DE102019134871A1

DE102019134871A1 - Fahrzeugsteuerungsvorrichtung für ein fahrzeug

Info

Publication number: DE102019134871A1
Application number: DE102019134871.4A
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Sato
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2020-08-27
Also published as: JP2020132045A; JP7400903B2; FR3093056A1; FR3093056B1; JP7135931B2; US20200269839A1; JP2022171709A; US11186278B2

Abstract

[Zu lösendes Problem] Verhinderung einer Beschleunigung, Verzögerung und eines Verlassens der Fahrspur aufgrund eines übermäßigen Bedieneingriffs während eines Übergangsprozesses zu einer Rückfallsteuerung durch eine Abweichung vom festgelegten Systembetriebsbereich während eines automatisierten Spurwechsels.[Lösung] Bei einer Fahrsteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einer ACC-Funktion zur Durchführung einer Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit entsprechend einer Zielgeschwindigkeit, wenn sich in der Fahrzeug-eigenen Fahrspur kein anderes vorausfahrendes Fahrzeug befindet, und zur Durchführung der Folgefahrt, indem ein vorbestimmter Fahrzeugabstand beibehalten wird, wenn ein anderes vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist, einer LKA-Funktion zum Halten der Fahrt mittels der auf eine Zielroute gerichteten Folgesteuerung innerhalb der Fahrzeug-eigenen Fahrspur, einer Funktion zur Durchführung eines automatisierten Spurwechsels zu einer Nachbarfahrspur, wenn in einem vorbestimmten Bereich in der Nachbarfahrspur kein anderes Fahrzeug vorhanden ist, einer Übersteuerungsfunktion zum Beenden der automatisierten Spurwechselfunktion durch einen Bedieneingriff des Fahrers und einer Funktion zur Durchführung einer Rückfallsteuerung der automatisierten Spurwechselfunktion, wobei der Fahrer auf die Beendigung der automatisierten Spurwechselfunktion und auf die Bedienübernahme hingewiesen wird, sind Übersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium des Bedieneingriffs zum Beenden der automatisierten Spurwechselfunktion dienen, so konfiguriert, dass sie zu einem Zeitpunkt der Abweichung von einem festgelegten Systembetriebsbereich während des Betriebs der automatisierten Spurwechselfunktion zu einem Wert geändert werden, der höher als beim normalen Betrieb innerhalb des festgelegten Systembetriebsbereichs ist.

Description

[Gebiet der Technik]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrsteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug und insbesondere eine Übersteuerungsfunktion [engl: override function] in einem teilautomatisierten Spurwechselsystem.
[Stand der Technik]
Eine Vielzahl von Techniken zur Reduzierung der Belastung von Fahrern und zur Unterstützung für ein sicheres Fahren, beispielsweise Abstandsregeltempomatsysteme (ACCS) und Spurhalteassistenzsysteme (LKAS), sind praktisch angewandt worden. Weiterhin werden die praktische Anwendung und die internationale Standardisierung eines auf diesen Technologien basierenden „teilautomatisierten Spurhaltefahrsystems (PADS)“ und eines „teilautomatisierten Spurwechselsystems (PALS)“ aktuell vorangetrieben.
Ein solches Fahrsteuerungssystem dient nur zum Zweck einer Unterstützung des Fahrens und unterscheidet sich von einem vollständig automatischen Fahren. Ein Fahrer muss die Hände an das Lenkrad legen und die Fahrsituation verfolgen, um jederzeit manuell fahren zu können, er muss der Situation entsprechend reagieren, und das Fahrsteuerungssystem weist eine Übersteuerungsfunktion auf, die selbst während des Betriebs des Systems zum manuellen Fahren durch Bedieneingriff des Fahrers umschaltet. Die Patentliteratur 1 offenbart eine Vorrichtung zur Steuerung einer Fahrzeugquerbewegung, die eine Änderungsgeschwindigkeit (Rückfallgeschwindigkeit [fallback speed]) einer Rückfallsteuerungsgröße [fallback control amount] zum Umschalten zum manuellen Fahren in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit einer von einem Fahrer eingegebenen Lenkbetätigungsgröße bestimmt.
[Liste der Anführungen]
[Patentliteratur]
[Patentliteratur 1] JP 2012-096569 A
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Von der Erfindung zu lösende Probleme]
Wenn eine Änderung der Geschwindigkeit der Lenkbetätigungsgröße groß ist, wird sie in der Patentliteratur 1 als vom Fahrer beabsichtigter Lenkeingriff betrachtet, und das Fahren wird in einem kurzen Zeitraum auf manuelles Fahren umgeschaltet, und wenn die Änderung der Geschwindigkeit der Lenkbetätigungsgröße klein ist, erfolgt eine Rückfallsteuerung, über einen vergleichsweise längeren Zeitraum, und das Fahren wird auf manuelles Fahren umgeschaltet. Eine große Änderung der Geschwindigkeit der Lenkbetätigungsgröße bedeutet jedoch weder notwendigerweise einen vom Fahrer beabsichtigten Lenkeingriff, noch bedeutet eine der Änderung der Geschwindigkeit der Lenkbetätigungsgröße entsprechende Rückfallsteuerung notwendigerweise eine für den Bewegungszustand des Fahrzeugs geeignete Steuerung.
Beispielsweise wird beim teilautomatisierten Spurwechselsystem (PALS) ein festgelegter Betriebsbereich (operational design domain, ODD) nach den Vorgaben eines Konstrukteurs definiert, der Zustände umfasst, die die Ausführung eines automatisierten Spurwechsels zulassen, und wenn der Fahrzustand des Fahrzeugs während eines automatisierten Spurwechsels von der ODD abweicht, wird der Fahrer auf den Vorabhinweis auf die Beendigung der teilautomatisierten Spurwechselfunktion und die Bedienübernahmeanforderung hingewiesen, und nach dem Ablauf einiger Sekunden wird die Rückfallsteuerung des ACC und des automatischen Lenkens gestartet.
Wenn der Fahrer auf den Vorabhinweis auf die Beendigung der automatisierten Spurwechselfunktion und die Bedienübernahmeanforderung aufgrund einer ODD-Abweichung hingewiesen wird, kann angenommen werden, dass das Verhalten des Fahrzeugs aufgrund einer Übersteuerung infolge einer übermäßigen Lenkbetätigung oder einer Übersteuerung infolge einer übermäßigen Betätigung des Bremspedals/Gaspedals durch den Fahrer, der vom Hinweis überfordert ist, instabil wird.
Wenn ein Fahrzeug 1 beispielsweise während eines automatisierten Spurwechsels von einer Windbö aus der Querrichtung erfasst wird, wie in 5B dargestellt ist, und bestimmt wird, dass der Fahrzustand von der ODD abgewichen ist, wird der Fahrer auf die Beendigung des automatisierten Spurwechsels und die Anforderung zur Übernahme des Lenkens und des Bremsens/Fahrens hingewiesen, und wenn der vom Hinweis überforderte Fahrer ein übermäßiges Lenken nach links (subtraktives Lenken) durchführt, um eine Übersteuerung zu bewirken, kann das Verhalten aufgrund des Lenkens instabil werden, und das Fahrzeug kann zu einer linken Fahrspur abweichen, wie in 5C durch das Bezugszeichen OL veranschaulicht ist. Das Verhalten kann auch aufgrund des Lenkens instabil werden und das Fahrzeug kann wie in 5C durch das Bezugszeichen OR veranschaulicht zu einer rechten Fahrspur abweichen, wenn der vom Hinweis überforderte Fahrer ein übermäßiges Lenken nach rechts durchführt (additives Lenken), um eine Übersteuerung zu bewirken.
Wenn der vom Hinweis überforderte Fahrer weiterhin, wie in 6B dargestellt ist, einen übermäßigen Bremsvorgang durchführt, um eine Übersteuerung zu bewirken, kann das Verhalten aufgrund der Verzögerung instabil werden, und das Fahrzeug kann einem nachfolgenden Fahrzeug 4 (4') nahe kommen, wie in 6C durch das Bezugszeichen OB veranschaulicht ist. Auch kann ein Beschleunigen des Fahrzeugs bewirken, dass es wie in 6C durch das Bezugszeichen OA veranschaulicht einem vorausfahrenden Fahrzeug 2 (2') nahe kommt oder von der Fahrspur abkommt, wenn der vom Hinweis überforderte Fahrer eine übermäßige Betätigung des Gaspedals durchführt, um eine Übersteuerung zu bewirken.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben beschriebene tatsächliche Situation gemacht worden, und eine Aufgabe der Erfindung besteht im Vermeiden einer Beschleunigung/Verzögerung und eines Verlassens der Fahrspur aufgrund eines übermäßigen Bedieneingriffs während eines Übergangsprozesses zu einer Rückfallsteuerung durch eine Abweichung vom festgelegten Systembetriebsbereich während eines automatisierten Spurwechsels.
[Mittel zur Lösung der Probleme]
Zur Lösung der oben beschriebenen Probleme handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um

eine Fahrsteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend:
einen Umgebungszustand-abschätzenden Teil, umfassend eine Umgebungserkennungsfunktion zur Erkennung einer Fahrspur des Fahrzeugs und von Nachbarfahrspuren und anderer Fahrzeuge in den Fahrspuren und eine Funktion zum Erhalt des Bewegungszustandes des Fahrzeugs;
einen Routenerzeugungsteil zur Erzeugung einer Zielroute basierend auf Informationen, die vom Umgebungszustand-abschätzenden Teil erhalten werden; und
einen Fahrzeugsteuerteil zur Durchführung einer Geschwindigkeitssteuerung und einer Lenksteuerung, um zu bewirken, dass das Fahrzeug der Zielroute folgt, und der Folgendes aufweist:
- eine Abstandsregeltempomat- (ACC-)Funktion zur Durchführung einer Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit entsprechend der Zielgeschwindigkeit, wenn sich in der Fahrspur des Fahrzeugs kein anderes vorausfahrendes Fahrzeug befindet, und zur Durchführung der Folgefahrt, indem der vorbestimmte Fahrzeugabstand beibehalten wird, wenn ein anderes vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist;
- eine Spurhalteassistent- (LKA-)Funktion zum Halten der Fahrt mittels der auf die Zielroute gerichteten Folgesteuerung innerhalb der Fahrspur des Fahrzeugs;
- eine Funktion zur Durchführung eines automatisierten Spurwechsels zu einer Nachbarfahrspur, wenn in einem vorbestimmten Bereich in der Nachbarfahrspur kein anderes Fahrzeug vorhanden ist;
- eine Übersteuerungsfunktion zum Beenden der automatisierten Spurwechselfunktion durch einen Bedieneingriff des Fahrers und
- eine Funktion zur Durchführung einer Rückfallsteuerung [fallback control] der automatisierten Spurwechselfunktion, wobei der Fahrer über die Beendigung der automatisierten Spurwechselfunktion und auf die Bedienübernahme zu einem Zeitpunkt der Abweichung von einem festgelegten Systembetriebsbereich während des Betriebs der automatisierten Spurwechselfunktion benachrichtigt wird,
- dadurch gekennzeichnet, dass Übersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium des Bedieneingriffs zum Beenden der automatisierten Spurwechselfunktion zum Zeitpunkt der Abweichung vom festgelegten Systembetriebsbereich dienen, so konfiguriert sind, dass sie zu einem Wert geändert werden, der höher als beim normalen Betrieb innerhalb des festgelegten Systembetriebsbereichs ist.

[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Gemäß der Fahrsteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann, weil die Übersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium eines Bedieneingriffs im Zusammenhang mit dem Lenken und dem Bremsen/Fahren dienen, zu einem Wert geändert werden, der höher als beim normalen Betrieb innerhalb des festgelegten Systembetriebsbereichs ist, wenn während eines automatisierten Spurwechsels ein Fahrzustand bestimmt wird, der vom festgelegten Systembetriebsbereich abweicht, wenn ein Fahrer, der durch den Vorabhinweis auf die Beendigung der automatisierten Spurwechselfunktion und den Hinweis auf die Bedienübernahme überfordert ist, einen übermäßigen Bedieneingriff durchführt, eine Übersteuerung vermieden werden, wodurch eine Umschaltung der automatisierten Spurwechselfunktion zur Rückfallsteuerung ermöglicht wird, wodurch eine Beschleunigung/Verzögerung, eine Fahrspurabweichung und dergleichen aufgrund eines übermäßigen Bedieneingriffs vermieden werden können, und was für eine sanfte Bedienübernahme vorteilhaft ist.
Figurenliste

[1] 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Fahrsteuerungssystem eines Fahrzeugs veranschaulicht.
[2] 2 ist eine schematische Draufsicht, in der eine externe Sensorgruppe des Fahrzeugs darstellt ist.
[3] 3 ist ein Blockschaltbild, in dem das Fahrsteuerungssystem des Fahrzeugs dargestellt ist.
[4] 4 ist ein Ablaufdiagramm, in dem eine Steuerung zur Vermeidung einer Übersteuerung aufgrund eines übermäßigen Bedieneingriffs zum Zeitpunkt einer ODD-Abweichung während eines automatisierten Spurwechsels dargestellt ist.
[5] 5A ist eine schematische Draufsicht, in der ein automatisierter Spurwechsel veranschaulicht wird, 5B ist eine schematische Draufsicht, in der eine ODD-Abweichung während eines automatisierten Spurwechsels veranschaulicht ist, und 5C ist eine schematische Draufsicht, in der eine übermäßige Lenkungsübersteuerung zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung während eines automatisierten Spurwechsels und eine Steuerung zur Vermeidung davon veranschaulicht sind.
[6] 6A ist eine schematische Draufsicht, in der ein automatisierter Spurwechsel veranschaulicht wird, 6B ist eine schematische Draufsicht, in der eine ODD-Abweichung während eines automatisierten Spurwechsels veranschaulicht ist, und 6C ist eine schematische Draufsicht, in der eine übermäßige Bremspedal-/Gaspedalübersteuerung zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung während eines automatisierten Spurwechsels und eine Steuerung zur Vermeidung davon veranschaulicht sind.
[7] 7A ist eine schematische Draufsicht, in der ein automatisierter Spurwechsel veranschaulicht wird, und 7B ist eine schematische Draufsicht, in der eine übermäßige Lenkungsübersteuerung zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung (aufgrund einer fehlenden Fahrspurmarkierung) während eines automatisierten Spurwechsels und eine Steuerung zur Vermeidung davon veranschaulicht sind.
[8] 8A ist eine schematische Draufsicht, in der ein automatisierter Spurwechsel veranschaulicht wird, und 8B ist eine schematische Draufsicht, in der eine übermäßige Bremspedal-/Gaspedalübersteuerung zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung (aufgrund einer fehlenden Fahrspurmarkierung) während eines automatisierten Spurwechsels und eine Steuerung zur Vermeidung davon veranschaulicht sind.
[9] 9A ist eine schematische Draufsicht, in der ein automatisierter Spurwechsel in einem Zusammenführungsabschnitt veranschaulicht wird, 9B ist eine schematische Draufsicht, in der eine ODD-Abweichung während eines automatisierten Spurwechsels im Zusammenführungsabschnitt veranschaulicht ist, und 9C ist eine schematische Draufsicht, in der eine Steuerung zur Vermeidung einer übermäßigen Bremspedal-/Gaspedalübersteuerung zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung während eines automatisierten Spurwechsels im Zusammenführungsabschnitt veranschaulicht ist.
[10] 10A ist eine schematische Draufsicht, in der ein automatisierter Spurwechsel in einem Abzweigungsabschnitt veranschaulicht wird, 10B ist eine schematische Draufsicht, in der eine ODD-Abweichung während eines automatisierten Spurwechsels im Abzweigungsabschnitt veranschaulicht ist, und 10C ist eine schematische Draufsicht, in der eine Steuerung zur Vermeidung einer übermäßigen Bremspedal-/Gaspedalübersteuerung zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung während eines automatisierten Spurwechsels im Abzweigungsabschnitt veranschaulicht ist.

[Ausführungsformen der Erfindung]
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
In 1 umfasst ein Fahrzeug 1, das mit einem Fahrsteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, zusätzlich zu üblichen Komponenten eines Automobils, wie einem Motor und einer Fahrzeugkarosserie, einen externen Sensor 21 zum Erfassen einer das Fahrzeug umgebenden Umgebung, einen internen Sensor 22 zum Erfassen von Fahrzeuginformationen, eine Steuergeräte-/Aktuatorengruppe zur Geschwindigkeitssteuerung und Lenksteuerung, ein ACC-Steuergerät 14 zur Steuerung des Fahrzeugabstands, ein LKA-Steuergerät 15 zur Spurhalteassistenzsteuerung und ein Steuergerät 10 zum automatisierten Fahren, um diese zu steuern und eine Routenfolgesteuerung und ein teilautomatisiertes Spurhaltefahrsystem (PADS) und einen teilautomatisierten Spurwechsel (PALS) durchzuführen, um fahrzeugseitig eine Erkennung, Bestimmung und Bedienung durchzuführen, die herkömmlicherweise von einem Fahrer durchgeführt werden.
Die Steuergeräte-/Aktuatorengruppe zur Geschwindigkeitssteuerung und Lenksteuerung umfasst ein EPS-Steuergerät 31 (Steuergerät der elektrischen Servolenkung) für die Lenksteuerung, eine Motorsteuerung 32 für die Beschleunigungs-/Verzögerungssteuerung und ein ESP/ABS-Steuergerät 33. Das ESP (eingetragene Marke; elektronisches Stabilitätsprogramm) integriert das ABS (Antiblockiersystem), wodurch ein Stabilitätssteuerungssystem (Fahrzeugverhalten-Stabilitätssteuerprogramm) gebildet wird.
Der externe Sensor 21 besteht aus einer Mehrzahl von Detektionsmitteln, mit denen Fahrspurmarkierungen auf einer Straße, welche die Fahrzeug-eigene Fahrspur und die Nachbarfahrspur definieren, und das Vorhandensein und der relative Abstand von anderen Fahrzeugen, Hindernissen und Personen und dergleichen rund um das Fahrzeug in das Steuergerät 10 zum automatisierten Fahren als Bilddaten oder Punktwolkendaten eingegeben werden.
Beispielsweise verfügt das Fahrzeug 1 gemäß der Veranschaulichung in 2 über ein Millimeterwellenradar (211) und eine Kamera (212) als vordere Detektionsmittel 211 und 212, LIDARs (Laser-Bilderfassung und Ortung) als vorderes seitliches Detektionsmittel 213 und hinteres seitliches Detektionsmittel 214 und eine Kamera (Heckkamera) als hinteres Detektionsmittel 215, wodurch 360° rund um das Fahrzeug abgedeckt werden und Positionen und Abstände von Fahrzeugen, Hindernissen und dergleichen und die Positionen von Fahrspurmarkierungen innerhalb eines vorbestimmten Abstands vom Fahrzeug in der vorderen, hinteren, linken und rechten Richtung erfasst werden können.
Der interne Sensor 22 besteht aus einer Mehrzahl von Detektionsmitteln, wie einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Gierratensensor und einen Beschleunigungssensor, zur Messung von physikalischen Größen, welche den Bewegungszustand des Fahrzeugs darstellen, und ihre Messwerte werden in das Steuergerät 10 für das automatisierte Fahren, das ACC-Steuergerät 14, das LKA-Steuergerät 15 und das EPS-Steuergerät 31, eingegeben, wie in 3 veranschaulicht ist.
Das Steuergerät 10 für das automatisierte Fahren umfasst einen Umgebungszustand-abschätzenden Teil 11, einen Routenerzeugungsteil 12 und einen Fahrzeugsteuerteil 13, und es umfasst einen Computer zur Ausführung von unten beschriebenen Funktionen, d. h. ein ROM, das Programme und Daten speichert, eine CPU zur Durchführung der arithmetischen Verarbeitung, ein RAM zum Auslesen der Programme und der Daten und zum Speichern von dynamischen Daten und Ergebnissen der arithmetischen Verarbeitung, eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle und dergleichen.
Der Umgebungszustand-abschätzende Teil 11 erfasst die Fahrzeug-eigene absolute Position durch Abgleich der Fahrzeug-eigenen Positionsinformationen von Positionierungsmitteln 24 wie eines GPS und Karteninformationen und bestimmt basierend auf externen Daten wie Bilddaten und Punktwolkendaten, die mittels des externen Sensors 21 erhalten werden, Positionen von Fahrspurmarkierungen der Fahrzeug-eigenen Fahrspur und den Nachbarfahrspuren und von Positionen und Geschwindigkeiten anderer Fahrzeuge. Darüber hinaus erfasst er den Fahrzeug-eigenen Bewegungszustand aus internen Daten, die mittels des internen Sensors 22 gemessen werden.
Der Routenerzeugungsteil 12 erzeugt aus der Fahrzeug-eigenen Position , die vom Umgebungszustand-abschätzenden Teil 11 geschätzt wird, eine Zielroute zu einem Ankunftsziel. Er bezieht sich auf Karteninformationen 23 und erzeugt eine Zielroute ausgehend von der Fahrzeug-eigenen Position zu einem Ankunftszielpunkt mit Spurwechsel basierend auf den Positionen der Fahrspurmarkierungen der Nachbarfahrspur, den Positionen und Geschwindigkeiten anderer Fahrzeuge und dem Fahrzeug-eigenen Bewegungszustand, der vom Umgebungszustand-abschätzenden Teil 11 geschätzt wird.
Der Fahrzeugsteuerteil 13 berechnet eine Zielgeschwindigkeit und einen Ziellenkwinkel basierend auf der vom Routenerzeugungsteil 12 erzeugten Zielroute, sendet einen Geschwindigkeitsbefehl für eine Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit oder eine Fahrt unter Beibehaltung des Fahrzeugabstandes/eine Folgefahrt an das ACC-Steuergerät 14 und sendet einen Lenkwinkelbefehl zum Folgen der Route über das LKA-Steuergerät 15 an das Servolenkungs (EPS)-Steuergerät 31.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird auch in das EPS-Steuergerät 31 und das ACC-Steuergerät 14 eingegeben. Weil das Lenkdrehmoment sich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert, bezieht sich das EPS-Steuergerät 31 auf ein Lenkwinkel-Lenkdrehmoment-Kennfeld für jede Fahrzeuggeschwindigkeit und sendet einen Drehmomentbefehl an eine Lenkung 41. Die Motorsteuerung 32, das ESP/ABS-Steuergerät 33 und das EPS-Steuergerät 31 steuern einen Motor 42, eine Bremse 43 und die Lenkung 41 und steuern dadurch die Bewegung des Fahrzeugs 1 in der Längsrichtung und der Querrichtung.
(Übersicht über ein teilautomatisiertes Spurhaltefahrsystem und ein teilautomatisiertes Spurwechselsystem)
Als Nächstes wird eine Übersicht über ein teilautomatisiertes Spurhaltefahrsystem (PADS) und ein teilautomatisiertes Spurwechselsystem (PALS) basierend auf der Annahme einer Fahrt auf einer Schnellstraße erläutert.
Das teilautomatisierte Spurhalten (PADS) ist in einem Zustand aktiviert, in dem sowohl das in das ACCS eingeschlossene ACC-Steuergerät 14 als auch das in das LKAS eingeschlossene LKA-Steuergerät 15 zusammen mit dem Steuergerät 10 für das automatisierte Fahren betrieben werden.
Während des Betriebs des teilautomatisierten Spurhaltesystems erzeugt das Steuergerät 10 für das automatisierte Fahren (Routenerzeugungsteil 12) eine Zielroute innerhalb einer einzelnen Fahrspur und eine Zielgeschwindigkeit basierend auf externen Informationen (Fahrspuren, Fahrzeugposition und Positionen und Geschwindigkeiten anderer Fahrzeuge, die in der Fahrspur und der Nachbarfahrspur fahren), die vom Umgebungszustand-abschätzenden Teil 11 durch den externen Sensor 21 erhalten werden, und internen Informationen (Fahrzeuggeschwindigkeit, Gierrate und Beschleunigung), die durch den internen Sensor 22 erhalten werden.
Das Steuergerät 10 für das automatisierte Fahren (Fahrzeugsteuerteil 13) schätzt die Geschwindigkeit, die Stellung und die seitliche Versetzung des Fahrzeugs nach Δt Sekunden anhand einer Relation der Gierrate γ und der seitlichen Beschleunigung (d²y/dt²), die durch die Bewegung des Fahrzeugs, die Fahrzeug-eigene Position und die Fahrzeug-eigenen Bewegungseigenschaften auftreten, das heißt einen Vorderrad-Lenkwinkel δ, der beim Aufbringen eines Lenkdrehmoments T auf die Lenkung 41 während des Fahrens mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit V auftritt, und gibt einen Lenkwinkelbefehl, der bewirkt, dass die seitliche Versetzung nach Δt Sekunden „yt“ beträgt, über das LKA-Steuergerät 15 an das EPS-Steuergerät 31 aus, und gibt einen Geschwindigkeitsbefehl, der bewirkt, dass die Geschwindigkeit nach Δt Sekunden „Vt“ beträgt, an das ACC-Steuergerät 14 aus.
Obwohl das ACC-Steuergerät 14, das LKA-Steuergerät 15, das EPS-Steuergerät 31, die Motorsteuerung 32 und das ESP/ABS-Steuergerät 33 unabhängig von der automatisierten Lenkung funktionieren, sind sie während des Betriebs des teilautomatisierten Spurhaltefahrsystems (PADS) und des teilautomatisierten Spurwechselsystems (PALS) aber auch durch eine Befehlseingabe vom Steuergerät 10 für das automatisierte Fahren betätigbar.
Das ESP/ABS-Steuergerät 33 gibt nach dem Empfang eines Verzögerungsbefehls vom ACC-Steuergerät 14 einen Hydraulikbefehl an einen Aktuator aus und steuert die Bremskraft einer Bremse 43, wodurch die Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert wird. Darüber hinaus steuert eine Motorsteuerung 32, die einen Beschleunigungs-/Verzögerungsbefehl vom ACC-Steuergerät 14 erhalten hat, eine Aktuatorausgabe (Grad der Drosselklappenöffnung), wodurch der Motor 42 einen Drehmomentbefehl erhält und die Antriebskraft zur Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit steuert.
Die ACC-Funktion (ACCS) funktioniert mit einer Kombination von Hardware und Software, wie des Millimeterwellenradars als vorderem Detektionsmittel 211, das in den externen Sensor 21 integriert ist, des ACC-Steuergeräts 14, der Motorsteuerung 32 und des ESP/ABS-Steuergeräts 33.
Das bedeutet, wenn kein Fahrzeug vorausfährt, führt die ACC-Funktion eine Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit durch, indem sie eine mit dem Tempomaten eingestellte Geschwindigkeit als Zielgeschwindigkeit einstellt; und wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug eingeholt worden ist (wenn die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs geringer als die am Tempomaten eingestellte Geschwindigkeit ist), führt die ACC-Funktion eine dem vorausfahrenden Fahrzeug folgende Fahrt durch, wobei ein Fahrzeugabstand entsprechend einem Zeitabstand (Zeit zum vorausfahrenden Fahrzeug = Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug / Fahrzeuggeschwindigkeit) eingehalten wird, der entsprechend der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs eingestellt ist.
Die LKA-Funktion (LKAS) bestimmt Fahrspurmarkierungen und die Fahrzeug-eigene Position mittels des Umgebungszustand-abschätzenden Teils 11 des Steuergeräts 10 für das automatisierte Fahren basierend auf Bilddaten, die vom externen Sensor 21 (Kameras 212 und 215) erhalten werden, und führt mittels des LKA-Steuergeräts 15 und des EPS-Steuergeräts 31 eine Lenksteuerung durch, um eine Fahrt in der Mitte der Fahrspur zu ermöglichen.
Das heißt, dass das EPS-Steuergerät 31, dass den Lenkwinkelbefehl vom LKA-Steuergerät 15 empfangen hat, sich auf ein Fahrzeuggeschwindigkeit-Lenkwinkel-Lenkdrehmoment-Kennfeld bezieht, einen Drehmomentbefehl an einen Aktuator (EPS-Motor) ausgibt und einen von der Lenkung 41 angestrebten Vorderradlenkwinkel ausgibt.
Die teilautomatisierte Spurhaltefunktion (PADS) wird durch eine Kombination der Längssteuerung (Geschwindigkeitssteuerung und Steuerung des Fahrzeugabstands) mittels des ACC-Steuergeräts 14 und der Quersteuerung (Lenksteuerung und Spurhaltesteuerung) mittels des LKA-Steuergeräts 15 implementiert, wie oben beschrieben ist.
Das teilautomatisierte Spurwechselsystem (PALS) ermöglicht dem System die automatische Durchführung eines Spurwechsels durch eine Anweisung oder Zustimmung des Fahrers und wird implementiert, indem die Längssteuerung (Geschwindigkeitssteuerung und Steuerung des Fahrzeugabstands) mittels des ACC-Steuergeräts 14 und der Quersteuerung (Zielrouten-Folgesteuerung durch automatisches Lenken) mittels des LKA-Steuergeräts 15 auf dieselbe Weise wie beim teilautomatisierten Fahren (PADS-Fahrt) kombiniert werden.
Gleichzeitig mit der Aktivierung des teilautomatisierten Spurwechselsystems erzeugt das Steuergerät 10 für das automatisierte Fahren (Routenerzeugungsteil 12) konstant eine Zielroute zum Wechseln der Fahrspur von der gegenwärtig befahrenen Fahrspur zu einer Nachbarfahrspur basierend auf den externen Informationen (Fahrspurmarkierungen der Fahrzeug-eigenen Fahrspur und der Nachbarfahrspur und Positionen und Geschwindigkeiten anderer Fahrzeuge, die in der Fahrzeug-eigenen Fahrspur und der Nachbarfahrspur fahren), die vom Umgebungszustand-abschätzenden Teil 11 durch den externen Sensor 21 erhalten werden, und den internen Informationen (Fahrzeuggeschwindigkeit, Gierrate und Beschleunigung), die durch den internen Sensor 22 erhalten werden.
Bei der Zielroute des automatisierten Spurwechsels handelt es sich um eine Route, die von der gegenwärtig befahrenen Fahrspur durch einen Fahrspurwechsel zu einem Fahrzustand in der Mitte der Nachbarfahrspur führt; die zukünftigen Positionen und Geschwindigkeiten anderer Fahrzeuge, die in der Nachbarfahrspur fahren, werden vorausbestimmt, und ein automatisierter Spurwechsel zur Nachbarfahrspur durch automatisches Lenken wird durchgeführt, wenn ermittelt wird, dass sich kein anderes Fahrzeug in einem abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs konfigurierten vorderen Bereich ZF, hinteren Bereich ZR und seitlichen Bereich ZL der Nachbarfahrspur befindet, und der Fahrer weist einen Fahrspurwechsel an, indem er einen Blinker oder dergleichen betätigt, wie in den 5A bis 10 C veranschaulicht ist.
(Bestimmung und Überwachung einer ODD-Abweichung)
Beim teilautomatisierten Spurhaltesystem (PADS) und dem teilautomatisierten Spurwechselsystem (PALS) ist nach den Vorgaben eines Konstrukteurs ein festgelegter Systembetriebsbereich (ODD) definiert, der Zustände umfasst, die die Ausführung eines teilautomatisierten Spurhaltens und eines automatisierten Spurwechsels zulassen. Der festgelegte Betriebsbereich (ODD) umfasst Folgendes.

. Straßenbedingungen: Schnellstraße (zwei oder mehr Fahrspuren auf einer Seite, gestrichelte Linien als Fahrspurmarkierung und eine Hauptlinienkrümmung von 300 R oder mehr) und Autobahn (drei oder mehr Fahrspuren auf einer Seite, gestrichelte Linien als Fahrspurmarkierung und eine Fahrspurbreite von 3,25 m oder mehr und durchgezogene Linie);
. Geographische Bedingungen: keine städtischen Gebiete und gebirgigen Bereiche (Geofence);
. Umgebungsbedingungen: Witterung (klarer Himmel, bewölkt oder windstill) und Zeitzone (nächtliche Einschränkung);
. Verkehrssituationen: Bewegung anderer Fahrzeuge (Einscheren und plötzliches Bremsen) und Verkehrsregeln (Geschwindigkeitsbegrenzung und Spurwechselverbot)
. Fahrzeugzustände: Fahrzeuggeschwindigkeit (innerhalb der Geschwindigkeitsbegrenzung), Längs- und Querbeschleunigung/-verzögerung (innerhalb von Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzwerten), innerhalb anderer Systemgrenzen und kein Systemausfall; und
· Fahrerzustände: keine Fahreranomalie, keine Fehlbedienung durch den Fahrer und dergleichen.

Bedingungen, die unter den oben genannten besonders überwacht werden sollten, umfassen plötzliche Veränderungen der Umgebungsbedingungen wie Regen, Schneefall, Windböen und Seitenwinde und eine Änderung der Straßenoberfläche (Nässe und Schneeansammlungen), und sie können aus einer Bildanalyse (beispielsweise einer Bildanalyse der Straßenoberfläche in Bezug auf Regen und Schneefall und eine Bildanalyse eines Wimpels in Bezug auf Seitenwind) oder dergleichen der Kamera, die Bestandteil der vorderen Detektionsmittel 212 ist, detektiert werden, und es wird auch bestimmt, dass eine ODD-Abweichung erfolgt ist, wenn das ESP (Fahrzeugverhalten-Stabilitätssteuerprogramm/Vorrichtung zur Verhinderung eines Schleuderns) aufgrund einer Änderung der Straßenoberfläche oder der Seitenneigung der Straße aktiviert wird.
Darüber hinaus wird das Auftreten einer ODD-Abweichung als Fahrbetriebsumgebung bestimmt, wenn ein dauerhaftes Loslassen des Lenkrads (Lenkdrehmomentsensor), ein Lösen des Sicherheitsgurts (Sicherheitsgurtschalter), ein schneller Wischerbetrieb (Wischerschalter), ein Öffnen einer Tür (Türschalter), ein Ausschalten des Systems (System-Ausschalter) oder ein Gangwechsel (Gangpositionsschalter) erfasst wird.
Weiterhin wird für das teilautomatisierte Spurwechselsystem (PALS) auch bestimmt, dass eine ODD-Abweichung aufgetreten ist, wenn ein Eindringen, Einscheren oder dergleichen eines anderen Fahrzeugs in den die oben beschriebene Zielroute enthaltenden vorderen Bereich ZF, hinteren Bereich ZR und seitlichen Bereich ZL der Nachbarfahrspur festgestellt wird.
Während des Betriebs der teilautomatisierten Spurhaltefunktion (PADS) oder während des automatisierten Spurwechsels durch das teilautomatisierte Spurwechselsystem (PALS) überwacht der Umgebungszustand-abschätzende Teil 11 basierend auf den vom externen Sensor 21 erhaltenen externen Informationen, den vom internen Sensor 22 erhaltenen Fahrzeuginformationen, den Karteninformationen 23 und den von den Positionierungsmitteln 24 erhaltenen Positionsinformationen, ob sich der Fahrzeugzustand des Fahrzeugs, Straßenbedingungen, geographische Bedingungen, Umgebungsbedingungen und Verkehrsbedingungen wie eine Bewegung anderer Fahrzeuge innerhalb des ODD-Bereichs befinden, und wenn eine ODD-Abweichung ermittelt wird, wird die Fahrbetriebssteuerung vom System auf den Fahrer übertragen, und das Fahren wird vom teilautomatisierten Spurhalten oder dem automatisierten Spurwechsel auf das manuelle Fahren umgestellt. Dieser Punkt wird später beschrieben.
(Übersteuerungsfunktion)
Während des Betriebs des teilautomatisierten Spurhaltesystems (PADS) oder während des automatisierten Spurwechsels durch das teilautomatisierte Spurwechselsystem (PALS) kann der Fahrer sowohl das Längssteuerungssystem (ACCS) als auch das Quersteuerungssystem (LKAS) übersteuern.
Das Längssteuerungssystem (ACCS) wird übersteuert, wenn eine Motordrehmomentanforderung mittels einer Betätigung des Gaspedals oder eine Verzögerungsanforderung mittels einer Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer gleich einem entsprechenden Übersteuerungsschwellenwert ist oder diesen überschreitet. Diese Übersteuerungsschwellenwerte werden auf einen Betrag einer Betätigung des Gaspedals (Wert des Motordrehmomentbefehls) oder einen Betrag einer Betätigung des Bremspedals (Wert des ESP-Hydraulikbefehls) eingestellt, mit dem bestimmt wird, dass der Fahrer einen Beschleunigungs-/Verzögerungsvorgang absichtlich durchgeführt hat, und beide sind gemäß den Beschleunigungs-/Verzögerungseigenschaften und dem Fahrzustand des Fahrzeugs eingestellt.
Dies bedeutet, dass die ACC-Übersteuerung die ACC-Steuerung beendet, wenn ein Betätigungsbetrag oder eine Betätigungsgeschwindigkeit auf das Gaspedal oder das Bremspedal aufgebracht wird, auf dessen oder deren Basis bestimmt wird, dass der Fahrer eine Betätigung des Gaspedals oder eine Betätigung des Bremspedals mit der Absicht eines Beschleunigens oder Verzögerns in Bezug auf die gesteuerte Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt hat, und es erfolgt eine Umschaltung zur Fahrt mittels Betätigung des Gaspedals/Bremspedals durch den Fahrer.
Das Quersteuerungssystem (LKAS) zur Durchführung des automatischen Steuerns zur Spurhalteassistenz und zum automatisierten Spurwechsel wird übersteuert, wenn ein Lenkdrehmoment infolge eines manuellen Lenkens 34 durch den Fahrer gleich dem Übersteuerungsschwellenwert ist oder diesen überschreitet. Der Übersteuerungsschwellenwert durch den Lenkeingriff wird gemäß den Lenkeigenschaften und dem Fahrzustand des Fahrzeugs eingestellt.
Dies bedeutet, dass die Lenkungsübersteuerung das automatische Lenken und die LKA-Steuerung beendet, wenn ein Eingriffsbetrag oder eine Eingriffsgeschwindigkeit auf die Lenkung aufgebracht wird, auf dessen oder deren Basis bestimmt wird, dass der Fahrer einen Lenkvorgang mit der Absicht eines additiven Lenkens (in derselben Richtung) oder eines subtraktiven Lenkens (in der entgegengesetzten Richtung) in Bezug auf das Steuerungslenkdrehmoment durchgeführt hat, und es erfolgt eine Umschaltung zur Fahrt mit manueller Lenkung durch den Fahrer.
(Beenden der Systemfunktion und Umschalten in den Rückfallsteuerungsmodus bei einer ODD-Abweichung)
Wenn während des automatisierten Spurwechsels durch das teilautomatisierte Spurwechselsystem (PALS) eine ODD-Abweichung ermittelt wird, beispielsweise aufgrund einer Windbö, schaltet die automatisierte Spurwechselfunktion (ACC- und automatische Lenkfunktionen) in einen Rückfallsteuerungsmodus um. Zu diesem Zeitpunkt wird zunächst der Fahrer auf die Beendigung der automatisierten Spurwechselfunktion (Beendigung der ACC- und der automatischen Lenkfunktion) und auf eine Bedienübernahmeanforderung (Übernahmeanforderung) hingewiesen, und die Rückfallsteuerung der automatisierten Spurwechselfunktion (ACC- und automatische Lenkfunktionen) wird nach dem Ablauf einer voreingestellten Wartezeit (beispielsweise vier Sekunden) gestartet.
Die ACC-Rückfallsteuerung vermindert den Wert des in die Motorsteuerung 32 eingegebenen Beschleunigungs-/Verzögerungsbefehls (Fahrzeuggeschwindigkeitsbefehl) mit einer vorbestimmten Neigung graduell auf 0 km/h/s und vermindert auch einen in das ESP-Steuergerät eingegebenen Wert des Verzögerungsbefehls mit einer vorbestimmten Neigung auf 0 m/s².
Die Rückfallsteuerung des automatischen Lenkens vermindert den in das EPS-Steuergerät eingegebenen Wert des Lenkdrehmomentbefehls (Lenkwinkelbefehl) mit der vorbestimmten Neigung graduell auf 0 Nm. Wenn die Rückfallsteuerung des ACC und des automatischen Lenkens abgeschlossen ist, werden die Betätigung des Gaspedals/Bremspedals und die Lenkbetätigung vom Fahrer übernommen.
Wie oben beschrieben, schalten die ACC- und die automatische Lenkfunktion bei der Erfassung einer ODD-Abweichung während eines automatisierten Spurwechsels zum Rückfallsteuerungsmodus; und zu diesem Zeitpunkt kann durch den Fahrer, der wie oben beschrieben vom Hinweis auf die Beendigung des automatisierten Spurwechsels und die Übernahmeanforderung überfordert ist, ein Verlassen der Fahrspur aufgrund eines übermäßigen Lenkeingriffs (Lenkungsübersteuerung) und ein Beschleunigungs-/Verzögerungsverhalten aufgrund einer übermäßigen Betätigung des Gaspedals/Bremspedals (ACC-Übersteuerung) bewirkt werden.
(Funktion zur Vermeidung einer übermäßigen Betätigung bei einer ODD-Abweichung)
Das Steuergerät 10 für das automatisierte Fahren gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Funktion zur Vermeidung einer übermäßigen Betätigung auf, die zum Zeitpunkt der Beendigung des automatisierten Spurwechsels und der Übernahme der Lenkung und des Bremsens/Fahrens durch den Fahrer bei der Erfassung eines von der ODD abweichenden Ereignisses während des automatisierten Spurwechsels den ACC-Übersteuerungsschwellenwert und den Lenkungsübersteuerungsschwellenwert in einem Zeitraum vom Vorabhinweis auf die Beendigung des automatisierten Spurwechsels bis zur Beendigung des automatisierten Spurwechsels (beispielsweise Ablauf von vier Sekunden nach dem Hinweis auf den Beginn der Rückfallsteuerung des ACC und des automatischen Lenkens bis zum Ende der Rückfallsteuerung des ACC und des automatischen Lenkens) zu einem Wert ändert, der höher als während des normalen Betriebs ist.
Durch das Erhöhen des ACC-Übersteuerungsschwellenwerts und des Lenkungsübersteuerungsschwellenwerts zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung wird ein Übersteuerungszustand vermieden und der ACC und das automatische Lenken werden fortgesetzt, wodurch eine übermäßige Beschleunigung/Verzögerung und ein übermäßiges Lenken unterdrückt werden, und ein Verlassen der Fahrspur und dergleichen können selbst dann vermieden werden, wenn der Fahrer, der von der Beendigung des automatisierten Spurwechsels überfordert ist, eine übermäßige Betätigung des Gaspedals/Bremspedals oder einen übermäßigen Lenkeingriff durchführt und einen hohen Betätigungsbetrag anwendet, der vor der Änderung des Schwellenwerts eine Beschleunigung/Verzögerung und ein Abweichen von der Fahrspur zur Folge gehabt hätte.
ACC-Übersteuerungsschwellenwert
Zuerst wird nachfolgend eine Funktion zur Vermeidung einer übermäßigen Betätigung durch eine Änderung des ACC-Übersteuerungsschwellenwerts beschrieben. Eine Funktion zur Vermeidung eines übermäßigen Lenkens durch eine Änderung des Lenkungsübersteuerungsschwellenwerts wird später beschrieben.
(Gaspedalübersteuerungsschwellenwert innerhalb der System-ODD/während des Normalbetriebs)
Wenn ein Wert eines Motordrehmomentbefehls infolge eines Durchdrückens des Gaspedals durch den Fahrer größer als der Wert des Motordrehmomentbefehls zur Beibehaltung der eingestellten ACC-Geschwindigkeit (eingestellte Fahrgeschwindigkeit oder Geschwindigkeit zum Folgen eines vorausfahrenden Fahrzeugs) oder die eingestellte ACC-Beschleunigung ist, ist die Gaspedalübersteuerung erreicht, und die Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer erhält Priorität. Der Schwellenwert geht aus einem Satz Motordrehmomentkennfelder als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Getriebeübersetzung hervor, und ein Wert für einen Motordrehmomentbefehl, der eine Beschleunigung ergibt, die beispielsweise einer Geschwindigkeit von 4 km/h in Bezug auf die eingestellte ACC-Geschwindigkeit entspricht, oder ein Motordrehmomentbefehl, der eine Beschleunigung bewirkt, die 0,3 m/s² in Bezug auf die eingestellte ACC-Beschleunigung entspricht, wird als Schwellenwert Td eingestellt.
(Bremspedalübersteuerungsschwellenwert innerhalb der System-ODD/während des Normalbetriebs)
Wenn ein ESP-Hydraulikbefehl, der eine Verzögerung in Bezug auf die eingestellte ACC-Geschwindigkeit (eingestellte Fahrgeschwindigkeit oder Geschwindigkeit zum Folgen eines vorausfahrenden Fahrzeugs) bewirkt, oder die eingestellte ACC-Beschleunigung durch das Drücken des Bremspedals durch den Fahrer gegeben ist, wird die Bremsübersteuerung erreicht, und der Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer wird Priorität gegeben. Der Wert des ESP-Hydraulikbefehls äquivalent zu einer Verzögerung auf eine Geschwindigkeit von beispielsweise 2 km/h gegenüber der ACC-Sollgeschwindigkeit oder der Wert des ESP-Hydraulikbefehls äquivalent zu einer Verzögerungsrate von 0,2 m/s² gegenüber der ACC-Sollbeschleunigungsrate wird als Schwellenwert Pd eingestellt.
(Gaspedalübersteuerungsschwellenwert bei einer ODD-Abweichung)
Es wird ein Wert ausgewählt, der größer ist als der ACC-Gaspedalübersteuerungsschwellenwert während des normalen Betriebs und vorzugsweise im Bereich von 120 % bis 250 % und noch mehr bevorzugt im Bereich von 150 % bis 220 % des ACC-Gaspedalübersteuerungsschwellenwerts während des normalen Betriebs liegt. Beispielsweise wird ein Wert eines Motordrehmomentbefehls, der eine Beschleunigung ergibt, die einer Geschwindigkeit von 8 km/h in Bezug auf die eingestellte ACC-Geschwindigkeit entspricht, oder ein Wert eines Motordrehzahlbefehls, der eine Beschleunigung bewirkt, die 0,6 m/s² in Bezug auf die eingestellte ACC-Beschleunigung entspricht, als Schwellenwert To eingestellt.
(Bremspedalübersteuerungsschwellenwert bei einer ODD-Abweichung)
Es wird ein Wert ausgewählt, der größer ist als der ACC-Bremspedalübersteuerungsschwellenwert während des normalen Betriebs und vorzugsweise im Bereich von 120 % bis 250 % und noch mehr bevorzugt im Bereich von 150 % bis 220 % des ACC-Bremspedalübersteuerungsschwellenwerts während des normalen Betriebs liegt. Beispielsweise wird ein Wert des ESP-Hydraulikbefehls äquivalent zu einer Verzögerung auf eine Geschwindigkeit von 4 km/h gegenüber der ACC-Sollgeschwindigkeit oder ein Wert des ESP-Hydraulikbefehls äquivalent zu einer Verzögerungsrate von 0,4 m/s² gegenüber der ACC-Sollbeschleunigungsrate als Schwellenwert Po eingestellt.
Lenkungsübersteuerungsschwellenwert
Die Funktion zur Vermeidung einer übermäßigen Lenkung durch eine Änderung des Lenkungsübersteuerungsschwellenwerts ist nachfolgend beschrieben.
(Lenkungsübersteuerungsschwellenwert innerhalb der System-ODD/während des Normalbetriebs)
Für einen Übersteuerungsschwellenwert der additiven Lenkung während des Normalbetriebs innerhalb der System-ODD wird ein Lenkdrehmoment (Lenkdrehmoment, das anhand des Fahrzeuggeschwindigkeit-Lenkwinkel-Lenkdrehmoment-Kennfeldes berechnet wird), das einem Lenkwinkel entspricht, durch den eine virtuelle seitliche Versetzung „y't“ zum Erreichen einer virtuellen seitlichen Position nach „t“ Sekunden „yt+α“ wird, als Übersteuerungsschwellenwert T1d der additiven Lenkung eingestellt, wobei „α“ eine Konstante ist, die basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird.
Bei einem subtraktiven Lenken wird ein Wert, der erfassbar (anhand des Lenkwinkels, der Lenkwinkelgeschwindigkeit oder dergleichen bestimmt) ist und in einer Richtung aufgebracht wird, in der das Lenkdrehmoment zu einem Wert (Lenkdrehmomentzielwert) vermindert wird, der erhalten wird, indem ein Lenkwinkel, durch den eine virtuelle seitliche Versetzung „yt“ zum Erreichen einer virtuellen seitlichen Position nach „t“ Sekunden „yt + α“ wird, in ein Lenkdrehmoment konvertiert wird, als Übersteuerungsschwellenwert T2d der subtraktiven Lenkung eingestellt, wobei „α“ eine Konstante ist, die basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird.
(Lenkungsübersteuerungsschwellenwert bei einer ODD-Abweichung)
Für einen Übersteuerungsschwellenwert der additiven Lenkung wird ein Wert als Übersteuerungsschwellenwert T1o der additiven Lenkung eingestellt, der erhalten wird, indem ein Lenkwinkel, der aus einer virtuellen seitlichen Versetzung „y"t“ (= yt + β, wobei β > α) zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung und den Bewegungsmerkmalen des Fahrzeugs in Bezug auf die virtuelle seitliche Versetzung „yt“ innerhalb der System-ODD/während des normalen Betriebs berechnet wird, in ein Lenkdrehmoment konvertiert wird.
Für einen Übersteuerungsschwellenwert der subtraktiven Lenkung wird ein Wert als Übersteuerungsschwellenwert T2o der subtraktiven Lenkung eingestellt, der erhalten wird, indem ein Lenkwinkel, der aus einer virtuellen seitlichen Versetzung „y"t“ (= yt - γ, wobei „γ“ größer als eine seitliche Versetzung ist, die einem Lenkdrehmoment X' Nm entspricht) zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung und dem Bewegungsmerkmal des Fahrzeugs in Bezug auf die virtuelle seitliche Versetzung „yt“ innerhalb der System-ODD/während des normalen Betriebs berechnet wird, in ein Lenkdrehmoment konvertiert wird.
(Ablauf zur Vermeidung einer übermäßigen Betätigung bei einer ODD-Abweichung während eines automatisierten Spurwechsels)
Als Nächstes wird ein Ablauf zur Vermeidung einer übermäßigen Betätigung durch eine Änderung des Übersteuerungsschwellenwerts beim Auftreten eines ODD-Abweichungsereignisses während eines automatisierten Spurwechsels unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Automatisierter Spurwechsel mittels des teilautomatisierten Spurwechselsystems (PALS)
Wenn der Fahrer während der PADS- (ACCS- und LKAS-)Fahrt einen Blinkvorgang in Richtung einer Nachbarfahrspur in einem Zustand auslöst, in dem das teilautomatisierte Spurhaltesystem feststellt, dass sich kein anderes Fahrzeug im vorderen Bereich ZF, im hinteren Bereich ZF und im seitlichen Bereich ZL der Nachbarfahrspur befindet (Flag des automatisierten Spurwechsels ist ein), wird ein automatisierter Spurwechsel in Richtung der Mitte der Nachbarfahrspur als Zielposition begonnen (Schritt 100).
Bestimmung einer ODD-Abweichung
Während des automatisierten Spurwechsels durch das teilautomatisierte Spurwechselsystem (PALS) wird basierend auf den vom externen Sensor 21 erhaltenen externen Informationen, den vom internen Sensor 22 erhaltenen Fahrzeuginformationen, den Karteninformationen 23 und den von den Positionierungsmitteln 24 erhaltenen Positionsinformationen vom Umgebungszustand-abschätzenden Teil 11 überwacht, ob sich der Fahrzustand des Fahrzeugs, die Straßenbedingungen, die geographischen Bedingungen, die Umgebungsbedingungen und die Verkehrsbedingungen wie die Bewegung anderer Fahrzeuge innerhalb des ODD-Bereichs befinden (Schritt 101).
ODD-Abweichungs-Flag
Wenn während des automatisierten Spurwechsels durch das PALS bestimmt wird, dass basierend beispielsweise auf der Einwirkung einer Windbö aus seitlicher Richtung gemäß der Darstellung in den 5B und 6B, einem Zustand einer fehlenden Fahrspurmarkierung wie einem andauernden Fehlen einer Fahrspurmarkierung für einen vorbestimmten Zeitraum gemäß der Darstellung in den 7B und 8B, dem Feststellen eines Eindringens, Einscherens oder dergleichen eines anderen Fahrzeugs in den vorderen Bereich ZF, den hinteren Bereich ZR und den seitlichen Bereich ZL gemäß der Darstellung in den 9B und 10B eine ODD-Abweichung erfolgt ist, wird ein ODD-Abweichungs-Flag gesetzt (Schritt 102).
Hinweis auf die Beendigung des automatisierten Spurwechsels und die Bedienübernahme
Gleichzeitig wird der Fahrer auf die Beendigung des automatisierten Spurwechsels (Beendigung der ACC- und der automatischen Lenkfunktion) und die Bedienübernahme aufgrund der ODD-Abweichung durch eine Ausgabe auf einem Head-up-Display, auf einer Instrumententafel oder durch eine Stimme hingewiesen. Gleichzeitig wird eine Zählung einer Wartezeit (beispielsweise vier Sekunden) bis zur Umschaltung zur Rückfallsteuerung des ACC und des automatischen Lenkens begonnen.
Änderung des ACC-Übersteuerungsschwellenwerts
Gleichzeitig werden der Gaspedalübersteuerungsschwellenwert Td bzw. der Bremspedalübersteuerungsschwellenwert Pd des ACC innerhalb der System-ODD/während des normalen Betriebs zum Gaspedalübersteuerungsschwellenwert To (To > Td) bzw. zum Bremspedalübersteuerungsschwellenwert Po (Po > Pd) zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung geändert (Schritt 103).
Änderung des Lenkungsübersteuerungsschwellenwerts
Gleichzeitig werden die Lenkungsübersteuerungsschwellenwerte (additive Richtung T1d und subtraktive Richtung T2d) innerhalb der System-ODD/während des normalen Betriebs zu den Lenkungsübersteuerungsschwellenwerten (additive Richtung T1o und subtraktive Richtung T2o) zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung geändert (Schritt 203).
Das heißt, dass ein Wert berechnet wird, indem ein Lenkwinkel aus dem seitlichen Bewegungsabstand „yt“ zu diesem Zeitpunkt und den Bewegungsmerkmalen des Fahrzeugs in ein Lenkdrehmoment umgewandelt wird, und die Lenkungsübersteuerungsschwellenwerte (additive Richtung T1o und subtraktive Richtung T2o) zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung werden eingestellt.
Bestimmung, ob eine Betätigung des Gaspedals/Bremspedals und ein manuelles Lenken durchgeführt werden
Zu diesem Zeitpunkt funktionieren der ACC und das automatische Lenken noch, und mit am Gas- und am Bremspedal montierten Positionssensoren wird bestimmt, ob der Fahrer das Gaspedal oder das Bremspedal betätigt oder nicht; und gleichzeitig wird mit einem am EPS-Steuergerät 31 angeordneten Drehmomentsensor bestimmt, ob ein manuelles Lenken 34 erfolgt (Schritt 104).
Bestimmung einer Beschleunigungs-/Verzögerungsanforderung
Wenn in Schritt 104 eine Betätigung des Gaspedals oder Bremspedals durch den Fahrer erfasst wird, wird bestimmt, ob es sich bei der Fahrerübersteuerung um eine Beschleunigungsanforderung oder eine Verzögerungsanforderung handelt (Schritt 105).
Bestimmung einer Gaspedalübersteuerung
Bei einer Beschleunigungsanforderung wird der Wert eines Motordrehmomentbefehls infolge eines Durchdrückens des Gaspedals durch den Fahrer mit dem Übersteuerungsschwellenwert To verglichen (Schritt 106).

i) Wenn der Wert des Motordrehmomentbefehls T > Wert des Übersteuerungsschwellenwerts To ist, wird bestimmt, dass es sich bei der Betätigung um eine Gaspedalübersteuerung handelt, und die Übersteuerung wird sofort durchgeführt, indem zur manuellen Fahrt umgeschaltet wird.
ii) Wenn der Wert des Motordrehmomentbefehls T ≤ To ist, wird die Übersteuerung nicht durchgeführt, und der ACC und das automatische Lenken werden fortgesetzt.

Bestimmung einer Bremspedalübersteuerung
Bei einer Verzögerungsanforderung wird der Wert des ESP-Hydraulikbefehls infolge eines Durchdrückens des Bremspedals durch den Fahrer mit dem Übersteuerungsschwellenwert Po verglichen (Schritt 107).

i) Wenn der Wert des ESP-Hydraulikbefehls P > Po ist, wird bestimmt, dass es sich bei der Betätigung um eine Bremspedalübersteuerung handelt, und die Übersteuerung wird sofort durchgeführt, indem zur manuellen Fahrt umgeschaltet wird.
ii) Wenn der Wert des ESP-Hydraulikbefehls P ≤ Po ist, wird die Übersteuerung nicht durchgeführt, und der ACC und das automatische Lenken werden fortgesetzt.

Bestimmung der Lenkrichtung
Wenn in Schritt 104 mittels eines Erfassungswerts des am EPS-Steuergerät 31 angeordneten Drehmomentsensors bestimmt wird, dass ein manuelles Lenken erfolgt, wird die Lenkrichtung des manuellen Lenkens 34 bestimmt (Schritt 205).
Zur Bestimmung der Lenkrichtung wird bestimmt, dass es sich um ein additives Lenken handelt, wenn auf den in Schritt 203 berechneten Lenkdrehmomentwert das Drehmoment in einer das Lenkdrehmoment erhöhenden Richtung aufgebracht wird, und es wird bestimmt, dass es sich um ein subtraktives Lenken handelt, wenn das Drehmoment in einer das Lenkdrehmoment senkenden Richtung aufgebracht wird.
Bestimmung einer Übersteuerung durch additives Lenken
Wenn bei der Bestimmung der Lenkrichtung bestimmt wird, dass es sich bei der Lenkrichtung um ein additives Lenken handelt, wird das Lenkdrehmoment mit dem Übersteuerungsschwellenwert T1o der additiven Lenkung verglichen (Schritt 206).

i) Wenn das Lenkdrehmoment > der Wert des Übersteuerungsschwellenwerts T1o der additiven Lenkung ist, wird bestimmt, dass es sich bei der Betätigung um eine Übersteuerung handelt, und die Übersteuerung wird sofort durchgeführt, indem zur manuellen Fahrt umgeschaltet wird.
ii) Wenn das Lenkdrehmoment ≤ der Wert des Übersteuerungsschwellenwerts T1o der additiven Lenkung ist, wird die Übersteuerung nicht durchgeführt, und der ACC und das automatische Lenken werden fortgesetzt.

Bestimmung einer Übersteuerung durch subtraktives Lenken
Wenn bei der Bestimmung der Lenkrichtung bestimmt wird, dass es sich bei der Lenkrichtung um ein subtraktives Lenken handelt, wird das Lenkdrehmoment mit dem Übersteuerungsschwellenwert T2o der subtraktiven Lenkung verglichen (Schritt 207).

i) Wenn das Lenkdrehmoment > der Wert des Übersteuerungsschwellenwerts T2o der subtraktiven Lenkung ist, wird bestimmt, dass es sich bei der Betätigung um eine Übersteuerung handelt, und die Übersteuerung wird sofort durchgeführt, indem zur manuellen Fahrt umgeschaltet wird.
ii) Wenn das Lenkdrehmoment ≤ der Wert des Übersteuerungsschwellenwerts T2o der subtraktiven Lenkung ist, wird die Übersteuerung nicht durchgeführt, und der ACC und das automatische Lenken werden fortgesetzt.

Bestimmung der abgelaufenen Übernahmezeit - Beginn der Rückfallsteuerung des ACC und des automatischen Lenkens
In demjenigen Fall, in dem der ACC und das automatische Lenken über die Übersteuerungsbestimmungen (Schritte 105-107 und Schritte 205-207) fortgesetzt werden, wird das Zählen der abgelaufenen Zeit ab der Benachrichtigung über die Beendigung des automatisierten Spurwechsels (Beendigung der ACC- und der automatischen Lenkfunktion) und die Bedienübernahme in Schritt 102 fortgesetzt (Schritt 108) und die Rückfallsteuerung des ACC und des automatischen Lenkens wird begonnen, wenn die Wartezeit (vier Sekunden) abgelaufen ist (Schritt 110).
ACC-Rückfallsteuerung: Der Wert des in die Motorsteuerung 32 eingegebenen Beschleunigungs-/Verzögerungsbefehls (Fahrzeuggeschwindigkeitsbefehl) wird mit der vorbestimmten Neigung graduell auf 0 km/h/s vermindert, und auch der in das ESP-Steuergerät 33 eingegebene Wert des Verzögerungsbefehls wird mit der vorbestimmten Neigung auf 0 m/s² vermindert.
Rückfallsteuerung des automatischen Lenkens: Ein in das EPS-Steuergerät eingegebener Lenkdrehmomentbefehl wird mit einer vorbestimmten Neigung graduell auf 0 Nm vermindert.
(11) Beendigung der Rückfallsteuerung des ACC und des automatischen Lenkens - Beendigung der ACC- und der automatischen Lenkfunktion und Bedienübernahme Bei der Beendigung der Rückfallsteuerung des ACC und des automatischen Steuerns werden die ACC- und die automatische Lenkfunktion beendet, und die Bedienübernahme durch den Fahrer wird durchgeführt (Schritt 111), indem durch eine Betätigung des Gaspedals/Bremspedals und der Lenkung durch den Fahrer zum manuellen Fahren umgeschaltet wird (Schritt 112).
Obwohl eine Übersteuerung durch übermäßiges Lenken zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung im Wesentlichen durch die oben beschriebene Änderung des Übersteuerungsschwellenwerts vermieden werden kann, werden die ACC- und die automatische Lenkfunktion von der manuellen Lenkung übersteuert, wenn die manuelle Lenkung gleich dem Übersteuerungsschwellenwert bei der oben beschriebenen Übersteuerungsbestimmung (Schritte 206 und 207) oder größer als dieser ist.
Wenn der Übersteuerungsschwellenwert zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung geändert wird (Schritt 203), kann durch Verändern des oberen Grenzwerts des Lenkdrehmoments oder des Lenkwinkels (umgekehrt proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit/Abnahme mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit), der in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit im EPS-Steuergerät 31 eingestellt wird, auf einen Wert, der kleiner als während des normalen Betriebs innerhalb der System-ODD ist, ein übermäßiges Steuern vermieden werden, wenn es von der manuellen Lenkung übersteuert wird.
Wenn der Übersteuerungsschwellenwert zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung geändert wird (Schritt 203), ist es durch Verändern der Lenkungsverstärkung der manuellen Lenkung durch das EPS-Steuergerät 31 auf einen kleinen Wert auch möglich, die Lenkungsgröße im Lenkdrehmoment nur teilweise zu berücksichtigen, wenn es von der manuellen Lenkung übersteuert wird.
Es ist bevorzugt, dass die Übersteuerungsschwellenwerte zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung vom Vorabhinweis auf die Beendigung der ACC- und der automatischen Lenkfunktion und dem Hinweis auf die Bedienübernahme bis zum Ende der Rückfallsteuerung beibehalten werden. Dadurch kann eine Bedienübernahme graduell in einem Zustand erfolgen, in dem die Lenksteuerung durch die automatische Lenkfunktion und die Beschleunigungs-/Verzögerungssteuerung durch die ACC-Funktion teilweise aktiv sind, und eine sanfte Bedienübernahme kann darüber hinaus erfolgen, weil die Übersteuerungsschwellenwerte während des normalen Betriebs wiederhergestellt werden, wenn die Rückfallsteuerung des ACC und des automatischen Lenkens beendet werden und die Umschaltung zur manuellen Fahrt abgeschlossen ist, und dadurch wird der Vorteil infolge des Zustands, durch einen Bedieneingriff während des normalen Betriebs zur Übersteuerung fähig zu sein, sofort erreicht, wenn das System in den ODD zurückkehrt.
(Funktionsweise und Wirkungen)
Wie oben näher erläutert ist, können, weil die Fahrsteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgebildet ist, dass die Übersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium für einen Bedieneingriff zum Beenden der ACC-Funktion und der automatischen Lenkfunktion dienen, wenn ein von der ODD abweichendes Ereignis während automatisierten Spurwechsels durch das teilautomatisierte Spurwechselsystem (PALS) auftritt, zu einem höheren Wert als während des normalen Betriebs innerhalb der System-ODD geändert werden, Wirkungen der Vermeidung einer übermäßigen Betätigung in unten näher erläuterten Fällen erwartet werden.
(Beispiel 1: Umgebungsbedingung; bei einer ODD-Abweichung aufgrund einer Windbö)
Beispielsweise wirkt, wie in 5A veranschaulicht ist, in einem Fall, in dem sich ein anderes vorausfahrendes Fahrzeug 2 auf einer Fahrspur 52 des Fahrzeugs 1 befindet und sich ein anderes nachfolgendes Fahrzeug 4 dahinter auf einer rechten Nachbarfahrspur 53 befindet, das andere nachfolgende Fahrzeug 4 sich aber außerhalb des hinteren Bereichs ZR befindet und sich kein anderes Fahrzeug im vorderen Bereich ZF, im hinteren Bereich ZR und im seitlichen Bereich ZL der Nachbarfahrspur 53 befindet, während das Fahrzeug 1 einen automatisierten Spurwechsel LC von der Fahrzeug-eigenen Fahrspur 52 zur Nachbarfahrspur 53 durchführt, eine Windbö aus seitlicher Richtung auf das Fahrzeug 1 ein, wie in 5B veranschaulicht ist, und es wird festgestellt, dass eine ODD-Abweichung erfolgt ist; wenn auf die Beendigung des automatisierten Spurwechsels und die Anforderung zur Übernahme des Lenkens und des Bremsens/Fahrens hingewiesen wird, kann selbst dann, wenn der vom Hinweis überforderte Fahrer eine übermäßige Lenkbetätigung durchführt, eine Übersteuerung vermieden werden, weil die Lenkungsübersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium eines Lenkeingriffs dienen, zu einem Wert geändert werden, der höher als während des normalen Betriebs innerhalb der System-ODD ist, wodurch eine Umschaltung zur Rückfallsteuerung (Fb) in den Zustand ermöglicht wird, in dem die ACC- und die automatische Lenkfunktion fortgesetzt werden, wie in 5C dargestellt ist, und ein Verlassen (OR) der Fahrspur nach rechts und ein Verlassen (OL) der Fahrspur nach links aufgrund eines übermäßigen Lenkeingriffs können vermieden werden.
Wie in 6A veranschaulicht ist, wird in derselben Situation wie in 5A, während das Fahrzeug 1 einen automatisierten Spurwechsel LC von der Fahrzeug-eigenen Fahrspur 52 zur Nachbarfahrspur 53 durchführt, das Fahrzeug von einer Windbö aus seitlicher Richtung erfasst, wie in 6B veranschaulicht ist, und es wird festgestellt, dass eine ODD-Abweichung erfolgt ist; wenn auf die Beendigung des automatisierten Spurwechsels und die Anforderung zur Übernahme des Lenkens und des Bremsens/Fahrens hingewiesen wird, kann selbst dann, wenn der vom Hinweis überforderte Fahrer eine übermäßige Betätigung des Bremspedals oder des Gaspedals durchführt, eine Übersteuerung vermieden werden, weil die ACC-Bremspedal-/Gaspedalübersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium eines Bedieneingriffs dienen, zu einem Wert geändert werden, der höher als während des normalen Betriebs innerhalb der System-ODD ist, wodurch eine Umschaltung zur Rückfallsteuerung (Fb) in den Zustand ermöglicht wird, in dem die ACC- und die automatische Lenkfunktion fortgesetzt werden, wie in 6C dargestellt ist, und ein Beschleunigen (OA) und eine Verzögerung (OB) und eine damit verbundene Annäherung an andere Fahrzeuge 2` und 4` aufgrund eines übermäßigen Lenkeingriffs können vermieden werden.
(Beispiel 2: Straßenbedingung; bei einer ODD-Abweichung aufgrund eines Fehlens einer Fahrspurmarkierung)
Wie in 7A veranschaulicht ist, endet in einem Fall, in dem sich ein anderes nachfolgendes Fahrzeug 3 auf einer Fahrspur 51 des Fahrzeugs 1 dahinter befindet und sich ein anderes nachfolgendes Fahrzeug 4 dahinter auf der rechten Nachbarfahrspur 52 befindet, das andere nachfolgende Fahrzeug 4 sich aber außerhalb des hinteren Bereichs ZR befindet und sich kein anderes Fahrzeug im vorderen Bereich ZF, im hinteren Bereich ZR und im seitlichen Bereich ZL der Nachbarfahrspur 53 befindet, während das Fahrzeug 1 einen automatisierten Spurwechsel LC von der Fahrzeug-eigenen Fahrspur 51 zur Nachbarfahrspur 52 durchführt, die Fahrspurmarkierung 5c der Nachbarfahrspur 52, wie in 7B veranschaulicht ist, und es wird festgestellt, dass eine ODD-Abweichung erfolgt ist; wenn auf die Beendigung des automatisierten Spurwechsels und die Anforderung zur Übernahme des Lenkens und des Bremsens/Fahrens hingewiesen wird, kann selbst dann, wenn der vom Hinweis überforderte Fahrer eine übermäßige Lenkbetätigung durchführt, eine Übersteuerung vermieden werden, weil die Lenkungsübersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium eines Lenkeingriffs dienen, zu einem Wert geändert werden, der höher als während des normalen Betriebs innerhalb der System-ODD ist, wodurch eine Umschaltung zur Rückfallsteuerung (Fb) in den Zustand ermöglicht wird, in dem die ACC- und die automatische Lenkfunktion fortgesetzt werden, und ein Verlassen (OR) der Fahrspur nach rechts und ein Verlassen (OL) der Fahrspur nach links aufgrund eines übermäßigen Lenkeingriffs können vermieden werden.
Wie in 8A veranschaulicht ist, endet in derselben Situation wie in 7A, während das Fahrzeug 1 einen automatisierten Spurwechsel LC von der Fahrzeug-eigenen Fahrspur 51 zur Nachbarfahrspur 52 durchführt, die Fahrbahnmarkierung 5c der Nachbarfahrspur 52, wie in 8B veranschaulicht ist, und es wird festgestellt, dass eine ODD-Abweichung erfolgt ist; wenn auf die Beendigung des automatisierten Spurwechsels und die Anforderung zur Übernahme des Lenkens und des Bremsens/Fahrens hingewiesen wird, kann selbst dann, wenn der vom Hinweis überforderte Fahrer eine übermäßige Betätigung des Bremspedals oder des Gaspedals durchführt, eine Übersteuerung vermieden werden, weil die ACC-Bremspedal-/Gaspedalübersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium eines Bedieneingriffs dienen, zu einem Wert geändert werden, der höher als während des normalen Betriebs innerhalb der System-ODD ist, wodurch eine Umschaltung zur Rückfallsteuerung (Fb) in den Zustand ermöglicht wird, in dem die ACC- und die automatische Lenkfunktion fortgesetzt werden, und ein Beschleunigen (OA) und eine Verzögerung (OB) und eine damit verbundene Annäherung an die anderen Fahrzeuge 2` und 4` aufgrund eines übermäßigen Bedieneingriffs können vermieden werden.
(Beispiel 3; Verkehrssituation; bei einer ODD-Abweichung aufgrund eines plötzlichen Bremsens eines anderen Fahrzeugs in einem Fahrspurzusammenführungsabschnitt)
Wie in 9A dargestellt ist, kann in einem Zusammenführungsabschnitt von einer Auffahrt zu einer Hauptfahrbahn an einer Anschlussstelle, einer Kreuzung oder dergleichen in einer Situation, in der sich ein anderes vorausfahrendes Fahrzeug 2 auf einer Fahrspur 50 (Auffahrt) vor dem Fahrzeug 1 befindet und sich ein anderes vorausfahrendes Fahrzeug 3 auf der rechten Nachbarfahrspur 51 (Hauptfahrbahn) davor und ein anderes nachfolgendes Fahrzeug 4 dahinter befinden, die sich aber alle außerhalb des vorderen Bereichs ZF und des hinteren Bereichs ZR befinden und wobei sich kein anderes Fahrzeug im vorderen Bereich ZF, dem hinteren Bereich ZR und dem seitlichen Bereich ZL der Nachbarfahrspur 53 befindet, wenn das Fahrzeug 1 sich durch den automatisierten Spurwechsel LC von der Fahrzeug-eigenen Fahrspur 50 (Auffahrt) in die rechte Nachbarfahrspur 51 (Hauptfahrbahn) einfädelt, das andere vorausfahrende Fahrzeug 2 sich in die Nachbarfahrspur 51 (Hauptfahrbahn) einfädeln und das andere vorausfahrende Fahrzeug 3 auf der Nachbarfahrspur 51 plötzlich bremsen und in den vorderen Bereich ZF gelangen, wie in 9B dargestellt ist, und es wird bestimmt, dass eine ODD-Abweichung erfolgt ist; wenn auf die Beendigung des automatisierten Spurwechsels und die Anforderung zur Übernahme des Lenkens und des Bremsens/Fahrens hingewiesen wird, kann selbst dann, wenn der vom Hinweis überforderte Fahrer eine übermäßige Lenkbetätigung oder Betätigung des Bremspedals durchführt, eine Übersteuerung vermieden werden, weil die Lenkungsübersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium eines Lenkeingriffs dienen, und die ACC-Bremspedal-/Gaspedalübersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium eines Bedieneingriffs dienen, gleichzeitig mit der ODD-Abweichung zu einem Wert geändert werden, der höher als während des normalen Betriebs innerhalb der System-ODD ist, wodurch eine Umschaltung zur Rückfallsteuerung (Fb) in den Zustand ermöglicht wird, in dem die ACC- und die automatische Lenkfunktion fortgesetzt werden, wie in 9C dargestellt ist, und ein Verlassen der Fahrspur und ein Schlingern aufgrund eines übermäßigen Lenkeingriffs und einer Beschleunigung (OA), Verzögerung (OB) und eine damit verbundene Annäherung an die anderen Fahrzeuge 3 und 4 aufgrund des übermäßigen Bedieneingriffs können vermieden werden.
Wie in 9C veranschaulicht ist, kann ein Fahrspurzusammenführungsabschnitt Zc als außerhalb der ODD eingestellt werden, und zur selben Zeit, zu der das Fahrzeug 1 basierend auf den Karteninformationen 23 und den von den Positionierungsmitteln 24 erhaltenen Positionsinformationen in den Fahrspurzusammenführungsabschnitt Zc gelangt, können die Lenkungsübersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium eines Lenkeingriffs dienen, und die ACC-Bremspedal-/Gaspedalübersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium eines Bedieneingriffs dienen, zu einem Wert geändert werden, der höher als während des normalen Betriebs innerhalb der System-ODD ist.
(Beispiel 4; Verkehrssituation; bei einer ODD-Abweichung aufgrund eines Einscherens eines anderen Fahrzeugs in einem Fahrspurabzweigungsabschnitt)
Wie in 10A dargestellt ist, kann in einem Abzweigungsabschnitt von einer Hauptfahrbahn zu einer Abfahrt an einer Anschlussstelle, einer Kreuzung oder dergleichen in einer Situation, in der sich ein anderes vorausfahrendes Fahrzeug 2 auf einer Fahrspur 51 (Hauptfahrbahn) vor dem Fahrzeug 1, aber außerhalb des vorderen Bereichs ZF befindet und sich kein anderes Fahrzeug im vorderen Bereich ZF der linken Nachbarspur 50 (Abfahrt) befindet, wenn das Fahrzeug 1 durch den automatisierten Spurwechsel LC von der eigenen Fahrspur 51 (Hauptfahrbahn) zur Nachbarspur 50 (Abfahrt) gelenkt wird, das andere vorausfahrende Fahrzeug 2 verzögern und zur linken Fahrspur wechseln, vorne einscheren und in den vorderen Bereich ZF gelangen, wie in 10B dargestellt ist, und es wird bestimmt, dass eine ODD-Abweichung erfolgt ist; wenn auf die Beendigung des automatisierten Spurwechsels und eine Anforderung zur Übernahme des Lenkens und des Bremsens/Fahrens hingewiesen wird, kann selbst dann, wenn der vom Hinweis überforderte Fahrer eine übermäßige Betätigung des Bremspedals oder des Gaspedals durchführt, eine Übersteuerung vermieden werden, weil die Lenkungsübersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium eines Lenkeingriffs dienen, und die ACC-Bremspedal-/Gaspedalübersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium eines Bedieneingriffs dienen, gleichzeitig mit der ODD-Abweichung zu einem Wert geändert werden, der höher als während des normalen Betriebs innerhalb der System-ODD ist, wodurch eine Umschaltung zur Rückfallsteuerung (Fb) in den Zustand ermöglicht wird, in dem die ACC- und die automatische Lenkfunktion fortgesetzt werden, wie in 10C dargestellt ist, und ein Verlassen der Fahrspur und ein Schlingern aufgrund eines übermäßigen Lenkeingriffs und einer Beschleunigung (OA), Verzögerung (OB) und eine damit verbundene Annäherung an die anderen Fahrzeuge 2 und 4 aufgrund des übermäßigen Bedieneingriffs können vermieden werden.
Wie in 10C veranschaulicht ist, kann ein Fahrspurabzweigungsabschnitt Zd als außerhalb der ODD eingestellt werden, und zur selben Zeit, zu der das Fahrzeug 1 in den Fahrspurabzweigungsabschnitt Zd gelangt, können die Lenkungsübersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium eines Lenkeingriffs dienen, und die ACC-Bremspedal-/Gaspedalübersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium eines Bedieneingriffs dienen, zu einem Wert geändert werden, der höher als während des normalen Betriebs innerhalb der System-ODD ist.
Die Ausführungsform veranschaulicht den Fall, in dem sowohl die ACC-Funktion (Längssteuerung) als auch die automatische Lenkfunktion (Quersteuerung) zum Zeitpunkt der ODD-Abweichung zur Rückfallsteuerung umschalten, wobei es möglich ist, die Umschaltung nur einer Funktion zur Rückfallsteuerung gemäß den Inhalten eines ODD-Abweichungsereignisses zu konfigurieren.
Obwohl die Ausführungsform auch in einer Form, bei der nur entweder die Änderung des ACC-Übersteuerungsschwellenwerts oder die Änderung des Lenkungsübersteuerungsschwellenwerts angewandt wird, einer Form, bei der nur entweder der Gaspedal-Übersteuerungsschwellenwert oder der Bremspedal-Übersteuerungsschwellenwert angewandt wird, oder einer Form, bei der nur der Übersteuerungsschwellenwert durch additives Lenken oder der Übersteuerungsschwellenwert durch subtraktives Lenken angewandt wird, ausführbar ist, ist es ferner bevorzugt, alle drei Änderungen der Schwellenwerte gleichzeitig auszuführen, wie oben beschrieben ist.
Obwohl in der Ausführungsform nur derjenige Fall beschrieben worden ist, bei dem der Gaspedal-Übersteuerungsschwellenwert basierend auf der Motordrehmomentanforderung infolge einer Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer eingestellt wird, kann der Gaspedal-Übersteuerungsschwellenwert auch so konfiguriert sein, dass er basierend auf dem Durchdrücken des Gaspedals durch den Fahrer, d. h. eine Gaspedalposition, eingestellt wird.
Auf dieselbe Weise kann, obwohl in der Ausführungsform nur derjenige Fall beschrieben worden ist, bei dem der Bremspedal-Übersteuerungsschwellenwert basierend auf der Verzögerungsanforderung infolge einer Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer eingestellt wird, der Bremspedal-Übersteuerungsschwellenwert auch so konfiguriert sein, dass er basierend auf dem Durchdrücken des Bremspedals durch den Fahrer, d. h. eine Bremspedalposition, eingestellt wird.
Obwohl in der Ausführungsform derjenige Fall beispielhaft veranschaulicht worden ist, in dem der Lenkungsübersteuerungsschwellenwert basierend auf dem Lenkdrehmoment eingestellt wird, kann der Lenkungsübersteuerungsschwellenwert auch so konfiguriert sein, dass er basierend auf dem Lenkwinkel, der Lenkwinkelgeschwindigkeit oder dergleichen eingestellt wird.
Obwohl einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, und zahlreiche Modifikationen und Änderungen innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung sind möglich.
Bezugszeichenliste

10: Steuergerät für das automatisierte Fahren
11: Umgebungszustand-abschätzender Teil
12: Routenerzeugungsteil
13: Fahrzeugsteuerteil
14: ACC-Steuergerät
15: LKA-Steuergerät
21: Externer Sensor
22: Interner Sensor
31: EPS-Steuergerät
32: Motorsteuerung
33: ESP/ABS-Steuergerät
34: Manuelles Lenken (Lenkrad)
41: Lenkung
42: Motor
43: Bremse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012096569 A [0004]

Claims

Fahrsteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend: einen Umgebungszustand-abschätzenden Teil, umfassend eine Umgebungserkennungsfunktion zur Erkennung einer Fahrspur des Fahrzeugs und von Nachbarspuren und anderer Fahrzeuge in den jeweiligen Spuren und eine Funktion zum Erhalt des Bewegungszustandes des Fahrzeugs; einen Routenerzeugungsteil zur Erzeugung einer Zielroute basierend auf Informationen, die vom Umgebungszustand-abschätzenden Teil erhalten werden; und einen Fahrzeugsteuerteil zur Durchführung einer Geschwindigkeitssteuerung und einer Lenksteuerung, um zu bewirken, dass das Fahrzeug der Zielroute folgt, und der Folgendes aufweist: eine Abstandsregeltempomat- (ACC-)Funktion zur Durchführung einer Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit entsprechend der Zielgeschwindigkeit, wenn sich in der Fahrspur des Fahrzeugs kein anderes vorausfahrendes Fahrzeug befindet, und zur Durchführung der Folgefahrt, indem ein vorbestimmter Fahrzeugabstand beibehalten wird, wenn ein anderes vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist; eine Spurhalteassistent- (LKA-)Funktion zum Halten der Fahrt mittels der auf die Zielroute gerichteten Folgesteuerung innerhalb der Fahrspur des Fahrzeugs; eine Funktion zur Durchführung eines automatisierten Spurwechsels zu einer Nachbarspur, wenn in einem vorbestimmten Bereich in der Nachbarspur kein anderes Fahrzeug vorhanden ist; eine Übersteuerungsfunktion zum Beenden der automatisierten Spurwechselfunktion durch einen Bedieneingriff des Fahrers und eine Funktion zur Durchführung einer Rückfallsteuerung [fallback control] der automatisierten Spurwechselfunktion, wobei der Fahrer auf die Beendigung der automatisierten Spurwechselfunktion und auf die Bedienübernahme zu einem Zeitpunkt der Abweichung von einem festgelegten Systembetriebsbereich während des Betriebs der automatisierten Spurwechselfunktion hingewiesen wird, dadurch gekennzeichnet, dass Übersteuerungsschwellenwerte, die als Bestimmungskriterium des Bedieneingriffs zum Beenden der automatisierten Spurwechselfunktion dienen, so konfiguriert sind, dass sie zu einem Zeitpunkt der Abweichung vom festgelegten Systembetriebsbereich zu einem Wert geändert werden, der höher als beim normalen Betrieb innerhalb des festgelegten Systembetriebsbereichs ist.
Fahrsteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Abweichung vom festgelegten Systembetriebsbereich auf der Grundlage bestimmt wird, dass ein beliebiger der folgenden Werte vom festgelegten Systembetriebsbereich abweicht: Fahrzeugzustände, die mittels des Umgebungszustand-abschätzenden Teils erhalten werden; Verkehrssituationen, einschließlich eines Einscherens und eines plötzlichen Bremsens anderer Fahrzeuge; Umgebungszustände, einschließlich einer Änderung der Straßenoberfläche; und Straßenbedingungen einschließlich eines Endens einer Fahrbahnmarkierung, einer Verminderung der Zahl von Fahrspuren und eines Fahrspurzusammenführungsabschnitts und eines Fahrbahnabzweigungsabschnitts, die mittels des Umgebungszustand-abschätzenden Teils unter Verwendung von Karteninformationen und Positionsbestimmungsmitteln erhalten werden.
Fahrsteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Übersteuerungsschwellenwerte einen Gaspedalübersteuerungsschwellenwert, der als Bestimmungskriterium für den Gaspedalbedieneingriff dient, und/oder einem Bremsübersteuerungsschwellenwert, der als Bestimmungskriterium für den Bremsbedieneingriff dient, umfassen.
Fahrsteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Übersteuerungsschwellenwerte einen Lenkungsübersteuerungsschwellenwert umfassen, der als Bestimmungskriterium für den Lenkbedieneingriff dient.
Fahrsteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Übersteuerungsschwellenwerte zum Zeitpunkt der Abweichung vom festgelegten Systembetriebsbereich vom Hinweis auf die Beendigung der automatisierten Spurwechselfunktion und auf die Bedienübernahme bis zum Ende der Rückfallsteuerung beibehalten werden.