DE112010003977T5 - Fahrzeugsteuervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Fahrzeugsteuervorrichtung (100), die ein Fahrzeug (10) steuert, das mit einer Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung (200) versehen ist, die in der Lage ist, zum Herbeiführen einer Änderung in einem Lenkwinkel eines gelenkten Rades dem gelenkten Rad Lenkkraft zu beaufschlagen, aufweisend: eine Differenzerfassungseinrichtung (100), die eine Positionsdifferenz erfasst, die ein Relativpositionsverhältnis zwischen einem beizubehaltenden Sollfahrpfad und dem Fahrzeug (10) bestimmt; eine Bestimmungseinrichtung (100), die einen Steuerungsbetrag der Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung (200) auf Basis der erfassten Positionsdifferenz bestimmt; einen Controller (100), der einen Fahrpfad des Fahrzeugs auf dem Sollfahrpfad hält durch Steuern der Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung (200) gemäß dem bestimmten Steuerungsbetrag; eine Lenkeingabeerfassungseinrichtung (100), die erfasst eine Lenkeingabe in eine Lenkeingabeeinrichtung durch einen Fahrer; und eine Korrektureinrichtung (100), die eine Bestimmungsreferenz des Steuerungsbetrages der Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung (200) korrigiert, sodass, wenn eine Lenkeingabe erfasst wird während der Fahrpfad auf dem Sollfahrpfad gehalten wird, diese Lenkeingabe wiedergegeben wird.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft das technische Gebiet einer Fahrzeugsteuervorrichtung, die ein Fahrzeug steuert, das zum Beispiel mit EPS (Electric controlled Power Steering – elektrisch gesteuerte Hilfskraftlenkung), VGRS (Variable Gear Ratio Steering – Variabel-Übersetzungsverhältnis-Lenkung), ARS (Activ Rear Steering – aktive Hecklenkung) oder SBW (Steer by Wire – drahtgebundene Lenkung) oder dergleichen versehen ist, und die eingerichtet ist, sodass sie in der Lage ist, eine Funktion zu realisieren, die unter Verwendung dieser Funktionen einen Fahrpfad des Fahrzeugs auf einen Sollfahrpfad hält, wie beispielsweise LKA (Lane Keeping Assist – Fahrspurhalteunterstützung) oder dergleichen.
  • 2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
  • Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung JP 2007-160998 A beschreibt zum Beispiel eine solche Vorrichtung, die während einer Fahrspurhalteunterstützung durchgeführt wird, einen Betätigungsbetrag eines Lenkrades durch einen Fahrer berücksichtigt. Mit der in JP 2007-160998 A beschriebenen Lenksteuervorrichtung kann, wenn der Fahrer, während eine Fahrspurhalteunterstützung durchgeführt wird, das Lenkrad betätigt (d. h. dreht), eine gegenseitige Beeinflussung von der Lenkradbetätigung und der Lenksteuerung auf geeignete Weise verhindert werden, indem ein zu der Lenksteuerung gehörender Steuerungsbetrag gemäß diesem Betätigungsbetrag reduziert wird.
  • Ferner beschreibt die veröffentlichte japanische Patentanmeldung JP 2007-030612 A eine Hilfskraftlenkvorrichtung, die das Lenkgefühl verbessert, indem ein Dämpfungs-Steuerungsbetrag der EPS erhöht wird, wenn der Fahrer während der Durchführung einer Fahrspurhalteunterstützung lenkt.
  • Gemäß dem zugehörigen Stand der Technik in jeder der oben beschriebenen Publikationen kann, wenn es während der Durchführung einer Fahrspurhalteunterstützung eine Lenkeingabe durch den Fahrer gibt, verhindert werden, dass sich eine zu der Fahrspurhalteunterstützung gehörende Lenksteuerung und eine Lenksteuerung gemäß einer Lenkeingabe durch den Fahrer gegenseitig beeinflussen. Da jedoch bei dem Versuch, eine Lenkabsicht des Fahrers zu realisieren, der zum Durchführen einer Fahrspurhalteunterstützung verwendete Lenksteuerungsbetrag selbst korrigiert wird, hat dies eine signifikante Verminderung in einer Fahrspurhalteunterstützungs-Konvergenz zur Folge. Wenn das Fahrzeug während solch einer Steuerung infolge einer durch einen Querwind oder ein Straßengefälle verursachten Störung von dem Sollfahrpfad abweicht, ist es daher nicht so einfach, das Fahrzeug auf den Sollfahrpfad zurückzuführen. D. h., der zugehörige Stand der Technik leidet unter dem technischen Problem, dass die Steuerungsqualität einer Fahrspurhalteunterstützung, welche kritisch ist, infolge der Tatsache abnimmt, dass es unmöglich ist, eine Lenkabsicht des Fahrers wiederzugeben, ohne die Konvergenz einer Fahrspurhalteunterstützung zu reduzieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In Anbetracht der vorhergehenden Probleme stellt diese Erfindung eine Fahrzeugsteuervorrichtung bereit, die in der Lage ist, ohne die Steuerungsqualität einer Fahrspurhalteunterstützung zu reduzieren, eine gegenseitige Beeinflussung zwischen einer zu der Fahrspurhalteunterstützung gehörenden Lenksteuerung und einer eine Lenkabsicht eines Fahrers widerspiegelnde Lenksteuerung zu verhindern.
  • Daher betrifft ein erster Aspekt der Erfindung eine Fahrzeugsteuervorrichtung, die ein Fahrzeug steuert, das mit einer Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung versehen ist, die in der Lage ist, eine Lenkkraft zu beaufschlagen, um eine Änderung in einem Lenkwinkel eines gelenkten Rades für das gelenkte Rad herbeizuführen. Diese Fahrzeugsteuervorrichtung weist auf: eine Differenzerfassungseinrichtung, die eingerichtet ist, eine Positionsdifferenz zu erfassen, die ein Relativpositionsverhältnis zwischen einem beizubehaltenden Sollfahrpfad und dem Fahrzeug bestimmt; eine Bestimmungseinrichtung, die eingerichtet ist, auf Basis der erfassten Positionsdifferenz einen Steuerungsbetrag der Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung zu bestimmen, um einen Fahrpfad des Fahrzeugs auf dem Sollfahrpfad zu halten; einen Controller, der eingerichtet ist, durch Steuern der Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung gemäß dem bestimmten Steuerungsbetrag den Fahrpfad auf dem Sollfahrpfad zu halten; eine Lenkeingabeerfassungseinrichtung, die eingerichtet ist, eine Lenkeingabe in eine Lenkeingabeeinrichtung durch einen Fahrer zu erfassen; und eine Korrektureinrichtung, die eingerichtet ist, eine Bestimmungsreferenz des Steuerungsbetrages zu korrigieren, sodass die erfasste Lenkeingabe wiedergegeben wird, wenn die Lenkeingabe erfasst wird, während der Fahrpfad auf dem Sollfahrpfad gehalten wird.
  • Wie oben beschrieben, ist das die Erfindung betreffende Fahrzeug mit einer Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung versehen. Die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung ist eine Einrichtung, die eine physikalische, mechanische, elektrische oder magnetische Struktur hat, die in der Lage ist, eine Lenkkraft zu beaufschlagen, die entweder direkt oder indirekt eine Änderung in einem Lenkwinkel des gelenkten Rades (eines sogenannten ”aktuellen Lenkwinkels”) in Bezug auf das gelenkte Rad (bevorzugt die Vorderräder oder die Vorder- und Hinterräder) herbeiführt. Darüber hinaus ist die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung eine Einrichtung, die in der Lage ist, die Beaufschlagungscharakteristik der Lenkkraft durch den Betrieb eines später beschriebenen Controllers zu steuern. Diese Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung ist eine Einrichtung, bei welcher die Änderungscharakteristik des Lenkwinkels des gelenkten Rades in Bezug auf eine durch den Fahrer über irgendeine einer Vielzahl von Arten von Lenkeingabeeinrichtungen, wie beispielsweise ein Lenkrad, beaufschlagte Lenkeingabe uneindeutig geändert werden kann. Die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung hat vorzugsweise eine Struktur, in welcher diverse Motoren oder Stellglieder, die von einer Energiespeichereinrichtung, wie beispielsweise einer Batterie, bereitgestellte Energieressourcen verwenden und die in der Lage sind, diese Art von Lenkkraft zu generieren, zwischen der Lenkeingabeeinrichtung und dem gelenkten Rad eingefügt sind.
  • Einige praktische Formen solch einer Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung umfassen zum Beispiel eine Einrichtung, die eine Lenkausgabewelle, die mit einem gelenkten Rad verbunden ist, relativ zu einer Lenkeingabewelle, die direkt oder indirekt mit einer Lenkeingabeeinrichtung verbunden ist, rotieren kann, wie beispielsweise eine VGRS, oder eine Einrichtung, die physikalisch von einer Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung separiert ist, wie beispielsweise eine SBW. Ferner muss die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung nicht notwendigerweise den Lenkwinkel des gelenkten Rades zu einem Steuerungsbetrag machen. D. h., die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung kann auch eine Art Hilfskraftlenkeinrichtung sein, wie beispielsweise eine EPS, die in der Lage ist, ein Lenkmoment unabhängig von einem Fahrerlenkmoment, das eine Art Lenkeingabe ist, zu beaufschlagen.
  • Die Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung, die ein die Erfindung betreffendes Fahrzeug steuert, das mit solch einer Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung versehen ist, und die die Form von zum Beispiel irgendeiner einer Vielzahl von Arten von Computersystemen oder dergleichen annehmen kann, wie beispielsweise einer Vielzahl von Arten von Controllern oder Mikrocomputern oder einer Vielzahl von Arten von Verarbeitungseinheiten, wie eine oder eine Mehrzahl von ECU's (Electronic Control Units – elektronische Steuereinheiten), die wie geeignet eine oder eine Mehrzahl von CPU's (Central Processing Units – zentrale Verarbeitungseinheiten), MPU's (Micro Processing Units – Mikroverarbeitungseinheiten), eine Vielzahl von Prozessoren oder eine Vielzahl von Controllern oder ferner eine Vielzahl von Speichereinrichtungen aufweisen können, wie beispielsweise ein ROM (Read Only Memory – Nur-Lese-Speicher), ein RAM (Random Access Memory – Direktzugriffspeicher), einen Zwischenspeicher oder einen Flash-Speicher.
  • Mit der Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß der Erfindung wird die Positionsdifferenz erfasst, indem eine Differenzerfassungseinrichtung betrieben wird, wenn die Fahrzeugsteuervorrichtung betrieben wird. Hier ist die Positionsdifferenz eine Differenz, die das Relativpositionsverhältnis zwischen einem beizubehaltenden Sollfahrpfad und dem Fahrzeug bestimmt, und ist eine physikalische Größe, die ein Referenzwert werden kann, um zu bewirken, dass das Fahrzeug entlang des Sollfahrpfads fährt. Die Positionsdifferenz kann als eine bevorzugte Ausführungsform eine Gierwinkeldifferenz und/oder eine Differenz einer Seitwärtsposition des Fahrzeugs in Bezug auf den Sollfahrpfad aufweisen.
  • Im Übrigen kann der Sollfahrpfad ein zu verfolgender virtueller Fahrpfad sein, der durch irgendeines einer Vielzahl von Zielobjekten, wie beispielsweise eine weiße Linie oder eine Fahrspurmarkierung, bestimmt wird, oder er kann einfach eine Eigenschaftl sein, die in Echtzeit durch eine Sollposition des Fahrzeugs, die sukzessive auf einer Zeitachse festgelegt wird, festgelegt wird.
  • Wenn die Positionsdifferenz erfasst ist, wird der Steuerungsbetrag der Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung zum Halten des Fahrpfades des Fahrzeugs auf dem Sollfahrpfad von einer Bestimmungseinrichtung auf Basis der erfassten Positionsdifferenz bestimmt.
  • Übrigens kann in Anbetracht der Tatsache, dass es einen breiten Bereich praktischer Formen gibt, die von der Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung angenommen werden können, auch der von der Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung bestimmte Steuerungsbetrag irgendeine von diversen Formen annehmen. D. h., der Steuerungsbetrag kann ein Lenkwinkel des gelenkten Rades als ein endgültiges Steuerungsziel, ein anderer Rotationswinkel, der eine Änderung in dem Lenkwinkel des gelenkten Rades herbeiführt, oder ein Steuerungsbetrag einer Treibereinrichtung (wie beispielsweise ein Treiberstromwert oder eine relative Treibereinschaltdauer) sein, um diese Winkel aktuell zu ändern. Ferner kann der Steuerungsbetrag der Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung in einer Weise bestimmt werden, die einen Weg zum Ändern des Gierwinkels oder einen Weg zum Ändern der Querbeschleunigung des Fahrzeugs oder dergleichen wiedergibt, der/die auf Basis der Positionsdifferenz bestimmt wird.
  • Wenn der Steuerungsbetrag auf diese Weise bestimmt wird, wird die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung von dem Controller gemäß diesem bestimmten Steuerungsbetrag gesteuert, um schließlich eine Änderung im Lenkwinkel des gelenkten Rades herbeizuführen und somit den Fahrpfad des Fahrzeugs auf dem Sollfahrpfad zu halten. Jedoch betrifft in diesem Fall die Formulierung ”Halten des Fahrpfades des Fahrzeugs auf dem Sollfahrpfad” nicht nur ein vollständiges Übereinstimmen des Fahrpfades des Fahrzeugs mit dem Sollfahrpfad, sondern auch das Bringen des Fahrpfades des Fahrzeugs in die Nähe oder auf den Sollfahrpfad sowie das Fortsetzen des Haltens einer festen Differenz zwischen dem Fahrpfad des Fahrzeugs und dem Sollfahrpfad. Im Übrigen wird nachstehend ein Fahrzustand, in welchem der Fahrpfad auf dem Sollfahrpfad gehalten wird, wenn geeignet, einfach als ein Zustand bezeichnet werden, in welchem eine Fahrspurhalteunterstützung durchgeführt wird.
  • Indessen ermöglicht eine bevorzugte Konfiguration des Fahrzeugs dem Fahrer, sogar während solch eine Fahrspurhalteunterstützung durchgeführt wird, eine Lenkeingabeeinrichtung frei auf Basis seiner oder ihrer eigenen Lenkabsicht zu betätigen.
  • Hier ist es sowohl vernünftig als auch bevorzugt, dass diese Art Fahrspurhalteunterstützung schnell abgebrochen wird, wenn es eine relativ große Lenkeingabe gibt, wenn beispielsweise der Fahrer Fahrspuren zu wechseln wünscht. Jedoch muss in einem Fall, wenn beispielsweise der Fahrer beabsichtigt einen Fahrpfad beizubehalten, der weiterhin innerhalb der Fahrspur ist, jedoch ein wenig weg von dem Sollfahrpfad ist, die Fahrspurhalteunterstützung, sogar wenn es eine Lenkeingabe durch den Fahrer gibt, fortgesetzt werden.
  • Jedoch versuchen, wenn eine Fahrspurhalteunterstützung fortgesetzt wird, die Bestimmungseinrichtung und der Controller folgerichtig zu bewirken, dass das Fahrzeug dem Sollfahrpfad folgt, sodass, sogar wenn auf Basis einer Absicht des Fahrers oder der Fahrerin selbst eine Übersteuerungsbetätigung der Lenkeingabeeinrichtung durchgeführt wird, die Änderung in dem Lenkwinkel des gelenkten Rades, die zu jener Übersteuerungsbetätigung korrespondiert, von der Steuerungslogik zum Beibehalten der Fahrspurhalteunterstützung zumindest qualitativ aufgehoben werden wird. D. h., die eine Fahrspurhalteunterstützung betreffende Steuerungslogik kann die Übersteuerungsbetätigung beeinträchtigen, was es schwierig macht, die Absicht des Fahrers in dem Verhalten des Fahrzeugs wiederzugeben.
  • Natürlich wird, wenn die interne Logik des Steuerungsbetrag-Bestimmungsprozesses der Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung auf Basis der Positionsdifferenz verändert wird, zum Beispiel wenn ein elementarer Wert, der die Regelung selbst gestaltet, wie beispielsweise der Rückführ-Übertragungsfaktor der Seitwärtsdifferenz oder der Rückführ-Übertragungsfaktor der Gierwinkeldifferenz, geändert wird, um diese Art von Steuerungsstörung zu vermeiden, eine Positionsdifferenz wegen einem Störelement anders als der Übersteuerungsbetätigung, wie beispielsweise einem Querwind oder einem Straßengefälle oder dergleichen, in ähnlicher Weise als ein Kompromiss dafür erlaubt, dass die Übersteuerungsbetätigung des Fahrers in einfacher Weise in der Lenkwinkeländerung wiedergegeben wird. D. h., wenn solch ein Schritt in Anspruch genommen wird, wird sich die Konvergenzgenauigkeit der eine Fahrspurhalteunterstützung betreffenden Steuerung signifikant vermindern, sodass sich die Steuerungsqualität der Fahrspurhalteunterstützung selbst verschlechtern wird.
  • Daher ist die Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß der Erfindung in der Lage, eine Übersteuerungsabsicht des Fahrers genau wiederzugeben, während sie die Steuerungsqualität der Fahrspurhalteunterstützung aufrechterhält, wie nachstehend beschrieben.
  • D. h., mit der Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß der Erfindung wird eine Lenkeingabe durch den Fahrer von der Lenkeingabeerfassungseinrichtung erfasst, wenn die Fahrzeugsteuervorrichtung im Betrieb ist. Hier ist es ausreichend, dass die Lenkeingabeerfassungseinrichtung eine Struktur hat, die in der Lage ist, zumindest zu erfassen, ob es eine Lenkeingabe gibt, die auf einer Lenkabsicht des Fahrers basiert. Bevorzugter ist die Lenkeingabeerfassungseinrichtung eingerichtet, sodass sie das Ausmaß dieser Lenkeingabe erfassen kann. Eine Erfassung der Lenkeingabe kann im Wesentlichen durch einen Schritt, wie zum Beispiel ein Überwachen der Sensorausgabe eines Lenkwinkelsensors oder dergleichen, realisiert werden. Jedoch braucht, wenn eine Fahrspurhalteunterstützung durchgeführt wird, der Betätigungsbetrag der Lenkeingabeeinrichtung nicht immer Null sein, sodass es beim Erfassen, ob es eine Lenkeingabe gibt, bevorzugt ist, dass jeglicher Effekt des Lenkwinkels der zum Implementieren einer Fahrspurhalteunterstützung benötigten Lenkeingabeeinrichtung unterdrückt wird.
  • Genauer kann, wenn der Lenkwinkel der Lenkeingabeeinrichtung A° ist und der Lenkwinkel der Lenkeingabeeinrichtung zum Durchführen einer Fahrspurhalteunterstützung B° ist, dann der zu einer Übersteuerungsbetätigung durch den Fahrer korrespondierende Lenkwinkel (d. h. die Lenkeingabe) als (A – B)° erachtet werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Lenkeingabe bevorzugt mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen, um die Effekte von geringfügiger Schwingung und dergleichen, die natürlich auftritt, und Gewohnheiten des Fahrers zu eliminieren.
  • Andererseits ist die Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß der Erfindung so konfiguriert, dass eine Bestimmungsreferenz des Steuerungsbetrags von einer Korrektureinrichtung korrigiert wird, wenn eine Lenkeingabe von der Lenkeingabeerfassungseinrichtung erfasst wurde, während der Fahrpfad auf dem Sollfahrpfad gehalten wird.
  • Hier ist die Bestimmungsreferenz des Steuerungsbetrags gemäß der Erfindung eine Bedingung, die eine Bedingung oder Basis für eine Steuerungsbetragbestimmung ist und die nicht die Steuerungslogik beeinflusst, die angewendet wird, wenn der Controller den Steuerungsbetrag bestimmt. Eine bevorzugte Art ist ein Eingabewert oder ein Ausgabewert oder dergleichen der Steuerungslogik. Die Positionsdifferenz ist zum Beispiel als dieser Eingabewert geeignet, und der Steuerungsbetrag selbst ist zum Beispiel als der Ausgabewert geeignet.
  • Wenn diese Bestimmungsreferenz des Steuerungsbetrags auf diese Weise korrigiert wird, wird eine Lenkabsicht des Fahrers in dem endgültigen Lenkwinkeländerungsbetrag oder dem Konvergenzziel der die Fahrspurhalteunterstützung betreffenden Steuerung wiedergegeben werden, sodass die Konvergenzgenauigkeit selbst in Bezug auf das Konvergenzziel im Wesentlichen unbeeinflusst ist. Daher kann das Fahrzeugverhalten in Bezug auf eine Störung von einem Querwind oder einem Straßengefälle oder dergleichen schnell wiederhergestellt werden. Indessen kann, wenn es eine Übersteuerungsbetätigung gibt, die auf einer Absicht des Fahrers oder der Fahrerin selbst basiert, diese Übersteuerungsbetätigung zuverlässig in der Änderung im Verhalten des Fahrzeugs wiedergegeben werden. D. h., eine gegenseitige Beeinflussung zwischen der eine Fahrspurhalteunterstützung betreffenden Lenksteuerung und einer Lenksteuerung, die eine Lenkabsicht des Fahrers wiedergibt, kann ohne die Steuerungsqualität der Fahrspurhalteunterstützung zu reduzieren verhindert werden.
  • Ferner kann bei der oben beschriebenen Fahrzeugsteuervorrichtung die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung eine Variabel-Lenkwinkel-Einrichtung aufweisen, die in der Lage ist, ein Verhältnis zwischen einem Lenkwinkel der Lenkeingabeeinrichtung und dem Lenkwinkel des gelenkten Rades zu ändern, und kann der Controller den Lenkwinkel des gelenkten Rades über die Variabel-Lenkwinkel-Einrichtung unabhängig von einer Lenkeingabe durch den Fahrer ändern.
  • Gemäß dieser Fahrzeugsteuervorrichtung weist die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung gemäß der Erfindung eine Variabel-Lenkwinkel-Einrichtung auf, die in der Lage ist, das Verhältnis zwischen dem Lenkwinkel der Lenkeingabeeinrichtung und dem Lenkwinkel des gelenkten Rades zu ändern, wie beispielsweise eine VGRS oder SBW oder dergleichen. Ferner lenkt, wenn an dem Fahrzeug 10 eine Fahrspurhalteunterstützung durchgeführt wird, der Controller das gelenkte Rad durch Steuern dieser Variabel-Lenkwinkel-Einrichtung unabhängig von einer Lenkeingabe durch den Fahrer.
  • Daher ist gemäß dieser Struktur auch eine Fahrspurhalteunterstützung gemäß einer Art von automatischer Lenkung, die als sogenanntes Freihandfahren bezeichnet wird, möglich, sodass die Lenkbelastung des Fahrers geeignet reduziert werden kann. Ferner ist bei dieser Art von Variabel-Lenkwinkel-Einrichtung der Steuerungsbetrag ein zu dem Lenkwinkel des gelenkten Rades korrespondierender Wert, sodass die praktischen Vorteile der Erfindung, d. h. eine relativ hohe Steuerungsgenauigkeit des Fahrzeugverhaltens und das Verhindern einer gegenseitigen Beeinflussung zwischen der eine Fahrspurhalteunterstützung betreffenden Lenksteuerung und der Lenksteuerung, die eine Lenkabsicht des Fahrers wiedergibt, ohne Reduzierung der Steuerungsqualität der Fahrspurhalteunterstützung zuverlässig erlangt werden können.
  • Ferner kann bei der oben beschriebenen Fahrzeugsteuervorrichtung die Bestimmungsreferenz eine Bedingung sein, die die Positionsdifferenz bestimmt.
  • Gemäß dieser Fahrzeugsteuervorrichtung werden diverse Bedingungen, die die Positionsdifferenz als die Bestimmungsreferenz bestimmen, korrigiert. Die Positionsdifferenz entspricht sozusagen einem Eingangswert der die Fahrspurhalteunterstützung betreffenden Logiksteuerung und beeinflusst, da sie absolut keinen Bezug zu den diversen Rückführungsübertragungsfaktoren hat, die die Steuerungslogik selbst gestalten, keinesfalls die Konvergenz der die Fahrspurhalteunterstützung betreffenden Steuerung. Daher kann, ohne Reduzieren der Steuerungsqualität einer Fahrspurhalteunterstützung, eine Lenkabsicht des Fahrers genau in einer Änderung in dem Lenkwinkel des gelenkten Rades wiedergegeben werden.
  • Ferner kann bei der oben beschriebenen Fahrzeugsteuervorrichtung die Bedingung, die die Positionsdifferenz bestimmt, der Sollfahrpfad sein und kann die Korrektureinrichtung den Sollfahrpfad in Richtung zu einer Lenkrichtung, die von der erfassten Lenkeingabe bestimmt ist, verlagern.
  • Gemäß dieser Fahrzeugsteuervorrichtung wird der Sollfahrpfad selbst als die Bedingung, die die Positionsdifferenz bestimmt, so korrigiert, dass sich der Sollfahrpfad in die Richtung verlagert, in welche der Fahrer lenkt. Zum Beispiel wird, wenn der Fahrer einen Fahrpfad beibehalten möchte, der nach rechts (oder links) außerhalb des ursprünglichen Sollfahrpfads ist, während eine Fahrspurhalteunterstützung durchgeführt wird, der Sollfahrpfad nach rechts (oder links) verlagert. Die Wiedergabe der Lenkabsicht des Fahrers in dem Sollfahrpfad selbst auf diese Weise ermöglicht es, in geeigneter Weise eine Lenkabsicht des Fahrers wiederzugeben, ohne eine dem Folgen des Sollfahrpfads betreffende Konvergenzgeschwindigkeit oder Konvergenzgenauigkeit zu beinflussen.
  • Ferner kann bei der oben beschriebenen Fahrzeugsteuervorrichtung die Bedingung, die die Positionsdifferenz bestimmt, ein zulässiger Bereich der Positionsdifferenz sein und kann die Korrektureinrichtung den zulässigen Bereich bei Erfassung der Lenkeingabe im Vergleich zu einer Nichterfassung der Lenkeingabe vergrößern.
  • Gemäß dieser Fahrzeugsteuervorrichtung wird der zulässige Bereich der Positionsdifferenz zwischen dem Sollfahrpfad und dem Fahrzeug als eine Bedingung, die die Positionsdifferenz bestimmt, korrigiert. Hier ist der zulässige Bereich ein Versatzbereich, der für den Sollfahrpfad zulässig ist. Zum Beispiel ist, wenn der Fahrer einen Fahrpfad beibehalten möchte, der nach rechts (oder links) des ursprünglichen Sollfahrpfads versetzt ist, während eine Fahrspurhalteunterstützung durchgeführt wird, ein Versatz nach rechts (oder links) in Bezug auf den Sollfahrpfad zulässig und wird zum Beispiel die Positionsdifferenz in dem die Steuerungsbetragbestimmung betreffenden Prozess um diesen zulässigen Betrag vermindert. Daher gibt es, sogar wenn sich der Sollfahrpfad nicht ändert, anscheinend keine Positionsdifferenz, sodass es möglich ist, eine Situation zu verhindern, in welcher eine Änderung in dem Lenkwinkel des gelenkten Rades aus einer Übersteuerungsbetätigung durch den Fahrer heraus mit der eine Fahrspurhalteunterstützung betreffenden Steuerungslogik überlagert wird.
  • Ferner kann bei der oben beschriebenen Fahrzeugsteuervorrichtung die Lenkeingabeerfassungseinrichtung in der Lage sein, ein Ausmaß der Lenkeingabe zu erfassen, und kann die Korrektureinrichtung einen Korrekturbetrag der Bestimmungsreferenz mit Erhöhung der erfassten Lenkeingabe erhöhen.
  • Gemäß dieser Fahrzeugsteuervorrichtung erhöht sich der Korrekturbetrag der Bestimmungsreferenz mit der Erhöhung des Ausmaßes der Lenkeingabe, sodass eine Fahrspurhalteunterstützung, die eine Lenkabsicht des Fahrers genauer wiedergibt, möglich ist.
  • Ferner kann bei der oben beschriebenen Fahrzeugsteuervorrichtung die Korrektureinrichtung einen Korrekturbetrag der Bestimmungsreferenz gemäß einem Fahrzustand des Fahrzeugs verändern.
  • Wenn sich zum Beispiel die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (d. h. die Fahrzeuggeschwindigkeit) als der Fahrzustand ändert, ändert sich das Verhalten des Fahrzeugs in Bezug auf einen vorgegebenen Lenkwinkel des gelenkten Rades. Daher kann, wenn der Korrekturbetrag der den Steuerungsbetrag betreffenden Bestimmungsreferenz oder genauer der zulässige Betrag der Positionsdifferenz oder dergleichen in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit einheitlich festgelegt wird, eine Änderung in dem Lenkwinkel des gelenkten Rades infolge einer Übersteuerungsbetätigung unzureichend oder gegenteilig, übermäßig sein. In jedem Fall kann es dazu führen, dass eine Lenkabsicht des Fahrers nicht ausreichend wiedergegeben wird.
  • Ferner tendiert, wenn zum Beispiel die Krümmung (oder der Kurvenradius) des Sollfahrpfads als der Fahrzustand genommen wird und der Sollfahrpfad gerade oder im Wesentlichen gerade (d. h. mit einer kleinen Krümmung und einem großen Radius) ist, die Differenz der Seitwärtsposition dazu, die Gierwinkeldifferenz dazu, sich leichter als die Positionsdifferenz zu ändern, und der Effekt der Gierwinkeldifferenz auf das Fahrzeugverhalten nimmt zu (d. h., da der Fahrpfad gerade ist, sollte sich die Gierwinkeldifferenz grundsätzlich nicht so viel ändern). Andererseits tendiert, wenn der Sollfahrpfad gekrümmt ist (d. h. mit einer großen Krümmung und einem kleinen Radius), die Gierwinkeldifferenz dazu, sich leichter als die Differenz in der Seitwärtsposition als die Positionsdifferenz zu ändern, und der Effekt der Differenz der Seitwärtsposition auf das Fahrzeugverhalten nimmt zu.
  • Gemäß dieser Fahrzeugsteuervorrichtung ändert sich der Korrekturbetrag der Bestimmungsreferenz gemäß dem Fahrzustand des Fahrzeugs, sodass eine Lenkabsicht des Fahrers genau wiedergegeben werden kann und die Folgefähigkeit oder Konvergenz mit einer Fahrspurhalteunterstützung zuverlässiger gewährleistet werden kann.
  • Ferner kann bei der oben beschriebenen Fahrzeugsteuervorrichtung die Korrektureinrichtung die Bestimmungsreferenz innerhalb eines vorbestimmten begrenzten Bereichs, der durch einen oberen Grenzwert bestimmt ist, korrigieren.
  • Gemäß dieser Fahrzeugsteuervorrichtung wird die die Steuerungsbetragbestimmung betreffende Bestimmungsreferenz innerhalb eines vorbestimmten begrenzten Bereichs korrigiert. Im Ergebnis kann einer übermäßigen Übersteuerungsbetätigung durch den Fahrer eine feste Begrenzung beaufschlagt werden, sodass ein Fall, in dem als Ergebnis dessen, dass die Absicht des Fahrers wiedergegeben wird, eine Fahrspurhalteunterstützung signifikant gestört wird, verhindert werden kann. Diese Art von begrenztem Bereich kann so bestimmt werden, dass der Sollfahrpfad nicht von der existierenden Fahrspur abweichen wird, wenn das Korrekturziel der Sollfahrpfad ist, oder so vorbestimmt werden, dass die Querbeschleunigung des Fahrzeugs, die durch eine Änderung in dem Lenkwinkel des gelenkten Rades herbeigeführt wird, welche dadurch bewirkt wird, dass eine Übersteuerungsbetätigung wiedergegeben wird, nicht aus einem Steuerungsbereich für eine Fahrspurhalteunterstützung herausfallen wird.
  • Diese Arten von Operationen und andere Vorteile der Erfindung werden nun durch exemplarische Ausführungsformen, die als Nächstes beschrieben werden, verdeutlicht werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Signifikanz dieser Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung von exemplarischen Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, in welchen gleiche Ziffern gleiche Elemente bezeichnen, beschrieben werden, und wobei:
  • 1 eine schematische Ansicht ist, die konzeptionell die Struktur eines Fahrzeugs gemäß einer ersten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung zeigt,
  • 2 ein Ablaufdiagramm einer in dem Fahrzeug in 1 durchgeführten LKA-Steuerung ist, gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform,
  • 3 eine Ansicht ist, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen einer Sollquerbeschleunigung und einem LKA-Basis-Sollwinkel zeigt, gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform,
  • 4 eine Ansicht ist, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen einem Fahrpfadradius und einem Regulierungs-Übertragungsfaktor zeigt, gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform,
  • 5 ein Ablaufdiagramm einer EPS-Steuerung gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform ist,
  • 6 eine Ansicht ist, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen einem EPS-Basis-Sollmoment und einem Fahrerlenkmoment zeigt,
  • 7 ein Ablaufdiagramm einer VGRS-Steuerung gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform ist,
  • 8 eine Ansicht ist, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen einem Lenkungsübertragungsverhältnis und einer Fahrzeuggeschwindigkeit zeigt, gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform,
  • 9 eine Ansicht ist, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen einer VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe und einer Basiszulässig-Seitwärtsdifferenz zeigt, gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform,
  • 10 eine Ansicht ist, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen einem Fahrpfadradius und einem Seitwärtsdifferenz-Korrektur-Übertragungsfaktor zeigt, gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform,
  • 11 eine Ansicht ist, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen der VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe und einer Basiszulässig-Gierwinkeldifferenz zeigt, gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform,
  • 12 eine Ansicht ist, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen dem Fahrpfadradius und einem Gierwinkeldifferenz-Korrektur-Übertragungsfaktor zeigt, gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform, und
  • 13 eine Ansicht ist, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen der VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe und einem Übersteuerungskorrektur-VGRS-Sollwinkel zeigt, gemäß einer zweiten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend werden exemplarische Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuervorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden.
  • Zuerst wird unter Bezugnahme auf 1 die Struktur eines Fahrzeugs 10 gemäß einer ersten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden. Hier ist 1 eine schematische Ansicht, die konzeptionell die Basisstruktur des Fahrzeugs 10 zeigt.
  • In 1 weist das Fahrzeug 10 als die gelenkten Räder ein Paar von rechten und linken Vorderrädern FL und FR und ein Paar von linken und rechten Hinterrädern RL und RR auf. Das Fahrzeug 10 ist so strukturiert, dass es in der Lage ist, sich durch in eine Lenkrichtung Lenken dieser gelenkten Räder in eine gewünschte Richtung vorwärts zu bewegen. Das Fahrzeug 10 weist ferner eine ECU 100, ein VGRS-Stellglied 200, eine VGRS-Treibereinrichtung 300, ein EPS-Stellglied 400, eine EPS-Treibereinrichtung 500, ein ARS-Stellglied 600 und eine ARS-Treibereinrichtung 700 auf.
  • Die ECU 100 ist eine elektronische Steuereinheit, die eine CPU (Central Processing Unit – zentrale Verarbeitungseinheit), ein ROM (Read Only Memory – Nur-Lese-Speicher) und ein RAM (Random Access Memory – Direktzugriffsspeicher) aufweist, von denen keiner gezeigt ist, und die so eingerichtet ist, dass sie den Gesamtbetrieb des Fahrzeugs 10 steuern kann. Die ECU 100 ist ein Beispiel für die Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß der Erfindung. Die ECU 100 ist so eingerichtet, dass sie eine LKA-Steuerung, eine EPS-Steuerung und eine VGRS-Steuerung, von denen alle später beschrieben werden, gemäß in dem ROM gespeicherten Steuerprogrammen ausführen kann.
  • Im Übrigen ist die ECU 100 eine integrierte elektronische Steuereinheit, die eingerichtet ist, sodass sie als ein Beispiel für jede von der Differenzerfassungseinrichtung, der Bestimmungseinrichtung, dem Controller, der Lenkeingabeerfassungseinrichtung und der Korrektureinrichtung gemäß der Erfindung fungiert. Die ECU 100 ist eingerichtet zum Ausführen von zu jeder dieser Einrichtungen gehörenden Operationen. Jedoch sind die physischen, mechanischen und elektrischen Strukturen dieser Einrichtungen gemäß der Erfindung nicht auf diese beschränkt. Zum Beispiel können diese Einrichtungen als diverse Computersystem oder dergleichen, wie beispielsweise eine Mehrzahl von ECU's, diverse Verarbeitungseinheiten, diverse Controller oder Mikrocomputer ausgebildet sein.
  • In dem Fahrzeug 10 wird eine Lenkeingabe durch den Fahrer über ein Lenkrad 11 als die Lenkeingabeeinrichtung an eine obere Lenkwelle 12 als eine Welle übertragen, die mit dem Lenkrad 11 verbunden ist, sodass sie um die gleiche Achse rotieren kann, und die in die gleiche Richtung wie das Lenkrad 11 rotiert. Die obere Lenkwelle 12 ist an einem strömungsabwärtigen Endabschnitt dieser mit dem VGRS-Stellglied 200 verbunden.
  • Das VGRS-Stellglied 200 ist ein Beispiel für die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung gemäß der Erfindung und weist ein Gehäuse 201, einen VGRS-Motor 202 und einen Reduziermechanismus 203 auf.
  • Das Gehäuse 201 dient als das Gehäuse des VGRS-Stellglieds 200 und nimmt den VGRS-Motor 202 und den Reduziermechanismus 203 auf. Der oben beschriebene strömungsabwärtige Endabschnitt der oberen Lenkwelle 12 ist an dem Gehäuse 201 befestigt, und das Gehäuse 201 kann sich zusammen mit der oberen Lenkwelle 12 drehen.
  • Der VGRS-Motor 202 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor, der einen Rotor 202a, einen Stator 202b und eine Rotationswelle 202c hat, die als eine Ausgabewelle für Antriebskraft dient. Der Stator 202b ist an der Innenseite des Gehäuses 201 befestigt, und der Rotor 202a ist drehbar im Inneren des Gehäuses 201 abgestützt. Die Rotationswelle 202c ist an dem Rotor 202a befestigt, sodass sie sich um die gleiche Achse drehen kann. Ein strömungsabwärtiger Endabschnitt der Rotationswelle 202c ist mit dem Reduziermechanismus 203 gekuppelt.
  • Der Reduziermechanismus 203 ist ein Planetenradsatz, der eine Mehrzahl von Rotationselementen (d. h. ein Sonnenrad, einen Träger und ein Hohlrad) hat, bei welchen dazwischen differenzielle Rotation möglich ist. Von der Mehrzahl von Rotationselementen ist das Sonnenrad, das als ein erstes Rotationselement dient, mit der Rotationswelle 202c des VGRS-Motors 202 gekuppelt und ist der Träger, der als ein zweites Rotationselement dient, mit dem Gehäuse 201 gekuppelt. Das Hohlrad, das als ein drittes Rotationselement dient, ist mit einer unteren Lenkwelle 13 gekuppelt.
  • Mit dem diese Art von Struktur aufweisenden Reduziermechanismus 203 ist die Rotationsgeschwindigkeit der unteren Lenkwelle 13, die mit dem Hohlrad gekuppelt ist, das als das verbleibende Rotationselement dient, primär durch die Rotationsgeschwindigkeit der oberen Lenkwelle 12 gemäß dem Betätigungsbetrag des Lenkrades (d. h. der Rotationsgeschwindigkeit des Gehäuses 201, das mit dem Träger gekuppelt ist) und die Rotationsgeschwindigkeit des VGRS-Motors 202 (d. h. die Rotationsgeschwindigkeit der Rotationswelle 202c, die mit dem Sonnenrad gekuppelt ist) bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt kann die Rotationsgeschwindigkeit der unteren Lenkwelle 13 gesteuert (d. h. erhöht oder verringert) werden durch Steuern (d. h. Erhöhen oder Verringern) der Rotationsgeschwindigkeit des VGRS-Motors 202 über den Differenzialbetrieb unter den Rotationselementen. D. h., die obere Lenkwelle 12 und die untere Lenkwelle 13 können sich durch den Betrieb des Reduziermechanismus 203 und des VGRS-Motors 202 relativ zueinander drehen. Ferner wird in der Struktur der Rotationselemente des Reduziermechanismus 203 die Rotationsgeschwindigkeit des VGRS-Motors 202 in einem Verlangsamungszustand gemäß einem vorbestimmten Untersetzungsgetriebeverhältnis, das gemäß den Übersetzungsverhältnissen unter den Rotationselementen bestimmt ist, an die untere Lenkwelle 13 übertragen.
  • Auf diese Weise kann bei dem Fahrzeug 10 ein Lenkungsübertragungsverhältnis K1, d. h. das Verhältnis eines Lenkwinkels MA, der der Rotationsbetrag der oberen Lenkwelle 12 ist, zu einem Lenkwinkel θf eines Vorderrades als eines der gelenkten Räder (das Übersetzungsverhältnis eines Zahnstangenmechanismus, der später beschrieben werden wird, hängt ebenfalls damit zusammen), der primär gemäß dem Rotationsbetrag der unteren Lenkwelle 13 bestimmt ist, kontinuierlich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs geändert werden.
  • D. h., das VGRS-Stellglied 200 kann ferner als ein Beispiel für die Variabel-Lenkwinkel-Einrichtung gemäß der Erfindung fungieren, die das Verhältnis zwischen dem Lenkwinkel MA und dem Lenkwinkel θf ändern kann und die ferner den Lenkwinkel θf der Vorderräder unabhängig von einer Lenkeingabe durch den Fahrer ändern kann.
  • Im Übrigen ist der Reduziermechanismus 203 nicht auf den hier beschriebenen Planetenradsatz beschränkt, sondern kann eine andere Form annehmen (zum Beispiel können die obere Lenkwelle 12 und die untere Lenkwelle 13 mit einem Flexibelgetriebe versehen sein, in welchem eine Anzahl von Zähnen an der oberen Lenkwelle 12 vorgesehen sind und eine andere Anzahl von Zähnen an der unteren Lenkwelle 13 vorgesehen sind und nur einige der Zähne an der oberen Lenkwelle 12 in Kontakt mit nur einigen der Zähne der unteren Lenkwelle 13 sind, und es kann bewirkt werden, dass sich die obere Lenkwelle 12 und die untere Lenkwelle 13 relativ zueinander drehen, indem das Flexibelgetriebe durch über einen Schwingungsgenerator übertragenes Motordrehmoment rotiert wird). Alternativ kann der Reduziermechanismus 203 eine Planetengetriebeeinheit sein, jedoch eine, die eine physische, mechanische oder mechanistische Form hat, die sich von der oben beschriebenen unterscheidet.
  • Die VGRS-Treibereinrichtung 300 ist ein elektronischer Treiberschaltkreis, der einen PWM-Schaltkreis, einen Transistorschaltkreis und einen Wechselrichter und dergleichen aufweist und der eingerichtet ist, den Stator 202b des VGRS-Motors 202 zu erregen. Die VGRS-Treibereinrichtung 300 ist elektrisch mit einer nicht gezeigten Batterie verbunden und ist eingerichtet, sodass sie durch von der Batterie gelieferte Energie eine Treiberspannung an den VGRS-Motor 202 liefern kann. Die VGRS-Treibereinrichtung 300 ist ferner mit der ECU 100 elektrisch verbunden und ist so eingerichtet, dass ihr Betrieb von der ECU 100 gesteuert wird. Im Übrigen bildet die VGRS-Treibereinrichtung 300 zusammen mit dem VGRS-Stellglied 200 ein Beispiel für die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung gemäß der Erfindung.
  • Die Rotation der unteren Lenkwelle 13 wird an einen Lenkmechanismus 19 übertragen. Der Lenkmechanismus 19 ist ein sogenannter Zahnstangenmechanismus, der ein Ritzel 14, das mit einem strömungsabwärtigen Endabschnitt der unteren Lenkwelle 13 verbunden ist, und eine Zahnstange 15 aufweist, auf welcher eine Verzahnung ausgebildet ist, die mit einer Verzahnung auf dem Ritzel 14 in Eingriff steht. Dieser Lenkmechanismus 19 ist so strukturiert, dass eine Lenkkraft über eine Spurstange und einen Achsschenkel (nicht durch Bezugszeichen bezeichnet), die mit jedem Endabschnitt der Zahnstange 15 verbunden sind, an jedes gelenkte Rad übertragen wird, indem Rotation des Ritzels 14 in eine Bewegung der Zahnstange 15 in die Links-Rechts-Richtung in der Figur umgewandelt wird.
  • Das EPS-Stellglied 400 ist mit einem EPS-Motor als einem bürstenlosen Gleichstrommotor versehen, der einen nicht gezeigten Rotor, in welchen Permanentmagneten eingebettet sind, und einen Stator aufweist, der den Rotor umgibt. Dieses EPS-Stellglied 400 ist ein Beispiel für die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung gemäß der Erfindung. Der EPS-Motor ist so strukturiert, dass er ein Unterstützungsmoment TA in die Rotationsrichtung des Rotors generieren kann, indem der Rotor als Ergebnis der Wirkung eines innerhalb des EPS-Motors generierten rotierenden Magnetfeldes rotiert, wenn der Stator von der EPS-Treibereinrichtung 500 erregt wird.
  • Indessen ist ein nicht gezeigtes Untersetzungsgetriebe an einer Motorwelle befestigt, die eine Rotationswelle des EPS-Motors ist. Dieses Untersetzungsgetriebe steht ebenfalls mit dem Ritzel 14 in Eingriff. Daher fungiert das durch den EPS-Motor generierte Unterstützungsmoment TA als ein Unterstützungsmoment, das beim Drehen des Ritzels 14 hilft. Das Ritzel 14 ist, wie oben beschrieben, mit der unteren Lenkwelle 13 gekuppelt, und die untere Lenkwelle 13 ist über das VGRS-Stellglied 200 mit der oberen Lenkwelle 12 gekuppelt. Daher wird Fahrerlenkmoment MT, das der oberen Lenkwelle 12 beaufschlagt wird, an die Zahnstange 15 übertragen, während es ggf. durch das Unterstützungsmoment TA unterstützt wird, wodurch die Lenklast auf den Fahrer reduziert wird.
  • Die EPS-Treibereinrichtung 500 ist ein elektrischer Treiberschaltkreis, der so eingerichtet ist, dass er den Stator des EPS-Motors erregen kann, und der einen PWM-Schaltkreis, einen Transistorschaltkreis und einen Wechselrichter und dergleichen aufweist. Die EPS-Treibereinrichtung 500 ist elektrisch mit einer nicht gezeigten Batterie verbunden und ist somit in der Lage, durch von der Batterie gelieferte Energie eine Treiberspannung an den EPS-Motor zu liefern. Die EPS-Treibereinrichtung 500 ist außerdem elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und der Betrieb der EPS-Treibereinrichtung 500 wird von der ECU 100 gesteuert. Im Übrigen ist die EPS-Treibereinrichtung 500 zusammen mit dem EPS-Stellglied 400 ein Beispiel für die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung gemäß der Erfindung.
  • Im Übrigen ist die Art der erfindungsgemäßen Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung nicht auf die hier beschriebenen Beispiele beschränkt. Zum Beispiel kann das Unterstützungsmoment TA, das von dem EPS-Motor ausgegeben wird, auch direkt mit einer Rotationsgeschwindigkeitsreduzierung durch ein nicht gezeigtes Untersetzungsgetriebe an die untere Lenkwelle 13 übertragen werden oder es kann als Kraft beaufschlagt werden zum Unterstützen bei der Hin- und Herbewegung der Zahnstange 15. D. h., die spezifische Struktur der erfindungsgemäßen Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung ist nicht besonders beschränkt, solange wie das Unterstützungsmoment TA, das von dem EPS-Motor ausgegeben wird, letztlich als zumindest ein Teil der Lenkkraft, die die gelenkten Räder lenkt, zugeführt werden kann.
  • Indessen ist das Fahrzeug 10 mit diversen Sensoren versehen, die einen Lenkmomentsensor 16, einen Lenkwinkelsensor 17 und einen Rotationssensor 18 aufweisen.
  • Der Lenkmomentsensor 16 ist ein Sensor, der eingerichtet ist, sodass er durch den Fahrer über das Lenkrad 11 beaufschlagtes Fahrerlenkmoment MT erfassen kann. Genauer ist die obere Lenkwelle 12 in einem strömungsaufwärtigen Abschnitt und einen strömungsabwärtigen Abschnitt unterteilt, die miteinander über eine nicht gezeigte Torsionsstange verbunden sind. Ringe zum Erfassen einer Rotationsphasendifferenz sind sowohl an dem strömungsaufwärtigen als auch an dem strömungsabwärtigen Endabschnitt dieser Torsionsstange befestigt. Diese Torsionsstange ist so ausgebildet, dass sie sich gemäß dem Lenkmoment (d. h. dem Fahrerlenkmoment MT), das über den strömungsaufwärtigen Abschnitt der oberen Lenkwelle 12 übertragen wird, wenn der Fahrer des Fahrzeugs 10 das Lenkrad 11 dreht, in der Rotationsrichtung verdreht und während sie verdreht ist ermöglicht, dass Lenkmoment übertragen wird. Somit tritt, wenn Lenkmoment übertragen wird, eine Rotationsphasendifferenz zwischen den Phasen der oben beschriebenen Rotationsphasendifferenz-Erfassungsringe auf. Der Lenkmomentsensor 16 ist so eingerichtet, dass er diese Rotationsphasendifferenz erfassen, die Rotationsphasendifferenz in Lenkmoment umwandeln und ein für das Lenkmoment MT kennzeichnendes elektrisches Signal ausgeben kann. Der Lenkmomentsensor 16 ist außerdem elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und das erfasste Lenkmoment MT wird regelmäßig oder unregelmäßig von der ECU 100 bezogen.
  • Der Lenkwinkelsensor 17 ist ein Winkelsensor, der eingerichtet ist, sodass er einen für den Rotationsbetrag der oberen Lenksäule 12 kennzeichnenden Lenkwinkel MA erfassen kann. Der Lenkwinkelsensor 17 ist elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und der erfasste Lenkwinkel MA wird regelmäßig oder unregelmäßig von der ECU 100 bezogen.
  • Der Rotationssensor 18 ist ein Drehwertgeber, der eingerichtet ist, sodass er eine Rotationsphasendifferenz Δθ zwischen dem Gehäuse 201 des VGRS-Stellglieds 200 (welches äquivalent zu der oberen Lenkwelle 12 in Bezug auf den Rotationswinkel ist) und der unteren Lenkwelle 13 erfassen kann. Der Rotationssensor 18 ist elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und die erfasste Rotationsphasendifferenz Δθ wird regelmäßig oder unregelmäßig von der ECU 100 bezogen.
  • Eine Bordkamera 20 ist eine Bildgebungseinrichtung, die an der Frontnase des Fahrzeugs 10 angeordnet ist und die eingerichtet ist, sodass sie ein Bild von einem vorbestimmten Bereich vor dem Fahrzeug 10 aufnehmen kann. Die Bordkamera 20 ist elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und das aufgenommene Bild von dem Frontbereich wird regelmäßig oder unregelmäßig als Bilddaten an die ECU 100 gesendet. Die ECU 100 ist dann in der Lage, diese Bilddaten zu analysieren und diverse für eine KLA-Steuerung, die später beschrieben werden wird, notwendige Daten zu erlangen.
  • Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 21 ist ein Sensor, der eingerichtet ist, sodass er eine Fahrzeuggeschwindigkeit V, d. h. die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10, erfassen kann. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 21 ist elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit V wird regelmäßig oder unregelmäßig von der ECU 100 bezogen.
  • Das ARS-Stellglied 600 weist einen nicht gezeigten Kraftstellkolben und einen ARS-Motor auf, der dem Kraftstellkolben Hin-und-Her-Bewegungs-Antriebskraft in die linke und in die rechte Richtung in der Figur zuführt. Das ARS-Stellglied 600, das noch ein anderes Beispiel für die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung gemäß der Erfindung ist, kann einen Lenkwinkel θr der Hinterräder, die gelenkte Räder sind, ändern, indem sie hintere Lenkstangen (nicht durch Bezugszeichen bezeichnet), die mit beiden Enden des Kraftstellkolbens verbunden sind, unter Verwendung von durch diesen Motor zugeführter Antriebskraft einen vorbestimmten Betrag in die linke und in die rechte Richtung antreibt.
  • Im Übrigen ist das ARS-Stellglied 600 eine Einrichtung, die nicht mechanisch mit der oberen Lenkwelle 12, die als die Lenkeingabeeinrichtung dient, verbunden ist, die jedoch in der Lage ist, den Hinterradlenkwinkel θr unabhängig von einer Lenkeingabe durch den Fahrer gemäß einem elektrischen Signal zu ändern. Ferner ist natürlich das Verhältnis zwischen dem Lenkwinkel MA und dem Hinterradlenkwinkel θr nicht primär spezifiziert. D. h., das ARS-Stellglied 600 ist eine Art eines SBW-Systems und ist ein anderes Beispiel für die Variabel-Lenkwinkel-Einrichtung gemäß der Erfindung.
  • Die ARS-Treibereinrichtung 700 ist ein elektrischer Treiberschaltkreis, der eingerichtet ist, sodass er den ARS-Motor mit Strom versorgen kann, und der einen PWM-Schaltkreis, einen Transistorschaltkreis und einen Wechselrichter und dergleichen aufweist. Die ARS-Treibeinrichtung 700 ist elektrisch mit einer nicht gezeigten Batterie verbunden und ist somit in der Lage, durch von der Batterie gelieferte Energie dem ARS-Motor eine Treiberspannung zu liefern. Ferner ist auch die ARS-Treibereinrichtung 700 elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und der Betrieb der ARS-Treibereinrichtung 700 wird von der ECU 100 gesteuert.
  • Im Übrigen ist die ARS-Treibereinrichtung 700 zusammen mit dem ARS-Stellglied 600 ein Beispiel für die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung gemäß der Erfindung. Auf diese Weise weist das Fahrzeug 10 in dieser exemplarischen Ausführungsform eine Lenkbetriebsart auf, die als ein sogenanntes Vierradlenken bezeichnet wird. Jedoch ist eine Fahrzeugstruktur, die es ermöglicht, dass Hinterräder gelenkt werden, nicht auf die in den Figuren gezeigte beschränkt. Im Gegensatz dazu kann irgendeine einer Vielzahl von bekannten Arten verwendet werden.
  • Nachstehend wird, wenn geeignet unter Bezugnahme auf die Figuren, der Betrieb dieser exemplarischen Ausführungsform beschrieben werden.
  • Zuerst wird eine LKA-Steuerung, die von der ECU 100 ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf 2, die ein Ablaufdiagramm der LKA-Steuerung ist, im Detail beschrieben werden. Im Übrigen ist die LKA-Steuerung eine Steuerung, die das Fahrzeug 10 so leitet, dass es einem Sollfahrpfad (d. h. einer Fahrspur in dieser exemplarischen Ausführungsform) folgt, und ist eine Art von Fahrunterstützungssteuerung in dem Fahrzeug 10.
  • In 2 liest die ECU 100 diverse Signale, einschließlich diverser Flags und Betriebssignale von diversen in dem Fahrzeug 10 vorgesehenen Schaltern und zu den oben beschriebenen diversen Sensoren gehörender diverser Sensorsignale (Schritt S101), und bestimmt, ob eine LKA-Betriebsart ausgewählt ist als Ergebnis dessen, dass ein LKA-Steuerungs-Startknopf, der im Inneren das Passagierraums des Fahrzeugs 10 angeordnet ist, zuvor von dem Fahrer betätigt wurde (Schritt S102). Wenn die LKA-Betriebsart nicht ausgewählt ist (d. h. Nein in Schritt S102), führt die ECU 100 den Prozess zu Schritt S101 zurück.
  • Wenn andererseits die LKA-Betriebsart ausgewählt ist (d. h. Ja in Schritt S102), bestimmt die ECU 100 auf Basis der von der Bordkamera 20 gesendeten Bilddaten, ob eine weiße Linie (die Linie muss nicht weiß sein), die den Sollfahrpfad der LKA definiert, erfasst wurde (Schritt S103). Wenn keine weiße Linie erfasst wurde (d. h. Nein in Schritt S103), kann kein virtueller Sollfahrpfad gesetzt werden, sodass die ECU 100 dem Prozess zu Schritt S101 zurückführt. Wenn andererseits eine weiße Linie erfasst wurde (d. h. Ja in Schritt S103), berechnet die ECU 100 diverse Straßeninformationen, die notwendig sind, wenn sie das Fahrzeug 10 so leitet, dass es dem Sollfahrpfad folgt (Schritt S104).
  • In Schritt S104 werden ein Radius R (d. h. der Kehrwert der Krümmung) des Sollfahrpfads, eine Seitwärtsdifferenz Y, die die Differenz zwischen der weißen Linie und dem Fahrzeug 10 in der Seitwärtsrichtung ist, und eine Gierwinkeldifferenz Φ zwischen der weißen Linie und dem Fahrzeug 10 berechnet. Hier sind die Seitwärtsdifferenz Y und die Gierwinkeldifferenz Φ, die in Schritt S104 berechnet werden, jeweils Beispiele für die Positionsdifferenz gemäß der Erfindung. Wenn diese in Schritt S104 berechnet werden, wird ein Berechnungsprozess, der eine Übersteuerungsbetätigung des Lenkrades 11 durch den Fahrer einbezieht, angewendet. Dieser Berechnungsprozess, der diese Übersteuerungsbetätigung berücksichtigt, wird später beschrieben werden. Im Übrigen kann ein bekannter Bildanalysealgorithmus, der auf den Bilddaten basiert, zum Berechnen des Radius R des Sollfahrpfads (nachstehend, wenn geeignet, als der ”Fahrpfadradius R” bezeichnet) angewendet werden, jedoch betrifft dieser Berechnungsprozess selbst nicht in hohem Grade die Erfindung, sodass eine detaillierte Beschreibung dessen hier weggelassen werden wird.
  • Wenn die diversen Straßeninformationen berechnet wurden, berechnet die ECU 100 eine Sollquerbeschleunigung GYTG, die notwendig ist, um das Fahrzeug 10 so zu leiten, dass es dem Sollfahrpfad folgt (Schritt S105). Im Übrigen kann die Sollquerbeschleunigung GYTG auch gemäß irgendeinem einer Vielzahl von bekannten Algorithmen oder operativen Ausdrücken berechnet werden. Alternativ kann ein Sollquerbeschleunigungs-Kennfeld, das den Fahrpfadradius R, die Seitwärtsdifferenz Y und die Gierwinkeldifferenz Φ als Parameter hat, im Voraus in einer geeigneten Speichereinrichtung, wie beispielsweise einem ROM, gespeichert werden, und die ECU 100 kann die Sollquerbeschleunigung GYTG berechnen durch Auswählen eines geeigneten Entsprechungswertes (diese Art von Auswahl ist auch eine Berechnungsart).
  • Im Übrigen multipliziert die ECU 100 zusätzlich den berechneten Radius R mit einem Rückführ-Übertragungsfaktor Kr, multipliziert die Seitwärtsdifferenz Y mit einem Rückführ-Übertragungsfaktor Ky und multipliziert die Gierwinkeldifferenz Φ mit einem Rückführ-Übertragungsfaktor KΦ und berechnet dann die Sollquerbeschleunigung GYTG durch Addieren dieser Regelungstherme. Qualitativ wird die Sollquerbeschleunigung GYTG größer wie der Fahrpfadradius R kleiner wird, die Seitwärtsdifferenz Y größer wird und die Gierwinkeldifferenz Φ größer wird.
  • Wenn die Sollquerbeschleunigung GYTG berechnet wurde, teilt sich der Prozess in zwei auf. D. h., in einem Prozess berechnet die ECU 100 ein LKA-Sollunterstützungsmoment TLK (Schritt S106) und speichert das berechnete LKA-Sollunterstützungsmoment TLK in einer geeigneten überschreibbaren Speichereinrichtung, wie beispielsweise einem Flash-Speicher oder einem RAM (Schritt S107). Das LKA-Sollunterstützungsmoment TLK ist spezifiziert in einem LKA-Sollunterstützungsmoment-Kennfeld, das zuvor in einem ROM gespeichert wurde und das die Sollquerbeschleunigung GYTG und die Fahrzeuggeschwindigkeit V als Parameter hat. Die ECU 100 berechnet das LKA-Sollunterstützungsmoment TLK durch Auswählen eines entsprechenden numerischen Wertes aus dem Kennfeld.
  • Ferner berechnet die ECU 100 in dem anderen Prozess einen LKA-Basis-Sollwinkel θ1KB auf Basis der Sollquerbeschleunigung GYTG (Schritt S108) und berechnet dann einen Regulierungs-Übertragungsfaktor K2 auf Basis des Fahrpfadradius R (Schritt S109). Außerdem berechnet die ECU 100 einen LKA-korrigierten Sollwinkel θLK gemäß dem nachstehenden Ausdruck (1) (Schritt S110). Sobald der LKA-korrigierte Sollwinkel θLK berechnet wurde, speichert die ECU 100 diesen berechneten LKA-korrigierten Sollwinkel θLK in einer Speichereinrichtung, wie beispielsweise einem RAM oder einem Flash-Speicher (Schritt S111). θLK = θLKB × K2 (1)
  • Hier wird unter Bezugnahme auf 3 das Verhältnis zwischen der Sollquerbeschleunigung GYTG und dem LKA-Basis-Sollwinkel θLKB beschrieben werden. 3 ist eine Ansicht, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen der Sollquerbeschleunigung GYTG und dem LKA-Basis-Sollwinkel θLKB zeigt.
  • In 3 repräsentiert die vertikale Achse den LKA-Basis-Sollwinkel θLKB und repräsentiert die horizontale Achse die Sollquerbeschleunigung GYTG. Hier bezeichnet der Bereich nach links von einer Nulllinie aus, die einer Sollquerbeschleunigung GYTG von 0 entspricht, eine Sollquerbeschleunigung in Richtung nach links von dem Fahrzeug aus, und der Bereich nach rechts von dieser Nulllinie aus bezeichnet eine Sollquerbeschleunigung in Richtung nach rechts von dem Fahrzeug aus. Ferner entspricht der Bereich über einer Nulllinie, die einem LKA-Basis-Sollwinkel θLKB von 0 entspricht, einem Lenkwinkel der gelenkten Räder nach rechts des Fahrzeugs und entspricht der Bereich unter dieser Nulllinie einem Lenkwinkel der gelenkten Räder nach links des Fahrzeugs. Demgemäß ist der LKA-Basis-Sollwinkel θLKB über die Nulllinie symmetrisch. Der LKA-Basis-Sollwinkel θLKB hat eine Charakteristik, bei welcher, mit Ausnahme eines unerfassbaren Bereichs in der Nähe einer Sollquerbeschleunigung GYTG von 0, der Absolutwert linear zu der Sollquerbeschleunigung GYTG hinzuaddiert wird.
  • Indessen in 3 ist die Charakteristik des LKA-Basis-Sollwinkels θLKB in Bezug auf drei unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten V, d. h. die Fahrzeuggeschwindigkeit V = V1, V2 (V2 > V1) und V3 (V3 > V2), in der Figur durch die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie, die unterbrochene Linie bzw. die Volllinie gekennzeichnet. Wie aus der Figur ersichtlich ist, wird der LKA-Basis-Sollwinkel θLKB niedriger gesetzt wie die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt. Dies ist so, da das Ausmaß, mit welchem eine Querbeschleunigung in Bezug auf den Lenkwinkel der gelenkten Räder generiert wird, zunimmt wie die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt. Im Übrigen wurde ein LKA-Basis-Sollwinkel-Kennfeld, in welchem das in 3 gezeigte Verhältnis digitalisiert ist, zuvor in dem ROM der ECU 100 gespeichert (natürlich ist die Fahrzeuggeschwindigkeit V als ein Parameterwert detaillierter), und ein entsprechender Wert wird in Schritt S108 aus diesem LKA-Basis-Sollwinkel-Kennfeld ausgewählt.
  • Hier wird unter Bezugnahme auf 4 das Verhältnis zwischen der Krümmung R und dem Regulierungs-Übertragungsfaktor K2 beschrieben werden. 4 ist eine Ansicht, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen dem Fahrpfadradius R und dem Regulierungs-Übertragungsfaktor K2 zeigt.
  • In 4 repräsentiert die vertikale Achse den Regulierungs-Übertragungsfaktor K2 und repräsentiert die horizontale Achse den Radius R des Sollfahrpfades. D. h., der Sollfahrpfad krümmt sich stark (d. h. ist eine scharfe Kurve) weiter in Richtung nach links in der Figur, und der Sollfahrpfad nähert sich einer geraden Linie an weiter in Richtung nach rechts. Wie in der Figur gezeigt, ist der Regulierungs-Übertragungsfaktor K2 in einem Bereich kleiner als 1 und so gesetzt, dass er sich 1 annähert wie der Radius R des Fahrpfades zunimmt (d. h., sich einer geraden Linie annähert. Dies ist so, da bei einem kleineren Fahrpfadradius mehr Drehen des Lenkrades 11 erlaubt ist (d. h., der Fahrer fühlt kein Unbehagen).
  • Im Übrigen wurde ein Regulierungs-Übertragungsfaktor-Kennfeld, in welchem das in 4 gezeigte Verhältnis digitalisiert ist, zuvor in dem ROM der ECU 100 gespeichert, und ein entsprechender Wert wird aus diesem Regulierungs-Übertragungsfaktor-Kennfeld in Schritt S109 ausgewählt.
  • Zu 2 zurückkehrend, kehrt, sobald das LKA-Sollunterstützungsmoment TLK und der LKA-korrigierte Sollwinkel θLK in den Schritten S107 bzw. S111 gespeichert wurden, der Prozess zu Schritt S101 zurück.
  • Indessen wird die tatsächliche Operation, um das Fahrzeug 10 dazu zu bekommen, dass es dem Sollfahrpfad folgt, durch eine EPS-Steuerung realisiert. Eine EPS-Steuerung wird nun unter Bezugnahme auf 5, die ein Ablaufdiagramm einer EPS-Steuerung ist, im Detail beschrieben werden. im Übrigen werden Abschnitte von 5, die mit Abschnitten in 2 überlappen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und werden Beschreibungen dieser Abschnitte, wenn geeignet, weggelassen werden.
  • In 5 liest die ECU 100 zuerst diverse Signale (Schritt S101) und erlangt das Fahrerlenkmoment MT und die Fahrzeuggeschwindigkeit V (Schritt S201). Dann berechnet die ECU 100 auf Basis des erlangten Fahrerlenkmoments MT und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ein EPS-Basis-Sollmoment TBASE, das ein Basiswert eines von dem EPS-Motor des EPS-Stellgliedes 400 auszugebenden Unterstützungsmoments TA ist (Schritt S202).
  • Hier wird unter Bezugnahme auf 6 das Verhältnis zwischen dem EPS-Basis-Sollmoment TBASE und dem Fahrerlenkmoment MT beschrieben werden. 6 ist eine Ansicht, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen dem EPS-Basis-Sollmoment TBASE und dem Fahrerlenkmoment MT zeigt.
  • In 6 repräsentiert die vertikale Achse das EPS-Basis-Sollmoment TBASE und repräsentiert die horizontale Achse das Fahrerlenkmoment MT. Im Übrigen entspricht der Bereich nach links von einer Nulllinie aus, die einem Fahrerlenkmoment MT von 0 entspricht, einer Lenkbetätigung des Lenkrades 11 zur linken Seite des Fahrzeugs hin und entspricht der Bereich nach rechts von dieser Nulllinie aus einer Lenkbetätigung des Lenkrades 11 zur rechten Seite des Fahrzeugs hin. Demgemäß ist das EPS-Basis-Sollmoment TBASE über die Nulllinie in der Figur symmetrisch.
  • Ferner wird für das EPS-Basis-Sollmoment TBASE kein negativer Wert verwendet. Wenn ein negativer Wert für das EPS-Basis-Sollmoment TBASE verwendet wurde, würde dies bedeuten, dass sozusagen eine inverse Unterstützung in eine Richtung entgegengesetzt der Lenkrichtung des Lenkrades 11 durchgeführt werden würde. In dieser exemplarischen Ausführungsform wird zum Verbessern der Verhaltensstabilität des Fahrzeugs 10 das EPS-Basis-Sollmoment TBASE so bestimmt, dass das EPS-Stellglied 400 nicht in einen Inversunterstützungszustand gebracht werden wird.
  • Indessen in 6 ist die Charakteristik des EPS-Basis-Sollmoments TBASE in Bezug auf drei unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten V, d. h. eine Fahrzeuggeschwindigkeit V = V1, V2 (V2 > V1) und V3 (V3 > V2), in der Figur durch die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie, die unterbrochene Linie bzw. die Volllinie gekennzeichnet. Wie aus der Figur ersichtlich ist, wird das EPS-Basis-Sollmoment TBASE geringer gesetzt wie die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt. Dies ist so, da der Lenkwinkel der gelenkten Räder zum Erzielen der nötigen Querbeschleunigung abnimmt wie die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt. Ein Erhöhen der zum Drehen des Lenkrades 11 erforderlichen Kraft (d. h., ein ”schwergängig” Machen des Lenkrads) bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten verhindert eine übermäßige Betätigung (wie beispielsweise Übersteuern) durch den Fahrer und verbessert daher die Verhaltensstabilität des Fahrzeugs 10. Im Übrigen wurde ein EPS-Basis-Sollmoment-Kennfeld, in welchem das in 6 gezeigte Verhältnis digitalisiert ist, zuvor in dem ROM der ECU 100 gespeichert (natürlich ist die Fahrzeuggeschwindigkeit V als ein Parameterwert detaillierter), und ein entsprechender Wert wird in Schritt S202 aus diesem EPS-Basis-Sollmoment-Kennfeld ausgewählt.
  • Zu 5 zurückkehrend, berechnet die ECU 100 auf Basis des in Schritt S202 berechneten EPS-Basis-Sollmoments TBASE und des früher berechneten und gespeicherten LKA-Sollunterstützungsmoments TLK ein EPS-Endsollmoment TTG gemäß dem nachstehenden Ausdruck (2) (Schritt S203). TTG = TBASE + TLK (2)
  • Wenn das EPS-Endsollmoment TTG berechnet wurde, steuert die ECU 100 die EPS-Treibereinrichtung 500 auf Basis dieses berechneten EPS-Endsollmoments TTG und führt den EPS-Motor des EPS-Stellgliedes 400 so, dass er Unterstützungsmoment TA entsprechend diesem EPS-Endsollmoment TTG ausgibt (Schritt S204). Sobald Schritt S204 ausgeführt ist, kehrt der Prozess zu Schritt S101 zurück.
  • Auf diese Weise fungiert in dieser exemplarischen Ausführungsform das EPS-Stellglied 400 als ein Hauptsystem zum Leiten des Fahrzeugs 10, sodass es dem Sollfahrpfad folgt. Das LKA-Sollunterstützungsmoment TLK zum Bewirken, dass das Fahrzeug 10 dem Sollfahrpfad folgt, wird zusätzlich zu dem üblichen Unterstützungsmoment ausgegeben, das einer Lenkbetätigung durch den Fahrer entspricht.
  • Indessen ändert das EPS-Stellglied 400 nicht das Verhältnis zwischen dem Lenkwinkel des Lenkrads 11 und dem aktuellen Lenkwinkel der gelenkten Räder, sodass, wenn durch das von dem EPS-Stellglied 400 beaufschlagte Unterstützungsmoment bewirkt wird, dass das Fahrzeug 10 dem Sollfahrpfad folgt, das Lenkrad 11 unabhängig von der Absicht des Fahrers gemäß einer Änderung in dem Lenkwinkel der gelenkten Räder gesteuert wird. Dies kann sich für den Fahrer merkwürdig anfühlen und kann daher dazu führen, dass der Fahrer eine unnötige Lenkbetätigung ausführt. Daher wird in dieser exemplarischen Ausführungsform eine VGRS-Steuerung verwendet zum Kompensieren einer Änderung im Verhalten des Fahrzeugs 10, wenn das EPS-Stellglied 400 auf diese Weise bewirkt, dass das Fahrzeug 10 dem Sollfahrpfad folgt.
  • Hier wird unter Bezugnahme auf 7, die ein Ablaufdiagramm einer VGRS-Steuerung ist, eine VGRS-Steuerung im Detail beschrieben werden. Im Übrigen werden Abschnitte von 7, die mit Abschnitten in 2 überlappen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und werden, wenn geeignet, Beschreibungen dieser Abschnitte weggelassen werden.
  • In 7 liest die ECU 100 zuerst diverse Signale (Schritt S101) und erlangt dann die Fahrzeuggeschwindigkeit V und den Lenkwinkel MA (Schritt S301) und berechnet eine VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput gemäß dem nachstehenden Ausdruck (3) (Schritt S302). θinput = MA – θmaref (3)
  • Hier ist θmaref der LKA-Lenkwinkel, der der Lenkwinkel des Lenkrades 11 während einer LKA-Steuerung ist, und wird durch den nachstehenden Ausdruck (4) bestimmt. θmaref = θLKB – θLK (4)
  • Wie aus den Ausdrücken (3) und (4) oben ersichtlich, ist die VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput der Änderungsbetrag im Lenkwinkel des Lenkrades 11 mit dem für eine LKA-Steuerung erforderlichen LKA-Lenkwinkel als der Referenz. D. h., die VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput ist ein Beispiel für die Fahrerlenkeingabe gemäß der Erfindung. Wenn es keine Fahrerlenkeingabe gibt, d. h., wenn der Fahrer nicht irgendeine Art von Übersteuerungsbetätigung durchführt, ist der Lenkwinkel MA gleich dem LKA-Lenkwinkel und ist die VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput Null.
  • Die ECU 100 berechnet dann einen VGRS-Normal-Sollwinkel θVG, welcher ein Basiswert für einen Relativrotationswinkel der unteren Lenkwelle 13 in Bezug auf den Lenkwinkel MA ist, der der Rotationswinkel der oberen Lenkwelle 12 ist, auf Basis des in Schritt S301 erlangten Wertes und dieser VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput gemäß nachstehendem Ausdruck (5) (Schritt S303). θVG = K1 × θinput (5)
  • Im Ausdruck (5) ist K1 ein Lenkübertragungsverhältnis, das den Rotationswinkel der unteren Lenkwelle 13 in Bezug auf den Lenkwinkel MA definiert, und ist ein numerischer Wert, der gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit V variiert. Hier wird unter Bezugnahme auf 8 das Verhältnis zwischen dem Lenkübertragungsverhältnis K1 und der Fahrzeuggeschwindigkeit V beschrieben werden. 8 ist eine Ansicht, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen dem Lenkübertragungsverhältnis K1 und der Fahrzeuggeschwindigkeit V zeigt.
  • In 8 ist PRF_K1_A (die Volllinie) eine fahrzeuggeschwindigkeitsempfindliche Charakteristik des Lenkungsübertragungsverhältnisses K1, wenn keine LKA-Steuerung ausgeführt wird, und ist PRF_K1_B (die unterbrochene Linie) die gleiche fahrzeuggeschwindigkeitsempfindliche Charakteristik, wenn eine LKA-Steuerung ausgeführt wird.
  • Wenn keine LKA-Steuerung ausgeführt wird, ist das Lenkungsübertragungsverhältnis K1 0 (d. h., das Rotationsverhältnis der oberen Lenkwelle 12 und der unteren Lenkwelle 13 ist 1:1) bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit im mittleren Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich, größer als 0 bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die geringer als der mittlere Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich ist, und kleiner als 0 bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die höher als der mittlere Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich ist. D. h., bei einer geringeren Fahrzeuggeschwindigkeit kann eine größere Änderung im Lenkwinkel der gelenkten Räder mit einem kleineren Lenkwinkel des Lenkrades 11 erzielt werden. Dies ist so infolge der Tatsache, dass die Querbeschleunigung in Bezug auf den Lenkwinkel der gelenkten Räder zunimmt wie die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, wie oben beschrieben.
  • Andererseits hat, wenn eine LKA-Steuerung ausgeführt wird, das Lenkungsübertragungsverhältnis K1 im Wesentlichen die gleiche Wellenform, wie wenn keine LKA-Steuerung ausgeführt wird, ist jedoch mehr zur Unterseite hin versetzt. D. h., das Lenkungsübertragungsverhältnis K1 ist in fast allen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichen mit Ausnahme des extrem langsamen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichs kleiner als 0, und die Änderung im Lenkwinkel der gelenkten Räder in Bezug auf den Lenkwinkel des Lenkrades 11 ist kleiner als sie es ist, wenn keine LKA-Steuerung ausgeführt wird. Dies ist so, da, wenn eine LKA-Steuerung ausgeführt wird, das Fahrzeug 10 so gesteuert wird, dass es automatisch dem Sollfahrpfad folgt, sodass ein Verlust an Fahrstabilität des Fahrzeugs 10 infolge der Wirkung einer durch eine Lenkbetätigung durch den Fahrer oder dergleichen verursachten Störung effektiv unterdrückt wird.
  • Zu 7 zurückkehrend, berechnet die ECU 100 ferner auf Basis dieses berechneten VGRS-Normal-Sollwinkels θVG und des früher berechneten und gespeicherten LKA-korrigierten Sollwinkels θLK einen VGRS-Eridsollwinkel θTGF gemäß dem Ausdruck (6) (Schritt S304). θTGF = θVG + θLK (6)
  • Sobald der VGRS-Endsoliwinkei θTGF berechnet wurde, steuert die ECU100 die VGRS-Treibereinrichtung 300 auf Basis dieses berechneten VGRS-Endsollwinkels θTGF und rotiert den VGRS-Motor 202 des VGRS-Stellgliedes 200 um einen zu diesem VGRS-Endsollwinkel θTGF korrespondierenden Betrag (Schritt S305). Sobald Schritt S305 ausgeführt wurde, kehrt der Prozess zu Schritt S101 zurück.
  • Auf diese Weise wird gemäß der VGRS-Steuerung in dieser exemplarischen Ausführungsform der LKA-korrigierte Sollwinkel θLK separat zu dem normalen VGRS-Sollwinkel hinzuaddiert, sodass eine Änderung im Lenkwinkel MA, wenn durch die früher beschriebene EPS-Steuerung bewirkt wird, dass das Fahrzeug 10 dem Sollfahrpfad folgt, unterdrückt werden kann. Daher wird ein dem Fahrer verliehenes Merkwürdig-Gefühl reduziert, was es ermöglicht, dass die psychologische Last auf den Fahrer reduziert wird, sodass das Verhalten des Fahrzeugs 10 stabilisiert werden kann.
  • Indessen besteht in Anbetracht des auf diese Weise mit dem LKA-korrigierten Sollwinkel θLK Unterdrückens einer Änderung im Lenkwinkel MA keine Notwendigkeit, die Änderungscharakteristik (d. h. das Lenkungsübertragungsverhältnis K1) des Rotationswinkels der unteren Lenkwelle 13 in Bezug auf den Lenkwinkel MA zu ändern, wenn in dieser exemplarischen Ausführungsform der Lenkwinkel MA in der VGRS-Steuerung reduziert wird. Daher ist es nicht länger notwendig, durch Erhöhen des Lenkungsübertragungsverhältnisses K1 den Effekt zu reduzieren, den eine durch die EPS-Steuerung verursachte Änderung im Lenkwinkel der gelenkten Räder auf den Lenkwinkel des Lenkrades 11 hat. Im Ergebnis kann auch das Problem, dass eine Erhöhung der Änderung des Lenkwinkels der gelenkten Räder in Bezug auf eine Lenkbetätigung durch den Fahrer das Fahrzeugverhalten unstabil macht, was auftritt, wenn solche Schritte unternommen werden, gelöst werden. Insbesondere wird in dieser exemplarischen Ausführungsform das Lenkungsübertragungsverhältnis K1 reduziert im Vergleich dazu, wenn diese Art Steuerung zu bewirken, dass das Fahrzeug 10 automatisch dem Sollfahrpfad folgt, nicht durchgeführt wird, wie oben beschrieben. Daher kann, während eine LKA-Steuerung ausgeführt wird, der Effekt, den eine Lenkeingabe, die eine Störung ist (wie beispielsweise das Lenkrad an sich reißen), auf den Lenkwinkel der gelenkten Räder hat, noch mehr reduziert werden.
  • Als Nächstes wird der zu Schritt S104 gehörende Prozess (d. h. die Berechnungen der Seitwärtsdifferenz Y und der Gierwinkeldifferenz Φ) in einer LKA-Steuerung im Detail beschrieben werden. Eine Lenkeingabe durch den Fahrer, die eine sogenannte Übersteuerungsbetätigung ist, kann sogar auftreten, wenn eine LKA-Steuerung ausgeführt wird. Eine Übersteuerungsbetätigung ist eine Lenkeingabe, die auf einer Lenkabsicht des Fahrers basiert und die dazu vorgesehen ist, in dem Lenkwinkel der gelenkten Räder wiedergegeben zu werden, und die sich zum Beispiel von einem in das Lenkrad Eingreifen oder irgendeiner anderen unbeabsichtigten Lenkbetätigung unterscheidet. Im Übrigen ist, wie in 8 gezeigt, das Lenkungsübertragungsverhältnis K1 klein in Bezug auf eine Lenkeingabe gesetzt, die auftritt während eine LKA-Steuerung ausgeführt wird, sodass eine Übersteuerungsbetätigung durch den Fahrer während eine LKA-Steuerung ausgeführt wird weniger geeignet ist, in einer Änderung in dem Lenkwinkel der gelenkten Räder wiedergegeben zu werden. Ferner wird, während eine LKA-Steuerung ausgeführt wird, sogar wenn der Lenkwinkel der gelenkten Räder gemäß einer Übersteuerungsbetätigung durch den Fahrer geändert wird, eine durch diese Änderung im Lenkwinkel der gelenkten Räder hervorgerufene Änderung in der Seitwärtsdifferenz Y und der Gierwinkeldifferenz Φ in dem Bestimmungsprozess der Sollquerbeschleunigung GYTG, der eine Regelung ist, sofort unterdrückt. D. h., wenn nicht einige Arten von Schritten unternommen werden, wird die LKA-Steuerung sich übermäßig mit einer Übersteuerungsbetätigung durch den Fahrer überlagern, sodass es, sogar wenn der Fahrer bewirken möchte, dass das Fahrzeug 10 einem Fahrpfad folgt, der nach links oder nach rechts abseits des Sollfahrpfades (zum Beispiel die Mitte der Fahrspur oder dergleichen) ist, der von dem System bereitgestellt ist, schwierig dies so zu tun.
  • Indessen gelangen, wenn ein Versuch unternommen wird, jeden Rückführ-Übertragungsfaktor (wie beispielsweise Ky oder KΦ) zu korrigieren, der die Berechnungslogik der Sollquerbeschleunigung GYTG so herrichtet, dass der Effekt jeder Differenz in Bezug auf die Sollquerbeschleunigung GYTG reduziert wird, wie oben beschrieben, die Konvergenzgeschwindigkeit und die Konvergenzgenauigkeit einer Positionsänderung infolge eines Querwindes oder eines Straßengefälles, welche Störelemente sind, die von einer Übersteuerungsbetätigung abweichen, zu einer Verminderung. Solch eine Verminderung in der Konvergenzgeschwindigkeit und der Konvergenzgenauigkeit ist unerwünscht, da sie in einer extremen Verminderung in der Steuerungsqualität der LKA-Steuerung selbst resultiert. Daher werden in dieser exemplarischen Ausführungsform die Seitwärtsdifferenz Y und die Gierwinkeldifferenz (d. h. die Positionsdifferenz), die die Sollquerbeschleunigung GYTG definieren, gemäß den nachstehenden Ausdrücken (7) bzw. (8) berechnet. Y = Yref + ΔYcomp – Yt (7) Φ = Φref + ΔΦcomp – Φt (8)
  • Hier ist im Ausdruck (7) Yref die Sollseitwärtsposition des Fahrzeugs 10, ist ΔYcomp die zulässige Seitwärtsdifferenz und ist Yt die aktuelle Seitwärtsposition des Fahrzeugs 10. Im Übrigen ist im obigen Ausdruck (7) ”Yref – Yt” die Seitwärtsdifferenz im strengsten Sinne in Bezug auf den Sollfahrpfad in einer aktuellen Steuerung. Die ECU 100 ist in der Lage zu bewirken, dass diese Berechnung direkt auf den von der Bordkamera 20 bereitgestellten Bilddaten basiert. Ferner ist im Ausdruck (8) Φref ein Sollgierwinkel des Fahrzeugs 10, ist ΔΦcomp eine zulässige Gierwinkeldifferenz und ist Φt ein aktueller Gierwinkel des Fahrzeugs 10. Im Übrigen ist im obigen Ausdruck (8) ”Φref – Φt” die Gierwinkeldifferenz im strengsten Sinne in Bezug auf den Sollfahrpfad in einer aktuellen Steuerung. Die ECU 100 ist in der Lage zu bewirken, dass diese Berechnung direkt auf den von der Bordkamera 20 bereitgestellten Bilddaten basiert.
  • Indessen wird die zulässige Seitwärtsdifferenz ΔYcomp gemäß dem nachstehenden Ausdruck (9) berechnet. ΔYcomp = K3 × ΔYbase (9)
  • Im obigen Ausdruck (9) ist ΔYbase die Basiszulässig-Seitwärtsdifferenz und ist K3 der Seitwärtsdifferenz-Korrektur-Übertragungsfaktor, der gemäß dem Fahrpfadradius R variiert.
  • Hier wird die Basiszulässig-Seitwärtsdifferenz ΔYbase unter Bezugnahme auf 9 beschrieben werden. 9 ist eine Ansicht, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen der VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput und der Basiszulässig-Seitwärtsdifferenz ΔYbase zeigt.
  • In 9 ist die Basiszulässig-Seitwärtsdifferenz ΔYbase sowohl in der linken als auch in der rechten Lenkrichtung äquivalent zu der VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput und steigt, ausgenommen in i) einem unerfassbaren Bereich, in dem die VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput extrem klein ist (im Übrigen erfüllt dieser unerfassbare Bereich eine Art Grenzwertfunktion zum Bestimmen, ob es eine Übersteuerungsbetätigung gibt, die auf einer klaren Lenkabsicht des Fahrers basiert), und ii) einem Beschränkungsbereich, in dem die Basiszulässig-Seitwärtsdifferenz ΔYbase auf einen oberen Grenzwert ΔYbasemax beschränkt ist und die VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput relativ groß ist, in Bezug auf die VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput monoton an.
  • Jedoch ist diese Basiszulässig-Seitwärtsdifferenz ΔYbase eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit V und hat eine Tendenz dazu, auf der Hochgeschwindigkeitsseite (welche in der Figur zu V = HOCH (die unterbrochene Linie) korrespondiert) früher anzusteigen und früher zu sättigen als auf der Niedriggeschwindigkeitsseite (welche in der Figur zu V = NIEDRIG (die Volllinie) korrespondiert). Dies ist so, da eine Änderung im Verhalten des Fahrzeugs 10 in Bezug auf eine Änderung im Lenkwinkel der gelenkten Räder früher auftritt und größer ist wie die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt.
  • Im Übrigen wird der Maximalwert der Basiszulässig-Seitwärtsdifferenz ΔYbase zuvor empirisch modifiziert, sodass das Fahrzeug 10 nicht von dem ursprünglichen Sollfahrpfad (d. h. einer vorgegebenen Fahrspur) der LKA-Steuerung abweicht. Außerdem ist es, wenn eine Lenkeingabe auftritt, die bewirkt, dass das Fahrzeug 10 von der Fahrspur abweicht, bevorzugt die LKA-Steuerung schnell enden zu lassen.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 10 der Seitwärtsdifferenz-Korrektur-Übertragungsfaktor K3 beschrieben werden. 10 ist eine Ansicht, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen dem Fahrpfadradius R und dem Seitwärtsdifferenz-Korrektur-Übertragungsfaktor K3 zeigt. In 10 nutzt der Seitwärtsdifferenz-Korrektur-Übertragungsfaktor K3 einen Maximalwert nahe 1 (d. h. einen geeigneten Wert; dies ist nur ein Beispiel) in einem im Wesentlichen geraden Bereich, in dem der Fahrpfadradius R groß ist, und nutzt einen Minimalwert nahe 0,5 (d. h. einen geeigneten Wert; dies ist nur ein Beispiel) in einem stark gekrümmten Bereich, in dem der Fahrpfadradius R extrem klein ist. Ferner nimmt die Übergangsperiode während einer Änderung von einem stark gekrümmten Bereich zu einem im Wesentlichen geraden Bereich in Richtung zum Maximalwert hin allmählich zu.
  • In Anbetracht der Charakteristiken der Basiszulässig-Seitwärtsdifferenz ΔYbase und des Seitwärtsdifferenz-Korrektur-Übertragungsfaktors K3 nutzt die zulässige Seitwärtsdifferenz ΔYcomp einen Wert in der Nähe des ΔYbasemax als den Maximalwert in einem Bereich, in dem in einer im Wesentlichen geraden Region die VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput relativ groß ist, und nutzt Null als den Minimalwert in einem Bereich, in dem in einer stark gekrümmten Region die VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput relativ klein ist.
  • Hier wird gemäß dem oben beschriebenen Ausdruck (7) die zulässige Seitwärtsdifferenz ΔYcomp in einer Regelung zu der Seitwärtsdifferenz Y hinzuaddiert. Daher wird, wenn es als Lenkeingabe eine Übersteuerungsbetätigung durch den Fahrer gibt, mehr Seitwärtsdifferenz in diese Lenkrichtung zugelassen wie sich das Ausmaß dieser Übersteuerungsbetätigung erhöht. D. h., wenn das Fahrzeug 10 als Ergebnis einer Übersteuerungsbetätigung damit beginnt, die Richtung in die Lenkrichtung zu wechseln, ist die Seitwärtsdifferenz Y der Steuerung in einer Richtung, die sich an einen durch die zulässige Seitwärtsdifferenz ΔYcomp bestimmten Konvergenzwert annähert, sodass die Sollquerbeschleunigung GYTG nicht länger in eine Richtung wirkt, die eine Änderung im Lenkwinkel der gelenkten Räder durch die Übersteuerungsbetätigung behindert.
  • Daher kann, wenn es eine Übersteuerungsbetätigung gibt, das Fahrzeug 10 schnell dazu gebracht werden, dass es einem Sollfahrpfad folgt, der die Lenkabsicht des Fahrers wiedergibt (d. h. einen virtuellen Fahrpfad, der dementsprechend von dem ursprünglichen Sollfahrpfad abweicht). Indessen ist die zulässige Seitwärtsdifferenz ΔYcomp ein Beispiel für den zulässigen Bereich der Positionsdifferenz gemäß der Erfindung, welche in einer beschränkten Weise nur die Berechnung der Seitwärtsdifferenz Y beeinflusst. Die Folgefähigkeit und die Konvergenz der LKA-Steuerung in Bezug auf eine durch einen Querwind oder ein Straßengefälle oder dergleichen verursachte Störungseingabe bleiben sicher. D. h., gemäß dieser exemplarischen Ausführungsform kann die Steuerungsqualität der LKA-Steuerung zuverlässig sichergestellt werden, wobei verhindert wird, dass die LKA-Steuerung sich übermäßig mit einer Lenkwinkelsteuerung durch eine Übersteuerungsbetätigung überlagert.
  • Als Nächstes wird die zulässige Gierwinkeldifferenz ΔΦcomp gemäß nachstehendem Ausdruck (10) berechnet. ΔΦcomp = K4 × ΔΦbase (10)
  • In dem obigen Ausdruck (10) ist ΔΦbase die Basiszulässig-Gierwinkeldifferenz und ist K4 der Gierwinkeldifferenz-Korrektur-Übertragungsfaktor, der gemäß dem Fahrpfadradius R variiert.
  • Hier wird unter Bezugnahme auf 11 die Basiszulässig-Gierwinkeldifferenz ΔΦbase beschrieben werden. 11 ist eine Ansicht, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen der VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput und der Basiszulässig-Gierwinkeldifferenz ΔΦbase zeigt.
  • In 11 ist die Basiszulässig-Gierwinkeldifferenz ΔΦbase sowohl in der linken als auch in der rechten Lenkrichtung äquivalent zu der VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput und steigt, ausgenommen in i) einem unerfassbaren Bereich, in dem die VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput extrem klein ist (im Übrigen erfüllt dieser unerfassbare Bereich eine Art Grenzwertfunktion zum Bestimmen, ob es eine Übersteuerungsbetätigung gibt, die auf einer klaren Lenkabsicht des Fahrers basiert), und ii) einem Beschränkungsbereich, in dem die Basiszulässig-Gierwinkeldifferenz ΔΦbase auf einen oberen Grenzwert ΔΦbasemax beschränkt ist (der sich gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit unterscheidet) und die VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput relativ groß ist, in Bezug auf die VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput monoton an.
  • Jedoch ist diese Basiszulässig-Gierwinkeldifferenz ΔΦbase eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit V und hat eine Tendenz dazu, auf der Hochgeschwindigkeitsseite (welche in der Figur zu V = HOCH (die unterbrochene Linie) korrespondiert) früher anzusteigen und früher zu sättigen und einen geringeren Maximalwert zu haben als auf der Niedriggeschwindigkeitsseite (welche in der Figur zu V = NIEDRIG (die Volllinie) korrespondiert) (ΔΦbasemax1 > ΔΦbasemax2). Dies ist so, da eine Änderung im Verhalten des Fahrzeugs 10 in Bezug auf eine Änderung im Lenkwinkel der gelenkten Räder früher auftritt und größer ist wie die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt.
  • Im Übrigen wird der Maximalwert der Basiszulässig-Gierwinkeldifferenz ΔΦbase zuvor empirisch modifiziert, sodass die in der LKA-Steuerung zulässige maximale Querbeschleunigung nicht überschritten wird.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 12 ein Gierwinkeldifferenz-Korrektur-Übertragungsfaktor K4 beschrieben werden. 12 ist eine Ansicht, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen dem Fahrpfadradius R und dem Gierwinkeldifferenz-Korrektur-Übertragungsfaktor K4 zeigt.
  • In 12 nutzt der Gierwinkeldifferenz-Korrektur-Übertragungsfaktor K4 einen Maximalwert nahe 1 (d. h. einen geeigneten Wert; dies ist nur ein Beispiel) in einem stark gekrümmten Bereich, in dem der Fahrpfadradius R extrem klein ist, und nutzt einen Minimalwert nahe 0,5 (d. h. einen geeigneten Wert; dies ist nur ein Beispiel) in einen im Wesentlichen geraden Bereich, in dem der Fahrpfadradius R groß ist. Ferner nimmt die Übergangsperiode während der Änderung von einem stark gekrümmten Bereich zu einem im Wesentlichen geraden Bereich allmählich in Richtung zum Minimalwert hin ab.
  • In Anbetracht der Charakteristiken der Basiszulässig-Gierwinkeldifferenz ΔΦbase und des Gierwinkeldifferenz-Korrektur-Übertragungsfaktors K4 nutzt die zulässige Gierwinkeldifferenz ΔΦcomp einen Wert nahe des ΔΦbasemax als den Maximalwert in einem Bereich, in dem in einer stark gekrümmten Region die VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput relativ groß ist, und nutzt Null als den Minimalwert in einem Bereich, in dem in einer im Wesentlichen geraden Region die VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput relativ klein ist.
  • Hier wird die zulässige Gierwinkeldifferenz ΔΦcomp gemäß dem oben beschriebenen Ausdruck (8) zu der Gierwinkeldifferenz Φ in einer Regelung hinzuaddiert. Daher wird, wenn es eine Übersteuerungsbetätigung durch den Fahrer als eine Lenkeingabe gibt, mehr Gierwinkeldifferenz zugelassen wie das Ausmaß dieser Übersteuerungsbetätigung zunimmt. D. h., wenn das Fahrzeug 10 als Ergebnis einer Übersteuerungsbetätigung damit beginnt, die Richtung in die Lenkrichtung zu ändern, ist die Gierwinkeldifferenz Φ der Steuerung in eine Richtung, die sich an einen durch die zulässige Gierwinkeldifferenz ΔΦcomp definierten Konvergenzwert annähert, sodass die Sollquerbeschleunigung GYTG nicht länger in eine Richtung wirkt, die eine Änderung im Lenkwinkel der gelenkten Räder durch die Übersteuerungsbetätigung behindert.
  • Daher kann, wenn es eine Übersteuerungsbetätigung gibt, das Fahrzeug 10 dazu gebracht werden, dass es schnell einem Sollfahrpfad folgt, der die Lenkabsicht des Fahrers wiedergibt (d. h. einem virtuellen Fahrpfad, der dementsprechend von dem ursprünglichen Sollfahrpfad abweicht). Indessen ist die zulässige Gierwinkeldifferenz ΔΦcomp ein Beispiel für den zulässigen Bereich der Positionsdifferenz gemäß der Erfindung, welche in einer beschränkten Weise nur die Berechnung der Gierwinkeldifferenz Φ beeinflusst. Die Folgefähigkeit und die Konvergenz der LKA-Steuerung in Bezug auf eine durch einen Querwind oder ein Straßengefälle oder dergleichen verursachte Störeingabe bleibt sicher. D. h., gemäß dieser exemplarischen Ausführungsform kann die Steuerungsqualität der LKA-Steuerung zuverlässig sichergestellt werden, wobei verhindert wird, dass die LKA-Steuerung sich übermäßig mit einer Lenkwinkelsteuerung durch eine Übersteuerungsbetätigung überlagert.
  • Ferner ist das Verhältnis zwischen dem Gierwinkeldifferenz-Korrektur-Übertragungsfaktor K4 und dem Seitwärtsdifferenz-Korrektur-Übertragungsfaktor K3 in Bezug auf den Fahrpfadradius R genau entgegengesetzt, sodass in einem stark gekrümmten Bereich, in dem Fahrpfadradius R klein ist, die Gierwinkeldifferenz Φ dominanter in der Berechnung der Sollquerbeschleunigung GYTG wiedergegeben werden kann, und in dem im Wesentlichen geraden Bereich, in dem der Fahrpfadradius R groß ist, die Seitwärtsdifferenz Y dominanter in der Berechnung der Sollquerbeschleunigung GYTG wiedergegeben werden kann. Genauer kann, wenn eine Gierwinkeldifferenz, die normalerweise nicht groß sein sollte, übermäßig zugelassen wird, wenn das Fahrzeug 10 in gerader Linie fährt, das Verhalten des Fahrzeugs 10 leicht unstabil werden und kann sich die LKA-Steuerungsstabilität vermindern, sodass, wenn das Fahrzeug 10 eine Kurve fährt, die Gierwinkeldifferenz genauer das Verhalten des Fahrzeugs kennzeichnen kann als die Seitwärtsdifferenz.
  • Wie oben beschrieben, wird bei dem Fahrzeug 10 in dieser exemplarischen Ausführungsform, wenn der Steuerungsbetrag des VGRS-Stellgliedes 200 (welcher ein Beispiel für den Steuerungsbetrag der Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung gemäß der Erfindung ist) bestimmt wird während eine LKA-Steuerung ausgeführt wird, wenn es eine Übersteuerungsbetätigung durch den Fahrer gibt, eine Zulässigkeit für sowohl die Seitwärtsdifferenz Y als auch die Gierwinkeldifferenz Φ des Fahrzeugs 10, die die Sollquerbeschleunigung GYTG definieren, so gesetzt, dass das Fahrzeugverhalten in die Lenkrichtung, die durch die Übersteuerungsbetätigung bestimmt ist, dementsprechend zugelassen wird. D. h., von relativer Sicht aus verlagert sich in Bezug auf eine Übersteuerungsbetätigung in die Lenkrichtung der Sollfahrpfad an sich. Daher kann eine Lenkabsicht des Fahrers genau in dem Fahrzeugverhalten wiedergegeben werden, ohne die Konvergenz oder die Folgefähigkeit der LKA-Steuerung in irgendeiner Weise zu beeinträchtigen.
  • Im Übrigen werden in dieser exemplarischen Ausführungsform die Differenzen korrigiert, indem die zulässige Seitwärtsdifferenz ΔYcomp, die die Seitwärtsdifferenz Y definiert, und die zulässige Gierwinkeldifferenz ΔΦcomp, die die zulässige Gierwinkeldifferenz Φ definiert, wie oben beschrieben, bestimmt werden. Jedoch kann in Anbetracht der Tatsache, dass diese Differenzkorrekturen dahingehend vorteilhaft sind, dass sie effektiv den von dem Fahrzeug 10 zu verfolgenden Fahrpfad aus dem ursprünglichen Sollfahrpfad verlagern, wenn es eine Übersteuerungsbetätigung gibt, die ECU 100 anstatt dieser Differenzkorrekturen den Sollfahrpfad selbst auch um einen vorbestimmten Betrag in die Lenkrichtung, die von der Übersteuerungsbetätigung bestimmt ist, verlagern. Demgemäß kann, wenn es eine Übersteuerungsbetätigung gibt, die Lenkabsicht des Fahrers in dem Sollfahrpfad wiedergegeben werden, sodass die gleichen wie oben beschriebenen Effekte erzielt werden können.
  • Im Übrigen ist in dieser exemplarischen Ausführungsform der Betrieb des ARS-Stellglieds 600, welches es ermöglicht, dass die Hinterräder gelenkt werden während eine LKA-Steuerung ausgeführt wird, weggelassen, um die Beschreibung davor zu bewahren, dass sie kompliziert wird. Natürlich schwenkt beim Hinterradlenken, wenn die Hinterräder nach rechts gelenkt werden, das Fahrzeug nach links und schwenkt, wenn die Hinterräder nach links gelenkt werden, das Fahrzeug nach rechts, sodass im Wesentlichen die oben beschriebene die Vorderräder betreffende VGRS-Steuerung angewendet werden kann. Ferner fungiert in dieser exemplarischen Ausführungsform, wenn es eine Übersteuerungsbetätigung gibt während eine LKA-Steuerung ausgeführt wird, die Seitwärtsdifferenz Y hauptsächlich als eine Differenz in Bezug auf ein Geradeausfahren. Dies setzt eine koordinierte Phasensteuerung von sowohl den Vorder- als auch den Hinterrädern in einem mit einer sogenannten Vierrad-Lenkfunktion versehenen Fahrzeug voraus, wie beispielsweise dem Fahrzeug 10 in dieser exemplarischen Ausführungsform. Eine vierradkoordinierte Phasensteuerung ermöglicht es, dass das Verhalten des Fahrzeugs 10 in Bezug auf eine Übersteuerungsbetätigung, wenn das Fahrzeug 10 geradeaus fährt, äußerst sanft geändert wird, während das Auftreten einer Gierwinkeldifferenz unterdrückt wird.
  • In der ersten exemplarischen Ausführungsform wird, wenn es eine Übersteuerungsbetätigung gibt während eine LKA-Steuerung ausgeführt wird, eine Lenkabsicht des Fahrers in dem Fahrzeugverhalten wiedergegeben durch Korrigieren der Seitwärtsdifferenz Y und der Gierwinkeldifferenz Φ in dem Berechnungsprozess der Sollquerbeschleunigung GYTG. Jedoch kann eine Lenkabsicht des Fahrers auch einhergehend mit dem Setzen des oben beschriebenen Zulässigkeitswertes, der für diese Differenzkorrekturen vorgesehen ist, in dem Fahrzeugverhalten wiedergegeben werden. Solch ein Fall wird als Nächstes als eine zweite exemplarische Ausführungsform beschrieben werden.
  • Hier wird eine auf diesem Gesichtspunkt basierende zweite exemplarische Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 13 beschrieben werden. 13 ist eine Ansicht, die ein Rahmenformat des Verhältnisses zwischen einer VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput und einem Übersteuerungskorrektur-VGRS-Sollwinkel θOVR zeigt.
  • Der Übersteuerungskorrektur-VGRS-Sollwinkel θOVR in 13 ist ein Wert, der in Schritt S304 in einer VGRS-Steuerung verwendet wird. D. h., in der zweiten exemplarischen Ausführungsform wird ein VGRS-Endsollwinkel θTGF in der VGRS-Steuerung gemäß einem nachstehenden Ausdruck (11) berechnet. θTGF = θVG + θLK + θOVR (11)
  • D. h., wenn es eine Übersteuerungsbetätigung gibt, während eine LKA-Steuerung ausgeführt wird, wird der Steuerungsbetrag des VGRS-Stellglieds 200 direkt so korrigiert, dass er erhöht wird. Die Änderungscharakteristik des Übersteuerungskorrektur-VGRS-Sollwinkels θOVR in Bezug auf die VGRS-Normal-Sollwinkeleingabe θinput ist wie in der Figur gezeigt, d. h., er steigt im Wesentlichen monoton an und wird gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit V größer gesetzt, ausgenommen für in einem unerfassbaren Bereich und einem Beschränkungsbereich (d. h. einem Bereich, in dem er auf einen Maximalwert θOVRmax beschränkt ist), die die gleichen wie oben beschriebenen sind.
  • Auf diese Weise wird gemäß dieser exemplarischen Ausführungsform der Steuerungsbetrag des VGRS-Stellglieds 200 direkt korrigiert. Hier ist ähnlich zu der zulässigen Differenz in der ersten exemplarischen Ausführungsform diese Art von Korrektur ebenfalls außerhalb des Regelungslogikbereichs, der die Konvergenz und die Folgefähigkeit einer LKA-Steuerung bestimmt, und beeinträchtigt somit nicht die Konvergenz und die Folgefähigkeit einer LKA-Steuerung. Daher kann ohne irgendein Problem eine Abweichung von dem Sollfahrpfad infolge eines Störelements, wie beispielsweise einem Querwind oder einem Straßengefälle, schnell konvergiert werden. D. h., eine Übersteuerungsbetätigung durch den Fahrer kann ohne Reduzieren der Steuerungsqualität einer LKA-Steuerung genau in dem Fahrzeugverhalten wiedergegeben werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen beschränkt. im Gegensatz dazu sind diverse Modifikationen innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie aus den Ansprüchen und der Spezifikation in ihrer Gesamtheit gelesen, möglich. Eine Fahrzeugsteuervorrichtung mit solchen Modifikationen ist ebenfalls in den technischen Umfang der Erfindung mit eingeschlossen.
  • Die Erfindung kann in einem Fahrzeug verwendet sein, das mit einer Funktion versehen ist, die bewirkt, dass das Fahrzeug einem Sollfahrpfad folgt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (9)

  1. Fahrzeugsteuervorrichtung, die ein Fahrzeug steuert, das mit einer Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung versehen ist, die in der Lage ist, eine Lenkkraft zum Herbeiführen einer Änderung in einem Lenkwinkel eines gelenkten Rades dem gelenkten Rad zu beaufschlagen, gekennzeichnet durch: eine Differenzerfassungseinrichtung, die eingerichtet ist, eine Positionsdifferenz zu erfassen, die ein Relativpositionsverhältnis zwischen einem beizubehaltenden Sollfahrpfad und dem Fahrzeug bestimmt; eine Bestimmungseinrichtung, die eingerichtet ist, auf Basis der erfassten Positionsdifferenz einen Steuerungsbetrag für die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung zu bestimmen, um einen Fahrpfad des Fahrzeugs (10) auf dem Sollfahrpfad zu halten; eine Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, den Fahrpfad auf dem Sollfahrpfad zu halten, indem die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung gemäß dem bestimmten Steuerungsbetrag gesteuert wird; eine Lenkeingabeerfassungseinrichtung, die eingerichtet ist, um eine Lenkeingabe in eine Lenkeingabeeinrichtung durch einen Fahrer zu erfassen; und eine Korrektureinrichtung, die eingerichtet ist, eine Bestimmungsreferenz des Steuerungsbetrages so zu korrigieren, dass die erfasste Lenkeingabe widergespiegelt wird, wenn die Lenkeingabe erfasst wird, während der Fahrpfad auf dem Sollfahrpfad gehalten wird.
  2. Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdifferenz eine Gierwinkeldifferenz und/oder eine Differenz in einer Seitwärtsposition des Fahrzeugs in Bezug auf den Sollfahrpfad aufweist.
  3. Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkkraftbeaufschlagungseinrichtung eine Variabel-Lenkwinkel-Einrichtung aufweist, die ein Verhältnis zwischen einem Lenkwinkel der Lenkeingabeeinrichtung und dem Lenkwinkel des gelenkten Rades ändern kann; und die Steuereinrichtung den Lenkwinkel des gelenkten Rades über die Variabel-Lenkwinkel-Einrichtung unabhängig von einer Lenkeingabe des Fahrers ändert.
  4. Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungsreferenz eine Bedingung ist, die die Positionsdifferenz bestimmt.
  5. Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung, die die Positionsdifferenz bestimmt, der Sollfahrpfad ist; und die Korrektureinrichtung den Sollfahrpfad in Richtung einer von der erfassten Lenkeingabe bestimmten Lenkrichtung verlagert.
  6. Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung, die die Positionsdifferenz bestimmt, ein zulässiger Bereich der Positionsdifferenz ist; und die Korrektureinrichtung, wenn die Lenkeingabe erfasst wird, den zulässigen Bereich vergrößert im Vergleich zu dem Fall, wenn die Lenkeingabe nicht erfasst wird.
  7. Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkeingabeerfassungseinrichtung ein Ausmaß der Lenkeingabe erfassen kann; und die Korrektureinrichtung einen Korrekturbetrag der Bestimmungsreferenz mit Zunahme der erfassten Lenkeingabe erhöht.
  8. Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinrichtung einen Korrekturbetrag der Bestimmungsreferenz gemäß einem Fahrzustand des Fahrzeugs ändert.
  9. Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinrichtung die Bestimmungsreferenz innerhalb eines vorbestimmten begrenzten Bereichs korrigiert, der von einem oberen Grenzwert bestimmt ist.
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