DE112013006235T5

DE112013006235T5 - Fahrzeugsteuerungssystem

Info

Publication number: DE112013006235T5
Application number: DE112013006235.6T
Authority: DE
Inventors: Kazuya Okumura; Hayato Yoshikawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2033-10-12
Also published as: DE112013006235B4; KR101687928B1; CN104884315B; CN104884315A; JP2014125049A; KR20150087854A; JP5668746B2; WO2014103474A1; US9592825B2; US20150329109A1

Abstract

Ein Fahrzeugsteuerungssystem ist vorgesehen mit einer ersten Antriebskraft-Steuerungseinrichtung, welche ein Lenkverhalten eines Fahrzeugs durch Steuern einer von einer Antriebsmaschine zu Antriebsrädern geführten Antriebskraft steuert, um den Lenkzustand des Fahrzeugs an einen gewünschten Lenkzustand anzupassen. Die erste Antriebskraft-Steuerungseinrichtung ist derart konfiguriert, dass diese einen Korrekturbetrag der Antriebskraft berechnet, welcher erforderlich ist, um einen tatsächlichen Lenkzustand des Fahrzeugs an den gewünschten Lenkzustand anzupassen, und den Korrekturbetrag auf null oder kleiner beschränkt, um die Antriebskraft nicht zu erhöhen, falls der Korrekturbetrag einem positiven Wert entspricht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuerungssystem, welches derart konfiguriert ist, dass dieses ein Lenkverhalten eines Fahrzeugs durch Steuern einer Antriebskraft und einer Bremskraft des Fahrzeugs stabilisiert.
STAND DER TECHNIK
Steuerungssysteme zum Stabilisieren eines Lenkzustandes eines Fahrzeugs sind im Stand der Technik bekannt. Die herkömmlichen Steuerungssysteme sind derart konfiguriert, dass diese einen Lenkzustand, welcher durch eine Gierrate beispielhaft dargestellt ist, an einen Ziel-Lenkzustand, welcher basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Lenkwinkel ermittelt wird, durch Steuern einer Antriebskraft (oder einer Bremskraft) des Fahrzeugs anpassen. Unter der Voraussetzung, dass eine Antriebskraft, welche Hinterräder rotiert bzw. antreibt, während eines Lenkens durch Reduzieren einer Maschinenleistung oder Erhöhen einer Bremskraft, welche auf die Hinterräder aufgebracht werden, reduziert wird, wird eine auf gelenkte Vorderräder aufgebrachte Last erhöht und somit wird eine auf die Vorderräder wirkende laterale bzw. seitliche Kraft erhöht, wodurch eine Gierbewegung des Fahrzeugs erhöht bzw. verstärkt wird. Im Gegensatz dazu wird unter der Voraussetzung, dass die Antriebskraft, welche die Hinterräder rotiert, erhöht wird, die Gierbewegung reduziert. Insbesondere wird die Gierbewegung des Hinterrad-Layout-Fahrzeugs durch schnelleres Rotieren eines äußeren Hinterrads als ein inneres Hinterrad während des Lenkens erhöht. Im Gegensatz dazu wird die Gierbewegung des Hinterrad-Layout-Fahrzeugs durch Reduzieren einer Drehzahldifferenz zwischen dem äußeren Hinterrad und dem inneren Hinterrad während des Lenkens reduziert.
Die japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2005-88875 ( JP-2005-88875 A ) beschreibt eine Bewegungs-Steuerungsvorrichtung zum Steuern einer Antriebskraft und einer Bremskraft, welche auf Räder aufgebracht werden, um ein Lenkverhalten bzw. Drehverhalten eines Fahrzeugs zu stabilisieren, selbst wenn eine Bremse während des Lenkens betätigt wird. Gemäß der Lehre der japanischen Patentveröffentlichung mit der Nummer 2005-88875 wird, wenn während eines Lenkens eine Bremsbetätigung erfasst wird, ein Steuerungsverhältnis der auf Antriebsräder aufgebrachten Bremskraft und der die Antriebsräder rotierenden Antriebskraft, welche durch eine Maschine erzeugt wird, ausgeglichen und anschließend wird das Steuerungsverhältnis der durch die Maschine erzeugten Antriebskraft erhöht.
Die japanischen Patentveröffentlichungen mit den Nummern 2000-203300 ( JP-2000-203300 A ) und 2000-203299 ( JP-2000-203299 A ) beschreiben Fahrzeug-Steuerungsvorrichtungen zum Stabilisieren eines Lenkverhaltens eines Fahrzeugs, bis die Leistungsgrenze erreicht wird, welche durch einen Reibkoeffizienten usw. bestimmt wird. Gemäß der Lehren dieser Dokumente des Standes der Technik wird eine Antriebskraft der Maschine in Abhängigkeit einer Erhöhung einer Drehzahldifferenz zwischen den rechten und den linken Rädern oder auf eine Überschreitung einer mechanischen Grenze eines Ziel-Leistungsverhältnisses zu den rechten und linken Rädern hin reduziert.
Wie beschrieben, ist eine durch die japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2005-88875 gelehrte Steuerungsvorrichtung derart konfiguriert, dass diese ein Lenkverhalten eines Fahrzeugs durch Ausgleichen des Steuerungsverhältnisses zwischen der auf die Räder aufgebrachten Bremskraft und der Antriebskraft, welche die Räder rotiert, auf eine Ausführung der Bremsbetätigung während des Lenkens hin und anschließendes Erhöhen des Verhältnisses zum Steuern der Antriebskraft verbessert. Insbesondere wenn das Fahrzeug nicht ausreichend einlenkt, wird die auf die Räder aufgebrachte Antriebskraft vergrößert und die auf das innere Rad aufgebrachte Bremskraft wird reduziert. Im Gegensatz dazu wird, falls das Fahrzeug schärfer bzw. stärker einlenkt als gewünscht, die auf die Räder aufgebrachte Antriebskraft reduziert und die auf das innere Rad aufgebrachte Bremskraft wird vergrößert. Anschließend wird das Verhältnis der Steuerung der Antriebskraft nach dem Steuern der Antriebskraft und der Bremskraft erhöht. Daher wird das Steuerungsverhältnis zwischen der auf die Räder aufgebrachten Bremskraft und der Antriebskraft, welche die Räder rotiert, gemäß einer durch die japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2005-88875 gelehrten Steuerungsvorrichtung auf eine Ausführung der Bremsbetätigung während des Lenkens hin ausgeglichen, um das Lenkverhalten zu verbessern, und anschließend wird die Antriebskraft erhöht. Falls die Antriebskraft erhöht wird, während die Bremskraft auf die Räder aufgebracht wird, unter der Bedingung, dass das Fahrzeug nicht ausreichend einlenkt, kann der Kraftstoff in verschwenderischer Art und Weise verbraucht werden.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des vorstehenden technischen Problems erdacht und es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugsteuerungssystem vorzusehen, welches derart konfiguriert ist, dass dieses das Lenkverhalten bzw. Kurvenverhalten (oder den Lenkzustand) sowie die Kraftstoffwirtschaftlichkeit eines Fahrzeugs verbessert.
Das Fahrzeugsteuerungssystem ist vorgesehen mit einer ersten Antriebskraft-Steuerungseinrichtung, welche ein Lenkverhalten eines Fahrzeugs durch Steuern einer von einer Antriebsmaschine zu Antriebsrädern geführten Antriebskraft, um den Lenkzustand des Fahrzeugs an einen gewünschten Lenkzustand anzupassen, steuert. Um das vorstehend erwähnte Ziel zu erreichen, ist die erste Antriebskraft-Steuerungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung derart konfiguriert, dass diese einen Korrekturbetrag der Antriebskraft berechnet, welcher erforderlich ist, um einen tatsächlichen Lenkzustand des Fahrzeugs an den gewünschten Lenkzustand anzupassen, und den Korrekturbetrag auf null oder kleiner beschränkt, um die Antriebskraft nicht zu erhöhen, falls der Korrekturbetrag einem positiven Wert entspricht.
Die erste Antriebskraft-Steuerungseinrichtung kann ferner derart konfiguriert sein, dass diese den Korrekturbetrag auf einen Grenzwert beschränkt, welcher in einer Art und Weise berechnet wird, um eine Reduktion der Antriebskraft zu verhindern, falls der Korrekturbetrag der Antriebskraft, welcher erforderlich ist, um den tatsächlichen Lenkzustand des Fahrzeugs an den gewünschten Lenkzustand anzupassen, einem negativen Wert entspricht.
Das Fahrzeugsteuerungssystem weist ferner eine zweite Antriebskraft-Steuerungseinrichtung auf, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Differenz zwischen den auf die rechten und linken Räder aufgebrachten Antriebskräften berechnet, welche erforderlich ist, um den tatsächlichen Lenkzustand des Fahrzeugs an den gewünschten Lenkzustand anzupassen, basierend auf dem durch die erste Antriebskraft-Steuerungseinrichtung berechneten Korrekturbetrag. Zusätzlich ist das Fahrzeugsteuerungssystem derart konfiguriert, dass dieses den Lenkzustand des Fahrzeugs durch die erste Antriebskraft-Steuerungseinrichtung und die zweite Antriebskraft-Steuerungseinrichtung an den gewünschten Lenkzustand anpasst.
Die zweite Antriebskraft-Steuerungseinrichtung kann eine Bremsvorrichtung enthalten, welche derart angepasst ist, dass diese eine Bremskraft auf jedes Rad aufbringt.
Die zweite Antriebskraft-Steuerungseinrichtung kann außerdem eine Differenzialgetriebeeinheit enthalten, welche derart angepasst ist, dass diese ein Verteilungsverhältnis der Antriebskraft zu den rechten und den linken Rädern steuert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Korrekturbetrag der Antriebskraft, welche von der Antriebsmaschine zu den Antriebsrädern geführt wird, berechnet, um den Lenkzustand an den gewünschten Zustand anzupassen. Anschließend wird, falls der Korrekturbetrag einem positiven Wert entspricht, welcher die Antriebskraft erhöht, der Korrekturbetrag auf null oder kleiner beschränkt. Folglich wird der Korrekturbetrag der Antriebskraft derart beschränkt, dass dieser kleiner als null ist, so dass der Kraftstoff nicht verbraucht wird, um die Antriebskraft zu erhöhen, um das Fahrzeug zu lenken. Daher können sowohl das Lenkverhalten wie auch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit eines Fahrzeugs verbessert werden.
Falls der Korrekturbetrag im Gegensatz dazu einem negativen Wert entspricht, welcher die Antriebskraft verringert, wird der negative Korrekturbetrag auf den Grenzwert beschränkt, welcher in einer Art und Weise berechnet wird, um eine Reduktion der Antriebskraft zu verhindern. Aus diesem Grund kann eine ungewünschte Geschwindigkeitsreduktion und eine daraus resultierende Unbehaglichkeit verhindert werden. Zusätzlich wird die Antriebskraft nicht über die systematischen Beschränkungen hinaus gesteuert.
Daher wird der tatsächliche Lenkzustand des Fahrzeugs an den gewünschten Lenkzustand angepasst, um das Lenkverhalten durch Differenzieren der auf die rechten und linken Räder aufgebrachten Antriebskräfte zu verbessern, während die Antriebskraft basierend auf dem beschränkten Korrekturbetrag gesteuert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
1 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Beispiels der durch das Fahrzeugsteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführenden Steuerung.
2 ist eine schematische Darstellung, welche ein Prinzip einer Steuerung eines Lenkzustandes zeigt.
3 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Struktur und ein Steuerungssystem des Fahrzeugs schematisch zeigt, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet wird.
4 ist eine Ansicht, welche ein weiteres Beispiel der Struktur und des Steuerungssystems des Fahrzeuges zeigt, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
Ein bevorzugtes Beispiel der vorliegenden Erfindung ist nun mit Bezug auf die beigefügten Abbildungen beschrieben. Das Fahrzeugsteuerungssystem der vorliegenden Erfindung ist derart konfiguriert, dass dieses eine auf Antriebsräder aufgebrachte Antriebskraft (oder eine Bremskraft) in einer Art und Weise steuert, dass ein tatsächlicher Lenkzustand an einen gewünschten Lenkzustand angepasst wird. Bezug nehmend auf 2 ist eine Beziehung zwischen der auf Antriebsräder aufgebrachten Antriebskraft und dem Lenkzustand eines Fahrzeugs Ve schematisch gezeigt. Das Fahrzeug Ve weist ein Paar von rechten und linken Hinterrädern Wrr und Wrl als Antriebsräder und ein Paar von rechten und linken Vorderrädern Wfr und Wfl als gelenkte Räder auf. Bei der in 2 dargestellten Situation lenkt bzw. biegt das Fahrzeug Ve um eine Kurve C, während die Vorderräder Wfr und Wfl gedreht bzw. eingelenkt werden. In dieser Situation wird eine vertikale Last Mg, welche auf jedes Vorderrad Wfr und Wfl wirkt, im Ansprechen auf eine Veränderung einer auf die Hinterräder Wrr und Wrl aufgebrachten Antriebskraft Df variiert. Folglich wird eine laterale Kraft Sf, welche auf jedes der eingelenkten Vorderräder Wfr und Wfl wirkt, durch eine solche Veränderung der vertikalen Last Mg variiert und somit wird ein Giermoment Ym des Fahrzeugs Ve verändert. Das Giermoment Ym des Fahrzeugs Ve wird insbesondere durch Erhöhen der vertikalen Last Mg, um die laterale Kraft Sf zu erhöhen, vergrößert. Das Giermoment Ym des Fahrzeugs Ve kann außerdem durch einen Bremsvorgang erhöht werden, um die Antriebskraft, welche das innere Rad rotiert, derart zu reduzieren, dass diese kleiner als diejenige ist, welche das äußere Rad rotiert. Um einen tatsächlichen Lenkzustand an einen gewünschten Lenkzustand anzupassen, ist das Fahrzeugsteuerungssystem gemäß dem bevorzugten Beispiel derart konfiguriert, dass dieses die Gierrate des Fahrzeugs Ve durch Steuern einer Differenz zwischen den auf das rechte Rad und das linken Rad aufgebrachten Antriebskräften Df steuert.
Bei dem Fahrzeug, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet wird, kann die Differenz zwischen den auf das rechte Rad und das linke Rad aufgebrachten Antriebskräften Df automatisch durch Verändern und einer auf diese Räder aufgebrachten Antriebskraft oder einer Bremskraft unabhängig von Betätigungen eines Gaspedals und einer Bremsvorrichtung, welche durch einen Fahrer durchgeführt werden, gesteuert werden. Wie in 3 gezeigt ist, weist das Fahrzeug Ve ein linkes Vorderrad 1, ein rechtes Vorderrad 2, ein linkes Hinterrad 3 und ein rechtes Hinterrad 4 auf. Das in 3 gezeigte Fahrzeug Ve entspricht insbesondere einem Fahrzeug vom Hinterradantriebs-Layout, bei welchem die Hinterräder 3 und 4 durch eine Antriebsmaschine 5 rotiert bzw. angetrieben werden.
Als die Antriebsmaschine 5 des Fahrzeugs Ve kann beispielsweise nicht nur eine Verbrennungskraftmaschine, sondern ebenso ein Elektromotor eingesetzt werden. Alternativ kann als die Antriebsmaschine 5 ebenso eine Hybrid-Antriebseinheit eingesetzt werden, welche die Verbrennungskraftmaschine und den Elektromotor aufweist. Unter der Voraussetzung, dass als die Antriebsmaschine 5 die Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise ein Ottomotor, eine Dieselmaschine oder eine Erdgasmaschine, verwendet wird, ist auf einer Ausgangsseite der Antriebsmaschine 5 ein Getriebe (nicht gezeigt), wie ein manuelles Getriebe oder ein Automatikgetriebe, angeordnet. Stattdessen ist unter der Voraussetzung, dass der Elektromotor als die Antriebsmaschine 5 verwendet wird, eine elektrische Speichervorrichtung, wie eine Batterie oder ein Kondensator (welche jeweils nicht gezeigt sind), über einen Wechselrichter oder dergleichen mit dem Elektromotor verbunden.
Um die Antriebskraft der Antriebsmaschine 5 zu steuern, welche die Hinterräder 3 und 4 rotiert, ist das Fahrzeug Ve mit einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 6 vorgesehen. Zu diesem Zweck ist die ECU 6 mit der Antriebsmaschine 5 verbunden, so dass ein Ausgang der Antriebsmaschine 5 gesteuert werden kann, um die durch die Hinterräder 3 und 4, welche als Antriebsräder dienen, erzeugte Antriebskraft des Fahrzeugs Ve automatisch zu steuern.
Die Räder 1, 2, 3 und 4 sind mit Bremsvorrichtungen 7, 8, 9 bzw. 10 vorgesehen und diese Bremsvorrichtungen 7, 8, 9 und 10 sind über ein Brems-Stellglied 11 mit der ECU 6 verbunden. Das heißt, die auf das Fahrzeug Ve aufgebrachte Bremskraft kann durch Steuern eines Betriebszustandes der Bremsvorrichtungen 7, 8, 9 und 10 durch die ECU 6 automatisch gesteuert werden.
Die ECU 6 ist derart konfiguriert, dass diese Erfassungssignale von verschiedenen Sensoren, welche in dem Fahrzeug Ve angeordnet sind, und Informationssignale von weiteren fahrzeugeigenen Vorrichtungen empfingt. Die ECU 6 empfängt beispielsweise Erfassungssignale von einem Gaspedalsensor 12, welcher einen Niederdrückwinkel eines nicht gezeigten Gaspedals (oder einen Öffnungsgrad eines Gaspedals) erfasst, einem Bremssensor 13, welcher einen Niederdrückwinkel eines nicht gezeigten Bremspedals (einen Öffnungsgrad der Bremsvorrichtung) erfasst, einem Lenkwinkelsensor 14, welcher einen Lenkwinkel eines nicht gezeigten Lenkrads erfasst, einem Rad-Drehzahlsensor 15, welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, einem Längsbeschleunigungssensor 16, welcher eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs Ve (das heißt, in einer vertikalen Richtung in 3) erfasst, einem Seitenbeschleunigungssensor 17, welcher eine laterale bzw. seitliche Beschleunigung des Faqhrzeugs Ve (das heißt, in einer horizontalen Richtung in 3) erfasst, einem Gierratensensor 18, welche eine Gierrate des Fahrzeugs Ve erfasst, einem Drehmomentsensor (nicht gezeigt), welcher ein Ausgangsdrehmoment der Antriebsmaschine 5 erfasst, usw.
Wie beschrieben, ist das Fahrzeugsteuerungssystem gemäß dem bevorzugten Beispiel derart konfiguriert, dass dieses eine Differenz zwischen Antriebskräften (oder Bremskräften), welche unabhängig von Betätigungen des Fahrers auf die rechten und linken Räder aufgebracht werden, steuert. Gemäß dem bevorzugten Beispiel können die auf die linken und rechten Räder aufgebrachten Antriebskräfte nicht nur durch Betätigen der Bremsvorrichtung, sondern ebenso durch Verändern eines Verteilungsverhältnisses eines Antriebsdrehmoments zu den rechten und linken Rädern differenziert werden. Um das Verteilungsverhältnis des Antriebsdrehmoments zu den rechten und linken Rädern zu verändern, wie in 4 gezeigt, kann in dem Fahrzeug Ve eine Differenzialgetriebeeinheit LSD angeordnet sein. Bei dem in 4 gezeigten Beispiel tragen die Elemente, welche gleich diesen bei dem in 3 gezeigten Beispiel sind, die gleichen Bezugszeichen und auf eine detaillierte Erläuterung für diese gemeinsamen Elemente ist verzichtet. Wie im Stand der Technik bekannt, weist die Differenzialgetriebeeinheit LSD ein Paar von Achswellenrädern bzw. Antriebswellenrädern auf, welche sich über ein Ritzel gegenüberliegen, und eine Reibkupplung, welche zwischen einem der Achswellenrädern und einem Getriebegehäuse angeordnet ist. Das Verteilungsverhältnis des Antriebsdrehmoments zu den rechten und linken Rädern, welche individuell mit dem Achswellenrad verbunden sind, kann durch Verändern einer Eingriffskraft der Reibkupplung verändert werden, um das über die Reibkupplung zu einem der Achswellenrädern geführte Antriebsmoment zu verändern.
Unter der Voraussetzung, dass die Antriebskraft unter Bedingungen, dass die Vorderräder 1 und 2 mit einem bestimmten Winkel gelenkt werden, erhöht wird, ist ein Trägheitszentrum des Fahrzeugs Ve in Abhängigkeit eines Lenkwinkels, der einen Betätigungsbetrag eines Lenkrads darstellt, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, eines Reibkoeffizienten der Straßenoberfläche usw. nach hinten verschoben und somit ist die auf die Vorderräder 1 und 2 wirkende vertikale Last reduziert. Folglich ist ebenso die auf die eingelenkten Vorderräder 1 und 2 wirkende laterale Kraft reduziert. Im Gegensatz dazu ist unter der Voraussetzung, dass die Antriebskraft unter Bedingungen verringert wird, dass die Vorderräder 1 und 2 mit einem bestimmten Winkel eingelenkt werden, ein Trägheitszentrum des Fahrzeugs Ve nach vorne verschoben und somit ist die auf die Vorderräder 1 und 2 wirkende vertikale Last erhöht. Folglich ist ebenso die auf die Vorderräder 1 und 2 als lenkende Räder wirkende laterale Kraft erhöht. Dabei wird das Giermoment des Fahrzeugs durch Reduzieren einer auf das innere Rad aufgebrachten Antriebskraft, so dass diese kleiner als diejenige ist, welche auf das äußere Rad aufgebracht wird, oder Erhöhen einer auf das innere Hinterrad aufgebrachten Bremskraft auf andere Art und Weise, so dass diese größer als diejenige ist, welche auf das äußere Rad aufgebracht wird, erhöht. Im Gegensatz dazu wird das Giermoment des Fahrzeugs durch Erhöhen der auf das innere Rad aufgebrachten Antriebskraft, so dass diese größer als diejenige ist, welche auf das äußere Rad aufgebracht wird, oder in anderer Art und Weise durch Reduzieren der auf das innere Hinterrad aufgebrachten Bremskraft, so dass diese kleiner als diejenige ist, welche auf das äußere Rad aufgebracht wird, verringert. Es ist anzumerken, dass das Lenkverhalten eher durch Differenzieren der Antriebskraft oder der Bremskraft, welche auf das innere Rad und das äußere Rad aufgebracht werden, als durch Anpassen der auf beide Hinterräder aufgebrachten Antriebskräfte wirkungsvoller verändert oder verbessert werden kann.
Gemäß dem bevorzugten Beispiel ist das Fahrzeugsteuerungssystem derart konfiguriert, dass dieses durch Durchführen der Steuerung zum Differenzieren von Antriebskräften oder Bremskräften, welche auf die inneren und die äußeren Räder aufgebracht werden, kooperativ mit der Steuerung der auf die Antriebsräder aufgebrachten Antriebskraft das Lenkverhalten verbessert und den Kraftstoffverbrauch reduziert.
Bezug nehmend auf 1 ist ein Steuerungsbeispiel des bevorzugten Beispiels gezeigt und die darin gezeigte Routine wird bei vorbestimmten Intervallen wiederholt. Zunächst wird durch den Lenkwinkelsensor 14 ein Lenkwinkel δ erfasst und eine Fahrzeuggeschwindigkeit V wird durch den Geschwindigkeitssensor 15 erfasst (bei Schritt S1). Anschließend wird basierend auf einer Spezifikation des Fahrzeugs Ve und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ein Korrekturbetrag ΔF_org einer Antriebskraft berechnet (bei Schritt S2). Insbesondere kann basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Lenkwinkel 8 ein beabsichtigter bzw. gewünschter Lenkzustand (beispielsweise eine Ziel-Gierrate oder ein Ziel-Stabilitätsfaktor) berechnet werden, und basierend auf dem erfassten Wert des Gierratensensors 18 und der Fahrzeuggeschwindigkeit V kann ein tatsächlicher Lenkzustand berechnet werden. Das heißt, der bei Schritt S2 auf diese Art und Weise berechnete Korrekturbetrag ΔF_org wird dazu verwendet, um den tatsächlichen Lenkzustand lediglich durch Anpassen der auf die Antriebsräder aufgebrachten Antriebskraft an den gewünschten Lenkzustand anzupassen. Grundsätzlich wird der vorstehend erwähnte gewünschte Lenkzustand ohne Berücksichtigung einer Ansprechverzögerung der Räder von der Betätigung des Lenkrads berechnet. Die auf die Antriebsräder aufgebrachte Antriebskraft oder die Bremskraft wird jedoch ausgehend von einer Betätigung des Gaspedals oder der Bremse mit einer gewissen Verzögerung geschaffen. Aus diesem Grund wird der Korrekturbetrag ΔF_org unter Berücksichtigung einer Ansprechverzögerung der gelenkten Räder ausgehend von der Betätigung des Lenkrads berechnet. Der Korrekturbetrag ΔF_org kann beispielsweise unter Verwendung der nachfolgenden Formel 1 berechnet werden. [Formel 1]
F1 = G·Iz(Kf + Kr)V + G·m(Kf·Lf² + Kr·Lr²)V – m·Kf·Lf·V
F2 = G·E1·L² + G·E2·m·V² – E1·L
F3 = G·Iz·E3·V + G·EA·m·V – D·m·Cf·Lf·V
F4 = D²·Cf·Cr·L – G·D²]·Cf·Cr·L²
In der vorstehenden Formel 1 stellt „m” eine Masse des Fahrzeugs Ve dar, „h” stellt eine Höhe des Schwerpunkts dar, „L” stellt einen Radstand dar, „Iz” stellt ein Giermoment einer Trägheit dar, „V” stellt eine Fahrzeuggeschwindigkeit dar, „T” stellt einen Berechnungszyklus dar, „Kf” stellt eine Lenksteifigkeit des Vorderrads dar, „Kr” stellt eine Lenksteifigkeit des Hinterrads dar, „Cf” stellt eine normierte Lenksteifigkeit von Vorderrädern dar, „Cr” stellt eine normierte Lenksteifigkeit von Hinterrädern dar, „Lf” stellt einen Abstand zwischen einem Schwerpunkt und einer Drehwelle der Vorderräder 1 und 2 dar, „Lr” stellt einen Abstand zwischen dem Schwerpunkt und der Drehwelle der Hinterräder 3 und 4 dar, „δ_n-1” stellt einen Lenkwinkel dar, welcher durch den Lenkwinkelsensor 14 in dem vorhergehenden Zyklus erfasst wird, und „δ_n-2” stellt einen Lenkwinkel dar, welcher durch den Lenkwinkelsensor 14 zwei Zyklen zuvor erfasst wird.
Anschließend wird ermittelt, ob der bei Schritt S2 berechnete Korrekturbetrag ΔF_org einem negativen Wert entspricht (bei Schritt S3). Falls der berechnete Korrekturbetrag ΔF_org einem positiven Wert größer als „0” oder gleich „0” entspricht, so dass die Antwort bei Schritt S3 NEIN ist, wird der tatsächliche Lenkzustand lediglich durch Anpassen der auf die Antriebsräder aufgebrachten Antriebskraft an den gewünschten Lenkzustand angepasst. In diesem Fall wird der Korrekturbetrag ΔF_org auf „0” eingestellt (bei Schritt S4). Insbesondere wird der Korrekturbetrag ΔF_org auf einen begrenzten Korrekturbetrag ΔF_gard beschränkt, welcher in diesem Fall gleich „0” ist.
Falls im Gegensatz dazu der bei Schritt S2 berechnete Korrekturbetrag ΔF_org einem negativen Wert kleiner als „0” entspricht, so dass die Antwort bei Schritt S3 JA ist, muss die auf die Antriebsräder aufgebrachte Antriebskraft verringert werden, um den tatsächlichen Lenkzustand lediglich durch Anpassen der Antriebskraft an den gewünschten Lenkzustand anzupassen. In diesem Fall wird ein Grenzwert des Korrekturbetrags ΔF_org berechnet, um eine übermäßige Reduktion der Antriebskraft zu verhindern (bei Schritt S5). Insbesondere wird ein solcher Grenzwert des Korrekturbetrags ΔF_org in einer Art und Weise berechnet, dass der Fahrer kein Unbehagen verspürt, welches aus einer Veränderung der seitlichen Beschleunigung resultiert. Zu diesem Zweck wird der Grenzwert des Korrekturbetrags ΔF_org unter Berücksichtigung von strukturellen Beschränkungen, wie einer Grenze der Veränderung der Antriebskraft innerhalb einer vorbestimmten Phase und einem Reibkoeffizienten zwischen den Antriebsrädern 3 oder 4 und der Straßenoberfläche berechnet.
Anschließend wird basierend auf dem bei Schritt S5 berechneten Grenzwert des Korrekturbetrags ΔF_org der begrenzte Korrekturbetrag ΔF_gard von diesem Fall in einer Art und Weise berechnet, dass der bei Schritt S2 berechnete Korrekturbetrag ΔF_org den bei Schritt S5 berechneten Grenzwert nicht überschreitet (bei Schritt S6). Insbesondere wenn der bei Schritt S2 berechnete Korrekturbetrag ΔF_org größer als der bei Schritt S5 berechnete Grenzwert ist, wird der begrenzte Korrekturbetrag ΔF_gard auf den bei Schritt S5 berechneten Grenzwert des Korrekturbetrags ΔF_org oder auf den durch Subtrahieren eines vorbestimmten Werts von dem bei Schritt S5 berechneten Grenzwert berechneten Grenzwert eingestellt. Im Gegensatz dazu wird, falls der bei Schritt S2 berechnete Korrekturbetrag ΔF_org den bei Schritt S5 berechneten Grenzwert nicht überschreitet, der bei Schritt S2 berechnete Korrekturbetrag ΔF_org auf den begrenzten Korrekturbetrag ΔF_gard eingestellt.
Anschließend wird basierend auf dem bei den Schritten S4 und S6 berechneten begrenzten Korrekturbetrag ΔF_gard eine Differenz ΔF_MZ zwischen Antriebskräften oder Bremskräften, welche auf die rechten und linken Räder aufgebracht wird, berechnet (bei Schritt S7). In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Beispiel der Steuerung des Lenkzustandes durch Differenzieren der auf die rechten und linken Räder aufgebrachten Bremskräfte erläutert. Die Differenz ΔF_MZ zwischen den auf die rechten und linken Räder aufgebrachten Bremskräften kann beispielsweise unter Verwendung der Formel 2 berechnet werden. [Formel 2]
In der Formel 2 stellt „M_zn-1” eine Differenz zwischen Momenten dar, welche durch die auf die rechten und linken Räder aufgebrachten Bremskräfte erzeugt werden, die in dem vorhergehenden Zyklus berechnet werden, und „M_zn-2” stellt eine Differenz zwischen Momenten dar, welche durch die auf die rechten und linken Räder aufgebrachten Bremskräfte erzeugt werden, die zwei Zyklen davor berechnet werden. Hier wird ein Absolutwert von ΔF_MZ mit einer Erhöhung der Differenz zwischen Bremskräften, welche auf die rechten und linken Räder aufgebracht werden, erhöht.
Anschließend wird basierend auf der Differenz ΔF_MZ zwischen den auf die rechten und linken Räder aufgebrachten Bremskräften, wie bei Schritt S7 berechnet, ein endgültiger Korrekturbetrag ΔF der Antriebskraft berechnet (bei Schritt S8). Insbesondere falls der bei Schritt S2 berechnete Korrekturbetrag ΔF_org größer oder gleich „0” ist, wird der endgültige Korrekturbetrag ΔF der Antriebskraft auf „0” eingestellt. Falls hingegen der bei Schritt S2 berechnete Korrekturbetrag ΔF_org kleiner als „0” ist, wird der endgültige Korrekturbetrag ΔF auf eine Summe des bei Schritt S6 berechneten begrenzten Korrekturbetrags ΔF_gard und einem Absolutwert der Differenz ΔF_MZ zwischen den Bremskräften, welche auf die rechten und linken Räder aufgebracht werden, eingestellt: (ΔF = ΔF_gard + |ΔF_MZ|).
Nachfolgend wird basierend auf dem Öffnungsgrad des Gaspedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit V eine von dem Fahrer geforderte Antriebskraft berechnet und die Antriebsmaschine erzeugt eine Summe der geforderten bzw. erforderlichen Antriebskraft und dem bei Schritt S8 berechneten endgültigen Korrekturbetrag ΔF (bei Schritt S9). Anschließend wird/werden die Bremskräfte der Bremsvorrichtungen 7, 8, 9 und 10 oder die Antriebskraft, welche über das Differenzialgetriebe LSD verteilt wird, in einer Art und Weise gesteuert, um die Differenz ΔF_MZ zwischen den Antriebskräften oder den Bremskräften, welche auf die rechten und linken Räder aufgebracht werden, wie bei Schritt S7 berechnet, zu erreichen (bei Schritt S10). Insbesondere werden bei dem in 3 gezeigten Fahrzeug die Bremsvorrichtungen 7, 8, 9 und 10 für die Räder 1, 2, 3 und 4 individuell in einer Art und Weise gesteuert, um die Bremskräfte zu erzeugen, um die Differenz ΔF_MZ zu erreichen. Im Gegensatz dazu wird bei dem in 4 gezeigten Fahrzeug ein Verteilungsverhältnis der Antriebskraft zu den rechten und linken Räder über das Differenzialgetriebe LSD in einer Art und Weise gesteuert, um die Differenz ΔF_MZ zu erreichen. Hierbei wird bei einem Innen-Rad-Motor-Fahrzeug, bei welchem jedes Rad durch einen darin angeordneten Motor angetrieben wird, eine Antriebskraft oder eine Bremskraft jedes Motors individuell gesteuert, um die Antriebskräfte der Räder zu differenzieren.
Daher ist gemäß dem bevorzugten Beispiel das Fahrzeugsteuerungssystem nicht derart konfiguriert, dass dieses das Lenkverhalten des Fahrzeugs lediglich durch Steuern der auf die Antriebsräder aufgebrachten Antriebskraft steuert, unabhängig oder gleichzeitig mit dem Differenzieren der zu den rechten und linken Rädern geführten Antriebskräften. Das heißt, das Fahrzeugsteuerungssystem der vorliegenden Erfindung ist derart konfiguriert, dass dieses zunächst die auf das Antriebsrad aufgebrachte Antriebskraft steuert und anschließend einen Fehlbetrag des Korrekturbetrags der Antriebskraft durch Differenzieren der zu den rechten und linken Rädern geführten Antriebskraft kompensiert. Zusätzlich kann gemäß dem bevorzugten Beispiel die zu den rechten und linken Rädern geführte Antriebskraft durch Steuern der dort aufgebrachten Bremskräfte differenziert werden, ohne den Ausgang der Antriebsmaschine zu erhöhen, so dass kein Kraftstoff verbraucht wird, um die zu den rechten und linken Rädern geführte Antriebskraft zu differenzieren.
Hier ist eine Beziehung zwischen dem vorgenannten bevorzugten Beispiel und der beanspruchten Erfindung kurz erläutert. Die funktionelle Einrichtung der Schritte S3 bis S6 dient als die „erste Antriebskraft-Steuerungseinrichtung” der beanspruchten Erfindung und die funktionelle Einrichtung der Schritte S7 und S8 dient als die „zweite Antriebskraft-Steuerungseinrichtung” der beanspruchten Erfindung.
Gemäß den vorstehenden bevorzugten Beispielen wird das Fahrzeugsteuerungssystem der vorliegenden Erfindung auf ein Fahrzeug vom Hinterradantriebs-Layout angewendet, bei welchem Leistung der Antriebsmaschine 5 zu den Hinterrädern 3 und 4 geführt wird, um eine Antriebskraft des Fahrzeugs zu erzeugen. Das Fahrzeugsteuerungssystem der vorliegenden Erfindung kann jedoch ebenso auf ein Fahrzeug vom Vorderrad-Layout angewendet werden, bei welchem eine Leistung der Antriebsmaschine 5 zu den Vorderrädern 1 und 2 geführt wird, und auf ein Allradantriebs-Fahrzeug, bei welchem eine Leistung der Antriebsmaschine 5 zu sämtlichen Vorder- und Hinterrädern 1, 2, 3 und 4 geführt wird. Es ist anzumerken, dass das Lenkverhalten des Fahrzeugs nicht nur durch Differenzieren der Antriebskräfte oder Bremskräfte, welche auf die rechten und linken Räder der Vorderrädern oder der Hinterräder aufgebracht werden, verbessert werden kann, sondern ebenso durch Differenzieren der auf die rechten und linken Räder von sowohl den Vorderrädern als auch den Hinterräder verbessert werden kann. Zusätzlich kann anstelle des Differenzialgetriebes LSD eine andere Art eines Getriebemechanismus verwendet werden, welcher derart angepasst ist, dass dieser das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zu den rechten und linken Rädern verändert.

Claims

Fahrzeugsteuerungssystem, aufweisend: eine erste Antriebskraft-Steuerungseinrichtung, welche ein Lenkverhalten eines Fahrzeugs durch Steuern einer von einer Antriebsmaschine zu Antriebsrädern geführten Antriebskraft, um den Lenkzustand des Fahrzeugs an einen gewünschten Lenkzustand anzupassen, steuert, dadurch gekennzeichnet, dass: die erste Antriebskraft-Steuerungseinrichtung derart konfiguriert ist, dass diese einen Korrekturbetrag der Antriebskraft berechnet, welcher erforderlich ist, um einen tatsächlichen Lenkzustand des Fahrzeugs an den gewünschten Lenkzustand anzupassen, und den Korrekturbetrag auf null oder kleiner beschränkt, um die Antriebskraft nicht zu erhöhen, falls der Korrekturbetrag einem positiven Wert entspricht.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die erste Antriebskraft-Steuerungseinrichtung eine Einrichtung enthält, welche den Korrekturbetrag auf einen Grenzwert beschränkt, welcher in einer Art und Weise berechnet wird, um eine Reduktion der Antriebskraft zu verhindern, falls der Korrekturbetrag der Antriebskraft, welcher erforderlich ist, um den tatsächlichen Lenkzustand des Fahrzeugs an den gewünschten Lenkzustand anzupassen, einem negativen Wert entspricht.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: eine zweite Antriebskraft-Steuerungseinrichtung, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Differenz zwischen den auf die rechten und linken Räder aufgebrachten Antriebskräften berechnet, welche erforderlich ist, um den tatsächlichen Lenkzustand des Fahrzeugs an den gewünschten Lenkzustand anzupassen, basierend auf dem durch die erste Antriebskraft-Steuerungseinrichtung berechneten Korrekturbetrag; und wobei das Fahrzeugsteuerungssystem derart konfiguriert ist, dass dieses den Lenkzustand des Fahrzeugs durch die erste Antriebskraft-Steuerungseinrichtung und die zweite Antriebskraft-Steuerungseinrichtung an den gewünschten Lenkzustand anpasst.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 3, wobei die zweite Antriebskraft-Steuerungseinrichtung eine Bremsvorrichtung enthält, welche derart angepasst ist, dass diese eine Bremskraft auf jedes Rad aufbringt.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 3 oder 4, wobei die zweite Antriebskraft-Steuerungseinrichtung eine Differenzialgetriebeeinheit enthält, welche derart angepasst ist, dass diese ein Verteilungsverhältnis der Antriebskraft zu den rechten und den linken Rädern steuert.