert.
Zum Verhindern einer Abweichung von dem Zielweg kann somit die Lenksteuerung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform in unmittelbarer Weise von der Drehmomentsteuerung auf die Lenkwinkelsteuerung umgeschaltet werden, wenn die Krümmungsänderungsrate Δκ der Krümmung κ während der Ausführung der Drehmomentsteuerung gleich dem oder größer als der Schwellenwert κH wird.
Bei der vorstehenden exemplarischen Ausführungsform wird das Umschalten zwischen Drehmomentsteuerung und Lenkwinkelsteuerung auf der Basis der Krümmungsänderungsrate Δκ der Krümmung κ des Zielwegs ausgeführt. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Umschalten zwischen Drehmomentsteuerung und Lenkwinkelsteuerung auf der Basis der Krümmung κ des Zielwegs ausgeführt werden.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann der Zielweg korrigiert werden, und das Umschalten auf die Lenkwinkelsteuerung, die auf den korrigierten Zielweg gerichtet ist, kann auch dann ausgeführt werden, wenn der Zielweg sich nicht stark ändert, und zwar unter der Bedingung, dass z.B. jedoch nicht ausschließlich, ein Hindernis vor dem eigenen Fahrzeug 1 vorhanden ist. Die auf den korrigierten Zielweg gerichtete Lenkwinkelsteuerung kann die Berechnung einer Gierrate beinhalten, die erforderlich ist, um dem Hindernis auszuweichen, und kann ferner die Korrektur des Ziellenkwinkels auf der Basis der berechneten Gierrate beinhalten.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann die zum Vermeiden des Hindernisses erforderliche Gierrate auf der Basis eines Gierwinkels in Relation zu dem Hindernis des eigenen Fahrzeugs 1 sowie einer geschätzten Zeit bis zu einem Kontakt des eigenen Fahrzeugs 1 mit dem Hindernis berechnet werden. Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Zielweg korrigiert werden, und das Umschalten auf die auf den korrigierten Zielweg gerichtete Lenkwinkelsteuerung kann unter einer Bedingung ausgeführt werden, dass das eigene Fahrzeug 1 eine Möglichkeit zum Ausweichen außerhalb einer beliebigen Fahrspurlinie hat.
Die Brems-/Antriebskraftsteuerung 50f kann das dem eigenen Fahrzeug 1 hinzu zu addierende Giermoment Mz auf der Basis des Versetzungsbetrags als Ausmaß der Versetzung des eigenen Fahrzeugs 1 relativ zu dem Zielweg berechnen. Der Versetzungsbetrag kann von der Fahrstraßeninformations-Ermittlungseinheit 50a empfangen werden. Das Giermoment Mz kann die positionsmäßige Versetzung des eigenen Fahrzeugs 1 relativ zu dem Zielweg bei der Lenkungs-Vorsteuerung kompensieren.
Das Giermoment Mz kann auf der Basis von einem oder mehreren der folgenden Parameter berechnet werden: dem Versetzungsbetrag Δx als Betrag der Versetzung in der Breitenrichtung des eigenen Fahrzeugs 1 zwischen dem Zielweg und der Position des eigenen Fahrzeugs 1; einem Versetzungsbetrag (d.h. einem integrierten Wert des Versetzungsbetrags Δx) in der Breitenrichtung des eigenen Fahrzeugs sowie als Resultat einer beliebigen auf das eigene Fahrzeug 1 wirkenden Störung, zwischen dem Zielweg und der Position des eigenen Fahrzeugs 1; sowie dem Versetzungsbetrag θt als Betrag der winkelmäßigen Versetzung zwischen der Fahrtrichtung des Zielwegs und der Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs 1.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann das dem eigenen Fahrzeug 1 hinzu zu addierende Giermoment Mz auf der Basis der nachfolgenden exemplarischen Gleichung (9) berechnet werden. ${Mz=M}_{ZX} + M_{ZiX} + M_{Z} θ$
In der exemplarischen Gleichung (9) bezeichnet „Mzx“ ein zusätzliches Giermoment, das auf der Basis des Versetzungsbetrags Δx als Betrag der Versetzung zwischen dem Zielweg und der Position des eigenen Fahrzeugs 1 in der Breitenrichtung des eigenen Fahrzeugs 1 sowie an dem vorgegebenen vorderen Fixierungspunkt (Position) vorgegeben ist. Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann das zusätzliche Giermoment Mzx derart vorgegeben werden, dass es in 7 exemplarisch dargestellte Eigenschaften erfüllt. Das zusätzliche Giermoment Mzx kann vorab durch Experimente, Simulationen oder andere geeignete Verfahren vorgegeben werden.
In der exemplarischen Gleichung (9) bezeichnet „M_ZiX“ ein zusätzliches Giermoment, das auf der Basis des Versetzungsbetrags zwischen dem Zielweg und der Position des eigenen Fahrzeugs 1 in der Breitenrichtung des eigenen Fahrzeugs 1 vorgegeben ist und aus einer beliebigen Störung resultiert, die auf das eigene Fahrzeug 1 wirkt. Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann das zusätzliche Giermoment M_ZiX derart vorgegeben sein, dass es Eigenschaften erfüllt, wie diese anhand eines Beispiels in 8 dargestellt sind.
Das zusätzliche Giermoment M_ZiX kann vorab durch Experimente, Simulationen oder andere geeignete Verfahren vorgegeben werden. Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann der Versetzungsbetrag zwischen dem Zielweg und der Position des eigenen Fahrzeugs 1 in der Breitenrichtung des eigenen Fahrzeugs 1, der aus einer beliebigen, auf das eigene Fahrzeug 1 wirkenden Störung resultiert, durch Integrieren des Versetzungsbetrags Δx in den exemplarischen Ausdruck „∫(Δx)dt“ berechnet werden.
Weiterhin bezeichnet in der exemplarischen Gleichung (9) „M_Zθ“ ein zusätzliches Giermoment, das auf der Basis des Versetzungsbetrags θt als winkelmäßiger Versetzungsbetrag zwischen der Fahrtrichtung des Zielwegs und der Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs 1 vorgegeben ist.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann das zusätzliche Giermoment M_Zθ derart vorgegeben sein, dass es Eigenschaften erfüllt, wie diese anhand eines Beispiels in 9 dargestellt sind. Das zusätzliche Giermoment M_Zθ kann vorab durch Experimente, Simulationen oder andere geeignete Verfahren vorgegeben werden.
Die Brems-/Antriebskraftsteuerung 50f kann auf der Basis des dem eigenen Fahrzeug 1 hinzu zu addierenden Giermoments Mz (wobei eine Richtung im Gegenuhrzeigersinn als „+“ definiert ist), das durch die vorstehende Gleichung (9) berechnet worden ist, das für den dritten Elektromotor 18 zu erzeugende Motordrehmoment Trl sowie das für den zweiten Elektromotor 17 zu erzeugende Motordrehmoment Trr anhand der nachfolgenden exemplarischen Gleichungen (10) und (11) berechnen: $Trl = - (rt/d) \cdot Δ Mz$
$Trr = + (rt/d) \cdot Δ Mz$
Dabei bezeichnet „rt“ einen Radius eines Reifens und „d“ bezeichnet eine Lauffläche.
Weiterhin kann die Brems-/Antriebskraftsteuerung 50f das Motordrehmoment Trl sowie das Motordrehmoment Trr an die dritte Elektromotorsteuerung 27 bzw. die zweite Elektromotorsteuerung 26 abgeben, um hierdurch durch den zweiten Elektromotor 17 und den dritten Elektromotor 18 die Brems-/Antriebskraftverteilung als Verteilung der Brems-/Antriebskraft zu steuern, die zwischen den rechten und den linken Rädern zu verteilen ist. Somit wird das Giermoment Mz generiert, das die positionsmäßige Versetzung des eigenen Fahrzeugs 1 relativ zu dem Zielweg bei der Vorsteuerung des Lenkvorgangs kompensiert, so dass sich Genauigkeit beim Folgen des Zielwegs gewährleisten lässt.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Steuerung der Brems-/Antriebskraftverteilung der rechten und der linken Räder, die von der Brems-/Antriebskraftsteuerung 50f ausgeführt wird, bei einer exemplarischen Ausführungsform, wie sie vorstehend beschrieben ist, in erster Linie dann ausgeführt wird, wenn die Lenksteuerung auf der Basis der Drehmomentsteuerung ausgeführt wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann jedoch die Steuerung hinsichtlich der Brems-/Antriebskraftverteilung auf die rechten und linken Räder auch dann ausgeführt werden, wenn das Umschalten der Lenksteuerung von Drehmomentsteuerung auf Lenkwinkelsteuerung vorgenommen wird.
Außerdem kann bei einer alternativen Ausführungsform die Steuerung hinsichtlich der Brems-/Antriebskraftverteilung in konstanter Weise als Hintergrundsteuerung der Lenksteuerung ausgeführt werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf ein in 10 veranschaulichtes Ablaufdiagramm ein Programmablauf einer Zielweg-Folgesteuerung beschrieben, der von der Steuereinheit 50 auszuführen ist.
In einem ersten Schritt S100 des Programmablaufs der Zielweg-Folgesteuerung kann ein Prozess der Fahrstraßeninformations-Ermittlungseinheit 50a durchgeführt werden, in dem die Fahrspur erkannt wird, entlang der das eigene Fahrzeug 1 fahren soll, und die Mitte der Fahrspur, entlang der das eigene Fahrzeug 1 fahren soll, als Zielweg vorgegeben wird.
Auf der Basis der Positionsinformation über die auf diese Weise erkannten Fahrspurlinien sowie die Positionsinformation über den Zielweg kann die Fahrstraßeninformations-Ermittlungseinheit 50a Folgendes berechnen: die Krümmung κ des Zielwegs mittels der vorstehenden exemplarischen Gleichung (1); den Versetzungsbetrag Δx als Ausmaß der Versetzung zwischen dem Zielweg und der Position des eigenen Fahrzeugs 1 bei dem vorgegebenen vorderen Fixierungspunkt (Position) sowie in der Breitenrichtung des eigenen Fahrzeugs 1 mittels der vorstehend genannten exemplarischen Gleichung (2); sowie den Versetzungsbetrag θt als das Ausmaß der winkelmäßigen Versetzung zwischen der Fahrtrichtung des Zielwegs und der Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs mittels der vorstehend genannten exemplarischen Gleichung (6).
Nach der Vorgabe des Zielwegs in dem Schritt S100 können Prozesse ausgehend von einem Schritt S101, die mit der Lenksteuerung auf der Basis der elektrischen Servolenkung 39 in Beziehung stehen, sowie Prozesse ausgehend von einem Schritt S201, die mit der Giermomentsteuerung auf der Basis des zweiten Elektromotors 17 und des dritten Elektromotors 18 in Beziehung stehen, parallel ausgeführt werden.
Zum Zweck der Beschreibung werden als erstes die Prozesse ausgehend von dem Schritt S101 beschrieben, die sich auf die Lenksteuerung beziehen, woraufhin dann die Prozesse ausgehend von dem Schritt S201 beschrieben werden, die sich auf die Giermomentsteuerung beziehen.
In dem Schritt S101, der auf einen Prozess der Lenksteuerung gerichtet ist, kann als erstes ein Prozess des Ziellenkwinkel-Rechners 50b ausgeführt werden, in dem der auf die Vorsteuerung gerichtete Ziellenkwinkel δtff mittels der vorstehend genannten exemplarischen Gleichung (7) berechnet wird. Anschließend kann der Ablauf von dem Schritt S101 mit dem Schritt S102 fortfahren, in dem ein Prozess des Drehmoments-Lenkwinkelsteuerungs-Umschalters 50e ausgeführt werden kann.
In dem Schritt S102 kann die Krümmungsänderungsrate Δκ der Krümmung κ des Zielwegs mit dem Schwellenwert κH verglichen werden, der vorab durch Experimente, Simulationen oder andere geeignete Verfahren vorgegeben wird. Ferner können auf der Basis eines Resultats des Vergleichs Anweisungen zum Ausführen oder zum Stoppen des von der Drehmomentsteuerung 50c ausgeführten Drehmomentsteuerungsvorgangs und des von der Lenkwinkelsteuerung 50d ausgeführten Lenkwinkelsteuerungsvorgangs gegeben werden.
Insbesondere kann dann, wenn das Resultat des Vergleichs zwischen der Krümmungsänderungsrate Δκ und dem Schwellenwert κH in dem Schritt S102 anzeigt, dass die Krümmungsänderungsrate Δκ geringer ist als der Schwellenwert κH (Δκ < κH), der Ablauf von dem Schritt S102 mit einem Schritt S103 fortfahren (Schritt S102: JA).
In dem Schritt S103 kann ein Prozess der Drehmomentsteuerung 50c ausgeführt werden, in dem das Steuerungsdrehmoment Tff auf der Basis des Ziellenkwinkels δtff berechnet wird, wie dies anhand eines Beispiels in 6 dargestellt ist. Anschließend kann in einem Schritt S104 die von der elektrischen Servolenkung 39 ausgeführte Lenksteuerung auf der Basis der Drehmomentsteuerung ausgeführt werden.
Wenn das Resultat des Vergleichs zwischen der Krümmungsänderungsrate Δκ und dem Schwellenwert κH in dem Schritt S102 anzeigt, dass die Krümmungsänderungsrate Δκ gleich dem oder größer als der Schwellenwert κH (Δκ ≥ κH) ist, kann der Ablauf von dem Schritt S102 mit einem Schritt S105 fortfahren (Schritt S102: NEIN).
In dem Schritt S105 kann ein Prozess der Lenkwinkelsteuerung 50d ausgeführt werden, in dem die Abweichung δdev zwischen dem Ziellenkwinkel δtff und dem von dem Lenkwinkelsensor 44 detektierten tatsächlichen Lenkwinkel δr berechnet wird.
Anschließend kann in einem Schritt S106 das Lenkwinkel-Steuerungsdrehmoment Tfb auf der Basis der Abweichung δdev anhand der vorstehend genannten exemplarischen Gleichung (8) berechnet werden, und das berechnete Lenkwinkel-Steuerungsdrehmoment Tfb kann an die Lenksteuerung 40 abgegeben werden. Somit kann in dem Schritt S106 die von der elektrischen Servolenkung 39 ausgeführte Lenksteuerung auf der Basis der Lenkwinkelsteuerung ausgeführt werden.
Im Gegensatz zu der ab dem Schritt S101 ausgeführten Lenksteuerung kann die Giermomentsteuerung auf der Basis des zweiten Elektromotors 17 und des dritten Elektromotors 18 die folgenden Prozesse beinhalten. In einem Schritt S201 kann ein Prozess der Brems-/Antriebskraftsteuerung 50f ausgeführt werden, in dem das dem eigenen Fahrzeug 1 hinzu zu addierende Giermoment Mz mittels der vorstehend genannten exemplarischen Gleichung (9) berechnet wird.
Anschließend kann der Ablauf mit einem Schritt S202 fortfahren. In dem Schritt S202 kann ein Prozess der Brems-/Antriebskraftsteuerung 50f ausgeführt werden, in dem das Brems-/Antriebsdrehmoment, d.h. das für den dritten Elektromotor 18 zu erzeugende Motordrehmoment Trl und das für den zweiten Elektromotor 17 zu erzeugende Motordrehmoment Trr, anhand der vorstehend genannten exemplarischen Gleichungen (10) und (11) berechnet wird.
In einem Schritt S203 können danach das Motordrehmoment Trl und das Motordrehmoment Trr an die dritte Elektromotorsteuerung 27 bzw. die zweite Elektromotorsteuerung 26 abge-geben werden. Somit kann in dem Schritt S203 die Giermomentsteuerung auf der Basis der Elektromotorsteuerung ausgeführt werden.
11 veranschaulicht eine Situation, in der eine Krümmungsabweichung von dem Zielweg gering ist und somit das eigene Fahrzeug 1 durch die Drehmomentsteuerung der Lenkung sowie die Giermomentsteuerung den Zielweg (mit „L“ bezeichnet) entlang fährt. In einer derartigen Situation kann der Steuervorgang derart ausgeführt werden, dass eine Lenkbewegung des eigenen Fahrzeugs 1 relativ wenig eingeschränkt wird, indem das Lenkgefühl bei der von dem Fahrer ausgeführten Übersteuerung Priorität erhält, sowie derart, dass die positionsmäßige Versetzung des eigenen Fahrzeugs 1 relativ zu dem Zielweg L durch das dem eigenen Fahrzeug 1 hinzu addierte Giermoment Mz vermindert wird, wie dies durch die Lenkzustände von dem Schritt S1 zu dem Schritt S2, von dem Schritt S2 zu dem Schritt S3 und von dem Schritt S3 zu dem Schritt S4 in 11 veranschaulicht ist.
In einer Situation, in der die Krümmungsänderungsrate des Zielwegs L groß wird und somit eine Feststellung dahingehend erfolgen kann, dass die Folgesteuerung des Zielwegs L möglicherweise eine Verzögerung beinhaltet, kann die Lenksteuerung von der Drehmomentsteuerung auf die Lenkwinkelsteuerung umgeschaltet werden, wie dies in 12 veranschaulicht ist. In einer derartigen Situation kann das Umschalten von der Drehmomentsteuerung auf die Lenkwinkelsteuerung vorgenommen werden, wenn das auf der Drehmomentsteuerung basierende Folgeverhalten beim Folgen des Zielwegs L von dem Lenkzustand S11 zu dem Lenkzustand S12 eine Grenze erreicht.
Somit kann der Lenkvorgang derart stark erfolgen, dass das eigene Fahrzeug 1 zu dem Zielweg L zurückkehrt, wie dies durch den Lenkzustand S13 veranschaulicht ist. Nachdem das eigene Fahrzeug 1 zu dem Zielweg L zurückgekehrt ist, kann die reguläre Folgefahrt, die das eigene Fahrzeug 1 dem Zielweg L folgen lässt, auf der Basis der Drehmomentsteuerung und der Giermomentsteuerung ausgeführt werden, wie dies durch den Lenkzustand S14 veranschaulicht ist.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung wird der Fahrweg, den das eigene Fahrzeug 1 entlangfahren soll, auf der Basis der Fahrumgebungsinformation des eigenen Fahrzeugs 1 vorgegeben. Ferner können die Lenksteuerung und die Giermomentsteuerung parallel derart ausgeführt werden, dass das eigene Fahrzeug 1 dazu veranlasst wird, entlang des Zielwegs zu fahren. Die Lenksteuerung steuert das Lenksystem 3 des eigenen Fahrzeugs 1. Die Giermomentsteuerung basiert auf der Brems-/Antriebskraftverteilung als Verteilung der auf die Räder zu verteilenden Brems-/Antriebskraft, wie z.B. der zwischen den rechten und den linken Rädern zu verteilenden Brems-/Antriebskraft.
Während der regulären Fahrt, bei der die Krümmungsänderung des Zielwegs relativ gering ist, wird das Lenksystem 3 in Abhängigkeit von der Drehmomentsteuerung gesteuert, und zwar im Hinblick auf den Ziellenkwinkel, der auf die Vorwärtsregelung gerichtet ist und der Formgebung des Zielwegs folgt. Die Drehmomentsteuerung basiert auf dem Lenkmoment, das die von dem Fahrer ausgeführte Übersteuerung berücksichtigt.
Wenn jedoch die Krümmungsänderung des Zielwegs groß wird, erfolgt das Umschalten von der Drehmomentsteuerung auf die Lenkwinkelsteuerung. Die Lenkwinkelsteuerung wird auf der Basis der Rückkopplungsregelung sowie auf der Basis der Abweichung zwischen dem Ziellenkwinkel und dem tatsächlichen Lenkwinkel ausgeführt.
Somit kann während der regulären Fahrt die positionsmäßige Verlagerung des eigenen Fahrzeugs 1 relativ zu dem Zielweg in einem frühen Stadium durch die Rückkopplungsregelung korrigiert werden, die auf dem Giermoment basiert, das durch eine Differenz in der Bremskraft/Antriebskraft zwischen den Rädern erzeugt wird, während gleichzeitig das störende Einwirken auf die von dem Fahrer ausgeführte Betätigung mittels der auf den Ziellenkwinkel gerichteten Drehmomentsteuerung vermindert wird.
Somit kann während der regulären Fahrt ein störendes Einwirken hinsichtlich der von dem Fahrer ausgeführten Lenkbetätigung vermindert werden, während gleichzeitig das eigene Fahrzeug dem Zielweg mit Genauigkeit folgen kann. Außerdem wird der Steuervorgang auf die Lenkwinkelsteuerung umgeschaltet, die auf der Basis der Rückkopplungsregelung ausgeführt wird und auf der Abweichung zwischen dem Ziellenkwinkel und dem tatsächlichen Lenkwinkel basiert, wenn die Krümmungsänderung des Zielwegs groß wird. Dadurch kann die Abweichung von dem Zielweg verhindert werden und dadurch wiederum die Sicherheit gewährleistet werden.
Als Lenksteuerung, die auf eine Fahrassistenz gemäß einem Vergleichsbeispiel gerichtet ist, können Maßnahmen ins Auge gefasst werden, bei denen bei der Zuweisung einer Steuerung ein Verhältnis einer ersten Lenkkraft zu einer zweiten Lenkkraft erhöht wird, wenn ein eigenes Fahrzeug z.B. auf einer Autobahn fährt. Die erste Lenkkraft wird durch eine auf einen Lenkwinkel gerichtete Rückkopplungsregelung vorgegeben.
Die Lenksteuerung auf der Basis der ersten Lenkkraft führt jedoch aufgrund ihres hohen Assistenzniveaus leicht zu einem störenden Einwirken hinsichtlich einer von einem Fahrer bei einer Übersteuerung ausgeführten Betätigung. Dies wiederum kann dazu führen, dass bei dem Fahrer leicht ein Gefühl eines Zwangs oder Unbehagens entsteht.
Dagegen kann eine Lenksteuerung auf der Basis einer zweiten Lenkkraft ein Gefühl eines Zwangs oder Unbehagens bei dem Fahrer vermindern. Die zweite Lenkkraft wird durch eine Rückkopplungsregelung vorgegeben, die auf die Lenkkraft gerichtet ist und auf einem Ziellenkwinkel sowie einer zu einem Fahrzeugzustand in Beziehung stehenden Größe basiert.
Die Lenksteuerung auf der Basis der zweiten Lenkkraft beinhaltet jedoch keine auf einen Lenkwinkel gerichtete Rückkopplung, wobei dies aufgrund solcher Unwägbarkeiten, wie einer Störung und einer Verzögerung im Ansprechverhalten eines Fahrzeugs, leicht zu einer Versetzungsakkumulation relativ zu einem Zielweg führt.
Daher war es für die auf die Fahrassistenz gemäß dem Vergleichsbeispiel gerichtete Lenksteuerung schwierig, ein Gleichgewicht zwischen einer Folgegenauigkeit in Bezug auf den Zielweg sowie einer Reduzierung der Beeinträchtigung der von dem Fahrer ausgeführten Betätigung zu erzielen.
Vorstehend sind zwar einige Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben worden, jedoch ist die Erfindung keineswegs auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise ist eine exemplarische Ausführungsform unter Bezugnahme auf ein Hybridfahrzeug beschrieben worden, das den Verbrennungsmotor 11 und drei Elektromotoren aufweist, die den ersten Elektromotor 13, den zweiten Elektromotor 17 und den dritten Elektromotor 18 beinhalten.
Ein Fahrzeug, bei dem eine beliebige Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann, ist jedoch nicht auf ein Hybridfahrzeug beschränkt. Alle Ausführungsformen der Erfindung sind auch bei einem Elektrofahrzeug verwendbar, das radinterne Elektromotoren für die jeweiligen vier Räder aufweist, sowie auch bei einem Hybridfahrzeug eines beliebigen anderen Typs oder bei einem beliebigen anderen Fahrzeug, solange bei einem solchen Fahrzeug die Möglichkeit besteht, dem Fahrzeug das Giermoment mittels der Differenz in der Bremskraft/Antriebskraft zwischen einem beliebigen rechten Rad und einem beliebigen linken Rad hinzu zu addieren.
Die in 1 und 2 dargestellte Steuereinheit 50 kann mittels Schaltungseinrichtungen implementiert werden, die mindestens eine integrierte Halbleiterschaltung, wie z.B. mindestens einen Prozessor (z.B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU)), mindestens eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) und/oder mindestens eine feldprogrammierbare Gate-Anordnung (FPGA) beinhalten.
Mindestens ein Prozessor kann durch das Lesen von Anweisungen von mindestens einem maschinenlesbaren, nichtflüchtigen, greifbaren Medium zum Ausführen von allen oder einem Teil der Funktionen der Steuereinheit 50 konfiguriert werden. Ein solches Medium kann in zahlreichen Formen vorliegen, die einen beliebigen Typ eines magnetischen Mediums, wie z.B. eine Festplatte, einen beliebigen Typ eines optischen Mediums, wie z.B. eine CD und eine DVD, einen beliebigen Typ eines Halbleiterspeichers (d.h. eine Halbleiterschaltung), wie z.B. einen flüchtigen Speicher und einen nichtflüchtigen Speicher, beinhalten.
Der flüchtige Speicher kann einen DRAM und einen SRAM beinhalten, und der nichtflüchtige Speicher kann einen ROM und einen NVRAM beinhalten. Bei dem ASIC handelt es sich um eine kundenspezifische integrierte Schaltung (IC) und bei dem FPGA um eine für die Konfiguration nach der Herstellung ausgebildete integrierte Schaltung zum Ausführen von allen oder einem Teil der Funktionen der in 1 und 2 dargestellten Steuereinheit 50.
Es versteht sich, dass Modifikationen und Änderungen von Fachleuten ausgeführt werden können, ohne dass man den Umfang verlässt, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Die Erfindung soll solche Modifikationen und Änderungen insofern mit umfassen, als diese im Umfang der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalenten liegen.
Bezugszeichenliste

1: eigenes Fahrzeug
2: Antriebssystem
3: Lenksystem
11: Verbrennungsmotor
12: Kupplungsmechanismus
13: erster Elektromotor
14: Getriebe
15: Getriebeeinrichtung
16fl: linkes Vorderrad
16fr: rechtes Vorderrad
17: zweiter Elektromotor
18: dritter Elektromotor
19rl: linke Untersetzungsgetriebeeinrichtung
19rr: rechte Untersetzungsgetriebeeinrichtung
20rl: linkes Hinterrad
20rr: rechtes Hinterrad
21: Batterie
22: Verbrennungsmotorsteuerung
23: Getriebesteuerung
24: Batteriesteuerung
25: erste Elektromotorsteuerung
26: zweite Elektromotorsteuerung
27: dritte Elektromotorsteuerung
31: Lenkrad
31a: Lenkwelle
32: Gelenk
32a: Universalgelenk
32b: Gelenkwelle
34: Lenkgetriebe
35: Ritzelwelle
36fl: Spurstange
36fr: Spurstange
37fl: Achsschenkel
37fr: Achsschenkel
38fl: Achsgehäuse
38fr: Achsgehäuse
39: elektrische Servolenkung (EPS)
40: Lenksteuerung
41: Fahrumgebungs-Erkennungseinrichtung
42: Navigationssystem
43: Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
44: Lenkwinkelsensor
50: Steuereinheit
50a: Fahrstraßeninformations-Ermittlungseinheit
50b: Ziellenkwinkel-Rechner
50c: Drehmomentsteuerung
50d: Lenkwinkelsteuerung
50e: Drehmoment-Lenkwinkelsteuerungs-Umschalter
50f: Brems-/Antriebskraftsteuerung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010036757 A [0003]

Claims

Steuervorrichtung (50) zum Fahren eines Fahrzeugs, wobei die Steuervorrichtung (50) Folgendes aufweist: - einen Rechner (50b), der zum Berechnen eines auf eine Vorsteuerung gerichteten Ziellenkwinkels auf der Basis einer Formgebung eines Zielwegs bei einer Fahrsteuerung ausgebildet ist, die ein eigenes Fahrzeug (1) dazu veranlasst, entlang des Zielwegs zu fahren; - eine erste Steuerung (50c), die zum Berechnen des Folgedrehmoments auf der Basis des Ziellenkwinkels sowie zum Ausführen einer ersten Lenksteuerung an einem Lenksystem des eigenen Fahrzeugs (1) auf der Basis des berechneten Folgedrehmoments ausgebildet ist, wobei das Folgedrehmoment es dem eigenen Fahrzeug (1) ermöglicht, dem Zielweg zu folgen, während eine von einem Fahrer des eigenen Fahrzeugs (1) ausgeführte Übersteuerung Priorität erhält; - eine zweite Steuerung (50d), die zum Berechnen einer Lenkwinkelabweichung zwischen dem Ziellenkwinkel und einem tatsächlichen Lenkwinkel des eigenen Fahrzeugs (1) sowie zum Ausführen einer zweiten Lenksteuerung an dem Lenksystem auf der Basis der berechneten Lenkwinkelabweichung ausgebildet ist; - einen Umschalter (50e), der dazu ausgebildet ist, auf der Basis der Formgebung des Zielwegs zwischen der von der ersten Steuerung ausgeführten ersten Lenksteuerung und der von der zweiten Steuerung ausgeführten zweiten Lenksteuerung umzuschalten; und - eine dritte Steuerung (50f), die dazu ausgebildet ist, auf der Basis eines Rückkopplungsregelungsbetrags ein dem eigenen Fahrzeug (1) hinzu zu addierendes Giermoment zu berechnen, sowie auf der Basis des berechneten Giermoments eine Verteilung einer Bremskraft/Antriebskraft steuert, die auf eine Vielzahl von Rädern (16, 20) des eigenen Fahrzeugs (1) zu verteilen ist, wobei der Rückkopplungsregelungsbetrag das eigene Fahrzeug (1) zum derartigen Fahren veranlasst, dass ein Versetzungsbetrag des eigenen Fahrzeugs (1) relativ zu dem Zielweg vermindert werden kann.
Steuervorrichtung (50) nach Anspruch 1, wobei der Umschalter (50e) dazu ausgebildet ist, zwischen der ersten Lenksteuerung und der zweiten Lenksteuerung auf der Basis einer Krümmung des Zielwegs umzuschalten.
Steuervorrichtung (50) nach Anspruch 2, wobei der Umschalter (50e) dazu ausgebildet ist - eine Änderungsrate der Krümmung mit einem Schwellenwert zu vergleichen, - die Ausführung der ersten Lenksteuerung zu veranlassen sowie das Stoppen der zweiten Lenksteuerung zu veranlassen, wenn die Änderungsrate der Krümmung geringer ist als der Schwellenwert, und - das Stoppen der ersten Lenksteuerung zu veranlassen sowie die Ausführung der zweiten Lenksteuerung zu veranlassen, wenn die Änderungsrate der Krümmung gleich dem oder größer als der Schwellenwert ist.
Steuervorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die dritte Steuerung (50f) dazu ausgebildet ist, das Giermoment zu berechnen, in dem als Versetzungsbetrag des eigenen Fahrzeugs (1) einer oder mehrere der folgenden Parameter verwendet wird: - ein erster Versetzungsbetrag als Ausmaß der Versetzung in Breitenrichtung des eigenen Fahrzeugs (1) zwischen dem Zielweg und einer Position des eigenen Fahrzeugs (1); - ein zweiter Versetzungsbetrag als integrierter Wert des ersten Versetzungsbetrags; und - ein dritter Versetzungsbetrag als Ausmaß der winkelmäßigen Versetzung zwischen einer Fahrtrichtung des Zielwegs und einer Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs (1).