DE112010006048B4

DE112010006048B4 - Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112010006048B4
Application number: DE112010006048.7T
Authority: DE
Inventors: Norihisa Nishikawa; Mitsutaka Tanimoto; Yoshitaka Fujita; Toru Takashima; Tetsuhiro Narita; Go Inoue; Takahiro Kojo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2022-03-31
Anticipated expiration: 2030-12-02
Also published as: DE112010006048T5; CN103237707B; US8996254B2; CN103237707A; JP5494822B2; WO2012073358A1; US20130253770A1; JPWO2012073358A1

Abstract

Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100), die eine Bewegung eines Fahrzeugs (1) steuert,wobei das Fahrzeug (1) mehrere Vorrichtungen aufweist, die jeweils wahlweise einen Schlupfwinkel (β) oder eine Gierrate (γ) steuern,wobei die Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) aufweist:eine Sollschlupfwinkeleinstellvorrichtung, die einen Sollschlupfwinkel (βtg) als einen Sollwert des Schlupfwinkels (β) einstellt;eine Sollgierrateneinstellvorrichtung, die eine Sollgierrate (γtg) als einen Sollwert der Gierrate (γ) einstellt;eine Verhaltenssteuervorrichtung, die eine Verhaltenssteuerung durchführt, bei der die Vorrichtungen derart gesteuert werden, dass der Schlupfwinkel (β) und die Gierrate (γ) jeweils gleich dem eingestellten Sollschlupfwinkel (βtg) und der Sollgierrate (γtg) sind;eine Drehzustandsgrößenspezifizierungsvorrichtung, die eine Drehzustandsgröße des Fahrzeugs (1) spezifiziert; undeine Auswahlvorrichtung, die eine zu priorisierende Größe aus dem Schlupfwinkel (β) und der Gierrate (γ) auf der Grundlage der spezifizierten Drehzustandsgröße in einem Fall auswählt, in dem die Verhaltenssteuerung nur von einer der Vorrichtungen durchgeführt werden muss, wobeidie Verhaltenssteuervorrichtung nur die eine Vorrichtung in dem Fall, in dem die Verhaltenssteuerung von der einen Vorrichtung durchgeführt werden muss, derart steuert, dass die ausgewählte eine Größe den Sollwert aufweist, der der ausgewählten einen Größe entspricht, wobeidie Vorrichtungen eine erste Vorrichtung und eine zweite Vorrichtung enthalten, die jeweils wahlweise den Schlupfwinkel (β) oder die Gierrate (γ) steuern,die Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) außerdem eine Funktionsbeschränkungszustandsbestimmungsvorrichtung aufweist, die bestimmt, ob sich die erste und/oder die zweite Vorrichtung in einem Funktionsbeschränkungszustand befindet,die Auswahlvorrichtung die eine zu priorisierende Größe in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass sich die erste oder die zweite Vorrichtung in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, als den Fall, in dem die Verhaltenssteuerung nur von der einen Vorrichtung durchgeführt werden muss, auswählt,die Verhaltenssteuervorrichtung die erste oder die zweite Vorrichtung, die sich nicht in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, als die nur eine Vorrichtung derart steuert, dass die ausgewählte eine Größe den Sollwert aufweist, der der ausgewählten einen Größe entspricht,der Funktionsbeschränkungszustand einen Fehlerzustand enthält,die erste Vorrichtung eine Vorderradlenkwinkeländerungsvorrichtung (400) ist, die einen Vorderradlenkwinkel (δf) unabhängig von einem Betrieb eines Fahrers, der eine Änderung des Vorderradlenkwinkels (δf) fördert, ändert, unddie zweite Vorrichtung eine Hinterradlenkwinkeländerungsvorrichtung (800) ist, die einen Hinterradlenkwinkel (δr) unabhängig von einem Betrieb eines Fahrers, der eine Änderung des Hinterradlenkwinkels (δr) fördert, ändert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung, die für ein Fahrzeug verwendet werden kann, das mit verschiedenen Automatikantriebsfunktionen wie beispielsweise einer Fahrspurhalteassistenz (LKA) ausgerüstet ist.
Stand der Technik
Als diese Art von Vorrichtung ist eine Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung in der JP 2008 - 126 916 A beschrieben. Gemäß dieser Vorrichtung führt in einem Fall, in dem eine Schlupfwinkelsteuerung und eine Giermomentsteuerung von unterschiedlichen Vorrichtungen durchgeführt werden, wenn eine der Vorrichtungen funktionsunfähig geworden ist, die andere Vorrichtung eine Steuerung zum Kompensieren der funktionsunfähigen Steuerung durch.
Es wird ebenfalls vorgeschlagen, dass einer Steuerung zum Koordinieren einer Fahrzeugverhaltensstabilisierungssteuervorrichtung (VSA) und einer Hinterradspurwinkelsteuervorrichtung (RTC) sowohl die VSA als auch die RTC die Steuerung auf der Grundlage einer Gierrate, die von einer Koordinationssteuereinheit erhalten wird, in dem normalen Fall der Koordinationssteuereinheit durchführen, und sowohl die VSA als auch die RTC die Steuerung auf der Grundlage einer Gierrate, die innerhalb ihrer eigenen Vorrichtung berechnet wird, in dem abnormen Fall durchführen (siehe JP 2010 - 023 787 A ).
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Koordinationssteuereinheit die koordinierte Steuerung bei der Steuerung zum Koordinieren der VSA und der RTC nicht durchführt, wenn die Koordinationssteuereinheit einen Defekt aufweist, und sowohl die VSA als auch die RTC ihren eigenen Steuerbetrieb durchführen (siehe JP 2009 - 274 670 A ).
Es wird ebenfalls eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine Intervention zwischen einem Fahrzeugdynamiksteuersystem und einem Hinterachslenksystem zur Stabilisierung koordiniert (siehe beispielsweise JP 2006 - 036 203 A ).
Es wird ebenfalls eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine Lenkreaktionskraftsteuerung in einem Automatiklenkmodus unter Verwendung eines Mechanismus mit variablem Übersetzungsverhältnis ausübt (siehe beispielsweise JP H06-336 169 A ).
Es wird ebenfalls vorgeschlagen, dass beim Durchführen der koordinierten Steuerung zwischen der elektronischen Servolenkung (EPS), der VSA und der RTC, wenn eine der Fahrzeugsteuervorrichtungen ihre Steuerung aufgrund einer Abnormität einer Versorgungsspannung stoppt, die anderen Steuervorrichtungen die koordinierte Steuerung stoppen und die Steuerung der jeweiligen Vorrichtung durchführen (siehe JP 2010 - 023 788 A ).
Außerdem offenbart die DE 10 2004 036 565 A1 eine Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung eines Fahrzeugs. Das Fahrzeug weist ein Hinterachslenksystem als eine Vorrichtung und ein Bremssystem und eine Motorsteuerung als eine zweite Vorrichtung zum Steuern eines Schlupfwinkels oder einer Gierrate auf. Eine Gierrate wird auf der Grundlage eines Regelalgorithmus des Hinterachslenksystems bestimmt. Ein Gierratenregler wird in Abhängigkeit von einem Schlupfwinkel aktiviert oder deaktiviert. Der Gierratenregler regelt eine Gierrate auf eine Sollgierrate. Außerdem ist ein Schlupfwinkelregler offenbart, der einen Schlupfwinkel auf einen Sollschlupfwinkel regelt. Weiterhin ist ein Schwimmwinkel als eine Drehzustandsgröße des Fahrzeugs offenbart.
Die WO 2010 / 043 686 A1 beschreibt eine Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung, die einen Zusatzlenkwinkel für eine Vorderradlenkung und einen Zusatzlenkwinkel für eine Hinterradlenkung unter Verwendung des Giermomentes verteilt.
Die DE 10 2007 037 513 A1 beschreibt eine Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung, die einen gewünschten Schwimmwinkel, einen tatsächlichen Schwimmwinkel, eine gewünschte Gierrate und einen tatsächliche Gierrate bestimmt, wobei einen Steuerung das Fahrzeugsystem entsprechend den bestimmten Größen steuert.
Die DE 10 2004 058 676 A1 offenbart ein Spurhaltesystem für Kraftfahrzeuge mit Trajektorienbestimmung.
Zusammenfassung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösende Aufgabe
Bei der Fahrzeugverhaltenssteuerung gibt es eine Korrelation zwischen der Anzahl der zustandsgesteuerten Variablen und der Anzahl der Freiheitsgrade der Fahrzeugzustandsgrößen. Wenn beispielsweise ein Schlupfwinkel und ein Giermoment unabhängig gesteuert werden, werden zwei oder mehr zustandsgesteuerte Variablen benötigt, die unabhängig gesteuert werden können.
Hier beschreibt die JP 2008 - 126 916 A eine Vorrichtungskonfiguration, bei der die Schlupfwinkelsteuerung und die Giermomentsteuerung unabhängig durchgeführt werden können.
Jedoch meint ein Fehler der einen Vorrichtung, wie es im Absatz [0068] beschrieben ist, einen Fehler einer elektronischen Steuereinheit (ECU) und meint nicht einen Fehler eines Mechanismus, der die zustandsgesteuerte Variable (beispielsweise Lenkwinkel) ändert, die eine Änderung der Fahrzeugzustandsgrößen einschließlich des Schlupfwinkels und des Giermoments fördert. Mit anderen Worten, die Vorrichtung, die in der JP 2008 - 126 916 A beschrieben ist, schafft keine Lösung, wenn sich die Anzahl der unabhängig steuerbaren zustandsgesteuerten Variablen beispielsweise aufgrund einer zeitlichen oder permanenten Fehlfunktion der Vorrichtung oder Ähnlichem oder aufgrund anderer Umstände verringert. Diesbezüglich gilt dasselbe für die Vorrichtungen, die in der JP 2010 - 023 787 A und der JP 2009 - 274 670 A beschrieben sind.
Daher wird in dem oben beschriebenen Fall sogar dann, wenn die technischen Ideen, die in diesen Patentdokumenten beschrieben sind, angewendet werden, das Fahrzeugverhalten nicht immer optimal gesteuert.
Außerdem kann wie in der Vorrichtung, die in der JP 2010 - 023 788 A beschrieben ist, wenn die Steuerung der Fahrzeugzustandsgrößen beim Auftreten dieser Art von Situation aufgrund einer verringerten Steuergenauigkeit des Fahrzeugverhaltens gestoppt wird, das Stoppen die Steuerung der Fahrzeugzustandsgrößen in Abhängigkeit von einem derzeitigen Bewegungszustand des Fahrzeugs destabilisieren.
Andererseits muss die Situation, bei sich der die Anzahl der unabhängig steuerbaren zustandsgesteuerten Variablen wie oben beschrieben verringert, nicht notwendigerweise ausschließlich dann auftreten, wenn die Vorrichtung funktionsunfähig geworden ist. Diese Art von Situation tritt beispielsweise in einigen Fällen zeitweilig aufgrund einer zeitweiligen Steuerlast- oder Wärmelasterhöhung oder Ähnlichem auf. Im Hinblick dessen ist es, um das Fahrzeugverhalten während der gesamten Zeit optimal aufrechtzuerhalten, wünschenswert, dass eine klare Steuerrichtlinie für den oben beschriebenen Fall im Voraus geschaffen wird.
Wie es oben beschrieben wurde, weisen die herkömmlichen Technologien einschließlich der Vorrichtung, die in der JP 2008 - 126 916 A beschrieben ist, das technische Problem auf, dass es schwer ist, das Fahrzeugverhalten zu optimieren, wenn die benötigten Steuerungen aufgrund einer Beschränkung der Funktion der Vorrichtungen, die physikalisch eine Änderung der zustandsgesteuerten Variablen fördern, oder aus ähnlichen Gründen, in Fällen nur von einer Vorrichtung durchgeführt werden, in denen die Fahrzeugzustandsgrößen unabhängig durch die Steuerung der zustandsgesteuerten Variablen, die ein Steuervermögen aufweisen, gesteuert werden.
Im Hinblick auf die oben genannten Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung zu schaffen, die das optimale Fahrzeugverhalten so lange wie möglich sogar dann aufrechterhält, wenn die Notwendigkeit auftritt, die Fahrzeugverhaltenssteuerung des Fahrzeugs, das mehrere Vorrichtungen verwendet, die die Änderung der zustandsgesteuerten Variablen fördern, unter Verwendung nur einer Vorrichtung durchzuführen.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Das Fahrzeug der vorliegenden Erfindung ist mit Vorrichtungen ausgerüstet, die jeweils wahlweise den Schlupfwinkel oder die Gierrate steuern, wobei der „Schlupfwinkel“ der vorliegenden Erfindung einen Fahrzeugkarosserieschlupfwinkel meint. Mit anderen Worten, die Vorrichtungen enthalten eine Vorrichtung, die eine zustandsgesteuerte Variable, deren Änderung eine Änderung einer der Fahrzeugzustandsgrößen fördert, die mindestens den Schlupfwinkel und die Gierrate enthalten, beispielsweise in dem Bereich einer physikalischen, elektrischen oder mechanischen Einschränkung beliebig steuert. Die zustandsgesteuerte Variable, die die Änderung des Schlupfwinkels und der Gierrate fördern kann, meint beispielsweise als bevorzugte Form einen Vorderradlenkwinkel, einen Hinterradlenkwinkel, eine Vorderrad-Brems-/Antriebskraftdifferenz oder eine Hinterrad-Brems-/Antriebskraftdifferenz oder Ähnliches.
Die Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung steuert das Fahrzeug, das mit den Vorrichtungen wie oben beschrieben ausgerüstet ist, und kann Formen verschiedener Computersysteme oder Ähnliches wie beispielsweise verschiedene Verarbeitungseinheiten wie eine einzelne oder mehrere elektronische Steuereinheiten (ECU), verschiedene Steuerungen oder Mikrocomputervorrichtungen, die eine oder mehrere zentrale Verarbeitungseinheiten (CPU), Mikroverarbeitungseinheiten (MPU), verschiedene Prozessoren, verschiedene Steuerungen oder verschiedene Speichervorrichtungen wie beispielsweise einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Pufferspeicher oder einen Flash-Speicher nach Bedarf enthalten können, verwenden.
Gemäß der Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung werden während ihres Betriebs der Sollschlupfwinkel von der Sollschlupfwinkeleinstellvorrichtung und die Sollgierrate von der Sollgierrateneinstellvorrichtung eingestellt. Der Sollwert, der von einer jeweiligen Einstellvorrichtung eingestellt wird, kann beispielsweise als bevorzugte Form ein Sollwert sein, der bewirkt, dass das Fahrzeug einer Sollfahrtroute folgt (beispielsweise LKA oder Ähnliches entspricht dieser Art von Steuerung). Konzeptionell kann jedoch der Sollwert, der von einer jeweiligen Einstellvorrichtung eingestellt wird, ein Sollwert für einen beliebigen Zweck sein.
Wenn der Sollschlupfwinkel und die Sollgierrate eingestellt sind, wird die Verhaltenssteuerung von der Verhaltenssteuervorrichtung durchgeführt. Die Verhaltenssteuerung meint eine Steuerung zum Realisieren einer Fahrzeugbewegungssteuerung mit zwei Freiheitsgraden, die für die Vorrichtungen derart durchgeführt wird, dass der Schlupfwinkel und die Gierrate die eingestellten Sollwerte aufweisen.
Außerdem steuert jede der Vorrichtungen eine zustandsgesteuerte Variable, wie es oben beschrieben wurde, und die Anzahl der zustandsgesteuerten Variablen, die durch unabhängiges Steuern der Vorrichtungen gesteuert werden können, ist gleich der Anzahl der Vorrichtungen. Entsprechend bekannten Fahrzeugbewegungsgleichungen stimmt die Anzahl der zustandsgesteuerten Variablen mit der der Freiheitsgrade der Fahrzeugzustandsgrößen überein, und somit ermöglicht die Steuerung der zustandsgesteuerten Variablen mittels der Vorrichtungen eine Fahrzeugbewegung mit zwei Freiheitsgraden, die unabhängig die beiden Arten von Fahrzeugzustandsgrößen, die der Schlupfwinkel und die Gierrate sind, steuert. Wird berücksichtigt, dass es möglich ist, die Freiheitsgrade der Bewegung zu gewährleisten, der mit der Anzahl der Vorrichtungen übereinstimmen, ist die Verhaltenssteuerung offensichtlich in einem engeren Sinne eine Steuerung zum Realisieren mindestens der Fahrzeugbewegung mit zwei Freiheitsgraden.
Zu diesem Zeitpunkt können die Sollwerte der zustandsgesteuerten Variablen zum Realisieren des Sollschlupfwinkels und der Sollgierrate beispielsweise durch numerisches Lösen eines Fahrzeugbewegungsmodells, das auf der Grundlage der Fahrzeugbewegungsgleichungen erstellt wird, oder mittels Durchführen ähnlicher Aktionen erhalten werden. Wenn die Sollwerte, die auf die obige Weise erhalten werden, im Voraus abgebildet werden, können alternativ die Sollwerte durch geeignetes Auswählen von relevanten Werten oder mittels Durchführen ähnlicher Aktionen erhalten werden.
Andererseits gibt es in dem Prozess zum Durchführen dieser Art von Verhaltenssteuerung einen Fall, bei dem die Verhaltenssteuerung von einer der Vorrichtungen unabhängig davon durchgeführt werden muss, ob dieses vorhersehbar ist oder ob die Ursache klar ist. Es gibt verschiedene Gründe, warum eine derartige Situation auftritt, und der Grund dafür ist nicht einzigartig beschränkt. In jedem Fall kann in dem Fall, in dem die Verhaltenssteuerung von der einen Vorrichtung wie oben beschrieben durchgeführt werden muss, die Fahrzeugbewegungssteuerung mit zwei Freiheitsgraden nicht durchgeführt werden. Wenn bei einer derartigen Situation die zustandsgesteuerten Variablen bei der Verwendung der Vorrichtungen ohne Änderung aufrechterhalten werden, weichen der Schlupf und die Gierrate aufgrund eines Einflusses der zustandsgesteuerten Variable, die ihr Steuervermögen verloren hat und der Vorrichtung zugeordnet ist, die aus irgendwelchen Gründen nicht verwendet wird, wahrscheinlich von den gewünschten Werten ab.
Es können verschiedene Situationen, in denen bestimmt wird, dass die Verhaltenssteuerung von der einen Vorrichtung durchgeführt werden muss, unabhängig von dem derzeitigen Fahrzeugverhalten auftreten. Wenn somit die Verhaltenssteuerung erzwungenermaßen oder diskontinuierlich aufgrund der Tatsache beendet wird, dass die Verhaltenssteuerung von der einen Vorrichtung durchgeführt werden muss, ist es offensichtlich, dass dieses einen nachteiligen Einfluss auf das Fahrzeugverhalten in einem nicht zu vernachlässigenden Ausmaß aufweist.
Daher ist es in dem Fall, in dem die Notwendigkeit auftritt, ob die Verhaltenssteuerung schließlich zu beenden ist oder ob auf eine Beseitigung der Notwendigkeit gewartet wird oder nicht, wünschenswert, eine provisorische, alternative oder zweite beste Maßnahme durchzuführen, um das Fahrzeugverhalten bei der obigen Art von Übergangsperiode nicht zu destabilisieren.
Herkömmlich wurde jedoch die Maßnahme, die den Einfluss des Fahrzeugverhaltens während der Übergangsperiode berücksichtigt, nicht berücksichtigt, und daher gab es keine klare Richtlinie. Die Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung schafft eine klare Richtlinie für das Durchführen der provisorischen, alternativen oder zweitbesten Maßnahme, wenn es schwierig ist, mindestens die Fahrzeugbewegungssteuerung mit zwei Freiheitsgraden, die den Schlupfwinkel und die Gierrate als ein Steuerziel enthält, das ursprünglich gewünscht ist, aufrechtzuerhalten.
Mit anderen Worten, gemäß der Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung spezifiziert die Drehzustandsgrößenspezifizierungsvorrichtung die Drehzustandsgröße des Fahrzeugs, und die Auswahlvorrichtung wählt den Schlupfwinkel oder die Gierrate, der bzw. die zu priorisieren ist, auf der Grundlage der spezifizierten Drehzustandsgröße aus. Die zuvor genannte Verhaltenssteuervorrichtung steuert die eine Vorrichtung derart, dass die ausgewählte Vorrichtung den ausgewählten Sollwert aufweist. Der Ausdruck „spezifizieren“ der vorliegenden Erfindung meint zu bestimmen, welcher Bezugswert bei der Steuerung schließlich verwendet wird, und ein praktischer Aspekt kann einen weiten Bereich umfassen, beispielsweise Erfassen, Berechnen, Herleiten, Schätzen, Identifizieren, Auswählen oder Erhalten.
Die Drehzustandsgröße ist eine Zustandsgröße, die ein Index zum Definieren eines derzeitigen Drehverhaltens in dem Prozess der Verhaltenssteuerung der vorliegenden Erfindung ist, die die Fahrzeugverhaltenssteuerung mit zwei Freiheitsgraden enthält, bei der der Schlupfwinkel und die Gierrate das Steuerziel sind. Andererseits ist die Gierrate unter den Fahrzeugzustandsgrößen eine Fahrzeugzustandsgröße, die im Vergleich zu dem Schlupfwinkel für die Steuerung des Drehverhaltens geeignet ist. Daher ist es unter Verwendung des Drehverhaltens als ein Bestimmungskriterium möglich, die Fahrzeugzustandsgröße aus dem Schlupfwinkel und der Gierrate genau auszuwählen, bei der das Steuervermögen vorzugsweise zu diesem Zeitpunkt benötigt wird. Qualitativ gesprochen kann beispielsweise bestimmt werden, dass ein Drehzustand in dem Fall des Drehens des Fahrzeugs zu priorisieren ist und dass ein Geradeaus-Fahrzustand in dem Fall einer Geradeausfahrt zu priorisieren ist. Es ist offensichtlich, dass die Verhaltenssteuervorrichtung ein Steuerziel der Fahrzeugzustandsgröße nach Bedarf auf der Grundlage der ausgewählten zu priorisierenden Fahrzeugzustandsgröße und deren Sollwert neu bestimmt und die tatsächliche Steuerung durchführt.
Der Ausdruck „zu priorisieren“ enthält vorzugsweise einen binären Priorisierungsaspekt, bei dem eine Fahrzeugzustandsgröße ausgewählt wird und die andere Fahrzeugzustandsgröße nicht ausgewählt wird, und kann einen graduellen oder kontinuierlichen Priorisierungsaspekt enthalten, bei dem ein Steueranteil der einen Fahrzeugzustandsgröße (der in diesem Fall beispielsweise ein Anteil einer Steuerzeit innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer oder Ähnliches ist, da der Freiheitsgrad der Bewegung ein Freiheitsgrad ist) gewichtet wird.
Wie es oben beschrieben wurde, wählt die Auswahlvorrichtung gemäß der Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung die eine Fahrzeugzustandsgröße, die zu priorisieren ist, aus dem Schlupfwinkel und der Gierrate aus, wobei die Drehzustandsgröße als Auswahlkriterium verwendet wird, und es wird die Steuerung der ausgewählten Zustandsgröße priorisiert. Somit ist es sogar dann, wenn die Verhaltenssteuerung von einer der Vorrichtungen durchgeführt werden muss, möglich, die Verhaltenssteuerung zu beenden, so dass diese keine nachteilige Wirkung auf das Fahrzeugverhalten aufweist, während eine Fahrzeugbewegungssteuerung mit einem Freiheitsgrad für die Fahrzeugzustandsgröße, die zu diesem Zeitpunkt zu priorisieren ist, durch effektives Verwenden eines Freiheitsgrads, der für die Fahrzeugbewegung bereitgestellt wird, als die provisorische, alternative oder zweitbeste Maßnahme, bis die Verhaltenssteuerung zu beenden ist, durchgeführt wird. Alternativ ist es ebenfalls möglich, auf die Rückkehr der Vorrichtungen (oder einer weiteren Vorrichtung, wenn der Freiheitsgrad mindestens für den Schlupfwinkel und die Gierrate bereitgestellt wird) in der Zeitdauer, während derer die Maßnahme kontinuierlich durchgeführt wird, zu warten. In jedem Fall kann sogar dann, wenn die Verhaltenssteuerung von der einen Vorrichtung durchgeführt werden muss, das optimale Fahrzeugverhalten so lange wie möglich aufrechterhalten werden.
Die Vorrichtungen eine erste Vorrichtung und eine zweite Vorrichtung, die jeweils wahlweise den Schlupfwinkel oder die Gierrate steuern, wobei die Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung außerdem mit einer Funktionsbeschränkungszustandsbestimmungsvorrichtung ausgerüstet ist, die bestimmt, ob mindestens eine der ersten und zweiten Vorrichtungen sich in einem Funktionsbeschränkungszustand befindet, wobei die Auswahlvorrichtung die eine zu priorisierende Größe in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass sich die erste oder zweite Vorrichtung in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, als den Fall, in dem die Verhaltenssteuerung von der einen Vorrichtung durchgeführt werden muss, auswählt und die Verhaltenssteuervorrichtung eine aus der ersten und zweiten Vorrichtung, die sich nicht in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, als die eine Vorrichtung derart steuert, dass die ausgewählte eine Größe den Sollwert, der der ausgewählten einen Größe entspricht, aufweist.
Gemäß diesem Aspekt enthalten die Vorrichtungen die erste und die zweite Vorrichtung als Vorrichtungen, die eine unabhängige Steuerung des Schlupfwinkels und der Gierrate, die der Verhaltenssteuerung zugeordnet sind, mittels der Steuerung der zustandsgesteuerten Variablen als eine bevorzugte Form realisieren. Gemäß diesem Aspekt ist der „Fall, in dem die Verhaltenssteuerung von der einen Vorrichtung durchgeführt werden muss“ gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Fall definiert, bei dem sich eine der ersten und zweiten Vorrichtung in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet.
Hier ist der „Funktionsbeschränkungszustand“ ein Konzept, das im breiten Sinne einen Zustand enthält, in dem eine ursprünglich zu erwartende Funktion unabhängig davon, ob dieser permanent oder zeitweilig ist, oder unabhängig von dem Grad der Beschränkung beschränkt wird. Der Fall, in dem sich die Vorrichtung in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, kann beispielsweise einen Fall enthalten, bei dem ein Teil oder sämtliche Teile der Vorrichtung funktionsunfähig sind, einen Fall, bei dem ein Teil oder sämtliche Teile der Vorrichtung eine Abnormität oder einen Fehler aufweisen, einen Fall, bei dem ein Lastzustand (Verarbeitungslast, elektrische Last, Wärmelast etc.) der Vorrichtung zeitweilig oder permanent in einen übermäßigen Lastzustand gerät, oder ähnliche Fälle.
Ob sich die erste oder die zweite Vorrichtung in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, wird von der Funktionsbeschränkungszustandsbestimmungsvorrichtung bestimmt, die bestimmt, ob sich mindestens eine aus der ersten und zweiten Vorrichtung in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet. Zu diesem Zeitpunkt kann die Funktionsbeschränkungszustandsbestimmungsvorrichtung die Bestimmung ohne Verzögerung beispielsweise auf der Grundlage einer Änderung der tatsächlichen zustandsgesteuerten Variablen für eine Änderung einer gesteuerten Variable, die eine Änderung der zustandsgesteuerten Variable fördert, einer Änderung eines auswählbaren Bereichs der gesteuerten Variable, die eine Änderung der zustandsgesteuerten Variable fördert, eines Grads einer Verarbeitungslast, einer Änderung einer Betriebsumgebung oder Ähnlichem durchführen.
Gemäß diesem Aspekt ist es, wenn die eine Vorrichtung wie oben beschrieben in den Funktionsbeschränkungszustand gerät, möglich, das Fahrzeugverhalten so lange wie möglich optimal zu halten und eine Destabilisierung des Fahrzeugverhaltens zu vermeiden.
Außerdem ist die erste Vorrichtung eine Vorderradlenkwinkeländerungsvorrichtung, die einen Vorderradlenkwinkel unabhängig von einem Betrieb eines Fahrers, der eine Änderung des Vorderradlenkwinkels fördert, ändert, und die zweite Vorrichtung ist eine Hinterradlenkwinkeländerungsvorrichtung, die einen Hinterradlenkwinkel unabhängig von einem Betrieb eines Fahrers, der eine Änderung des Hinterradlenkwinkels fördert, ändert.
Die Vorderrad- und Hinterradlenkwinkeländerungsvorrichtungen ändern die Vorderrad- und Hinterradlenkwinkel unabhängig von dem Betrieb des Fahrers, der die Änderung jeweils des Vorderrad- und Hinterradlenkwinkels fördert. Der Betrieb des Fahrers meint den Betrieb bzw. die Betätigung verschiedener Lenkeingabevorrichtungen, vorzugsweise eines Lenkrads. Daher können gemäß den Vorderrad- und Hinterradlenkwinkeländerungsvorrichtungen sogar dann, wenn ein Fahrer einen Halt des Lenkrads verliert oder nur das Lenken hält, die Lenkwinkel, die oben beschrieben wurden, auf gewünschte Werte geändert werden.
Mit anderen Worten, die Vorderrad- und Hinterradlenkwinkeländerungsvorrichtungen unterscheiden sich in wesentlichen Merkmalen von einem normalen Lenkmechanismus, der einen mechanischen Getriebepfad eines Lenkeingangs von den verschiedenen Lenkeingabevorrichtungen zu gelenkten Rädern (vorzugsweise Vorderrädern) aufweist. Im Hinblick auf eine physikalische Konfiguration kann mindestens ein Teil der Vorderrad- und Hinterradlenkwinkeländerungsvorrichtungen mit dieser Art von Lenkmechanismus gemeinsam verwendet werden. Die Vorderradlenkwinkeländerungsvorrichtung kann gemäß einer bevorzugten Form eine Lenkung mit variablem Übersetzungsverhältnis (VGRS) sein, und die Hinterradlenkwinkeländerungsvorrichtung kann gemäß einer bevorzugten Form eine aktive Hinterradlenkung (ARS) sein.
Die Vorderrad- und Hinterradlenkwinkeländerungsvorrichtungen können den Vorderradlenkwinkel und den Hinterradlenkwinkel, die die zustandsgesteuerten Variablen sind, jeweils mindestens in einem bestimmten Bereich für die Räder, die das Ziel der Lenkwinkelsteuerung sind, ändern. Somit kann theoretisch eine Richtung der Fahrt des Fahrzeugs unabhängig von der Lenkeingabe des Fahrers geändert werden. Die Vorderrad- und Hinterradlenkwinkeländerungsvorrichtungen sind vorzugsweise Vorrichtungen, die die Änderung der Fahrzeugzustandsgrößen einschließlich des Schlupfwinkels und der Gierrate fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung enthalten die Vorrichtungen außerdem eine dritte Vorrichtung, die sich von der ersten und der zweiten Vorrichtung unterscheidet, die jeweils den Schlupfwinkel oder die Gierrate steuern, und die Verhaltenssteuervorrichtung steuert die dritte Vorrichtung derart, dass die ausgewählte eine Größe den Sollwert, der der ausgewählten einen Größe entspricht, aufweist, wenn sich sowohl die erste als auch die zweite Vorrichtung in dem Funktionsbeschränkungszustand befinden.
Gemäß diesem Aspekt ist das Fahrzeug mit der dritten Vorrichtung ausgerüstet, die sich von der ersten und der zweiten Vorrichtung unterscheidet, und die dritte Vorrichtung wird von der Verhaltenssteuervorrichtung gesteuert, wenn von der Funktionsbeschränkungszustandsbestimmungsvorrichtung bestimmt wird, dass sich sowohl die erste als auch die zweite Vorrichtung in dem Funktionsbeschränkungszustand befinden. Sogar wenn sich die erste und die zweite Vorrichtung in dem Funktionsbeschränkungszustand befinden, kann daher eine Fahrzeugbewegungssteuerung mit einem Freiheitsgrad, die praktisch nützlich ist, durchgeführt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformkann die dritte Vorrichtung eine Brems-/Antriebskraftänderungsvorrichtung sein, die eine Vorderrad- und/oder Hinterrad-links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz ändert.
Die Brems-/Antriebskraftänderungsvorrichtung ändert die Vorderrad- und/oder Hinterrad-links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz (eine Differenz der Brems-/Antriebskräfte der linken und rechten Räder). Die Brems-/Antriebskraftänderungsvorrichtung kann gemäß einer bevorzugten Form beispielsweise praktische Aspekte einer oder beider verschiedener Antriebskraftänderungsvorrichtungen, die einen Antriebskraftverteilungsdifferenzialmechanismus, ein Inrad-Motorsystem oder Ähnliches enthalten, und verschiedene Bremskraftänderungsvorrichtungen, die verschiedene elektronisch gesteuerte Bremssysteme (ECBs) oder Ähnliches einschließlich eines Antiblockierbremssystems (ABS) oder Ähnlichem enthalten, verwenden. Der Ausdruck „die Links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz ändern“ meint in einer unzweideutigen Weise, dass „die Brems-/Antriebskräfte des linken und rechten Rads unabhängig voneinander geändert werden können“.
Wenn die Brems-/Antriebskraftänderungsvorrichtung eine Antriebskraftänderungsvorrichtung ist, wird das Drehmoment, das von verschiedenen Energiequellen wie beispielsweise einer Brennkraftmaschine übertragen wird (ein Drehmoment und eine Antriebskraft können eine unzweideutige Beziehung zueinander aufweisen), auf die Vorder- und Hinterräder mit einem festen oder variablen Verteilungsverhältnis verteilt, und dann wird das Drehmoment, das jeweils auf die Vorder- und Hinterräder verteilt wurde, weiter auf die linken und rechten Räder mit einem gewünschten Verteilungsverhältnis verteilt. Als Ergebnis wird eine Erhöhung oder Verringerung der Absolutwerte der Antriebskräfte der linken und rechten Räder gesteuert, und es wird somit die Links-rechts-Antriebskraftdifferenz erzeugt. Alternativ werden beispielsweise Antriebskräfte unabhängig von einem Motordrehmoment auf die linken und rechten Räder ausgeübt, und die Erhöhungs- und Verringerungssteuerung der Absolutwerte an den linken und rechten Rädern kann zu der Links-rechts-Antriebskraftdifferenz führen.
Wenn die Brems-/Antriebskraftänderungsvorrichtung eine Bremskraftänderungsvorrichtung ist, werden Bremskräfte, vorzugsweise Reibungsbremskräfte, die auf die linken und rechten Räder ausgeübt werden, geändert. Dieses kann dieselbe Wirkung wie ein relatives Erhöhen der Antriebskraft für das Rad auf der Seite, bei der eine geringere Bremskraft ausgeübt wird, erzielen. Mit anderen Worten, die Bremskraft ist eine sogenannte negative Antriebskraft.
In jedem Fall dreht sich das Fahrzeug zu der Seite des Rads, das eine relativ niedrige Antriebskraft aufweist (d. h. das Rad, das eine relativ große Bremskraft aufweist) (d. h. zu der rechten Seite, wenn die Antriebskraft (oder Bremskraft) auf der Seite des rechten Rads niedrig (oder groß) ist), wenn eine Brems-/Antriebskraftdifferenz zwischen den linken und rechten Rädern vorhanden ist. Daher kann gemäß der Brems-/Antriebskraftänderungsvorrichtung theoretisch die Richtung der Fahrt des Fahrzeugs unabhängig von der Lenkeingabe des Fahrers geändert werden. Mit anderen Worten, die Brems-/Antriebskraftänderungsvorrichtung ist ebenfalls vorzugsweise eine Vorrichtung, die die Änderung des Schlupfwinkels und der Gierrate fördert.
Der Funktionsbeschränkungszustand einen Fehlerzustand.
Wenn mindestens aus der ersten und zweiten Vorrichtung funktionsunfähig ist oder wenn die Auswahl der gesteuerten Variablen beschränkt ist, dauert eine Situation, bei der zwei Freiheitsgrade für die Fahrzeugbewegungssteuerung nicht gewährleistet werden können, über eine lange Zeitdauer an, was nicht ignoriert werden kann. Daher ist in dem oben beschriebenen Fall die Wirkung der Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung relativ klar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung spezifiziert die Spezifizierungsvorrichtung einen Drehgrad des Fahrzeugs als die Drehzustandsgröße.
Der Drehgrad ist ein numerischer Index, der den Drehzustand graduell oder kontinuierlich angeben kann, und ist vorzugsweise die Drehzustandsgröße. Der Drehgrad kann beispielsweise eine Gierrate (wenn sie sich erhöht, erhöht sich der Drehgrad), ein Radius einer Fahrroute (wenn er sich verringert, erhöht sich der Drehgrad) oder eine laterale Beschleunigung bzw. Querbeschleunigung (wenn sie sich erhöht, erhöht sich der Drehgrad) sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Auswahlvorrichtung die Gierrate als die zu priorisierende Größe auswählen, wenn der spezifizierte Drehgrad größer oder gleich einem Bezugswert ist, und kann den Schlupfwinkel als die eine zu priorisierende Größe auswählen, wenn der spezifizierte Drehgrad kleiner als der Bezugswert ist.
In diesem Fall verwendet die Auswahlvorrichtung den Bezugswert als einen Grenzwert und wählt eine der Fahrzeugzustandsgrößen auf binäre Weise als die zu priorisierende Fahrzeugzustandsgröße aus. Qualitativ wird die Gierrate ausgewählt, wenn sich das Fahrzeug in dem Drehzustand befindet, und der Schlupfwinkel wird als die zu priorisierende Fahrzeugzustandsgröße ausgewählt, wenn sich das Fahrzeug in dem Geradeaus-Fahrzustand befindet. Daher ist es möglich, eine Steuerlast zu verringern, während die Wirkung der vorliegenden Erfindung, bei der das optimale Fahrzeugverhalten so lange wie möglich aufrechterhalten wird, gewährleistet wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung spezifiziert die Spezifizierungsvorrichtung eine Änderungsrate des Drehgrads des Fahrzeugs als die Drehzustandsgröße.
Die Änderungsrate des Drehgrads ist eine Größe einer zeitlichen Änderung des Drehgrads. Wenn beispielsweise der drehgrad die Gierrate ist, ist die Änderungsrate des Drehgrads eine zeitliche Änderungsgröße der Gierrate.
Wenn beispielsweise das Fahrzeug versucht, ein vorausbefindliches Hindernis zu vermeiden (sogenannter Notfallvermeidungsbetrieb), oder in ähnlichen Fällen, erhöht sich die Änderungsgröße in einigen Fällen sofort, auch wenn der Drehgrad gering ist. Mit anderen Worten, die Änderungsrate des Drehgrads kann einen Teil des Fahrzeugverhaltens, der nicht nur durch den Drehgrad definiert werden kann, genau definieren. Daher kann die Wirkung der vorliegenden Erfindung, bei der das optimale Fahrzeugverhalten so lange wie möglich aufrechterhalten wird, durch die Verwendung der Änderungsrate des Drehgrads allein oder zusammen mit dem Drehgrad als ein Bestimmungskriterium relativ einfach erhalten werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Auswahlvorrichtung die Gierrate als die eine zu priorisierende Größe auswählen, wenn die spezifizierte Änderungsrate des Drehgrads größer oder gleich einem Bezugswert ist, und kann den Schlupfwinkel als die eine zu priorisierende Größe auswählen, wenn die spezifizierte Änderungsrate des Drehgrads kleiner als der Bezugswert ist.
In diesem Fall verwendet die Auswahlvorrichtung den Bezugswert als den Grenzwert und wählt eine der Fahrzeugzustandsgrößen auf binäre Weise als die zu priorisierende Fahrzeugzustandsgröße aus. Qualitativ wird die Gierrate ausgewählt, wenn das Fahrzeug plötzlich dreht, und der Schlupfwinkel wird in anderen Fällen als die zu priorisierende Fahrzeugzustandsgröße ausgewählt. Daher ist es möglich, die Steuerlast zu verringern, während die Wirkung der vorliegenden Erfindung, bei der das optimale Fahrzeugverhalten so lange wie möglich aufrechterhalten wird, gewährleistet wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung spezifiziert die Spezifizierungsvorrichtung eine Lenkeigenschaft des Fahrzeugs als die Drehzustandsgröße.
Die Lenkeigenschaft des Fahrzeugs ist eine Eigenschaft einer Trajektorie in Bezug auf eine klar eingestellte oder imaginäre Sollfahrtroute. Qualitativ wird die Lenkeigenschaft als Neutrallenkung spezifiziert, wenn die Sollfahrtroute verfolgt wird, als Übersteuern spezifiziert, wenn ein tatsächlicher Lenkradius kleiner als die Sollfahrtroute ist, und als Untersteuern spezifiziert, wenn der tatsächliche Drehradius größer als die Sollfahrtroute ist. Wenn die Lenkeigenschaft anders ist, ist das Fahrzeugverhalten ebenfalls anders. Somit bildet diese Art von Lenkeigenschaft eine nützliche Information zum Auswählen des Schlupfwinkels oder der Gierrate oder deren Steueranteil.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Auswahlvorrichtung die Gierrate als die eine zu priorisierende Größe auswählen, wenn die spezifizierte Lenkeigenschaft einem starken Untersteuerungszustand entspricht, und kann den Schlupfwinkel als die eine zu priorisierende Größe auswählen, wenn die spezifizierte Lenkeigenschaft nicht dem starken Untersteuerungszustand entspricht.
Der starke Untersteuerungszustand ist ein Zustand, in dem ein Fahrradius des Fahrzeugs signifikant in Bezug auf die klar eingestellte oder imaginäre Sollfahrtroute nach außen abweicht, und ist vorzugsweise eine Situation, in der die Steuerung der Gierrate zu priorisieren ist. Ob die Lenkeigenschaft dem starken Untersteuerungszustand entspricht, kann beispielsweise mittels einer arithmetischen Verarbeitung auf der Grundlage des Radius der Fahrroute, der lateralen Beschleunigung oder Ähnlichem oder mittels anderer bekannter Verfahren bestimmt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist diese außerdem mit einer Stabilitätsgrö-ßenspezifizierungsvorrichtung ausgerüstet, die eine Stabilitätszustandsgröße zum Definieren eines Stabilitätsgrads des Fahrzeugverhaltens spezifiziert, und die Auswahlvorrichtung wählt die eine zu priorisierende Größe auf der Grundlage der spezifizierten Stabilitätszustandsgröße bevorzugt vor der Auswahl auf der Grundlage der Drehzustandsgröße aus.
Gemäß diesem Aspekt wird die Stabilitätszustandsgröße zum Definieren des Stabilitätsgrads des Fahrzeugverhaltens spezifiziert. Obwohl die Stabilitätszustandsgröße die Fahrzeugzustandsgröße wie bei der zuvor genannten Drehzustandsgröße ist, ist die Stabilitätszustandsgröße eine Zustandsgröße zum Definieren, ob das derzeitige Fahrzeugverhalten stabil ist oder wie stabil es ist, ob das Fahrzeugverhalten einfach stabilisiert wird oder wie einfach es stabilisiert wird, oder Ähnliches. Die Stabilitätszustandsgröße kann mit einem Drehbetrieb geändert werden; die Stabilitätszustandsgröße selbst definiert jedoch nicht den Drehbetrieb.
Hier priorisiert die Auswahlvorrichtung gemäß diesem Aspekt die Auswahl der Fahrzeugzustandsgröße auf der Grundlage der Stabilitätszustandsgröße vor der Auswahl basierend auf der Drehzustandsgröße. Daher ist es möglich, die Stabilisierung des Fahrzeugverhaltens weiter zu bevorzugen, wodurch die Sicherheit des Fahrzeugs so weit wie möglich verbessert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Stabilitätszustandsgrößenspezifizierungsvorrichtung, wenn der spezifizierte Schlupfwinkel größer oder gleich einem Bezugswert ist, den Schlupfwinkel als die Stabilitätszustandsgröße spezifizieren, und die Auswahlvorrichtung kann den Schlupfwinkel als die eine zu priorisierende Größe auswählen.
Der Schlupfwinkel ist ein Winkel in Bezug auf eine Drehtangentialrichtung des Fahrzeugs und ist ein Winkel zwischen der Richtung einer Fahrzeugkarosserie und der momentanen Richtung der Fahrt der Fahrzeugkarosserie. Somit ist der Schlupfwinkel als ein Index zur Kenntnis des Stabilitätsgrads des Fahrzeugverhaltens nützlich. Insbesondere wird gemäß diesem Aspekt, wenn der Schlupfwinkel groß ist, die Steuerung des Schlupfwinkels als die Bewegungssteuerung mit einem Freiheitsgrad priorisiert. Daher kann das Fahrzeugverhalten so lange wie möglich in einem optimalen Zustand gehalten werden.
Außerdem kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Stabilitätszustandsgrößenspezifizierungsvorrichtung den Reibungsgrad einer Fahrtroute als die Stabilitätszustandsgröße spezifizieren, und die Auswahlvorrichtung kann den Schlupfwinkel als die eine zu priorisierende Größe auswählen, wenn der spezifizierte Reibungsgrad kleiner als ein Bezugswert ist.
Wenn die Fahrtroute schlüpfrig ist, neigt das Fahrzeugverhalten dazu, instabil zu sein (und es können ebenfalls Schlupfwinkelschwankungen auftreten). Somit beeinflusst der Reibungsgrad der Fahrtroute, einfach gesagt ein Reibungskoeffizient, den Stabilitätsgrad des Fahrzeugverhaltens von einem derzeitigen Zeitpunkt bis zu der nahen Zukunft. Insbesondere wird gemäß diesem Aspekt, wenn der Reibungsgrad kleiner als der Bezugswert ist, die Steuerung des Schlupfwinkels als die Bewegungssteuerung mit einem Freiheitsgrad priorisiert. Daher kann das Fahrzeugverhalten so lange wie möglich in dem optimalen Zustand gehalten werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung stellt die Sollschlupfwinkeleinstellvorrichtung den Sollschlupfwinkel derart ein, dass das Fahrzeug einer Sollfahrtroute folgt, die Sollgierrateneinstellvorrichtung stellt die Sollgierrate derart ein, dass das Fahrzeug der Sollfahrtroute folgt, die Verhaltenssteuervorrichtung führt als die Verhaltenssteuerung eine Trajektorienfolgesteuerung durch, bei der die Vorrichtungen derart gesteuert werden, dass der Schlupfwinkel und die Gierrate jeweils der Sollschlupfwinkel und die Sollgierrate sind, die jeweils derart eingestellt werden, dass sie der Sollfahrtroute folgen, und das Fahrzeug ist außerdem mit einer Lenkreaktionskraftsteuervorrichtung ausgerüstet, die eine Lenkreaktionskraft steuert, wobei die Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung außerdem ausgerüstet ist mit: einer Solllenkreaktionskrafteinstellvorrichtung, die eine Solllenkreaktionskraft als einen Sollwert der Lenkreaktionskraft einstellt; und einer Koordinationssteuerdurchführungsvorrichtung, die eine koordinierte Steuerung durchführt, bei der die Lenkreaktionskraftsteuervorrichtung in Kooperation mit der Trajektorienfolgesteuerung derart gesteuert wird, dass die Lenkreaktionskraft gleich der eingestellten Solllenkreaktionskraft ist, wobei die Verhaltenssteuervorrichtung die Trajektorienfolgesteuerung durch Steuern der einen Vorrichtung derart, dass die ausgewählte eine Größe den Sollwert, der der ausgewählten einen Größe entspricht, aufweist, in dem Fall fortsetzt, in dem die Verhaltenssteuerung von der einen Vorrichtung durchgeführt werden muss, und wobei die Koordinationssteuerdurchführungsvorrichtung die koordinierte Steuerung während einer Zeitdauer, während derer die Trajektorienfolgesteuerung fortgesetzt wird, fortsetzt.
Gemäß diesem Aspekt werden die Sollgierrate und der Sollschlupfwinkel für den Zweck der Trajektorienfolgesteuerung wie beispielsweise der LKA eingestellt. Mit anderen Worten, das Fahrzeug kann der Sollfahrtroute bzw. Zielfahrtroute durch Steuern der Gierrate und des Schlupfwinkels mittels der Verhaltenssteuervorrichtung ideal folgen.
Wenn andererseits eine Art von Automatiklenkung realisiert wird und die Fahrzeugbewegung mit zwei Freiheitsgraden durch Steuern der Fahrzeugzustandsgrößen einschließlich des Schlupfwinkels und der Gierrate derart, dass diese die Sollwerte aufweisen, die durch die jeweiligen Sollwerteinstellvorrichtungen eingestellt werden, realisiert wird, kann das Lenkreaktionsmoment, das beispielsweise durch ein Selbstausrichtungsmoment der gelenkten Räder oder Ähnliches repräsentiert wird, auf eine Lenkvorrichtung als einer Lenkeingabeübertragungsvorrichtung für die gelenkten Räder wirken, die eine Lenkeingabevorrichtung wie beispielsweise ein Lenkrad und einen Lenkmechanismus enthält.
Das Lenkreaktionsmoment kann eine sogenannte „Antwort bzw. Reaktion“ auf die Lenkung sein, wenn der Fahrer eine Lenkhaltekraft auf die Lenkeingabevorrichtung ausübt. Die Fahrzeugbewegungssteuerung für eine Sollfahrzeugbewegung ist jedoch eine Art von Automatiklenkung, die unabhängig von der Lenkabsicht des Fahrers durchgeführt werden kann (selbstverständlich kann die Steuerung selbst aufgrund der Absicht des Fahrers gestartet werden). Somit kann das Lenkreaktionsmoment dazu führen, dass sich der Fahrer unwohl fühlt. Außerdem ist das Lenkreaktionsmoment ein Reaktionsmoment, das die Lenkeingabevorrichtung in einer Richtung entgegengesetzt zu der ursprünglichen Drehrichtung dreht. Somit kann bei einer sogenannten Freihandfahrt, bei der der Fahrer die Lenkhaltekraft nicht ausübt, das Drehen der Lenkeingabevorrichtung in die entgegengesetzte Richtung die Fahrzeugbewegungssteuerung beeinflussen. Genauer gesagt macht es der Einfluss des Reaktionsmoments schwierig, die automatische Lenkung zu realisieren, wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden.
Gemäß diesem Aspekt ist das Fahrzeug mit der Lenkreaktionskraftsteuervorrichtung wie beispielsweise einer elektronischen Servolenkung (EPS) ausgerüstet, die diese Art von Lenkreaktionskraft steuert. Die Lenkreaktionskraftsteuervorrichtung wird derart gesteuert, dass die Lenkreaktionskraft die Solllenkreaktionskraft ist, die von der Solllenkreaktionskrafteinstellvorrichtung eingestellt wird (die im Wesentlichen ein Wert ist, der null entspricht, wenn die Freihandfahrt realisiert wird). Zu diesem Zeitpunkt wird die Lenkreaktionskraftsteuervorrichtung von der Koordinationssteuerdurchführungsvorrichtung in Koordination mit der Trajektorienfolgesteuerung zum Folgen der Sollfahrtroute gesteuert.
Wenn beispielsweise ein Unterstützungslenkmoment oder Ähnliches von der Lenkreaktionskraftsteuervorrichtung als eine Art von zustandsgesteuerter Variable behandelt wird, ist der Freiheitsgrad der Fahrzeugbewegungssteuerung ein dritter Freiheitsgrad in der koordinierten Steuerung der Lenkreaktionskraftsteuerung und der Trajektorienfolgesteuerung als der Verhaltenssteuerung, und es ist möglich, die Lenkreaktionskraft bei oder zu einer gewünschten (d. h. Soll) Lenkreaktionskraft zusätzlich zu dem Schlupfwinkel oder der Gierrate aufrechtzuerhalten bzw. zu konvergieren. Die koordinierte Steuerung ist eine Steuerung zum Aufrechterhalten der Lenkreaktionskraft, die in dem Prozess der Durchführung der Trajektorienfolgesteuerung unter Verwendung der Gierrate und des Schlupfwinkels erzeugt wird, bei bzw. auf der Solllenkreaktionskraft (vorzugsweise, um diese auf null zu verringern).
In dem Fall, in dem sich die erste oder die zweite Vorrichtung in dem Funktionsbeschränkungszustand in dem Prozess der Durchführung der wie oben beschriebenen koordinierten Steuerung befindet, neigt das Fahrzeugverhalten beachtlich dazu, im Hinblick auf einen Einfluss der Lenkreaktionskraft auf den Lenkbetrieb des Fahrers instabil zu werden, wenn die koordinierte Steuerung erzwungenermaßen beendet wird. Somit ändert die Verhaltenssteuervorrichtung gemäß diesem Aspekt die zustandsgesteuerte Variable einer Vorrichtung, die die Trajektorienfolgesteuerung durchführt, nach Bedarf auf der Grundlage des Schlupfwinkels oder der Gierrate, der bzw. die von der Auswahlvorrichtung ausgewählt wird, und setzt die Trajektorienfolgesteuerung mit einem Freiheitsgrad fort. Einhergehend damit setzt die Koordinationssteuerdurchführungsvorrichtung ebenfalls die koordinierte Steuerung in Verbindung mit der Lenkreaktionskraft fort. Daher kann das optimale Fahrzeugverhalten so lange wie möglich aufrechterhalten werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung, bei der die koordinierte Steuerung durchgeführt wird, ist diese außerdem mit einer Erlaubnisbedingungsbestimmungsvorrichtung ausgerüstet, die bestimmt, ob ein Zustand des Fahrzeugs einer Erlaubnisbedingung entspricht, die ein Ende der koordinierten Steuerung während der Zeitdauer erlaubt, während derer die koordinierte Steuerung fortgesetzt wird, wobei die Verhaltenssteuervorrichtung die Trajektorienfolgesteuerung beendet, wenn bestimmt wird, dass der Zustand des Fahrzeugs der Erlaubnisbedingung entspricht, und wobei die Koordinationssteuerdurchführungsvorrichtung die koordinierte Steuerung beendet, wenn bestimmt wird, dass der Zustand des Fahrzeugs der Erlaubnisbedingung entspricht.
Gemäß diesem Aspekt wird von der Erlaubnisbedingungsbestimmungsvorrichtung bestimmt, ob der Zustand des Fahrzeugs der Erlaubnisbedingung entspricht. Hier ist die „Erlaubnisbedingung“ eine Bedingung zum Beenden der koordinierten Steuerung. Anders gesagt gibt die Erlaubnisbedingung eine auf Experimenten, Erfahrungen, Theorien, Simulationen oder Ähnlichem basierende Bedingung an, bei der definitiv feststeht, dass sogar das Ende der koordinierten Steuerung in der Praxis keine Destabilisierung des Fahrzeugverhaltens bewirkt.
Gemäß diesem Aspekt beendet die Koordinationssteuerdurchführungsvorrichtung die koordinierte Steuerung, wenn bestimmt wird, dass der Zustand des Fahrzeugs der Erlaubnisbedingung entspricht. Daher ist es möglich, eine Destabilisierung des Fahrzeugverhaltens zu verhindern, das auftreten kann, wenn die koordinierte Steuerung ohne Berücksichtigung des derzeitigen Fahrzeugverhaltens oder in ähnlichen Fällen beendet wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Erlaubnisbedingung ein Stoppen des Fahrzeugs enthalten.
Wenn das Fahrzeug stoppt, gibt es keinen signifikanten Einfluss auf das Fahrzeugverhalten, auch wenn die koordinierte Steuerung beendet wird. Somit gilt vorzugsweise die Tatsache, dass das Fahrzeug gestoppt wird, als die Erlaubnisbedingung der vorliegenden Erfindung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung, bei der die koordinierte Steuerung durchgeführt wird, ist diese außerdem mit einer Benachrichtigungsvorrichtung ausgerüstet, die einen Fahrer benachrichtigt, dass die Verhaltenssteuerung von der einen Vorrichtung durchgeführt werden muss, wenn die Trajektorienfolgesteuerung und die koordinierte Steuerung beendet werden.
Gemäß diesem Aspekt wird der Fahrer mittels verschiedener ausschließlicher oder allgemeiner Mehrfachinformationslampen (MIL), verschiedener Funktionsanzeigen oder Ähnlichem benachrichtigt, dass die Verhaltenssteuerung von einer der Vorrichtungen durchgeführt werden muss. Daher ist es möglich, den Fahrer zu ermutigen, eine Sicherheitsfahrt durchzuführen, und dieses ist im Hinblick auf eine sicherere Fahrt des Fahrzeugs nützlich.
Der Betrieb und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der im Folgenden erläuterten Ausführungsformen deutlich.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das konzeptionell eine Konfiguration eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein Flussdiagramm, das eine LKA-Steuerung darstellt, die in dem in 1 dargestellten Fahrzeug durchgeführt wird.
3 ist eine Draufsicht, die ein linkes Vorderrad darstellt, wenn eine Antriebskraft darauf wirkt.
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausfallsicherungssteuerung darstellt, die in dem in 1 dargestellten Fahrzeug durchgeführt wird.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausfallsicherungssteuerung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausfallsicherungssteuerung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Gierratenänderungsrate und einer Gierratensteuerselektivität gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verdeutlicht.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausfallsicherungssteuerung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
9 ist ein schematisches Diagramm, das ein Gierratensteuerselektivitätskennlinienfeld der Ausfallsicherungssteuerung der 8 darstellt.

Modi zum Ausführen der Erfindung
<Ausführungsformen der Erfindung>
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Fahrzeugsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
<1. Erste Ausführungsform>
<1.1 Konfiguration der Ausführungsform>
Zunächst wird mit Bezug auf 1 eine Konfiguration eines Fahrzeugs 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das konzeptionell eine Basiskonfiguration des Fahrzeugs 10 darstellt.
In 1 ist das Fahrzeug 10 mit einem linken Vorderrad FL, einem rechten Vorderrad FR, einem linken Hinterrad RL und einem rechten Hinterrad RR ausgerüstet. Das Fahrzeug 10 bewegt sich in einer gewünschten Richtung durch eine Lenkwinkeländerung des linken Vorderrads FL und des rechten Vorderrads FR, die gelenkte Räder sind, und eine Lenkwinkeländerung des linken Hinterrads RL und des rechten Hinterrads RR.
Das Fahrzeug 10 ist mit einer ECU 100, einem Verbrennungsmotor 200, einer Antriebskraftverteilungsvorrichtung 300, einem VGRS-Aktuator 400, einem EPS-Aktuator 500, einem elektronisch gesteuerten Bremssystem (ECB) 600, einer Fahrzeugnavigationsvorrichtung 700 und einem ARS-Aktuator 800 ausgerüstet.
Die ECU 100 ist mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Nur-Lese-Speicher (ROM) und einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) ausgerüstet, die jeweils nicht dargestellt sind, und ist eine elektronische Steuereinheit, die den gesamten Betrieb des Fahrzeugs 10 steuert. Die ECU 100 ist ein Beispiel der „Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung“ der vorliegenden Erfindung. Die ECU 100 führt eine LKA-Steuerung und eine Ausfallsicherungssteuerung, die später beschrieben werden, entsprechend einem Steuerprogramm, das in dem ROM gespeichert ist, durch.
Die ECU 100 ist eine integrierte elektronische Steuereinheit, die als ein Beispiel jeweils der „Sollgierrateneinstellvorrichtung“, der „Sollschlupfwinkeleinstellvorrichtung“, der „Verhaltenssteuervorrichtung“, der „Funktionsbeschränkungszustandsbestimmungsvorrichtung“, der „Auswahlvorrichtung“, der „Stabilitätszustandsgrößenspezifizierungsvorrichtung“, der „Solllenkreaktionskrafteinstellvorrichtung“, der „Koordinationssteuerdurchführungsvorrichtung“, der „Erlaubnisbedingungsbestimmungsvorrichtung“ und der „Benachrichtigungsvorrichtung“ der vorliegenden Erfindung dient, und der Betrieb jeder der Vorrichtungen wird von der ECU 100 durchgeführt. Die physikalischen, mechanischen und elektrischen Konfigurationen jeder der Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und jede der Vorrichtungen kann beispielsweise aus verschiedenen Computersystemen oder Ähnlichem, beispielsweise mehreren ECUs, verschiedenen Verarbeitungseinheiten, verschiedenen Steuerungen oder Mikrocomputervorrichtungen bestehen.
Der Verbrennungsmotor 200 ist eine Energiequelle des Fahrzeugs 10.
Die Energiequelle des Fahrzeugs der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine Brennkraftmaschine beschränkt, die verschiedene praktische Aspekte als ein Konzept aufweist, das einen Verbrennungsmotor enthält, der eine Kraftstoffverbrennung in mechanische Energie umwandelt und diese extrahiert (der Verbrennungsmotor 200 ist ebenfalls ein Beispiel dafür), und kann eine elektrische Rotationsmaschine wie beispielsweise ein Elektromotor sein. Alternativ kann das Fahrzeug ein sogenanntes Hybridfahrzeug sein, bei dem diese Motoren kooperativ gesteuert werden. Eine Kurbelwelle, die eine Antriebskraftausgangswelle des Verbrennungsmotors 200 ist, ist mit einer Mittendifferenzialvorrichtung 310 verbunden, die ein Bestandteil der Antriebskraftverteilungsvorrichtung ist. Die detaillierte Konfiguration des Verbrennungsmotors 200 hat nur einen schwachen Bezug zu dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung, und daher werden dessen Details hier weggelassen.
Die Antriebskraftverteilungsvorrichtung 300 ist ein Beispiel der „Brems-/Antriebskraftänderungsvorrichtung“ der vorliegenden Erfindung, die ein Motormoment Te, das von dem Verbrennungsmotor 200 über die Kurbelwelle auf die Vorderräder und die Hinterräder mit einem vorbestimmten Verhältnis übertragen wird, verteilt und die außerdem eine Antriebskraftverteilung auf das linke und rechte Rad jeweils der Vorderräder und der Hinterräder ändert. Die Antriebskraftverteilungsvorrichtung 300 ist mit einer Mittendifferenzialvorrichtung 310 (im Folgenden als „Mittendifferenzial 310“ bezeichnet), einer Vorderdifferenzialvorrichtung 320 (im Folgenden als „Vorderdifferenzial 320“ bezeichnet) und einer Hinterdifferenzialvorrichtung 330 (im Folgenden als „Hinterdifferenzial 330“ bezeichnet) ausgerüstet.
Das Mittendifferenzial 310 ist ein Differenzial mit begrenztem Schlupf (LSD: ein Differenzialmechanismus mit einer Differenzialbegrenzungsfunktion), das das Motormoment, das von dem Verbrennungsmotor 200 zugeführt wird, auf das Vorderdifferenzial 320 und das Hinterdifferenzial 330 verteilt. Das Mittendifferenzial 310 verteilt das Motormoment Te auf die Vorder- und Hinterräder mit einem Verteilungsverhältnis von (als ein Beispiel, aber nicht darauf beschränkt) 50:50 unter der Bedingung, dass eine Last, die auf die Vorder- und Hinterräder wirkt, im Wesentlichen konstant ist. Wenn eine Drehzahl des Vorderrads oder des Hinterrad größer als die des anderen der beiden ist, wird eine Differenzialbegrenzung derart durchgeführt, dass ein Differenzialbegrenzungsmoment auf das eine Rad wirkt und das Drehmoment auf das andere Rad übertragen wird. Mit anderen Worten, das Mittendifferenzial 310 ist ein sogenannter Drehzahlerfassungsdifferenzialmechanismus (viskose Kupplung).
Das Mittendifferenzial 310 ist nicht auf einen derartigen Drehzahlerfassungsdifferenzialmechanismus beschränkt, sondern kann ein Drehmomenterfassungsdifferenzialmechanismus sein, bei dem sich eine Differenzialbegrenzungstätigkeit proportional zu dem Eingangsmoment vergrößert. Außerdem kann dieser ein Differenzialmechanismus mit variablem Verteilungsverhältnis sein, bei dem eine Differenzialtätigkeit von einem Planetengetriebemechanismus ausgeübt wird, bei dem das Differenzialbegrenzungsmoment kontinuierlich durch Ein-Aus-Steuern einer elektromagnetischen Kupplung geändert wird und bei dem ein gewünschtes Verteilungsverhältnis innerhalb eines vorbestimmten Einstellbereichs realisiert werden kann. In jedem Fall kann das Mittendifferenzial 310 verschiedene praktische Aspekte unabhängig davon, ob sie bekannt oder nicht bekannt sind, verwenden, solange diese das Motormoment Te auf die Vorderräder und die Hinterräder verteilen können.
Das Vorderdifferenzial 320 ist ein LSD mit variablem Verteilungsverhältnis, das das Motormoment Te, das auf die Vorderachse (Vorderradachse) mittels des Mittendifferenzials 310 verteilt wird, weiter auf das linke und rechte Rad mit einem gewünschten Verteilungsverhältnis, das innerhalb eines vorbestimmten Einstellbereichs festgelegt wird, verteilt. Das Vorderdifferenzial 320 ist aufgebaut mit: einem Planetengetriebemechanismus einschließlich einem Hohlrads, einem Sonnenrads und einem Trägerrads; und einer elektromagnetischen Kupplung zur Bereitstellung eines Differenzialbegrenzungsmoments. Ein Differenzialgehäuse ist mit dem Hohlrad des Planetengetriebemechanismus gekoppelt. Die Achse ist auf jeder Seite mit dem Sonnenrad und dem Trägerrad gekoppelt. Außerdem wird das Differenzialbegrenzungsmoment kontinuierlich durch Elektrisierungssteuerung der elektromagnetischen Kupplung gesteuert, und das Verteilungsverhältnis des Drehmoments wird kontinuierlich änderbar innerhalb eines vorbestimmten Einstellbereichs gesteuert, der hinsichtlich physikalischer und elektrischer Konfigurationen des Vorderdifferenzials 320 bestimmt wird.
Das Vorderdifferenzial 320 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und die Elektrisierungssteuerung für die elektromagnetische Kupplung wird ebenfalls von der ECU 100 gesteuert. Daher kann die ECU 100 eine gewünschte Vorderrad-links-rechts-Antriebskraftdifferenz (die hier eine Antriebskraftdifferenz ist) Fr durch Antriebssteuerung des Vorderdifferenzials 320 erzeugen. Die Konfiguration des Vorderdifferenzials 320 ist nicht auf die hier beispielhaft beschriebene beschränkt, sondern kann verschiedene Aspekte unabhängig davon aufweisen, ob diese bekannt oder nicht bekannt sind, solange das Vorderdifferenzial 320 eine Antriebskraft (das Drehmoment und die Antriebskraft weisen eine einzigartige Beziehung zueinander auf) auf das linke und rechte Rad mit einem gewünschten Verteilungsverhältnis verteilen kann. In jedem Fall ist eine derartige Links-rechts-Antriebskraftverteilungstätigkeit bekannt, und deren Details werden hier nicht wiederholt.
Das Hinterdifferenzial 330 ist ein LSD mit variablem Verteilungsverhältnis, das das Motordrehmoment Te, das auf die Hinterachse (Hinterradachse) mittels einer Kardanwelle 11 von dem Mittendifferenzial 310 verteilt wird, weiter auf das linke und rechte Rad mit einem gewünschten Verteilungsverhältnis, das innerhalb eines vorbestimmten Einstellbereichs eingestellt wird, verteilt. Das Hinterdifferenzial 330 ist ausgerüstet mit: einem Planetengetriebemechanismus einschließlich eines Hohlrads, eines Sonnenrads und eines Trägerrads; und einer elektromagnetischen Kupplung zum Bereitstellen eines Differenzialbegrenzungsmoments. Ein Differenzialgehäuse ist mit dem Hohlrad des Planetengetriebemechanismus gekoppelt. Die Achse ist auf jeder Seite mit dem Sonnenrad und dem Trägerrad gekoppelt. Außerdem wird das Differenzialbegrenzungsmoment kontinuierlich durch Elektrisierungssteuerung der elektromagnetischen Kupplung gesteuert, und das Verteilungsverhältnis des Drehmoments wird kontinuierlich änderbar innerhalb eines vorbestimmten Einstellbereichs gesteuert, der hinsichtlich physikalischer und elektrischer Konfigurationen des Hinterdifferenzials 330 bestimmt wird.
Das Hinterdifferenzial 330 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und die Elektrisierungssteuerung der elektromagnetischen Kupplung wird ebenfalls von der ECU 100 gesteuert. Daher kann die ECU 100 eine gewünschte Hinterrad-links-rechts-Antriebskraftdifferenz (die eine Antriebskraftdifferenz ist) Fr über eine Antriebsteuerung des Hinterdifferenzials 330 erzeugen. Die Konfiguration des Hinterdifferenzials 330 ist nicht auf die hier beispielhaft beschriebene beschränkt, sondern kann verschiedene Aspekte unabhängig davon aufweisen, ob diese bekannt oder unbekannt sind, solange das Hinterdifferenzial 330 eine Antriebskraft (das Drehmoment und die Antriebskraft weisen eine einzigartige Beziehung zueinander auf) auf das linke und rechte Rad mit einem gewünschten Verteilungsverhältnis verteilen kann. In jedem Fall ist eine derartige Links-rechts-Antriebskraftverteilungstätigkeit bekannt, und deren Details werden hier nicht wiederholt.
Der VGRS-Aktuator 400 ist eine Lenkübertragungsverhältnisänderungsvorrichtung, die ausgerüstet ist mit: einem Gehäuse, einem VGRS-Motor, einem Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus (oder einem Untersetzungsmechanismus) und einem Verriegelungsmechanismus bzw. Blockiermechanismus (die sämtlich nicht dargestellt sind). Der VGRS-Aktuator 400 ist ein Beispiel der „Vorderradlenkwinkeländerungsvorrichtung“ der vorliegenden Erfindung.
In dem VGRS-Aktuator 400 sind der VGRS-Motor, der Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus und der Verriegelungsmechanismus in einem Gehäuse untergebracht. Das Gehäuse ist an einem stromabseitigen Ende einer oberen Lenkwelle 13 fixiert, die mit einem Lenkrad 12 gekoppelt ist, das eine Lenkeingabevorrichtung ist, und das Gehäuse dreht sich im Wesentlichen einstückig mit der oberen Lenkwelle 13.
Der VGRS-Motor ist ein bürstenloser DC-Motor, der einen Rotor als einen Rotator, einen Stator als einen stationären Teil und eine rotierende Welle als eine Welle zum Ausgeben einer Antriebskraft aufweist. Der Stator ist auf der Innenseite des Gehäuses fixiert, und der Rotor wird innerhalb des Gehäuses drehbar gehalten. Die rotierende Welle ist koaxial drehbar an dem Rotor fixiert und mit dem Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus an einem stromaufseitigen Ende gekoppelt. Dem Stator wird eine Antriebsspannung von einer nicht dargestellten elektrischen Antriebsschaltung zugeführt.
Der Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus ist ein Planetengetriebemechanismus, der mehrere Drehelemente aufweist, die eine Differenzialdrehung durchführen können. Eines der Drehelemente ist mit der rotierenden Welle des VGRS-Motors gekoppelt, und ein anderes der Drehelemente ist mit dem oben genannten Gehäuse gekoppelt. Das verbleibende Drehelement ist mit einer unteren Lenkwelle 14 gekoppelt.
Gemäß dem Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus, der eine derartige Konfiguration aufweist, bestimmen eine Drehzahl der oberen Lenkwelle 13 entsprechend einem Betätigungsbetrag oder einer betätigten Variablen des Lenkrads 12 (d. h. eine Drehzahl des Gehäuses 201) und eine Drehzahl des VGRS-Motors (d. h. eine Drehzahl der rotierenden Welle) unzweideutig eine Drehzahl der unteren Lenkwelle 14, die mit dem verbleibenden Drehelement gekoppelt ist. Es ist möglich, eine Erhöhung und eine Verringerung der Drehzahl der unteren Lenkwelle 14 durch Steuern einer Erhöhung und einer Verringerung der Drehzahl des VGRS-Motors mittels der Differenzialtätigkeit zwischen den Drehelementen zu steuern. Mit anderen Worten, die obere Lenkwelle 13 und die untere Lenkwelle 14 können sich durch die Tätigkeit des VGRS-Motors und des Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus relativ zueinander drehen. Hinsichtlich der Konfiguration jedes Drehelements in dem Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus wird die Drehzahl des VGRS-Motors in einem Zustand übertragen auf die untere Lenkwelle 14, in dem sie entsprechend einem vorbestimmten Verringerungsverhältnis verringert wurde, das entsprechend einem Übersetzungsverhältnis zwischen den Drehelementen bestimmt wird.
Wie es oben beschrieben wurde, ist in dem Fahrzeug 10 ein Lenkübertragungsverhältnis in einem Bereich, der im Voraus eingestellt wird, kontinuierlich änderbar bzw. variabel, da sich die obere Lenkwelle 13 und die untere Lenkwelle 14 relativ zueinander drehen können, wobei das Lenkübertragungsverhältnis ein Verhältnis zwischen einem Lenkradwinkel δ_MA, der der Betrag einer Drehung der oberen Lenkwelle 13 ist, und einem Vorderradlenkwinkel δ_f der Vorderräder als den gelenkten Rädern ist, der unzweideutig entsprechend dem Betrag der Drehung der unteren Lenkwelle 14 bestimmt wird (was außerdem ein Übersetzungsverhältnis eines Zahnstangenmechanismus, der später beschrieben wird, betrifft).
Der Verriegelungsmechanismus ist ein Kupplungsmechanismus, der mit einem Kupplungselement auf der Seite des VGRS-Motors und einem Kupplungselement auf der Seite des Gehäuses ausgerüstet ist. Wenn beide Kupplungselemente ineinander eingreifen, stimmt die Drehzahl der oberen Lenkwelle 13 mit der Drehzahl der rotierenden Welle des VGRS-Motors überein. Somit stimmt die Drehzahl der unteren Lenkwelle 14 ebenfalls unausweichlich mit diesen überein. Mit anderen Worten, die obere Lenkwelle 13 und die untere Lenkwelle 14 sind direkt miteinander verbunden. Die Details des Verriegelungsmechanismus weisen einen schwachen Bezug zu der Ausführungsform auf, und somit werden die Details hier nicht beschrieben.
Der VGRS-Aktuator 400 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und dessen Betrieb wird von der ECU 100 gesteuert.
In dem Fahrzeug 10 wird die Drehung der unteren Lenkwelle 14 auf einen Zahnstangenmechanismus übertragen. Der Zahnstangenmechanismus ist ein Lenk-übertragungsmechanismus, der ein nicht dargestelltes Zahnrad, das mit einem stromabseitigen Ende der unteren Lenkwelle 14 verbunden ist, und eine Zahnstange 15 enthält, an der Zähne ausgebildet sind, die in die Zähne des Zahnrads eingreifen. Der Zahnstangenmechanismus überträgt eine Lenkkraft auf jedes der gelenkten Räder über eine Spurstange und jeweilige Gelenke (deren Bezugszeichen hier weggelassen sind), die mit jeweiligen beiden Enden der Zahnstange 15 verbunden sind, durch Umwandeln der Drehung des Zahnrads in eine horizontale Bewegung der Zahnstange 15 der 1. Mit anderen Worten, der Übertragungsmechanismus zum Übertragen der Lenkkraft von dem Lenkrad 12 auf jedes der Vorderräder ist ein Beispiel der „Lenkvorrichtung“ der vorliegenden Erfindung.
Der EPS-Aktuator 500 ist eine Lenkmomentunterstützungsvorrichtung als ein Beispiel der „Lenkreaktionskraftsteuervorrichtung“ der vorliegenden Erfindung, die mit einem EPS-Motor als einem bürstenlosen DC-Motor ausgerüstet ist, der einen nicht dargestellten Rotor als einen Rotator, an dem ein Permanentmagnet angebracht ist, und einen Stator als einen stationären Teil, der den Rotor umgibt, enthält.
Der EPS-Motor erzeugt ein EPS-Moment T_eps in einer Richtung einer Drehung des Rotors, wobei der Rotor durch die Tätigkeit eines Drehmagnetfelds gedreht wird, das in dem EPS-Motor aufgrund der Erregung des Stators über eine nicht dargestellte elektrische Antriebsvorrichtung ausgebildet wird.
Andererseits ist ein nicht dargestelltes Untersetzungsrad an einer Motorwelle als einer rotierenden Welle des EPS-Motors fixiert, und dieses Untersetzungsrad greift ebenfalls direkt oder indirekt in ein Untersetzungsrad ein, das an der unteren Lenkwelle 14 montiert ist. Somit dient das EPS-Moment T_eps, das von dem EPS-Motor erzeugt wird, in der Ausführungsform als ein Drehmoment zur Unterstützung der Drehung der unteren Lenkwelle 14. Wenn somit das EPS-Moment T_eps in derselben Richtung wie diejenige eines Fahrerlenkmoments MT ausgeübt wird, das über das Lenkrad 12 auf die obere Lenkwelle 13 ausgeübt wird, wird eine Lenklast eines Fahrers um den Betrag des EPS-Moments T_eps verringert.
Der EPS-Aktuator 500 ist eine sogenannte elektronisch gesteuerte Servolenkvorrichtung, die das Fahrerlenkmoment unter Verwendung des Drehmoments des Motors, der mit der ECU 100 elektrisch verbunden ist, unterstützt und deren Betrieb von der ECU 100 gesteuert wird. Die Servolenkvorrichtung, die für das Fahrzeug 10 vorgesehen ist, kann jedoch eine sogenannte hydraulische Servolenkvorrichtung sein, die eine Lenklast eines Fahrers unter Verwendung einer hydraulischen Antriebskraft verringert, die über eine hydraulische Antriebsvorrichtung ausgeübt wird.
Außerdem können der VGRS-Aktuator 400 und der EPS-Aktuator 500 als gemeinsamer Aktuator ausgebildet sein.
Das Fahrzeug 10 ist mit einem Lenkradwinkelsensor 16 und einem Lenkmomentsensor 17 ausgerüstet.
Der Lenkradwinkelsensor 16 ist ein Winkelsensor, der den Lenkradwinkel δ_MA erfasst, der den Betrag einer Drehung der oberen Lenkwelle 13 angibt. Der Lenkradwinkelsensor 16 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und die ECU 100 nimmt in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Bezug auf den erfassten Lenkradwinkel δ_MA.
Der Lenkmomentsensor 17 ist ein Sensor, der das Fahrerlenkmoment MT erfasst, das von einem Fahrer über das Lenkrad 12 ausgeübt wird. Genauer gesagt weist die obere Lenkwelle 13 eine derartige Konfiguration auf, dass sie in einen stromaufseitigen Teil und einen stromabseitigen Teil unterteilt ist und die Teile unter Verwendung einer nicht dargestellten Torsionsstange miteinander gekoppelt sind. Mit beiden Enden der Torsionsstange auf der Stromaufseite und der Stromabseite sind Ringe zum Erfassen einer Drehphasendifferenz fixiert. Die Torsionsstange wird in ihrer Drehrichtung entsprechend einem Lenkmoment verdreht, das über den stromaufseitigen Teil der oberen Lenkwelle 13 übertragen wird, wenn der Fahrer des Fahrzeugs 10 das Lenkrad 12 betätigt (d. h. das Fahrerlenkmoment MT), und die Torsionsstange überträgt das Lenkmoment auf den stromabseitigen Teil, während sie verdreht wird. Daher entsteht bei der Übertragung des Lenkmoments eine Drehphasendifferenz zwischen den Ringen, die die oben beschriebene Drehphasendifferenz erfassen. Der Lenkmomentsensor 17 erfasst die Drehphasendifferenz, wandelt die Drehphasendifferenz in das Lenkmoment um und gibt dieses als ein elektrisches Signal, das dem Fahrerlenkmoment MT entspricht, aus. Der Lenkmomentsensor 17 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und die ECU 100 nimmt in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Bezug auf das erfasste Fahrerlenkmoment MT.
Das Verfahren zum Erfassen des Lenkmoments ist nicht auf diese Art von Torsionsstangenverfahren beschränkt, sondern kann ein anderes Verfahren verwenden.
Beispielsweise ist eine Konfiguration, bei der ein Drehmomentsensor in dem EPS-Aktuator 500 enthalten ist, ebenfalls bekannt. Beim Spezifizieren des Fahrerlenkmoments MT kann ein Verfahren, das einen Erfassungswert des Drehmomentsensors verwendet, das Fahrerlenkmoment MT auf der Grundlage des Erfassungswerts des Drehmomentsensors schätzt, oder Ähnliches verwendet werden. In diesem Fall muss der Lenkmomentsensor 17, der als ein anderes Element als der EPS-Aktuator 500 ausgebildet ist, nicht notwendigerweise installiert werden.
Die ECB 600 ist eine elektronisch gesteuerte Bremsvorrichtung als ein weiteres Beispiel der „Brems-/Antriebskraftänderungsvorrichtung“ der vorliegenden Erfindung, die eine Bremskraft individuell auf jedes der linken und rechten Vorder- und Hinterräder des Fahrzeugs 10 ausübt. Die ECB 600 ist ausgerüstet mit: einem Bremsaktuator 610 und Bremsvorrichtungen 620FL, 620FR, 620RL und 620 RR, die jeweils dem linken Vorderrad FL, dem rechten Vorderrad FR, dem linken Hinterrad RL und dem rechten Hinterrad RR entsprechen.
Der Bremsaktuator 610 ist ein Hydrauliksteueraktuator, der Hydrauliköl individuell jeder der Bremsvorrichtungen 620FL, 620FR, 620RL und 620RR zuführt. Der Bremsaktuator 610 ist ausgerüstet mit: einem Masterzylinder, einer elektrischen Ölpumpe, mehreren Hydraulikübertragungspfaden, elektromagnetischen Ventilen, die in jedem der Hydraulikübertragungspfade angeordnet sind, und Ähnlichem. Der Bremsaktuator 610 steuert den Öffnungs-/Schließzustand der elektromagnetischen Ventile, wodurch der hydraulische Druck des Hydrauliköls, das den Radzylindern zugeführt wird, die für jede Bremsvorrichtung vorgesehen sind, individuell in jeder Bremsvorrichtung gesteuert wird. Der hydraulische Druck des Hydrauliköls weist eine Eins-zu-eins-Beziehung zu der Druckkraft eines Bremsklotzes, der für eine jeweilige Bremsvorrichtung vorgesehen ist, auf, und die hohen und niedrigen hydraulischen Drücke des Hydrauliköls entsprechen den großen und kleinen Bremskräften einer jeweiligen Bremsvorrichtung.
Der Bremsaktuator 610 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und die Bremskraft, die auf jedes Rad von einer jeweiligen Bremsvorrichtung ausgeübt wird, wird von der ECU 100 gesteuert.
Das Fahrzeug 10 ist mit einer fahrzeuginternen Kamera 18 und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 ausgerüstet.
Die fahrzeuginterne Kamera 18 ist eine Abbildungsvorrichtung, die an einem vorderen Teil des Fahrzeugs 10 angeordnet ist und einen vorbestimmten Bereich vor dem Fahrzeug 10 abbildet. Die fahrzeuginterne Kamera 18 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und der abgebildete Bereich vor dem Fahrzeug wird in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen als Bilddaten an die ECU 100 gesendet. Die ECU 100 kann die Bilddaten analysieren und verschiedene Daten, die für eine später beschriebene LKA-Steuerung benötigt werden, analysieren.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 ist ein Sensor, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit V als Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 erfasst. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und die ECU 100 nimmt in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Bezug auf die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit V.
Die Fahrzeugnavigationsvorrichtung 700 ist eine Vorrichtung, die verschiedene Navigationsinformationen einschließlich Informationen über eine Position des Fahrzeugs 10, Informationen über eine Straße um das Fahrzeug 10 (einen Straßentyp, eine Straßenbreite, die Anzahl der Fahrspuren, eine Geschwindigkeitsbegrenzung, eine Straßengestalt etc.), Ampelinformationen, Informationen über verschiedene Gebäude, die um das Fahrzeug 10 vorhanden sind, Verkehrsstauinformationen, Umgebungsinformationen und Ähnlichem auf der Grundlage der Signale, die über eine GPS-Antenne und eine VICS-Antenne, die in dem Fahrzeug 10 angeordnet ist, bereitstellt. Die Fahrzeugnavigationsvorrichtung 700 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und ihr Betriebszustand wird von der ECU 100 gesteuert.
Der ARS-Aktuator 800 ist ein Hinterradlenkaktuator als ein Beispiel der „Hinterradlenkwinkeländerungsvorrichtung“ der vorliegenden Erfindung, der einen Hinterradlenkwinkel δ_r, der ein Lenkwinkel des linken Hinterrads RL und des rechten Hinterrads RR ist, unabhängig von einer Lenkeingabe des Fahrers, die über das Lenkrad 12 erfolgt, ändert.
Der ARS-Aktuator 800 weist einen eingebauten ARS-Motor und einen eingebauten Untersetzungsmechanismus auf, und eine Antriebsschaltung des ARS-Motors ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden. Daher kann die ECU 100 ein ARS-Moment T_ars, das ein Ausgangsmoment des ARS-Motors ist, mittels Steuern der Antriebsschaltung steuern.
Andererseits überträgt das Untersetzungsrad das Drehmoment des ARS-Motors auf eine hintere Lenkstange 20 mit einer Verzögerung.
Die hintere Lenkstange 20 ist mit dem linken Hinterrad RL und dem rechten Hinterrad RR über jeweilige Verbindungselemente 21RL und 21RR gekoppelt. Wenn die hintere Lenkstange 20 aufgrund des ARS-Moments T_ars in einer horizontalen Richtung der Zeichnung angetrieben wird, wird jedes Hinterrad in der einen Richtung gelenkt.
Der ARS-Aktuator 800 kann mit einem Direktwirkungsmechanismus ausgebildet sein, der eine Drehbewegung in eine Hubbewegung umwandelt. Wenn diese Art von Direktwirkungsmechanismus vorhanden ist, kann die hintere Lenkstange 20 den Lenkwinkel der Hinterräder entsprechend der Hubbewegung in der horizontalen Richtung dieses Direktwirkungsmechanismus ändern.
Der praktische Aspekt der Hinterradlenkvorrichtung ist nicht auf den oben beschriebenen ARS-Aktuator 800 beschränkt, solange dieser den Hinterradlenkwinkel δ_r innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ändern kann.
Das Fahrzeug 10 ist außerdem mit einem Gierratensensor 22 und einem Schlupfwinkelsensor 23 ausgerüstet.
Der Gierratensensor 22 ist ein Sensor, der eine Gierrate γ des Fahrzeugs 10 erfasst. Der Gierratensensor 22 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und die ECU 100 nimmt in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Bezug auf die erfasste Gierrate y.
Der Schlupfwinkelsensor 23 ist ein Sensor, der einen Schlupfwinkel β des Fahrzeugs 10 erfasst. Der Schlupfwinkelsensor 23 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und die ECU 100 nimmt in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Bezug auf den erfassten Schlupfwinkel β.
Der Fahrzeugkarosserieschlupfwinkel β kann auf der Grundlage eines arithmetischen Algorithmus, der im Voraus festgelegt wird, anhand der verschiedenen zustandsgesteuerten Variablen (beispielsweise des Lenkwinkel jedes Rads oder eines Lenkwinkeläquivalenzwerts) und der verschiedenen Fahrzeugzustandsgrößen (beispielsweise der Gierrate γ, der Fahrzeuggeschwindigkeit V etc.) geschätzt werden.
Das Fahrzeug 10 der Ausführungsform ist mit der Antriebskraftverteilungsvorrichtung 300 ausgerüstet, die die Links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenzen der Vorder- und Hinterräder zusätzlich zu dem VGRS-Aktuator 400 und dem ARS-Aktuator 800 ändert, um die Lenkwinkel der Vorder- und Hinterräder unabhängig von der Lenkeingabe des Fahrers zu steuern. Die oben beschriebene Fahrzeugkonfiguration ist jedoch ein Konfigurationsbeispiel, das für das Fahrzeug der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann und das aus Vereinfachungsgründen zur Erläuterung von Variationen eines Fahrzeugbewegungsmodells zum Realisieren einer Steuerung zwischen der Gierrate γ oder dem Schlupfwinkel β und einem Lenkreaktionsmoment T in einer später beschriebenen Ausfallsicherungssteuerung beschrieben wurde.
Das Fahrzeug der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise eine derartige Konfiguration aufweisen, dass die Antriebskraftverteilungsvorrichtung 300 nicht für das Fahrzeug 10 vorgesehen ist. Außerdem ist die Konfiguration, bei der diese Art von Antriebskraftverteilungsvorrichtung nicht vorgesehen ist, vorteilhaft hinsichtlich der Kosten, des Fahrzeuggewichts und des Installationsraums. Das Fahrzeug der vorliegenden Erfindung ist gemäß einer bevorzugten Form nur mit den Vorderrad- und Hinterradlenkwinkeländerungsvorrichtungen ausgerüstet. Sogar bei der Konfiguration, bei der die Antriebskraftverteilungsvorrichtung nicht vorgesehen ist, kann die später beschriebene Ausfallsicherungssteuerung in der Praxis ohne Probleme durchgeführt werden.
<1.2 Betrieb der Ausführungsform>
<1.2.1 Details der LKA-Steuerung>
Im Folgenden werden mit Bezug auf 2 die Details der LKA-Steuerung, die von der ECU 100 durchgeführt wird, als Betrieb der Ausführungsform erläutert. 2 ist ein Flussdiagramm, das die LKA-Steuerung darstellt. Die LKA-Steuerung verwendet einen Aspekt einer koordinierten Steuerung, bei der eine Lenkreaktionsmomentsteuerung zum Halten des Lenkreaktionsmoments T auf einem Solllenkreaktionsmoment mit einer Trajektorienfolgesteuerung, die bewirkt, dass das Fahrzeug 10 einer Sollfahrtroute (d. h. in der Ausführungsform einer Fahrspur) folgt, koordiniert wird. Die LKA-Steuerung ist eine der Antriebsunterstützungssteuerungen, die in dem Fahrzeug 10 durchgeführt werden.
In 2 liest die ECU 100 verschiedene Signale einschließlich Betriebssignalen verschiedener Schalter oder Ähnlichem, die für das Fahrzeug 10 vorgesehen sind, verschiedene Flags, Sensorsignale, die den oben genannten verschiedenen Sensoren zugeordnet sind, und Ähnliches aus (Schritt S101). Gleichzeitig bestimmt die ECU 100, ob ein LKA-Modus als Ergebnis dessen, dass ein Betätigungsknopf, der in dem Fahrzeuginneren des Fahrzeugs 10 im Voraus angeordnet wird, um den LKA-Modus zu initiieren, von dem Fahrer betätigt wurde, oder als Ergebnis ähnlicher Aktionen ausgewählt ist (Schritt S102). Wenn der LKA-Modus nicht ausgewählt ist (Schritt S102: NEIN), kehrt die ECU 100 zu der Verarbeitung in Schritt S101 zurück.
Wenn der LKA-Modus ausgewählt ist (Schritt S102: JA), bestimmt die ECU 100, ob eine weiße Linie (nicht notwendigerweise weiß) zum Definieren der Sollfahrtroute der LKA auf der Grundlage der Bilddaten, die von der fahrzeuginternen Kamera 18 gesendet werden, erfasst wird (Schritt S103).
Wenn die weiße Linie nicht erfasst wird (Schritt S103: NEIN), kann keine virtuelle Sollfahrtroute eingestellt werden, und die ECU 100 kehrt somit zu der Verarbeitung in Schritt S101 zurück. Wenn andererseits die weiße Linie erfasst wird (Schritt S103: JA), berechnet die ECU 100 verschiedene Straßenoberflächeninformationen, die benötigt werden, wenn bewirkt werden soll, dass das Fahrzeug 10 der Sollfahrtroute folgt (Schritt S104).
In Schritt S104 werden eine laterale bzw. seitliche Abweichung Y, die eine Abweichung in der lateralen Richtung bzw. seitlichen Richtung zwischen der weißen Linie und dem Fahrzeugs 10 ist, eine Gierwinkelabweichung φ zwischen der weißen Linie und dem Fahrzeug 10 und ein Fahrroutenradius R auf der Grundlage eines bekannten Verfahrens berechnet.
Wenn die verschiedenen Straßenoberflächeninformationen berechnet sind, berechnet die ECU 100 eine Sollgierrate γ_tg als einen Sollwert der Fahrzeugzustandsgröße, die benötigt wird, wenn bewirkt werden soll, dass das Fahrzeug 10 der Sollfahrtroute folgt (Schritt S105). Der Schritt S105 ist ein Beispiel des Betriebs der „Sollgierrateneinstellvorrichtung“ der vorliegenden Erfindung. Die Sollgierrate γ_tg wird in einer Form abgebildet, die der lateralen Abweichung Y und der Gierratenabweichung φ, die oben beschrieben wurden, entspricht, und wird in einer geeigneten Speichervorrichtung wie beispielsweise einem ROM im Voraus gespeichert. Die ECU 100 wählt einen relevanten Wert nach Bedarf entsprechend den verschiedenen Straßenoberflächeninformationen, die in Schritt S104 berechnet wurden, aus, wodurch die Sollgierrate γ_tg eingestellt wird. Bezüglich der Einstellung der Sollgierrate γ_tg können verschiedene Aspekte unabhängig davon verwendet werden, ob sie bekannt oder unbekannt sind.
Wenn die Sollgierrate γ_tg eingestellt ist, berechnet die ECU 100 einen Sollschlupfwinkel β_tg als einen Sollwert der Fahrzeugzustandsgröße, die benötigt wird, wenn bewirkt werden soll, dass das Fahrzeug 10 der Sollfahrtroute folgt (Schritt S106). Der Schritt S106 ist ein Beispiel des Betriebs der „Sollschlupfwinkeleinstellvorrichtung“ der vorliegenden Erfindung. Der Sollschlupfwinkel β_tg wird in einer Form abgebildet, die der lateralen Abweichung Y, der Gierratenabweichung φ und dem Fahrroutenradius R, die oben beschrieben wurden, entspricht, und wird in einer geeigneten Speichervorrichtung wie beispielsweise einem ROM im Voraus gespeichert. Die ECU 100 wählt nach Bedarf einen relevanten Wert entsprechend den verschiedenen Straßenoberflächeninformationen, die in Schritt S104 berechnet wurden, aus, wodurch der Sollschlupfwinkel β_tg eingestellt wird. Hinsichtlich der Einstellung des Sollschlupfwinkels β_tg können verschiedene Aspekte unabhängig davon verwendet werden, ob sie bekannt oder unbekannt sind.
Wenn der Sollschlupfwinkel β_tg eingestellt ist, stellt die ECU 100 ein Solllenkreaktionsmoment Ttg ein (Schritt S107). Der Schritt S107 ist ein Beispiel des Betriebs der „Solllenkreaktionskrafteinstellvorrichtung" der vorliegenden Erfindung. Das Solllenkreaktionsmoment Ttg ist ein Moment, das von den Vorderrädern, die die gelenkten Räder sind, auf die Lenkvorrichtung wirkt, wenn bewirkt wird, dass das Fahrzeug 10 der Sollfahrtroute folgt, und ist ein Beispiel der „Lenkreaktionskraft“ der vorliegenden Erfindung. In der Ausführungsform ist das Solllenkreaktionsmoment Ttg gleich null. Die Tatsache, dass das Solllenkreaktionsmoment Ttg gleich null ist, bedeutet, dass es nicht notwendig ist, ein Lenkrückhaltemoment auf das Lenkrad 12 auszuüben, wenn das Fahrzeug 10 der Sollfahrtroute folgt, und dass eine Freihandfahrt möglich ist.
Dann berechnet die ECU 100 einen Sollvorderradlenkwinkel, einen Sollhinterradlenkwinkel und ein Soll-EPS-Moment, die jeweils Sollwerte des Vorderradlenkwinkels δ_f, des Hinterradlenkwinkels δ_r und des EPS-Moments T_eps sind, um die Sollwerte der jeweiligen Fahrzeugzustandsgrößen, die in den Schritten S105 bis S107 berechnet oder eingestellt wurden, zu realisieren (Schritt S108). Die detaillierten Verfahren zum Bestimmen des Sollvorderradlenkwinkels, des Sollhinterradlenkwinkels und des Soll-EPS-Moments werden später beschrieben. Die ECU 100 bestimmt die Sollwerte des Vorderradlenkwinkels δ_f, des Hinterradlenkwinkels δ_r und des EPS-Moments T_eps (d. h. den Sollvorderradlenkwinkel, den Sollhinterradlenkwinkel und das Soll-EPS-Moment), die beabsichtigt sind, um die Gierrate γ, den Schlupfwinkel β oder das Lenkreaktionsmoment T auf die Sollgierrate γ_tg, den Sollschlupfwinkel β_tg und das Solllenkreaktionsmoment Ttg einzustellen, auf der Grundlage des Fahrzeugbewegungsmodells, das im Voraus festgelegt wird und eine Korrelation zwischen der Gierrate γ, dem Schlupfwinkel β oder dem Lenkreaktionsmoment T und dem Vorderradlenkwinkel, dem Hinterradlenkwinkel oder dem EPS-Moment definiert.
Wenn der Sollvorderradlenkwinkel, der Sollhinterradlenkwinkel und das Soll-EPS-Moment erhalten wurden, bestimmt die ECU 100, ob ein Überstimmungsbetrieb von dem Fahrer durchgeführt wird (Schritt S109). Der Überstimmungsbetrieb ist ein Lenkbetrieb, der von dem Fahrer entsprechend seiner eigenen Absicht durchgeführt wird, d. h. ein zu priorisierender Lenkeingang hinsichtlich der Fahrzeugfahrsteuerung. Die ECU 100 nimmt Bezug auf die Sensorausgänge des Lenkradwinkelsensors 16 und des Lenkmomentsensors 17, wenn sie bestimmt, ob ein Überstimmungsbetrieb vorhanden ist, und bestimmt, dass der Überstimmungsbetrieb vorhanden ist, wenn der Lenkwinkel δ_MA größer oder gleich einem Bezugswert δ_MAth ist oder wenn das Fahrerlenkmoment MT größer oder gleich einem Bezugswert MT_th ist.
Wenn bestimmt wird, dass der Überstimmungsbetrieb vorhanden ist (Schritt S109: JA), beendet die ECU 100 den LKA-Modus (Schritt S110). Wenn der LKA-Modus beendet ist, kehrt die Verarbeitung zum Schritt S101 zurück, und die Folge der Verarbeitungen wird wiederholt.
Wenn andererseits der Überstimmungsbetrieb nicht vorhanden ist (Schritt S109: NEIN), steuert die ECU 100 den VGRS-Aktuator 400, den ARS-Aktuator 800 und den EPS-Aktuator 500, um den Sollvorderradlenkwinkel, den Sollhinterradlenkwinkel und das Soll-EPS-Moment, die in Schritt S108 berechnet wurden, zu erhalten (Schritt S111). Wenn die Fahrsteuerung wie oben beschrieben durchgeführt wurde, kehrt die Verarbeitung zum Schritt S103 zurück, und die Folge der Verarbeitungen in dem LKA-Modus wird wiederholt. Die LKA-Steuerung wird wie oben beschrieben durchgeführt.
<1.2.2 Erzeugung eines Giermoments aufgrund einer Links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz>
Im Folgenden wird mit Bezug auf 3 eine Beziehung zwischen der Brems-/Antriebskraft, die auf die Räder wirkt, und dem Giermoment beschrieben. 3 ist eine Draufsicht, die das linke Vorderrad FL darstellt, wenn auf dieses eine Antriebskraft wirkt. In 3 sind dieselben Teile wie in 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird hier nicht wiederholt.
In 3 wirkt eine Antriebskraft F_d auf einen Kontaktpunkt C des linken Vorderrads FL. Wenn andererseits ein virtueller Kontaktpunkt KP einer Königszapfenachse (die eine virtuelle Lenkachse ist, die eine obere Polverbindung und eine untere Polverbindung miteinander verbindet) gegenüber einer Achse, die durch den Kontaktpunkt C verläuft, verschoben ist, wie es dargestellt ist (was bei den meisten Fahrzeugen der Fall ist), wird das Giermoment an dem linken Vorderrad FL entsprechend einem Königszapfenversatz k erzeugt, der ein Abstand zwischen der Achse und dem virtuellen Kontaktpunkt KP ist. Wie es aus der dargestellten Positionsbeziehung ersichtlich ist, ist hier eine Richtung der Erzeugung des Giermoments eine Rechtsdrehrichtung.
Wenn keine Antriebskraftdifferenz zwischen den linken und rechten Rädern vorhanden ist, wird ein Giermoment in einer Linksdrehrichtung, das dieselbe Größe wie das Giermoment, das an dem linken Vorderrad FL erzeugt wird, aufweist, an dem rechten Vorderrad FR erzeugt. Wenn keine Antriebskraftdifferenz vorhanden ist, ist die Fahrzeugbewegung daher eine Geradeausbewegung.
Wenn jedoch eine Antriebskraftdifferenz zwischen den linken und rechten Rädern vorhanden ist, ist das Giermoment, das an dem Rad auf der Seite, das eine größere Antriebskraft aufweist, erzeugt wird, größer als das Giermoment auf der anderen Seite, und somit wird in dem Fahrzeug 10 ein Giermoment, das die Radseite, das eine kleinere Antriebskraft aufweist, dreht, erzeugt. Wenn daher die Antriebskraft des linken Vorderrads im Vergleich zu derjenigen des rechten Vorderrads größer ist, wird das Giermoment in der Rechtsdrehrichtung erzeugt, und wenn die Antriebskraft des rechten Vorderrads im Vergleich zu der derjenigen des linken Vorderrads größer ist, wird das Giermoment in der Linksdrehrichtung erzeugt
Das oben beschriebene Giermoment kann auf dieselbe Weise erzeugt werden, wenn die Bremskraft anstelle der Antriebskraft wirkt. Die Bremskraft ist eine negative Antriebskraft. Wenn eine Bremskraftdifferenz zwischen den linken und rechten Rädern vorhanden ist, wird das Giermoment auf der Radseite erzeugt, das eine größere Bremskraft aufweist. In jedem Fall ist es möglich, das Fahrzeug 10 durch Ausüben der Links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz auf mindestens eines der Vorderräder und der Hinterräder mit einem Drehverhalten zu versehen.
Wenn der Reifenschlupfwinkel an dem linken Vorderrad FL aufgrund der Lenkung, des Drehens oder diesen beiden erzeugt wird (das heißt, wenn eine Abweichung oder Verschiebung zwischen der Richtung einer Mittellinie des Reifens und einer Richtung der Fahrt des Reifens vorhanden ist), wird eine Reifenlateralkraft Y_f in einer linken Richtung an einem Kraftausübungspunkt hinter dem Reifenkontaktpunkt an dem linken Vorderrad FL erzeugt. Ein Abstand t zwischen dem Kraftausübungspunkt und dem virtuellen Kontaktpunkt KP meint die Summe aus einem Radnachlauf, der ein Abstand in einer axialen Richtung zwischen dem virtuellen Kontaktpunkt KP und dem Reifenkontaktpunkt C ist, und einem Reifennachlauf, der ein Abstand zwischen dem Reifenkontaktpunkt C und dem Angriffspunkt der Reifenlateralkraft Y_f ist.
Das Giermoment wird ebenfalls aufgrund der Querkraft erzeugt. Außerdem wird die Querkraft auf dieselbe Weise an dem rechten Vorderrad FR erzeugt und wird auf dieselbe Weise an jedem der Hinterräder (RL und RR) als eine Querkraft Y_r erzeugt.
<1.2.3 Verfahren zum Bestimmen des Sollvorderradlenkwinkels, des Sollhinterradlenkwinkels und des Soll-EPS-Moments auf der Grundlage eines Fahrzeugbewegungsmodells>
Im Folgenden wird der Betrieb des Schritts S108 in der LKA-Steuerung, d. h. die Bestimmung des Sollvorderradlenkwinkels, des Sollhinterradlenkwinkels und des Soll-EPS-Moments, auf der Grundlage des Fahrzeugbewegungsmodells erläutert. Die im Folgenden in den Gleichungen verwendeten Zeichen weisen die folgende Bedeutung auf.

s: Laplace-Operator
δf: Vorderradlenkwinkel
δr: Hinterradlenkwinkel
β: Schlupfwinkel
γ: Gierrate
T: Lenkreaktionsmoment (in der Ausführungsform das Drehmoment um den Königszapfen)
V: Fahrzeuggeschwindigkeit
Mf: Masse der vorderen Welle
Mr: Masse der hinteren Welle
M: Fahrzeugmasse (M = M_f + M_r)
I: Gierträgheitsmoment
L: Radbasis
Lf: Längsabstand zwischen Fahrzeugschwerpunkt und vorderer Welle
Lr: Längsabstand zwischen Fahrzeugschwerpunkt und hinterer Welle
Kf: Vorderradkurvenfahrtenergie
Kr: Hinterradkurvenfahrtenergie
Tf: Spurweite der vorderen Welle
Tr: Spurweite der hinteren Welle
t: Längsnachlaufbetrag
k: Königszapfenversatz
Yf: Vorderradquerkraft
Yr: Hinterradquerkraft
Ffl: Antriebskraft von linkem Vorderrad
Ffr: Antriebskraft von rechtem Vorderrad
Frl: Antriebskraft von linkem Hinterrad
Frr: Antriebskraft von rechtem Hinterrad
Ff: Vorderrad-links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz
Fr: Hinterrad-links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz

Der Vorderradlenkwinkel δ_f, der Hinterradlenkwinkel δ_r und das EPS-Moment T_eps werden durch die folgende Gleichung (7) anhand der folgenden Gleichung (6) ausgedrückt, die durch Lösen von Fahrzeugbewegungsgleichungen erhalten wird, die anhand der folgenden Gleichungen (1) bis (5) mit dem Schlupfwinkel β, der Gierrate γ und dem Lenkreaktionsmoment T ausgedrückt werden.
Gleichung 1 $M * V * (\frac{d β}{d t} + γ) = 2 * (Y_{ƒ} + Y_{r})$

Gleichung 2 $I * \frac{d γ}{d t} = 2 * (L_{ƒ} * Y_{ƒ} - L_{r} * Y_{r})$

Gleichung 3 $T = 2 * t * Y_{ƒ} + T_{e p s}$

Gleichung 4 $Y_{ƒ} = - K_{ƒ} * {β + (\frac{L_{ƒ} * γ}{V}) - δ_{ƒ}}$

Gleichung 5 $Y_{r} = - K_{r} * {β - (\frac{L_{r} * γ}{V}) - δ_{r}}$

Gleichung 6 $A * [\begin{matrix} β \\ γ \\ T \end{matrix}] = B * [\begin{matrix} δ_{ƒ} \\ δ_{r} \\ T_{e p s} \end{matrix}]$

Gleichung 7 $[\begin{matrix} δ_{ƒ} \\ δ_{r} \\ T_{e p s} \end{matrix}] = B^{- 1} * A * [\begin{matrix} β \\ γ \\ T \end{matrix}]$
Hier wird die Matrix A durch die folgende Gleichung (8) ausgedrückt.
Gleichung 8 $A = [\begin{matrix} A 11 & A 12 & A 13 \\ A 21 & A 22 & A 23 \\ A 31 & A 32 & A 33 \end{matrix}]$
Außerdem ist B^-1 eine inverse Matrix der Matrix B, und die Matrix B wird durch die folgende Gleichung (9) ausgedrückt.
Gleichung 9 $B = [\begin{matrix} B 11 & B 12 & B 13 \\ B 21 & B 22 & B 23 \\ B 31 & B 32 & B 33 \end{matrix}]$
Andererseits werden die Matrixkoeffizienten A11, A12, A13, A21, A22, A23, A31, A32 und A33 der Matrix A durch die jeweiligen folgenden Gleichungen (10) bis (18) ausgedrückt.
Gleichung 10 $A 11 = 2 * (K_{ƒ} + K_{r}) + M * V * s$

Gleichung 11 $A 12 = M * V + \frac{2}{V} * (L_{ƒ} * K_{ƒ} - L_{r} * K_{r})$

Gleichung 12 $A 13 = 0$

Gleichung 13 $A 21 = 2 * (L_{ƒ} * K_{ƒ} - L_{r} * K_{r})$

Gleichung 14 $A 22 = \frac{2}{V} * (L_{ƒ}^{2} * K_{ƒ} - L_{r}^{2} * K_{r}) + I * s$

Gleichung 15 $A 23 = 0$

Gleichung 16 $A 31 = 2 * t * K_{ƒ}$

Gleichung 17 $A 32 = \frac{2 * t * L_{ƒ} * K_{ƒ}}{V}$

Gleichung 18 $A 33 = 1$
Andererseits werden die Matrixkoeffizienten B11, B12, B13, B21, B22, B23, B31, B32 und B33 der Matrix B durch die jeweiligen folgenden Gleichungen (19) bis (27) ausgedrückt.
Gleichung 19 $B 11 = 2 * K_{ƒ}$

Gleichung 20 $B 12 = 2 * K_{r}$

Gleichung 21 $B 13 = 0$

Gleichung 22 $B 21 = 2 * L_{ƒ} * K_{ƒ}$

Gleichung 23 $B 22 = - 2 * L_{r} * K_{r}$

Gleichung 24 $B 23 = 0$

Gleichung 25 $B 31 = 2 * t * K_{ƒ}$

Gleichung 26 $B 32 = 0$

Gleichung 27 $B 33 = 1$
Auf diese Weise werden die Sollwerte der zustandsgesteuerten Variablen (δ_f, δ_r und T_eps) zum Realisieren der Sollfahrzeugzustandsgrößen durch Einsetzen der Sollwerte, die in den Schritten S106, S105 und S107 in der LKA-Steuerung berechnet werden, für β, γ und T in der obigen Gleichung (7) bestimmt.
<1.2.4 Details der Ausfallsicherungsteuerung>
Im Folgenden wird mit Bezug auf 4 die Ausfallsicherungssteuerung genauer erläutert. 4 ist ein Flussdiagramm, das die Ausfallsicherungssteuerung darstellt.
Die Ausfallsicherungssteuerung wird von der ECU 100 die ganze Zeit während der LKA-Steuerungsausführungsperiode durchgeführt, und der Steuerinhalt der Ausfallsicherungssteuerung weist eine Priorität über der LKA-Steuerung auf.
In 4 bestimmt die ECU 100 Funktionszustände des VGRS-Aktuators 400 und des ARS-Aktuators 800 und bestimmt, ob sich die Aktuatoren in einem Funktionsbeschränkungszustand befinden (Schritt S201).
Hier meint der „Funktionsbeschränkungszustand“ einen Zustand, in dem mindestens einer der Aktuatoren fehlerhaft ist, oder einen Zustand, in dem die Funktion aufgrund irgendwelcher Umstände beachtlich eingeschränkt ist. Genauer gesagt meint der „Funktionsbeschränkungszustand“ einen Zustand, in dem der Motor eines jeweiligen Aktuators nicht normal arbeitet, einen Zustand, in dem eine Betriebsbeschränkung aufgrund einer Wärmelast vorhanden ist, einen Zustand, in dem die Betriebsgeschwindigkeit eines jeweiligen Aktuators aufgrund einer Last der Steuerung der ECU 100 nicht ausreichend gewährleistet wird, oder Ähnliches. Eine Beschreibung eines detaillierten Aspekts der Bestimmung, ob sich ein jeweiliger Aktuator in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, wird weggelassen, da verschiedene bekannte Fehlererfassungssteuerungen verwendet werden können. Als Ergebnis der Bestimmung, dass sich beide Aktuatoren in einem normalen Zustand befinden, der nicht der Funktionsbeschränkungszustand ist (Schritt S201: NEIN), befindet sich die Verarbeitung in Schritt S201 in einem Wartezustand.
Wenn sich andererseits mindestens einer der Aktuatoren in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet (Schritt S201: JA), wählt die ECU 100 eine Steuervorrichtung aus (Schritt S202). Wenn sich mindestens einer der Aktuatoren in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, ist die zustandsgesteuerte Variable, die in der LKA-Steuerung ihr Steuervermögen hält, nur das EPS-Moment T_eps oder nur der Vorderradlenkwinkel δ_f oder der Hinterradlenkwinkel δ_r, und somit können der Schlupfwinkel β und die Gierrate y in der LKA-Steuerung nicht unabhängig gesteuert werden. Daher ist es notwendig, die verbleibende Vorrichtung, die sich nicht in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, auszuwählen, um den Schlupfwinkel β oder die Gierrate γ zu steuern.
Somit wählt die ECU 100 in Schritt S202 den ARS-Aktuator 800 als die Steuervorrichtung aus, wenn sich der VGRS-Aktuator 400 in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, wählt den VGRS-Aktuator 400 aus, wenn sich der ARS-Aktuator 800 in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, und wählt die Antriebskraftverteilungsvorrichtung 300 aus, wenn sich beide Aktuatoren in dem Funktionsbeschränkungszustand befinden.
Nach der Auswahl der Steuervorrichtung bestimmt die ECU 100 auf der Grundlage des Schlupfwinkels β und eines Straßenoberflächenreibungskoeffizienten µ (d. h. ein Beispiel der „Stabilitätszustandsgröße“ der vorliegenden Erfindung), ob das Fahrzeugverhalten stabil ist (Schritt S203). Genauer gesagt bestimmt die ECU 100, ob der Schlupfwinkel β kleiner als ein Bezugswert β_th ist und ob der Straßenoberflächenreibungskoeffizient µ größer oder gleich einem Bezugswert µ_th ist.
Wenn das Fahrzeugverhalten nicht stabil ist (Schritt S203: NEIN), wählt die ECU 100 den Schlupfwinkel β bedingungslos als ein Steuerziel aus und steuert das Lenkreaktionsmoment T und den Schlupfwinkel β auf der Grundlage des EPS-Moments T_eps und der zustandsgesteuerten Variablen, die der zuvor ausgewählten Steuervorrichtung entspricht (der Vorderradlenkwinkel δ_f, der Hinterradlenkwinkel δ_r, die Vorderrad-links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz F_f oder die Hinterrad-links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz F_r) (Schritt S206). Wenn andererseits das Fahrzeugverhalten stabil ist (Schritt S203: JA), bestimmt die ECU 100 außerdem, ob sich das Fahrzeug 10 dreht (Schritt S204). Genauer gesagt bestimmt die ECU 100, ob die Gierrate γ größer oder gleich einem Bezugswert γ_th ist. Wenn sich das Fahrzeug 10 nicht dreht (Schritt S204: NEIN), bestimmt die ECU 100, dass es weniger notwendig ist, die Gierrate γ offensiv zu steuern, und schreitet zu der Verarbeitung in Schritt S206.
Wenn in Schritt S204 bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug 10 dreht (Schritt S204: JA), wählt die ECU 100 die Gierrate γ als das Steuerziel aus und steuert das Lenkreaktionsmoment T und die Gierrate γ auf der Grundlage des EPS-Moments T_eps und der zustandsgesteuerten Variablen, die der zuvor ausgewählten Steuervorrichtung entspricht (der Vorderradlenkwinkel δ_f, der Hinterradlenkwinkel δ_r, die Vorderrad-links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz F_f oder die Hinterrad-links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz F_r) (Schritt S205). Die praktischen Steueraspekte in Schritt S205 und in Schritt S206 werden später beschrieben.
Nach der Durchführung des Schritts S205 oder des Schritts S206 schreitet die Verarbeitung zum Schritt S207, und es wird bestimmt, ob die LKA-Steuerung zu beenden ist, das heißt, es wird bestimmt, ob der Zustand des Fahrzeugs 10 einer Erlaubnisbedingung der vorliegenden Erfindung entspricht. In der Ausführungsform besteht die Erlaubnisbedingung darin, dass sich das Fahrzeug 10 in einem Stoppzustand befindet. Wenn das Fahrzeug 10 nicht gestoppt wurde (Schritt S207: NEIN), kehrt die ECU 100 zu der Verarbeitung in Schritt S201 zurück und wiederholt die Verarbeitung.
Wenn zu diesem Zeitpunkt der VGRS-Aktuator 400 und/oder der ARS-Aktuator 800 aus dem Funktionsbeschränkungszustand zurückgekehrt ist, wird jedes Mal eine geeignete Steuerung gesteuert. Mit anderen Worten, wenn sich beide Aktuatoren aufgrund der Rückkehr aus dem Funktionsbeschränkungszustand in dem normalen Zustand befinden, wird eine Rückkehrverarbeitung von der alternativen Trajektorienfolgesteuerung unter Verwendung der Gierrate γ oder des Schlupfwinkels β zu der normalen LKA-Steuerung durchgeführt. Wenn einer der Aktuatoren aufgrund der Rückkehr von dem Funktionsbeschränkungszustand in den normalen Zustand zurückgekehrt ist, wird die zustandsgesteuerte Variable der alternativen Trajektorienfolgesteuerung von der Vorderrad- oder Hinterrad-links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz in eine zustandsgesteuerte Variable geändert, die dem einen Aktuator entspricht, der in den normalen Zustand zurückgekehrt ist. Mit anderen Worten, die Steuervorrichtung wird in Schritt S202 neu ausgewählt.
Wenn andererseits in Schritt S207 bestimmt wird, dass die LKA-Steuerung gestoppt werden kann (Schritt S207: JA), benachrichtigt die ECU 100 mittels Anzeige von Informationen über eine Anzeigevorrichtung, die in der Fahrzeugnavigationsvorrichtung 700 angeordnet ist, einer Beleuchtungssteuerung verschiedener Informationslampen, die in einem Messgerät angeordnet sind, oder Ähnlichem den Fahrer, dass sich der VGRS-Aktuator 400 und/oder der ARS-Aktuator 800 in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet (Schritt S208). Wenn der Fahrer benachrichtigt ist, wird die LKA-Steuerung (die in diesem Fall die alternative LKA-Steuerung ist, bei der das Steuervermögen für nur den Schlupfwinkel β oder die Gierrate γ verwendet wird) beendet (Schritt S209).
Wenn die LKA-Steuerung aufgrund des Zustandsübergangs in den Funktionsbeschränkungszustand des Aktuators beendet wird, wird die Ausführung der LKA-Steuerung beispielsweise verboten, bis das Flag in der ECU 100 nach einer geeigneten Wartung zurückgesetzt wurde.
Wie es oben erläutert wurde, wird gemäß der Ausfallsicherungssteuerung der Ausführungsform, wenn die Trajektorienfolgesteuerung in Koordination mit der Steuerung des Lenkreaktionsmoments T in der LKA-Steuerung nicht normal fortgesetzt werden kann, da der VGRS-Aktuator 400 und/oder ARS-Aktuator 800 sich in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, die Trajektorienfolgesteuerung, die ursprünglich eine Bewegungssteuerung mit zwei Freiheitsgraden ist, die durch unabhängiges Steuern des Schlupfwinkels β und der Gierrate γ realisiert wird, fortgesetzt, nachdem sie zu einer Trajektorienfolgesteuerung mit einem Freiheitsgrad geändert wurde, bei dem nur der Schlupfwinkel β oder die Gierrate γ gesteuert wird.
Hier wird der Schlupfwinkel β oder die Gierrate y, der bzw. die mit dem derzeitigen Fahrzeugverhalten übereinstimmt, auf der Grundlage des Stabilitätsgrads des derzeitigen Fahrzeugverhaltens und des Drehverhaltens des Fahrzeugs als die zu priorisierende Fahrzeugzustandsgröße ausgewählt. Mit anderen Worten, der Schlupfwinkel β wird offensiv ausgewählt, wenn das Fahrzeugverhalten instabil ist (hier großer Schlupfwinkel oder großer Straßenoberflächenreibungskoeffizient), die Gierrate γ wird offensiv ausgewählt, wenn sich das Fahrzeug in dem Zustand dreht, in dem das Fahrzeugverhalten stabil ist, und der Schlupfwinkel β, der das Fahrzeugverhalten zu der stabileren Seite führen kann, wird in einem Eliminierungsverfahren ausgewählt, wenn es keine zu priorisierenden Umstände gibt.
Daher ist es nicht nur im Vergleich zu einem Fall, in dem die LKA-Steuerung einheitlich und erzwungenermaßen aufgrund der Tatsache beendet wird, dass sich mindestens einer der Aktuatoren in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, sondern im Vergleich auch zu einem Fall, in dem die Steuerung einer der Fahrzeugzustandsgrößen einfach fortgesetzt wird, ohne auf irgendeiner Richtlinie zu basieren, möglich, das optimale Fahrzeugverhalten so lange wie möglich während einer Notfahrtzeitdauer, bis die LKA-Steuerung schließlich beendet wird, aufrechtzuerhalten.
<2. Zweite Ausführungsform>
Im Folgenden wird mit Bezug auf 5 eine Ausfallsicherungssteuerung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, das die Ausfallsicherungssteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. In 5 werden dieselben Teile wie in 4 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird gegebenenfalls nicht wiederholt.
Wenn gemäß 5 das Fahrzeugverhalten stabil ist und sich das Fahrzeug 10 nicht dreht (Schritt S208: NEIN), bestimmt die ECU 100 außerdem, ob eine Drehgradänderungsrate groß ist (Schritt S301). Genauer gesagt bestimmt die ECU 100, ob eine Änderungsrate Δγ der Gierrate γ größer oder gleich einem Bezugswert Δγ_th ist. Wenn die Drehgradänderungsrate klein ist (Schritt S301: NEIN), schreitet die ECU 100 zu der Verarbeitung in Schritt S206 und wählt den Schlupfwinkel β als die Fahrzeugzustandsgröße aus. Wenn die Drehgradänderungsrate groß ist (Schritt S301: JA), schreitet die ECU 100 zu der Verarbeitung in Schritt S205 und wählt die Gierrate γ als die Fahrzeugzustandsgröße aus.
Hier ist die Drehgradänderungsrate insbesondere zu Beginn des Drehens, beispielsweise bei einer Notfallvermeidungsfahrt, die einen plötzlichen Drehbetrieb bewirkt, groß (beispielsweise beim Vermeiden eines vorausbefindlichen Hindernisses). Auch wenn eine derartige Situation nicht vor ein Ergebnis der Bestimmung in Schritt S203 priorisiert wird, könnte diese ein vernünftiger Grund dafür sein, die Gierrate γ offensiv zu steuern. Mit anderen Worten, gemäß der Ausführungsform kann die Gierrate γ aus dem vernünftigeren Grund in einem Teil der Bedingung ausgewählt werden, in dem der Schlupfwinkel β aus dem negativen Grund gemäß der ersten Ausführungsform ausgewählt wird. Daher ist es möglich, das Fahrzeugverhalten noch realistischer zu stabilisieren.
<3. Dritte Ausführungsform>
Im Folgenden wird mit Bezug auf 6 eine Ausfallsicherungssteuerung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm, das die Ausfallsicherungssteuerung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt. In 6 werden dieselben Teile wie in 4 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird gegebenenfalls nicht wiederholt.
Wenn gemäß 6 das Fahrzeugverhalten stabil ist und sich das Fahrzeug 10 nicht dreht (Schritt S204: NEIN), bestimmt die ECU 100 außerdem, ob ein Lenkzustand des Fahrzeugs 10 einem starken Untersteuern entspricht (Schritt S401). Genauer gesagt bestimmt die ECU 100, ob der Grad einer Auswärtsabweichung des Drehens des Fahrzeugs 10 in Bezug auf die Sollfahrtroute in der Trajektorienfolgesteuerung größer oder gleich einem Bezugswert ist. Die oben beschriebene Bestimmung kann auf der Grundlage der Gierwinkelabweichung φ und des Fahrroutenradius R oder Ähnlichem, die in Schritt S104 in der LKA-Steuerung berechnet werden, durchgeführt werden.
Wenn die Lenkeigenschaft des Fahrzeugs 10 eine Übersteuerungseigenschaft, eine Neutrallenkeigenschaft oder eine schwache Untersteuerungseigenschaft ist (Schritt S401: NEIN), schreitet die ECU 100 zu der Verarbeitung in Schritt S206 und wählt den Schlupfwinkel β als die Fahrzeugzustandsgröße aus. Wenn die Lenkeigenschaft die starke Untersteuerungseigenschaft ist (Schritt S401: JA), schreitet die ECU 100 zu der Verarbeitung in Schritt S205 und wählt die Gierrate γ als die Fahrzeugzustandsgröße aus.
Wenn hier die Lenkeigenschaft des Fahrzeugs 10 die starke Untersteuerungseigenschaft ist, wird eine Zentripetalkraft in einer Drehzentralrichtung verringert. Somit ist im Hinblick auf die Stabilisierung des Fahrzeugverhaltens die Gierrate γ vor dem Schlupfwinkel β zu priorisieren. Mit anderen Worten, gemäß der Ausführungsform kann die Gierrate γ aus einem vernünftigeren Grund in einem Teil der Bedingung ausgewählt werden, in dem der Schlupfwinkel β aus dem negativen Grund gemäß der ersten Ausführungsform ausgewählt wird. Daher ist es möglich, das Fahrzeugverhalten noch realistischer zu stabilisieren.
<4. Vierte Ausführungsform>
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Schlupfwinkel β oder die Gierrate γ als die Fahrzeugzustandsgröße in der Trajektorienfolgesteuerung ausgewählt, die mit einem Freiheitsgrad fortgesetzt wird. Der praktische Aspekt der Auswahlvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige binäre Auswahl begrenzt. Im Folgenden wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basierend auf dem oben beschriebenen Konzept mit Bezug auf 7 beschrieben. 7 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Beziehung zwischen einer Gierratenänderungsrate Δγ und einer Gierratensteuerselektivität.
In 7 meint die Gierratensteuerselektivität ein Auswahlverhältnis bzw. einen Auswahlanteil der Gierrate γ und des Schlupfwinkels β und gibt an, dass in dem Fall von „1“ die Gierrate γ zu 100 % ausgewählt wird und dass in dem Fall von „0“ der Schlupfwinkel β zu 100 % ausgewählt wird. In 7 ist die Gierratensteuerselektivität in einem Bereich von Δγ < Δγ1 gleich „0“ und in einem Bereich von Δγ ≥ Δγ2 gleich „1“. In dem mittleren Bereich dazwischen erhöht sich die Gierratenselektivität linear entsprechend Δγ.
Da sich mindestens einer der Aktuatoren in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, wird der Freiheitsgrad der Fahrzeugbewegung mit der Ausnahme für das Lenkreaktionsmoment einfach zu einem einzigen Freiheitsgrad. Daher wird die Gierratensteuerung wahlweise als ein Wert zum Definieren einer Auswahlhäufigkeit verwendet, wenn mehrere Auswahlgelegenheiten vorhanden sind.
In der Ausfallsicherungssteuerung der zweiten Ausführungsform (siehe 5) kann beispielsweise der Schritt S301 durch einen Schritt zum Bestimmen eines Steueranteils entsprechend der in 7 dargestellten Beziehung ersetzt werden. In diesem Fall wird beispielsweise, wenn die Gierratensteuerselektivität gleich 0,5 ist, der Schlupfwinkel β einmal aus zwei Malen ausgewählt. Wie es oben beschrieben wurde, ist es sogar bei einer Bedingung, bei der der Freiheitsgrad der Fahrzeugbewegung auf einen Freiheitsgrad begrenzt wird, möglich, sowohl den Schlupfwinkel β als auch die Gierrate γ mit einem geeigneten Verhältnis zu steuern, und es ist somit möglich, eine feinere bzw. detailliertere Fahrzeugverhaltenssteuerung durchzuführen.
<5. Fünfte Ausführungsform>
Im Folgenden wird mit Bezug auf 8 eine Ausfallsicherungssteuerung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 8 ist ein Flussdiagramm, das die Ausfallsicherungssteuerung gemäß der fünften Ausführungsform darstellt. In 8 sind dieselben Elemente wie in 4 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird gegebenenfalls nicht wiederholt.
Gemäß 8 bestimmt die ECU 100 nach der Auswahl der Steuervorrichtung (Schritt S202) eine Gierratensteuerselektivität Kyr (Schritt S501). Hier ist die Gierratensteuerselektivität Kyr äquivalent zu der Gierratensteuerselektivität, die in der vierten Ausführungsform beschrieben wurde; ein Bestimmungsaspekt ist jedoch in der fünften Ausführungsform anders. Mit anderen Worten, die ECU 100 bestimmt die Gierratensteuerselektivität Kyr mit Bezug auf ein Gierratensteuerselektivitätskennlinienfeld, das im Voraus in dem ROM gespeichert wird, unter Verwendung der Gierrate γ und des Schlupfwinkels β.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 9 das Gierratensteuerselektivitätskennlinienfeld (Tabelle) beschrieben. 9 ist ein schematisches Diagramm, das das Gierratensteuerselektivitätskennlinienfeld darstellt.
In 9 ist die Gierratensteuerselektivität Kyr in einer zweidimensionalen Tabelle definiert, die den Schlupfwinkel β auf der vertikalen Achse und die Gierrate γ auf der horizontalen Achse verwendet. Die ECU 100 kann die Gierratensteuerselektivität Kyr durch Auswählen einer Gierratensteuerselektivität Kyr entsprechend der Gierrate γ und dem Schlupfwinkel β dieses Zeitpunkts bestimmen. Offensichtlich ist die in 9 dargestellte Beziehung quantifiziert und wird in dem ROM gespeichert.
Gemäß 8 wählt die ECU 100 nach der Bestimmung der Gierratensteuerselektivität Kyr auf geeignete Weise die Gierrate γ und den Schlupfwinkel β auf der Grundlage der bestimmten Gierratensteuerselektivität Kyr aus und steuert diese (Schritt S502). Wenn der Schritt S502 durchgeführt wurde, schreitet die Verarbeitung zum Schritt S207.
Wie es oben beschrieben wurde, kann gemäß der fünften Ausführungsform die Gierratensteuerselektivität Kyr auf der Grundlage mehrerer Parameter bestimmt werden, was eine feinere bzw. detailliertere Fahrzeugverhaltenssteuerung ermöglicht.
<6. Steuerung einer Fahrzeugzustandsgröße in einer Trajektorienfolgesteuerung mit einem Freiheitsgrad>
Im Folgenden wird als technischer Gegenstand, der den Ausführungsformen gemeinsam ist, der Aspekt zum Steuern des Lenkreaktionsmoments T und des Schlupfwinkels β oder der Gierrate γ (d. h. die Schritte S205 und S206 der 4) entsprechend der Steuervorrichtung (zustandsgesteuerte Variable), die in Schritt S202 ausgewählt wird, erläutert. Der Steueraspekt verwendet wie der Schritt S108 der LKA-Steuerung ein Fahrzeugbewegungsmodell, das auf Fahrzeugbewegungsgleichungen basiert. Es folgt eine Erläuterung einer Beziehung zwischen der zustandsgesteuerten Variablen und der Fahrzeugzustandsgröße für jede Kombination aus der Steuervorrichtung und den Fahrzeugzustandsgrößen. Es gibt im Folgenden acht Arten von Kombinationen (A) bis (G), die beschrieben werden.
(A) Steuerung des Lenkreaktionsmoments T und der Gierrate γ unter Verwendung des EPS-Moments T_eps und des Vorderradlenkwinkels δ_f
In diesem Fall wird eine Beziehung zwischen (T_eps und δ_f) und (T und γ) durch die folgende Gleichung (29) über die folgende Gleichung (28) ausgedrückt.
Gleichung 28 $[\begin{matrix} γ \\ T \end{matrix}] = C * [\begin{matrix} δ_{ƒ} \\ T_{e p s} \end{matrix}]$

Gleichung 29 $[\begin{matrix} δ_{ƒ} \\ T_{e p s} \end{matrix}] = C^{- 1} * [\begin{matrix} γ \\ T \end{matrix}]$
Hier wird die Matrix C durch die folgende Gleichung (30) ausgedrückt. Dabei gibt det(A) die Matrix A an.
Gleichung 30 $C = \frac{1}{det (A)} * [\begin{matrix} C 11 & C 12 \\ C 21 & C 22 \end{matrix}]$
Außerdem werden die Matrixkoeffizienten C11, C12, C21 und C22 der Matrix C jeweils durch die folgenden Gleichungen (31) bis (34) ausgedrückt.
Gleichung 31 $C 11 = \frac{4 * L^{2} * K_{ƒ} * K_{r}}{V} * \frac{V}{L} + 2 * M * V * L_{ƒ} * K_{ƒ} * s$

Gleichung 32 $C 12 = 0$

Gleichung 33 $\begin{array}{l} C 21 = 4 * M * V * t * L_{r} * K_{ƒ} * K_{r} + 4 * t * K_{ƒ} * K_{r} * (M * L r^{2} + I) * s \\ + 2 * M * I * V * t * K_{ƒ} * s^{2} \end{array}$

Gleichung 34 $\begin{array}{l} C 22 = \frac{4 * L^{2} * K_{ƒ} * K_{r}}{V} - 2 * M * V * (L_{ƒ} * K_{ƒ} - L_{r} * K_{r}) \\ + 2 * {I * (K_{ƒ} + K_{r}) + M * (L_{ƒ}^{2} * K_{ƒ} - L_{r}^{2} * K_{r})} * s + M * I * V * s^{2} \end{array}$
(B) Steuerung des Lenkreaktionsmoments T und des Schlupfwinkels β unter Verwendung des EPS-Moments T_eps und des Vorderradlenkwinkels δ_f
In diesem Fall wird eine Beziehung zwischen (T_eps und δ_f) und (T und β) durch die folgende Gleichung (36) über die folgende Gleichung (35) ausgedrückt.
Gleichung 35 $[\begin{matrix} β \\ T \end{matrix}] = D * [\begin{matrix} δ_{ƒ} \\ T_{e p s} \end{matrix}]$

Gleichung 36 $[\begin{matrix} δ_{ƒ} \\ T_{e p s} \end{matrix}] = D^{- 1} * [\begin{matrix} β \\ T \end{matrix}]$
Hier wird die Matrix D durch die folgende Gleichung (37) ausgedrückt.
Gleichung 37 $D = \frac{1}{det (A)} * [\begin{matrix} D 11 & D 12 \\ D 21 & d 22 \end{matrix}]$
Außerdem werden die Matrixkoeffizienten D11, D12, D21 und D22 der Matrix D jeweils durch die folgenden Gleichungen (38) bis (41) ausgedrückt.
Gleichung 38 $D 11 = \frac{4 * L^{2} * K_{ƒ} * K_{r}}{V} * \frac{L_{r}}{L} * (1 - \frac{M_{r} * V^{2}}{2 * L_{r} * K_{r}}) + 2 * K_{ƒ} * I * s$

Gleichung 39 $D 12 = 0$

Gleichung 40 $\begin{array}{l} D 21 = 4 * M * V * t * L_{r} * K_{ƒ} * K_{r} + 4 * t * K_{ƒ} * K_{r} * (M * L r^{2} + I) * s \\ + 2 * M * I * V * t * K_{ƒ} * s^{2} \end{array}$

Gleichung 41 $\begin{array}{l} D 22 = \frac{4 * L^{2} * K_{ƒ} * K_{r}}{V} - 2 * M * V * (L_{ƒ} * K_{ƒ} - L_{r} * K_{r}) \\ + 2 * {I * (K_{ƒ} + K_{r}) + M * (L_{ƒ}^{2} * K_{ƒ} - L_{r}^{2} * K_{r})} * s + M * I * V * s^{2} \end{array}$
(C) Steuerung des Lenkreaktionsmoments T und der Gierrate γ unter Verwendung des EPS-Moments T_eps und des Hinterradlenkwinkels δ_r
In diesem Fall wird eine Beziehung zwischen (T_eps und δ_r) und (T und γ) durch die folgende Gleichung (43) über die folgende Gleichung (42) ausgedrückt.
Gleichung 42 $[\begin{matrix} γ \\ T \end{matrix}] = E * [\begin{matrix} δ_{r} \\ T_{e p s} \end{matrix}]$

Gleichung 43 $[\begin{matrix} δ_{r} \\ T_{e p s} \end{matrix}] = E^{- 1} * [\begin{matrix} γ \\ T \end{matrix}]$
Hier wird die Matrix E durch die folgende Gleichung (44) ausgedrückt.
Gleichung 44 $E = \frac{1}{det (A)} * [\begin{matrix} E 11 & E 12 \\ E 21 & E 22 \end{matrix}]$
Außerdem werden die Matrixkoeffizienten E11, E12, E21 und E22 der Matrix E jeweils durch die folgenden Gleichungen (45) bis (48) ausgedrückt.
Gleichung 45 $E 11 = \frac{4 * L^{2} * K_{ƒ} * K_{r}}{V} * (\frac{- V}{L}) - 2 * M * V * L_{r} * K_{r} * s$

Gleichung 46 $E 12 = 0$

Gleichung 47 $E 21 = - 4 * M * V * t * L_{r} * K_{ƒ} * K_{r} + 4 * t * K_{ƒ} * K_{r} * (M * L_{ƒ} * L_{r} - I) * s$

Gleichung 48 $\begin{array}{l} E 22 = \frac{4 * L^{2} * K_{ƒ} * K_{r}}{V} - 2 * M * V * (L_{ƒ} * K_{ƒ} - L_{r} * K_{r}) \\ + 2 * {I * (K_{ƒ} + K_{r}) + M * (L_{ƒ}^{2} * K_{ƒ} - L_{r}^{2} * K_{r})} * s + M * I * V * s^{2} \end{array}$
(D) Steuerung des Lenkreaktionsmoments T und des Schlupfwinkels β unter Verwendung des EPS-Moments T_eps und des Hinterradlenkwinkels δ_r
In diesem Fall wird eine Beziehung zwischen (T_eps und δ_r) und (T und β) durch die folgende Gleichung (50) über die folgende Gleichung (49) ausgedrückt.
Gleichung 49 $[\begin{matrix} β \\ T \end{matrix}] = F * [\begin{matrix} δ_{r} \\ T_{e p s} \end{matrix}]$

Gleichung 50 $[\begin{matrix} δ_{r} \\ T_{e p s} \end{matrix}] = F^{- 1} * [\begin{matrix} β \\ T \end{matrix}]$
Hier wird die Matrix F durch die folgende Gleichung (51) ausgedrückt.
Gleichung 51 $F = \frac{1}{det (A)} * [\begin{matrix} F 11 & F 12 \\ F 21 & F 22 \end{matrix}]$
Außerdem werden die Matrixkoeffizienten F11, F12, F21 und F22 der Matrix F jeweils durch die folgenden Gleichungen (52) bis (55) ausgedrückt.
Gleichung 52 $F 11 = \frac{4 * L^{2} * K_{ƒ} * K_{r}}{V} * (\frac{L_{ƒ}}{L}) * {1 + \frac{M_{ƒ} * V^{2}}{2 * L_{ƒ} * K_{ƒ}}} + 2 * K_{r} * I * s$

Gleichung 53 $F 12 = 0$

Gleichung 54 $F 21 = - 4 * M * V * t * L_{r} * K_{ƒ} * K_{r} + 4 * t * K_{ƒ} * K_{r} * (M * L_{ƒ} * L_{r} - I) * s$

Gleichung 55 $\begin{array}{l} F 22 = \frac{4 * L^{2} * K_{ƒ} * K_{r}}{V} - 2 * M * V * (L_{ƒ} * K_{ƒ} - L_{r} * K_{r}) \\ + 2 * {I * (K_{ƒ} + K_{r}) + M * (L_{ƒ}^{2} * K_{ƒ} - L_{r}^{2} * K_{r})} * s + M * I * V * s^{2} \end{array}$
(E) Steuerung des Lenkreaktionsmoments T und der Gierrate γ unter Verwendung des EPS-Moments T_eps und der Vorderrad-links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz F_f
In diesem Fall wird eine Beziehung zwischen (T_eps und F_f) und (T und γ) durch die folgende Gleichung (57) über die folgende Gleichung (56) ausgedrückt.
Gleichung 56 $[\begin{matrix} γ \\ T \end{matrix}] = G * [\begin{matrix} F_{ƒ} \\ T_{e p s} \end{matrix}]$

Gleichung 57 $[\begin{matrix} F_{ƒ} \\ T_{e p s} \end{matrix}] = G^{- 1} * [\begin{matrix} γ \\ T \end{matrix}]$
Hier wird die Matrix G durch die folgende Gleichung (58) ausgedrückt.
Gleichung 58 $G = \frac{1}{det (A)} * [\begin{matrix} G 11 & G 12 \\ G 21 & G 22 \end{matrix}]$
Außerdem werden die Matrixkoeffizienten G11, G12, G21 und G22 der Matrix G jeweils durch die folgenden Gleichungen (59) bis (62) ausgedrückt.
Gleichung 59 $G 11 = - t_{ƒ} * (K_{ƒ} + K_{r}) - \frac{M * V * t_{ƒ}}{2} * s$

Gleichung 60 $G 12 = 0$

Gleichung 61 $\begin{array}{l} G 21 = - t_{ƒ} * (M * V * t * K_{ƒ} - 2 * t * L * K_{ƒ} * K_{r}) \\ + M * t * t_{ƒ} * L_{ƒ} * K_{ƒ} * s + k * det (A) \dots (61) \end{array}$

Gleichung 62 $\begin{array}{l} G 22 = \frac{4 * L^{2} * K_{ƒ} * K_{r}}{V} - 2 * M * V * (L_{ƒ} * K_{ƒ} - L_{r} * K_{r}) \\ + 2 * {I * (K_{ƒ} + K_{r}) + M * (L_{ƒ}^{2} * K_{ƒ} - L_{r}^{2} * K_{r})} * s + M * I * V * s^{2} \end{array}$
(F) Steuerung der Lenkreaktionsmoments T und des Schlupfwinkels β unter Verwendung des EPS-Moments T_eps und der Vorderrad-links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz F_f
In diesem Fall wird eine Beziehung zwischen (T_eps und F_f) und (T und β) durch die folgende Gleichung (64) über die folgende Gleichung (63) ausgedrückt.
Gleichung 63 $[\begin{matrix} β \\ T \end{matrix}] = H * [\begin{matrix} F_{ƒ} \\ T_{e p s} \end{matrix}]$

Gleichung 64 $[\begin{matrix} F_{ƒ} \\ T_{e p s} \end{matrix}] = H^{- 1} * [\begin{matrix} β \\ T \end{matrix}]$
Hier wird die Matrix H durch die folgende Gleichung (65) ausgedrückt.
Gleichung 65 $H = \frac{1}{det (A)} * [\begin{matrix} H 11 & H 12 \\ H 21 & H 22 \end{matrix}]$
Außerdem werden die Matrixkoeffizienten H11, H12, H21 und H22 der Matrix H jeweils durch die folgenden Gleichungen (66) bis (69) ausgedrückt.
Gleichung 66 $H 11 = \frac{t_{ƒ}}{2} * {M * V + \frac{2}{V} * (L_{ƒ} * K_{ƒ} - L_{r} * K_{r})}$

Gleichung 67 $H 12 = 0$

Gleichung 68 $\begin{array}{l} H 21 = - t_{ƒ} * (M * V * t * K_{ƒ} - 2 * t * L * K_{ƒ} * K_{r}) \\ + M * t * t_{ƒ} * L_{ƒ} * K_{ƒ} * s + k * det (A) \dots (68) \end{array}$

Gleichung 69 $\begin{array}{l} H 22 = \frac{4 * L^{2} * K_{ƒ} * K_{r}}{V} - 2 * M * V * (L_{ƒ} * K_{ƒ} - L_{r} * K_{r}) \\ + 2 * {I * (K_{ƒ} + K_{r}) + M * (L_{ƒ}^{2} * K_{ƒ} - L_{r}^{2} * K_{r})} * s + M * I * V * s^{2} \end{array}$
(G) Steuerung des Lenkreaktionsmoments T und der Gierrate y unter Verwendung des EPS-Moments T_eps und der Hinterrad-links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz F_r
In diesem Fall wird eine Beziehung zwischen (T_eps und F_r) und (T und γ) durch die folgende Gleichung (71) über die folgende Gleichung (70) ausgedrückt.
Gleichung 70 $[\begin{matrix} γ \\ T \end{matrix}] = J * [\begin{matrix} F_{r} \\ T_{e p s} \end{matrix}]$

Gleichung 71 $[\begin{matrix} F_{r} \\ T_{e p s} \end{matrix}] = J^{- 1} * [\begin{matrix} γ \\ T \end{matrix}]$
Hier wird die Matrix J durch die folgende Gleichung (72) ausgedrückt.
Gleichung 72 $J = \frac{1}{det (A)} * [\begin{matrix} J 11 & J 12 \\ J 21 & J 22 \end{matrix}]$
Außerdem werden die Matrixkoeffizienten J11, J12, J21 und J22 der Matrix J jeweils durch die folgenden Gleichungen (73) bis (76) ausgedrückt.
Gleichung 73 $J 11 = - t_{r} * (K_{ƒ} + K_{r}) - \frac{M * V * t_{r}}{2} * s$

Gleichung 74 $J 12 = 0$

Gleichung 75 $J 21 = - t_{r} * (M * V * t * K_{ƒ} - 2 * t * L * K_{ƒ} * K_{r}) + M * t * t_{ƒ} * L_{ƒ} * K_{ƒ} * s$

Gleichung 76 $\begin{array}{l} J 22 = \frac{4 * L^{2} * K_{ƒ} * K_{r}}{V} - 2 * M * V * (L_{ƒ} * K_{ƒ} - L_{r} * K_{r}) \\ + 2 * {I * (K_{ƒ} + K_{r}) + M * (L_{ƒ}^{2} * K_{ƒ} - L_{r}^{2} * K_{r})} * s + M * I * V * s^{2} \end{array}$
(H) Steuerung des Lenkreaktionsmoments T und des Schlupfwinkels β unter Verwendung des EPS-Moments T_eps und der Hinterrad-links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz F_r
In diesem Fall wird eine Beziehung zwischen (T_eps und F_r) und (T und β) durch die folgende Gleichung (78) über die folgende Gleichung (77) ausgedrückt.
Gleichung 77 $[\begin{matrix} β \\ T \end{matrix}] = K * [\begin{matrix} F_{r} \\ T_{e p s} \end{matrix}]$

Gleichung 78 $[\begin{matrix} F_{r} \\ T_{e p s} \end{matrix}] = K^{- 1} * [\begin{matrix} β \\ T \end{matrix}]$
Hier wird die Matrix K durch die folgende Gleichung (79) ausgedrückt.
Gleichung 79 $K = \frac{1}{det (A)} * [\begin{matrix} K 11 & K 12 \\ K 21 & K 22 \end{matrix}]$
Außerdem werden die Matrixkoeffizienten K11, K12, K21 und K22 der Matrix K jeweils durch die folgenden Gleichungen (80) bis (83) ausgedrückt.
Gleichung 80 $K 11 = \frac{t_{r}}{2} * {M * V + \frac{2}{V} * (L_{ƒ} * K_{ƒ} - L_{r} * K_{r})}$

Gleichung 81 $K 12 = 0$

Gleichung 82 $K 21 = - t_{r} * (M * V * t * K_{ƒ} - 2 * t * L * K_{ƒ} * K_{r}) + M * t * t_{r} * L_{ƒ} * K_{ƒ} * s$

Gleichung 83 $\begin{array}{l} K 22 = \frac{4 * L^{2} * K_{ƒ} * K_{r}}{V} - 2 * M * V * (L_{ƒ} * K_{ƒ} - L_{r} * K_{r}) \\ + 2 * {I * (K_{ƒ} + K_{r}) + M * (L_{ƒ}^{2} * K_{ƒ} - L_{r}^{2} * K_{r})} * s + M * I * V * s^{2} \end{array}$
In jeder der oben beschriebenen Fälle (A) bis (H) kann der Wert der zustandsgesteuerten Variable, mit der die gewünschte Trajektorienfolgesteuerung in Koordination mit der Lenkreaktionsmomentsteuerung realisiert wird, durch Einsetzen des Sollwerts für die Fahrzeugzustandsgröße erhalten werden. Die Antriebssteuerung des EPS-Aktuators 500 und der ausgewählten Vorrichtung (des VGRS-Aktuators 400, des ARS-Aktuators 800 oder der Antriebskraftverteilungsvorrichtung 300) ermöglicht eine bevorzugte Steuerung der Fahrzeugbewegung.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde eine Trajektorienfolgesteuerung für Fälle, in denen sich der VGRS-Aktuator 400 und/oder der ARS-Aktuator 800 in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, als der „Fall, in dem die Verhaltenssteuerung von einer Vorrichtung durchgeführt werden muss,“ beschrieben Die Notwendigkeit zum Durchführen der Verhaltenssteuerung kann jedoch nicht nur aufgrund des Funktionsbeschränkungszustands, sondern ebenfalls aus anderen Gründen auftreten. Die vorliegende Erfindung definiert das Steuerverfahren zum optimalen Aufrechterhalten des Fahrzeugverhaltens in Fällen, in denen die Notwendigkeit auftritt. Der Grund, warum die Notwendigkeit auftritt, beeinflusst die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind verschiedene Änderungen, falls gewünscht, möglich, ohne von dem Bereich der Erfindung, der aus den Ansprüchen und der gesamten Beschreibung ersichtlich ist, abzuweichen. Eine Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung, die derartige Änderungen beinhaltet, liegt ebenfalls innerhalb des technischen Bereichs der vorliegenden Erfindung.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise für ein Fahrzeug verwendet werden, das eine Funktion aufweist, die bewirkt, dass das Fahrzeug einer Sollfahrtroute folgt.
Bezugszeichenliste

FL, FR, RL, RR: Rad
10: Fahrzeug
11: Kardanwelle
12: Lenkrad
13: Obere Lenkwelle
14: Untere Lenkwelle
15: Zahnstange
16: Lenkradwinkelsensor
17: Lenkmomentsensor
100: ECU
200: Verbrennungsmotor
300: Antriebskraftverteilungsvorrichtung
310: Mittendifferenzialmechanismus
320: Vorderdifferenzialmechanismus
330: Hinterdifferenzialmechanismus
400: VGRS-Aktuator
500: EPS-Aktuator
600: ECB
610: Bremsaktuator
620FL, 620FR, 620RL, 620RR: Bremsvorrichtung
800: ARS-Aktuator

Claims

Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100), die eine Bewegung eines Fahrzeugs (1) steuert, wobei das Fahrzeug (1) mehrere Vorrichtungen aufweist, die jeweils wahlweise einen Schlupfwinkel (β) oder eine Gierrate (γ) steuern, wobei die Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) aufweist: eine Sollschlupfwinkeleinstellvorrichtung, die einen Sollschlupfwinkel (β_tg) als einen Sollwert des Schlupfwinkels (β) einstellt; eine Sollgierrateneinstellvorrichtung, die eine Sollgierrate (γ_tg) als einen Sollwert der Gierrate (γ) einstellt; eine Verhaltenssteuervorrichtung, die eine Verhaltenssteuerung durchführt, bei der die Vorrichtungen derart gesteuert werden, dass der Schlupfwinkel (β) und die Gierrate (γ) jeweils gleich dem eingestellten Sollschlupfwinkel (β_tg) und der Sollgierrate (γ_tg) sind; eine Drehzustandsgrößenspezifizierungsvorrichtung, die eine Drehzustandsgröße des Fahrzeugs (1) spezifiziert; und eine Auswahlvorrichtung, die eine zu priorisierende Größe aus dem Schlupfwinkel (β) und der Gierrate (γ) auf der Grundlage der spezifizierten Drehzustandsgröße in einem Fall auswählt, in dem die Verhaltenssteuerung nur von einer der Vorrichtungen durchgeführt werden muss, wobei die Verhaltenssteuervorrichtung nur die eine Vorrichtung in dem Fall, in dem die Verhaltenssteuerung von der einen Vorrichtung durchgeführt werden muss, derart steuert, dass die ausgewählte eine Größe den Sollwert aufweist, der der ausgewählten einen Größe entspricht, wobei die Vorrichtungen eine erste Vorrichtung und eine zweite Vorrichtung enthalten, die jeweils wahlweise den Schlupfwinkel (β) oder die Gierrate (γ) steuern, die Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) außerdem eine Funktionsbeschränkungszustandsbestimmungsvorrichtung aufweist, die bestimmt, ob sich die erste und/oder die zweite Vorrichtung in einem Funktionsbeschränkungszustand befindet, die Auswahlvorrichtung die eine zu priorisierende Größe in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass sich die erste oder die zweite Vorrichtung in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, als den Fall, in dem die Verhaltenssteuerung nur von der einen Vorrichtung durchgeführt werden muss, auswählt, die Verhaltenssteuervorrichtung die erste oder die zweite Vorrichtung, die sich nicht in dem Funktionsbeschränkungszustand befindet, als die nur eine Vorrichtung derart steuert, dass die ausgewählte eine Größe den Sollwert aufweist, der der ausgewählten einen Größe entspricht, der Funktionsbeschränkungszustand einen Fehlerzustand enthält, die erste Vorrichtung eine Vorderradlenkwinkeländerungsvorrichtung (400) ist, die einen Vorderradlenkwinkel (δ_f) unabhängig von einem Betrieb eines Fahrers, der eine Änderung des Vorderradlenkwinkels (δ_f) fördert, ändert, und die zweite Vorrichtung eine Hinterradlenkwinkeländerungsvorrichtung (800) ist, die einen Hinterradlenkwinkel (δ_r) unabhängig von einem Betrieb eines Fahrers, der eine Änderung des Hinterradlenkwinkels (δ_r) fördert, ändert.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtungen außerdem eine dritte Vorrichtung enthalten, die sich von der ersten und der zweiten Vorrichtung unterscheidet, die jeweils wahlweise den Schlupfwinkel (β) oder die Gierrate (γ) steuern, und die Verhaltenssteuervorrichtung die dritte Vorrichtung derart steuert, dass die ausgewählte eine Größe den Sollwert aufweist, der der ausgewählten einen Größe entspricht, wenn sich die erste und die zweite Vorrichtung in dem Funktionsbeschränkungszustand befinden.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei die dritte Vorrichtung eine Brems-/Antriebskraftänderungsvorrichtung (300, 600) ist, die eine Vorderrad- oder Hinterrad-links-rechts-Brems-/Antriebskraftdifferenz (Ff, Fr) ändert.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Drehzustandsgrößenspezifizierungsvorrichtung einen Drehgrad des Fahrzeugs als die Drehzustandsgröße spezifiziert.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei die Auswahlvorrichtung die Gierrate (γ) als die eine zu priorisierende Größe auswählt, wenn der spezifizierte Drehgrad größer oder gleich einem Bezugswert ist, und den Schlupfwinkel (β) als die eine zu priorisierende Größe auswählt, wenn der spezifizierte Drehgrad kleiner als der Bezugswert ist.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Drehzustandsgrößenspezifizierungsvorrichtung eine Änderungsrate eines Drehgrads des Fahrzeugs als die Drehzustandsgröße spezifiziert.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei die Auswahlvorrichtung die Gierrate (γ) als die eine zu priorisierende Größe auswählt, wenn die spezifizierte Änderungsrate eines Drehgrads größer oder gleich einem Bezugswert ist, und den Schlupfwinkel (β) als die eine zu priorisierende Größe auswählt, wenn die spezifizierte Änderungsrate eines Drehgrads kleiner als der Bezugswert ist.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Drehzustandsgrößenspezifizierungsvorrichtung eine Lenkeigenschaft des Fahrzeugs als die Drehzustandsgröße spezifiziert.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei die Auswahlvorrichtung die Gierrate (γ) als die eine zu priorisierende Größe auswählt, wenn die spezifizierte Lenkeigenschaft einem starken Untersteuerungszustand entspricht, und den Schlupfwinkel (β) als die eine zu priorisierende Größe auswählt, wenn die spezifizierte Lenkeigenschaft dem starken Untersteuerungszustand nicht entspricht.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) außerdem eine Stabilitätszustandsgrößenspezifizierungsvorrichtung aufweist, die eine Stabilitätszustandsgröße zum Definieren eines Stabilitätsgrads eines Fahrzeugverhaltens spezifiziert, und die Auswahlvorrichtung die eine zu priorisierende Größe auf der Grundlage der spezifizierten Stabilitätszustandsgröße bevorzugt vor der Auswahl auf der Grundlage der Drehzustandsgröße auswählt.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) nach Anspruch 10, wobei die Stabilitätszustandsgrößenspezifizierungsvorrichtung den Schlupfwinkel (β) als die Stabilitätszustandsgröße spezifiziert, und die Auswahlvorrichtung den Schlupfwinkel (β) als die eine zu priorisierende Größe auswählt, wenn der spezifizierte Schlupfwinkel (β) größer oder gleich einem Bezugswert ist.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Stabilitätszustandsgrößenspezifizierungsvorrichtung einen Reibungsgrad (µ) einer Fahrtroute als die Stabilitätszustandsgröße spezifiziert, und die Auswahlvorrichtung den Schlupfwinkel (β) als die eine zu priorisierende Größe auswählt, wenn der spezifizierte Reibungsgrad (µ) kleiner als ein Bezugswert ist.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Sollschlupfwinkeleinstellvorrichtung den Sollschlupfwinkel (β_tg) derart einstellt, dass das Fahrzeug einer Sollfahrtroute folgt, die Sollgierrateneinstellvorrichtung die Sollgierrate (γ_tg) derart einstellt, dass das Fahrzeug der Sollfahrtroute folgt, die Verhaltenssteuervorrichtung als die Verhaltenssteuerung eine Trajektorienfolgesteuerung durchführt, bei der die Vorrichtungen derart gesteuert werden, dass der Schlupfwinkel (β) und die Gierrate (γ) jeweils der Sollschlupfwinkel (β_tg) und die Sollgierrate (γ_tg) sind, die jeweils eingestellt werden, um der Sollfahrtroute zu folgen, das Fahrzeug (1) außerdem eine Lenkreaktionskraftsteuervorrichtung (500) aufweist, die eine Lenkreaktionskraft (T) steuert, die Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) außerdem aufweist: eine Solllenkreaktionskrafteinstellvorrichtung, die eine Solllenkreaktionskraft (T_tg) als einen Sollwert der Lenkreaktionskraft einstellt; und eine Koordinationssteuerdurchführungsvorrichtung, die eine koordinierte Steuerung durchführt, bei der die Lenkreaktionskraftsteuervorrichtung (500) in Kooperation mit der Trajektorienfolgesteuerung derart gesteuert wird, dass die Lenkreaktionskraft gleich der eingestellten Solllenkreaktionskraft (T_tg) ist, die Verhaltenssteuervorrichtung die Trajektorienfolgesteuerung durch Steuern der einen Vorrichtung derart, dass die ausgewählte eine Größe den Sollwert aufweist, der der ausgewählten einen Größe entspricht, in dem Fall fortsetzt, in dem die Verhaltenssteuerung von der einen Vorrichtung durchgeführt werden muss, und die Koordinationssteuerdurchführungsvorrichtung die koordinierte Steuerung während einer Zeitdauer, während derer die Trajektorienfolgesteuerung fortgesetzt wird, fortsetzt.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) nach Anspruch 13, wobei die Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) außerdem eine Erlaubnisbedingungsbestimmungsvorrichtung aufweist, die bestimmt, ob ein Zustand des Fahrzeugs (1) einer Erlaubnisbedingung entspricht, die eingestellt wird, um eine Beendigung der koordinierten Steuerung in der Zeitdauer, während derer die koordinierte Steuerung fortgesetzt wird, zu erlauben, die Verhaltenssteuervorrichtung die Trajektorienfolgesteuerung beendet, wenn bestimmt wird, dass der Zustand des Fahrzeugs (1) der Erlaubnisbedingung entspricht, und die Koordinationssteuerdurchführungsvorrichtung die koordinierte Steuerung beendet, wenn bestimmt wird, dass der Zustand des Fahrzeugs (1) der Erlaubnisbedingung entspricht.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) nach Anspruch 14, wobei die Erlaubnisbedingung ein Stoppen des Fahrzeugs (1) enthält.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung (100) außerdem eine Benachrichtigungsvorrichtung aufweist, die einen Fahrer benachrichtigt, dass die Verhaltenssteuerung nur von der einen Vorrichtung durchgeführt werden muss, wenn die Trajektorienfolgesteuerung und die koordinierte Steuerung beendet werden.