DE19635892A1 - Automatische Fahrvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine automatische Fahrvorrichtung, die zur Verwendung in Kraftfahrzeugen ge­ eignet ist, insbesondere in Autos des Typs mit automatischem Getriebe, die eine elektrische Kraftlenkvorrichtung verwen­ den.

Im Gegensatz zum normalen Lenken zum Fahren von Kraftfahr­ zeugen, wie etwa ein Auto, auf relativ breiten Straßen kann das Lenken für das Abstellen oder Parken eines Kraftfahr­ zeugs zwischen mit engem Abstand hintereinander (oder auch nebeneinander) angeordneten anderen Fahrzeugen selbst für erfahrene Fahrer beschwerlich sein, und es ist besonders schwierig für unerfahrene Fahrer oder Fahrerneulinge, die gerade einen Führerschein erworben haben. Auch das Fahren eines Kraftfahrzeugs auf einer üblichen Straße (was somit für den Fahrer vertraut ist) kann manchmal beschwerliche Lenkmanöver nach sich ziehen, z. B. wenn die Straße sehr eng oder bei Nacht dunkel ist. Um derartige Lenkprobleme und Schwierigkeiten zu eliminieren, bestand ein Bedürfnis für ein Kraftfahrzeug, das mit einer automatischen Fahrvorrich­ tung ausgestattet ist, die eine automatische Lenkfunktion bietet, wenn diese benötigt wird.

Um diesem Bedürfnis zu begegnen, wurden Kraftfahrzeuge um­ fassend eine automatische Fahrvorrichtung entwickelt, die eine automatisierte Lenkfunktion bereitstellt, wenn auch die automatische Fahrvorrichtung nur dann anwendbar ist, wenn das Fahrzeug ziemlich langsam auf einem vorbestimmten Kurs gefahren wird.

Einige der herkömmlichen bekannten automatischen Fahrvor­ richtungen verwenden Hochleistungssensoren wie eine Fernseh­ kamera oder ein Sonar und unterwerfen die Sensorausgaben hochentwickelter Signalverarbeitung, wie etwa Bildverarbei­ tung, und komplizierter Steuerung. Die bekannten automati­ schen Fahrvorrichtungen haben allerdings ein wesentliches Problem derart, daß sie aufgrund der Hochleistungssensoren und der hochentwickelten Signalverarbeitung und Steuerung hohe Kosten nach sich ziehen. Da die bekannten automatischen Fahrvorrichtungen vollständig automatisiert sind, wurden die Sensoren und Steuereinrichtungen, um eine vollständig aus­ fallsichere Funktion zu gewähren, zusätzlich unvermeidbar hochintegriert und/oder umfangreich, was es schwierig macht, die Vorrichtungen zu zumutbaren Kosten in die Praxis umzu­ setzen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine automatische Fahrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereit­ zustellen, die ein hochbequemes, wirksames und zuverlässiges automatisches Fahren mit einer einfachen Struktur erreicht.

Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegen­ de Erfindung eine automatische Fahrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereit, die umfaßt: eine Speichereinheit zum Speichern - in Antwort auf ein Speichermodussignal zum Set­ zen eines Speichermodus des Fahrzeugs - der abgelaufenen Zeit im Speichermodus entsprechende Lenk- und Fahrzustände des Fahrzeugs als Modellfahrdaten; und eine Setzeinheit zum Vergleichen - in Antwort auf ein Automatik-Fahrmodussignal zum Setzen eines Automatik-Fahrmodus des Fahrzeugs - der in der Speichereinheit gespeicherten Lenk- und Fahrzustände und im Automatik-Fahrmodus für jeden vorbestimmten Zeitpunkt erfaßter Lenk- und Fahrzustände des Fahrzeugs, um so wenig­ stens einen Automatik-Lenkzustandsdatenwert zu setzen. In dem Automatik-Fahrmodus können somit im Speichermodus ge­ speicherte Modellfahrdaten mit dem in einem automatischen Betriebsmodus sich befindenden Lenksystem des Fahrzeugs re­ produziert werden, und das Fahrzeug kann in Übereinstimmung mit den Modellfahrdaten automatisch gelenkt werden, mit dem Ergebnis, daß die automatische Fahrvorrichtung mit einer einfachen Struktur ein hochbequemes, wirksames und zuverläs­ siges automatisches Fahren erreicht, insbesondere beim auto­ matischen Abstellen des Fahrzeugs oder beim Parken des Fahr­ zeugs zwischen mit engem Abstand hintereinander angeordneten anderen Fahrzeugen (hiernach als "enges Lückeneinparken (narrow tandem parking)" bezeichnet), das andernfalls ein hohes Können des Fahrzeugfahrers erfordern würde.

Höchstbevorzugt ist, daß die automatische Fahrvorrichtung ferner eine elektrische Kraftlenkvorrichtung zum Steu­ ern/Regeln des Lenkens des Fahrzeugs auf der Grundlage der durch die Setzeinheit zugeführten Automatik-Lenkzustands­ daten umfaßt. Die Verwendung der elektrischen Kraftlenkvor­ richtung vereinfacht die Struktur der automatischen Fahrvor­ richtung noch weiter.

Bevorzugt umfaßt die Speichereinheit einen Abschnitt zum Berechnen der gefahrenen Strecke, der auf das Speichermodus­ signal anspricht, um eine gefahrene Strecke des Fahrzeugs als den Fahrzustand auf der Grundlage einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der abgelaufenen Zeit, die im Speichermo­ dus gemessen wurden, zu berechnen, und einen Lenkdatenspei­ cherabschnitt zum Speichern einer Standardlenkposition oder eines Standardlenkwinkels als den Lenkzustand in Entspre­ chung zu der durch den Abschnitt zum Berechnen der gefahre­ nen Strecke berechneten gefahrenen Strecke. In dem Speicher­ modus werden somit Lenkpositionen und gefahrene Strecken bzw. Entfernungen des Fahrzeugs gespeichert, die der abge­ laufenen Zeit seit der Initiierung des Speichermodus ent­ sprechen, wenn ein erfahrener Fahrer das Abstellen des Fahr­ zeugs oder das "enge Lückeneinparken" des Fahrzeugs manuell durchführt, und die derart gespeicherten Lenkpositionen kön­ nen als Modellfahrdaten gesetzt werden, um später zur Ver­ wendung beim automatischen Fahren wieder abgerufen zu wer­ den.

Die Setzeinheit umfaßt vorzugsweise einen Abschnitt zum Be­ rechnen einer automatisch gefahrenen Strecke, der auf das Automatik-Fahrmodussignal zum Berechnen einer automatisch gefahrenen Strecke des Fahrzeugs auf der Grundlage der Ge­ schwindigkeit und der abgelaufenen Zeit anspricht, einen Datenzugriffsabschnitt zum Auslesen aus dem Lenkdatenspei­ cherabschnitt der Standardlenkposition oder des Standard­ lenkwinkels, der der durch den Abschnitt zum Berechnen der automatisch gefahrenen Strecke berechneten automatisch ge­ fahrenen Strecke entspricht, und einen Lenkführungssignal­ bestimmungsabschnitt zum Bestimmen eines Lenkführungssignals (Lenkzielsignals) auf der Basis einer Abweichung zwischen der durch den Datenzugriffsabschnitt ausgelesenen Standard­ lenkposition oder dem durch den Datenzugriffsabschnitt aus­ gelesenen Standardlenkwinkel und einer in dem Automatik- Fahrmodus erfaßten Lenkposition oder einem in dem Automatik- Fahrmodus erfaßten Lenkwinkel. Die elektrische Kraftlenkvor­ richtung in der Fahrvorrichtung wird somit durch das durch den Bestimmungsabschnitt bestimmte Lenkführungssignal ange­ steuert. Dies ermöglicht es, daß die im Speichermodus ge­ speicherten Modellfahrdaten zur Verwendung beim automati­ schen Lenken über die elektrische Kraftlenkvorrichtung exakt reproduziert werden.

Bevorzugt wird das Speichermodussignal durch einen Speicher­ modusschalter zum Setzen des Speichermodus erzeugt und wird das Automatik-Fahrmodussignal erzeugt durch einen UND-Ab­ schnitt zum Berechnen eines UNDs zwischen einem durch einen Automatik-Modusschalter zum Setzen des Automatik-Fahrmodus erzeugten Signal, einem ein Treten auf ein Bremspedal anzeigenden Signal und einem eine Übereinstimmung zwischen Schalthebelpositionen im Speicher- und im Automatik-Fahr­ modus anzeigenden Signal. Bei dieser Auslegung kann der Speichermodus sehr einfach gesetzt werden, wohingegen der automatische Fahrmodus nur durch eine sehr komplizierte Ope­ ration auf Grundlage des echten Willens des Fahrers gesetzt wird, um zu verhindern, daß der Automatik- Fahrmodus auf­ grund eines Fehlers oder Versehens (bzw. Unfalls) gesetzt wird.

Bevorzugt umfaßt die automatische Fahrvorrichtung ferner einen Deaktivierungsabschnitt zum Deaktivieren des Automatik-Fahrmodus, wenn ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, ein Lenkmomentsignal von einem Lenkmomentsensor oder ein Lenkpositions­ signal von einem Lenkpositionssensor oder ein Lenkwinkel­ signal von einem Lenkwinkelsensor einen vorbestimmten Wert überschreitet. Diese Auslegung liefert eine zuverlässige Ausfallsicherungseigenschaft.

Die automatische Fahrvorrichtung kann ferner einen Anzeige­ abschnitt umfassen, der auf das Speichermodussignal oder das Automatik-Fahrmodussignal anspricht, um über verschiedene Zustände im Speichermodus oder Automatik-Fahrmodus zu infor­ mieren. Der Fahrer kann somit stets wissen, was tatsächlich im Speichermodus oder im Automatik-Fahrmodus passiert.

Bevorzugt wird in der automatischen Fahrvorrichtung das von der Setzeinheit ausgegebene Lenkführungssignal einem Abwei­ chungsbestimmungsabschnitt zugeführt, der eine Steu­ er/Regeleinheit für die elektrische Kraftlenkvorrichtung bildet, um so das automatische Lenken im Automatik-Fahrmodus auf der Basis einer Abweichung zwischen dem Lenkführungs­ signal und einem für einen in einem elektrischen Motor des Fahrzeugs fließenden Strom kennzeichnenden Motorstromsignal zu bewirken. Diese Auslegung liefert eine vereinfachte Steuerung/Regelung und eine vergrößerte Zuverlässigkeit der automatischen Fahrvorrichtung.

Die obige Aufgabe und andere Aufgaben, Vorteile und Eigen­ schaften der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, wenn die Beschreibung im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird, in denen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, das eine grundlegende Struktur einer automatischen Fahrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;

Fig. 2 ein Blockdiagramm ist, das Hauptkomponenten einer Speichereinheit der in Fig. 1 gezeigten automati­ schen Fahrvorrichtung veranschaulicht;

Fig. 3 ein Beispiel eines Lenkpositionssensors der in Fig. 1 gezeigten automatischen Fahrvorrichtung schematisch zeigt;

Fig. 4 ein Blockdiagramm ist, das Hauptkomponenten einer Setzeinheit der in Fig. 1 gezeigten automatischen Fahrvorrichtung veranschaulicht;

Fig. 5 ein Diagramm einer Datentabelle ist, die eine Lenkführungssignal-Positionsabweichungssignal-Cha­ rakteristik repräsentiert;

Fig. 6 eine schematische Ansicht ist, die eine allgemeine Struktur eine in der automatischen Fahrvorrichtung der Fig. 1 verwendeten elektrischen Kraftlenkvor­ richtung veranschaulicht;

Fig. 7 ein Blockdiagramm ist, das Hauptkomponenten der elektrischen Kraftlenkvorrichtung der Fig. 6 zeigt;

Fig. 8 ein Diagramm ist, das eine Sollstromsignal- Lenkdrehmomentsignal-Charakteristik mit einem als Parameter verwendeten Fahrzeuggeschwindigkeits­ signal repräsentiert;

Fig. 9 eine konzeptionelle Ansicht ist, die einen Ab­ stellvorgang des mit der automatischen Fahrvor­ richtung der Fig. 1 ausgerüsteten Kraftfahrzeugs zeigt;

Fig. 10 ein Flußdiagramm ist, das den Abstellvorgang (Ein­ parkvorgang) der automatischen Fahrvorrichtung der Fig. 1 in einem Speichermodus veranschaulicht; und

Fig. 11 ein Flußdiagramm ist, das den Abstellvorgang (Ein­ parkvorgang) der automatischen Fahrvorrichtung der Fig. 1 in einem Automatik-Fahrmodus zeigt.

Die vorliegende Erfindung stellt eine automatische Fahrvor­ richtung bereit, die ein automatisches Abstellen eines Kraftfahrzeugs oder ein Parken des Kraftfahrzeugs, wie etwa ein Auto, beispielsweise zwischen mit engem Abstand hinter­ einander angeordneten anderen Fahrzeugen ("enges Lückenein­ parken") ermöglicht, indem vorher Daten über exemplarisches Fahren oder Modellfahren des Fahrzeugs gespeichert werden, die erfaßt werden, während ein erfahrener Fahrer ein der­ artiges Abstellen oder enges Lückeneinparken auf angemessene Art und Weise manuell durchführt, und indem die gespeicher­ ten Modellfahrdaten dann wieder abgerufen werden, so daß ein automatisches Lenken des Fahrzeugs ermöglicht wird, wenn das Abstellen oder enge Lückeneinparken des Autos zu bewerkstel­ ligen ist.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine grundlegende Struktur der automatischen Fahrvorrichtung 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, welche automatische Fahrvorrichtung eine automatische Fahr­ steuer/regeleinheit 2 mit einer Speichereinheit 3 und einer Setzeinheit 4 umfaßt sowie eine elektrische Kraftlenkvor­ richtung 31.

Die Speichereinheit 3 der automatischen Fahr­ steuer/regeleinheit 2 (im folgenden auch nur kurz Fahrsteu­ ereinheit 2 genannt) umfaßt einen Zeitgeberabschnitt, einen Arithmetikabschnitt, einen Verarbeitungsabschnitt und einen Speicherabschnitt, wie später beschrieben wird. In Antwort auf ein Speichermodussignal K_M zum Setzen eines Speichermodus empfängt die Speichereinheit 3 sowohl Steuerzustandsdaten J_SN (wie etwa Lenkpositionsdaten X_S, Lenkwinkeldaten θ_S oder Lenkmomentdaten T_S), die für Lenkzustände des Fahrzeugs ent­ sprechend der abgelaufenen Zeit seit der Initiierung des Speichermodus kennzeichnend sind, als auch Fahrzustandsdaten J_DN (wie etwa Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten V_S und Ganghebel­ positionsdaten P_S), während ein erfahrener Fahrzeugfahrer das Fahrzeug zwischen mit engem Abstand voneinander, insbesonde­ re hintereinander angeordneten anderen Fahrzeugen abstellt oder einparkt. Die Speichereinheit 3 unterwirft die empfan­ genen Lenk- und Fahrzustandsdaten J_SN und J_DN arithmetischer und anderer Verarbeitung, um hierdurch für das automatische Fahren des Fahrzeugs notwendige Daten zu speichern.

Zum Beispiel multipliziert die Speichereinheit 3 die Fahr­ zustandsdaten J_DN (z. B. Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten V_S) mit Zeitgeberdaten T_τ, um eine durch das Fahrzeug zurückgelegte Strecke zu berechnen (gefahrene Strecke des Fahrzeugs L_S = V_S x T_τ) und speichert die so berechnete zurückgelegte Strecke L_S des Fahrzeugs in Entsprechung zu den Lenkzustandsdaten J_SN (z. B. Sollenkpositionsdaten X_S oder Sollenkwinkeldaten θ_S) in Entsprechung zu der abgelaufenen Zeit (Zeitgeberdaten T_τ). Auf diese Art und Weise werden zeitveränderliche [vom Fahr­ zeug zurückgelegte Strecke L_S] - [Sollenkposition X_S (oder Lenkwinkel θ_S)]-Charakteristikdaten in der Speichereinheit 3 als Modellfahrdaten gespeichert.

Die Setzeinheit 4 der automatischen Fahrsteuereinheit 2 um­ faßt einen Zeitgeber, einen Arithmetikabschnitt, einen Ver­ arbeitungsabschnitt, einen Datenzugriffsabschnitt und einen Speicherabschnitt. Die Setzeinheit 4 empfängt in Antwort auf ein Automatik-Fahrmodussignal S_A zum Setzen eines Automatik- Fahrmodus sowohl Lenksteuerdaten JS_A (wie etwa Lenkpositions­ daten X_A oder Lenkwinkeldaten θ_A), die für Lenkzustände des Fahrzeugs entsprechend der abgelaufenen Zeit seit Initiie­ rung des Automatik-Fahrmodus kennzeichnend sind, als auch Fahrzustandsdaten J_DA (wie Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten V_A und Ganghebelpositionsdaten P_A). Die Setzeinheit 4 unterwirft dann die empfangenen Lenk- und Fahrdaten JS_A und J_DA arithme­ tischer und anderer Verarbeitung und vergleicht die resul­ tierenden verarbeiteten Daten mit den vorher in der Spei­ chereinheit 3 gespeicherten Daten, um hierdurch wenigstens einen Teil (wenigstens einen Datenwert) der für das automa­ tische Fahren des Fahrzeugs essentiellen Lenkzustandsdaten J_SN (z. B. Sollenkpositionsdaten X_S oder Sollenkwinkeldaten θ_S) zu setzen. Hierauf folgend führt die Setzeinheit 4 der elek­ trischen Kraftlenkvorrichtung 31 Fahr­ steuerungs/regelungsinformation (wie etwa ein Lenkführungs­ signal bzw. Lenkzielsignal I_AS) entsprechend den so gesetzten Lenkzustandsdaten J_SN zu.

Zum Beispiel multipliziert die Setzeinheit 4 den Wert des Fahrzustandsdatenwerts J_DA (z. B. der Fahrzeuggeschwindig­ keitsdatenwert V_A) mit dem Wert der Zeitgeberdaten T_A, um eine durch das Fahrzeug automatisch zurückgelegte oder ge­ fahrene Strecke (d. h., die vom Fahrzeug automatisch gefahre­ ne Strecke L_A = V_A × T_A) zu berechnen. Die Setzeinheit 4 liest dann aus den in der Speichereinheit 3 gespeicherten [gefah­ rene Strecke L_S des Fahrzeugs] - [Lenkpositionsdaten X_S (oder Lenkwinkeldaten θ_S)]-Charakteristikdaten Sollenkpositions­ daten X_S (oder Sollenkwinkeldaten θ_S) aus, die der vom Fahr­ zeug automatisch gefahrenen Strecke L_A (= die vom Fahrzeug gefahrene Strecke L_S) entsprechen. Hierauf folgend erzeugt die Setzeinheit 4 ein Abweichungssignal Δ_X oder Δ_θ, indem sie eine Abweichung zwischen den Sollenkpositionsdaten X_S oder Sollenkwinkeldaten θ_S und Lenkpositionsdaten X_A oder Lenkwinkeldaten θ_A entsprechend der automatisch gefahrenen Strecke bzw. Entfernung L_A und dem Lenkführungssignal I_AS auf Grundlage des Abweichungssignals Δ_X oder Δ_θ berechnet. Das Lenkführungssignal I_AS wird dann der elektrischen Kraftlenk­ vorrichtung 31 zugeführt, um das automatische Lenken im Automatik-Fahrmodus zu bewirken.

Die elektrische Kraftlenkvorrichtung 31 steuert in Antwort auf das Lenkführungssignal I_AS einen eingebauten Motor des Fahrzeugs an, um einem Lenksystem des Fahrzeugs Hilfskraft zu geben. Die elektrische Kraftlenkvorrichtung 31 ist somit fähig, das automatische Lenken des Fahrzeugs in Übereinstim­ mung mit den vorher durch die Steuereinheit 2 im Speichermo­ dus gespeicherten Modellfahrdaten zu steuern/zu regeln.

Wie oben erwähnt, ist die automatische Fahrvorrichtung 1 dazu ausgelegt, [vom Fahrzeug gefahrene Strecke L_S] - [Sollenk­ position X_S (oder Lenkwinkel θ_S)]-Charakteristikdaten in Ant­ wort auf das Speichermodussignal K_M vorab zu speichern und im Automatik-Fahrmodus in Antwort auf das Automatik-Fahrmodus­ signal S_A aus der Speichereinheit 3 Sollenkpositionsdaten X_S (oder Sollenkwinkeldaten θ_S) entsprechend einer erfaßten, vom Fahrzeug automatisch gefahrenen Strecke L_A auszulesen. Auf der Basis der Sollenkpositionsdaten X_S (oder Sollenkwinkel­ daten θ_S) betätigt die automatische Fahrvorrichtung 1 somit das Lenksystem automatisch, um ein automatisches Fahren des Fahrzeugs in Übereinstimmung mit den vorher durch die Steu­ ereinheit 2 im Speichermodus gespeicherten Modellfahrdaten zu ermöglichen.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das Hauptkomponenten der Spei­ chereinheit 3 der in Fig. 1 gezeigten automatischen Fahrvor­ richtung 1 veranschaulicht, die einen Zeitgeberabschnitt 5, einen gefahrene-Strecke-Berechnungsabschnitt 6, einen Daten­ speicherabschnitt 7 mit einem Lenkdatenspeicherabschnitt 8 und einen Schaltpositionsspeicherabschnitt 9 umfaßt. Diese Ausführungsform wird auf Grundlage der Annahme beschrieben, daß die Lenkpositionsdaten X_S als Lenkzustandsdaten J_SN ver­ wendet werden.

Der Zeitgeberabschnitt 5, der mit einer Zeitgeberschaltung oder einer ähnlichen, Software-gesteuerten Zeitgeberfunktion versehen ist, beginnt das Zählen der abgelaufenen Zeit in Antwort auf das Speichermodussignal K_M (z. B. mit hohem Pe­ gel), das erzeugt wird, wenn ein Speichermodusschalter 27 durch den Fahrer eingeschaltet wird, um den Speichermodus zu aktivieren, so daß der Zeitgeberabschnitt 5 Zeitgeberdaten T_t zu dem gefahrene-Strecke-Berechnungsabschnitt 6 zuführt. Der Zeitgeberabschnitt 5 überwacht ferner die von einem Lenkpositionssensor 26 ausgegebenen Lenkpositionsdaten X_S entsprechend den Zeitgeberdaten T_τ.

Der Speichermodusschalter 27 ist zusammen mit einem später beschriebenen Automatik-Fahrmodusschalter 21 in einem abge­ deckten Gehäuse angeordnet, das im Fahrzeuginnenraum nahe dem Sitz des Fahrers angeordnet ist, um zu verhindern, daß der Fahrer während dem normalen Fahren die Schalter 27 und 21 aus Versehen betätigt. Der Speichermodusschalter 27 führt ferner das Speichermodussignal K_M zu dem gefahrene-Strecke- Berechnungsabschnitt 6, dem Datenspeicherabschnitt 7 und einem auf einer Vorderkonsole im Fahrzeuginnenraum vorgese­ henen Anzeigeabschnitt 18 zu, um diese Abschnitte 6, 7 und 18 zu aktivieren.

Der gefahrene-Strecke-Berechnungsabschnitt 6, der mit einem Multiplizierer oder einer ähnlichen Software-gesteuerten Multiplizierfunktion versehen ist, berechnet die gefahrene Strecke L_S, indem der Wert der über einen Fahrzeuggeschwin­ digkeitssensor 24 erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten V_S mit dem Wert der Zeitgeberdaten T_τ multipliziert werden (L_S = V_S × T_τ), und sendet die berechnete gefahrene Strecke L_S zu dem Lenkdatenspeicherabschnitt 8.

Der Lenkdatenspeicherabschnitt 8, umfassend einen Speicher wie etwa ein RAM, in den wieder eingeschrieben werden kann, speichert in Antwort auf das Speichermodussignal K_M für jeden Zeitgeberdatenwert T_τ den Wert des gefahrene-Strecke-Signals L_S von dem gefahrene-Strecke-Berechnungsabschnitt 6 in Ent­ sprechung zu dem entsprechend der Strecke L_S von dem Lenkpo­ sitionssensor 26 ausgegebenen Lenkpositionsdatenwert X_S.

Der Schaltpositionsdetektor 23 erfaßt in dem Fall, daß das Fahrzeug vom Automatiktyp ist, eine Schalthebelposition. Der Schaltpositionsspeicherabschnitt 9 umfaßt einen Speicher, wie etwa ein RAM, in den wieder eingeschrieben werden kann, ähnlich wie der Lenkdatenspeicherabschnitt 8, und dieser Abschnitt 9 speichert in Antwort auf das Speichermodussignal K_M von dem Schaltpositionsdetektor 23 ausgegebene Schalthe­ belpositionsdaten P_S.

Der Anzeigeabschnitt 18 umfaßt zum Beispiel eine hörbare Anzeige, wie etwa einen Lautsprecher oder Summer, oder eine Sichtanzeige, wie Leuchtdioden oder eine Flüssigkristall­ anzeige (LCD), und dieser Anzeigeabschnitt 18 informiert in Antwort auf das Speichermodussignal K_M (z. B. ein Hochpegel­ signal) den Fahrer akustisch oder durch Buchstaben oder Bilder über gegenwärtige Zustände des Speichermodus.

Die Speichereinheit 3 der automatischen Fahrvorrichtung 1 kann mit dem Zeitgeberabschnitt 5, dem gefahrene-Strecke- Berechnungsabschnitt 6 und dem den Lenkdatenspeicher­ abschnitt 8 und den Schaltpositionsspeicherabschnitt 9 auf­ weisenden Datenspeicherabschnitt 7 in dem Speichermodus Lenkpositionen X_S als Modellfahrdaten speichern, die den zeitveränderlichen gefahrenen Strecken L_S des Fahrzeugs ent­ sprechen, die erfaßt werden, während der erfahrene Fahrer das Abstellen oder enge Lückeneinparken des Fahrzeugs manu­ ell durchführt, so daß die gespeicherten Modellfahrdaten (d. h. Modellfahrzustände) später wieder abgerufen werden können, um die zum automatischen Abstellen oder engen Lückeneinparken des Fahrzeugs notwendigen Fahrzustände automa­ tisch zu setzen.

Die Modellfahrdaten (Lenkpositionen X_S entsprechend den zeit­ veränderlichen gefahrenen Strecken L_S) können natürlich er­ neuert werden, indem der Fahrer erneut das Abstellen oder enge Lückeneinparken des Fahrzeugs manuell durchführt, nach­ dem der Speichermodusschalter 27 wieder aktiviert wurde.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel des Lenkpositionssensors 26 zum Erfassen einer momentanen Lenkposition (X_S, X_A). In Fig. 3 umfaßt der Lenkpositionssensor 26 ein Potentiometer, das Lenkpositionsdaten X_S, X_A erzeugt, indem als ein elektrisches Signal eine momentane Position eines sich verjüngenden Aus­ sparungsabschnitts 37B erfaßt wird, der integral mit einer Zahnstange 37 der elektrischen Kraftlenkvorrichtung 31 aus­ gebildet ist.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das Hauptkomponenten der Setz­ einheit 4 der in Fig. 1 gezeigten automatischen Fahrvorrich­ tung 1 veranschaulicht. Die Setzeinheit 4 umfaßt einen UND- Abschnitt 10, einen Bestimmungsabschnitt 11, einen Außer­ betriebsetzabschnitt 12, einen Zeitgeberabschnitt 13, einen Berechnungsabschnitt 14 zum Berechnen der automatisch gefah­ renen Strecke, einen Datenzugriffsabschnitt 15, einen Abwei­ chungsberechnungsabschnitt 16 und einen Lenkführungssignal - bestimmungsabschnitt 17.

Der UND-Abschnitt 10 ist mit einem UND-Gatter mit mehreren Eingängen oder einer ähnlichen Software-gesteuerten UND- Funktion versehen, und dieser Abschnitt 10 bestimmt ein lo­ gisches Produkt (UND) zwischen drei Eingangssignalen: das, wenn der Schalter 21 durch den Fahrer eingeschaltet wird, von dem Automatik-Fahrmodus-Schalter 21 ausgegebene Automatik-Fahrmodus-Signal K_A (z. B. ein Hochpegelsignal); das von einem Bremspedalbetätigungsdetektor 22 ausgegebene Brem­ spedalsignal B_P (z. B. ein Hochpegelsignal), wobei der Brem­ spedalbetätigungsdetektor erfaßt, daß die Fahrzeugbremse trotz eines Tritts des Fahrers auf das Bremspedal nicht ar­ beitet; und das von dem Bestimmungsabschnitt 11 dann ausge­ gebene Bestimmungssignal H₀, wenn der Abschnitt 11 bestimmt, daß eine Übereinstimmung zwischen in dem Schaltpositions­ speicherabschnitt 9 gespeicherten Schalthebelpositionsdaten P_S für den Speichermodus und durch den Schaltpositionsdetek­ tor 23 erfaßten Schalthebelpositionsdaten P_A für den Automatik-Fahrmodus besteht. Der UND-Abschnitt 10 führt das so bestimmte logische Produkt (K_{A *}B_{P *}H₀) als Automatik-Fahr­ modussignal S_A dem Zeitgeberabschnitt 13, dem Berechnungs­ abschnitt 14 zum Berechnen der automatisch gefahrenen Strecke, dem Datenzugriffsabschnitt 15 und dem Lenkführungssi­ gnalbestimmungsabschnitt 17 zu, um diese Abschnitte zu akti­ vieren.

Das Automatik-Fahrmodus-Signal S_A wird auch zu dem Anzeige­ abschnitt 18 gesendet, das somit den Fahrer akustisch oder durch Buchstaben und/oder Bilder über momentane Zustände des Automatik-Fahrmodus informiert. Wie vorher schon erwähnt, ist der Automatik-Fahrmodusschalter 21 zusammen mit dem Speichermodusschalter 27 in dem abgedeckten Gehäuse aufge­ nommen, das im Fahrzeuginnenraum nahe des Sitzes des Fahrers angeordnet ist, um den Fahrer daran zu hindern, die Schalter 21 und 27 aus Versehen während des normalen Fahrens zu be­ tätigen.

Der Bestimmungsabschnitt 11 umfaßt einen Komparator oder eine ähnliche Software-gesteuerte Vergleichsfunktion und vergleicht die in dem Schaltpositionsspeicherabschnitt 9 der Fig. 2 gespeicherten Schalthebelpositionsdaten P_S und die durch den Schaltpositionsdetektor 23 erfaßten Schalthebelpo­ sitionsdaten P_A für den Automatik-Fahrmodus. Wenn eine Über­ einstimmung zwischen dem als Spannungswert eines einen De­ tektor 23 bildenden Potentiometer erfaßten Schalthebelposi­ tionsdatenwert P_S und einem durch den Schalthebelpositions­ datenwert P_A angegebenen Spannungswert besteht, bestimmt der Bestimmungsabschnitt 11, daß die Schaltpositionen die glei­ chen sind (z. B. Rückwärtsposition) und führt somit das Be­ stimmungssignal H₀ (Hochpegel) dem UND-Abschnitt 10 zu.

Der Außerbetriebsetzabschnitt 12 umfaßt eine Mehrzahl von Komparatoren oder eine ähnliche Software-gesteuerte Ver­ gleichsfunktion. Wenn das vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 ausgegebene Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V_A, das vom Lenkmomentsensor 25 ausgegebene Lenkmomentsignal T_S oder das vom Lenkpositionssensor 26 ausgegebene Lenkpositionssignal X_A die entsprechende Referenzfahrzeuggeschwindigkeit V_K bzw. das entsprechende Referenzlenkmomentsignal T_K bzw. das entspre­ chende Referenzlenkpositionssignal X_K überschreitet, führt der Außerbetriebsetzabschnitt 12 ein Stoppsignal S_T (z. B. ein Niedrigpegelsignal) zu dem UND-Abschnitt 10 zu, um den Automatik-Fahrmodus außer Betrieb zu setzen (zu stoppen) oder zu deaktivieren. Genauer: normalerweise wird das Stopp­ signal S_T mit hohem Pegel zu dem UND-Abschnitt 10 zugeführt, so daß in Antwort auf das nun einen niedrigen Pegel aufwei­ sende Stoppsignal S_T das normalerweise hochpegelige Automatik-Fahrmodussignal S_A von dem UND-Abschnitt 10 zwangs­ weise auf einen niedrigen Pegel gesetzt wird, um hierdurch den Automatik-Fahrmodus zu deaktivieren.

Mit dem so ausgelegten Außerbetriebsetzabschnitt 12 kann die Setzeinheit 4 sofort das automatische Fahren beenden, wann immer für das automatische Fahren unerwünschte Zustände durch den Fahrer verursacht werden, insbesondere indem die­ ser die Fahrzeuggeschwindigkeit übermäßig erhöht oder verse­ hentlich das Lenkrad überdreht, oder wann immer für das auto­ matische Fahren ungewünschte Zustände auf andere Weise ver­ ursacht sind, beispielsweise wenn die Lenkposition aus ir­ gendeinem Grund eine vorbestimmte Grenze überschreitet.

Der Zeitgeberabschnitt 13, der mit einer Zeitgeberschaltung oder einer ähnlichen Software-gesteuerten Zeitgeberfunktion versehen ist, beginnt in Antwort auf das hochpegelige Automatik-Fahrmodussignal S_A die abgelaufene Zeit zu zählen, so daß der Zeitgeberabschnitt 13 Zeitgeberdaten T_A zu dem Berechnungsabschnitt 14 zum Berechnen der automatisch gefah­ renen Strecke zuführt und auch entsprechend den Zeitgeber­ daten T_A die vom Lenkpositionssensor 26 ausgegebenen Lenkpo­ sitionsdaten X_A überwacht.

Der Berechnungsabschnitt 14 zum Berechnen der automatisch gefahrenen Strecke, der mit einem Multiplizierer oder einer ähnlichen Software-gesteuerten Multiplizierfunktion versehen ist, berechnet die automatisch gefahrene Strecke L_A, indem er den Wert der über den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 er­ faßten Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten V_A mit dem Wert der Zeitgeberdaten T_A multipliziert (L_A = V_A × T_A) und die berech­ nete gefahrene Strecke L_A zu dem Datenzugriffsabschnitt 15 sendet.

Der Datenzugriffsabschnitt 15 überträgt die automatisch ge­ fahrene Strecke L_A vom Berechnungsabschnitt 14 zum Lenkdaten­ speicherabschnitt 8, um aus den im Lenkdatenspeicher­ abschnitt 8 gespeicherten [vom Fahrzeug gefahrene Strecke L_S] - [Lenkposition X_S]-Daten Lenkpositionsdaten X_S auszulesen, die der gefahrenen Strecke L_S mit dem gleichen Wert wie die vom Fahrzeug automatisch gefahrene Strecke L_A (L_S = L_A) ent­ sprechen. Der Datenzugriffsabschnitt 15 führt dann die aus­ gelesenen Lenkpositionsdaten X_S als Standardlenkpositions­ daten X_S für die automatisch gefahrene Strecke L_A dem Abwei­ chungsberechnungsabschnitt 16 zu.

Der Abweichungsberechnungsabschnitt 16, der eine Subtrak­ tionsfunktion oder eine ähnliche Software-gesteuerte Diffe­ renzbildungsfunktion umfaßt, erzeugt ein Lenkpositionsabwei­ chungssignal ΔX, indem eine Abweichung zwischen den von dem Datenzugriffsabschnitt 15 zugeführten Standardsollenkposi­ tionsdaten X_S und den vom Lenkpositionssensor 26 (Δ_X = X_S - X_A) zugeführten Lenkpositionsdaten X_A berechnet wird, wobei der Lenkpositionssensor 26 für jeden Zeitgeberdatenwert T_A überwacht wird.

Der Lenkführungssignalbestimmungsabschnitt 17 umfaßt einen Speicher, wie etwa ein ROM, in dem eine Datentabelle vor­ eingespeichert ist, die eine [Lenkpositionsabweichungssignal Δ_X] - [Lenkführungssignal I_AS]-Charakteristik wie in Fig. 5 gezeigt repräsentiert, wobei die Charakteristik auf der Grundlage von Experimenten oder durch arithmetische oder logische Operationen abgeleiteten Werten gesetzt ist. Unter Verwendung der im ROM gespeicherten Datentabelle führt der Lenkführungssignalbestimmungsabschnitt 17 der elektrischen Kraftlenkvorrichtung 31 das Lenkführungssignal I_AS zu, das dem vom Abweichungsberechnungsabschnitt 16 ges endeten Lenk­ positionsabweichungssignal Δ_X entspricht, um so die automa­ tische Lenkvorrichtung im Automatik-Fahrmodus zu steuern/zu regeln.

Mit den so ausgelegten Abschnitten: UND-Abschnitt 10, Be­ stimmungsabschnitt 11, Außerbetriebsetzabschnitt 12, Zeit­ geberabschnitt 13, Berechnungsabschnitt 14 zum Berechnen der automatisch gefahrenen Strecke, Datenzugriffsabschnitt 15, Abweichungsberechnungsabschnitt 16 und Lenkführungssignal­ bestimmungsabschnitt 17 liest die Setzeinheit 4 im Automatik-Fahrmodus aus dem Lenkdatenspeicherabschnitt 8 Lenkpositionsdaten X_S aus, die der gefahrenen Strecke L_S ent­ sprechen, und erzeugt das Lenkführungssignal I_AS, um die Lenkvorrichtung 31 auf der Basis des Lenkposition­ abweichungssignals Δ_X zu steuern/zu regeln (insbesondere zu regeln), das eine Abweichung zwischen den Standardsollenkpo­ sitionsdaten X_S und den der tatsächlich automatisch gefahre­ nen Strecke L_A des Fahrzeugs entsprechenden Lenkpositions­ daten X_A angibt. Auf diese Art und Weise können die Modell­ fahrdaten (d. h. die Modellfahrzustände) für das automatische Lenken des Fahrzeugs reproduziert werden, wenn dies nötig ist.

Bei einer modifizierten Anordnung kann in Verbindung mit der Speichereinheit 3 der Fig. 2 und der Setzeinheit 4 der Fig. 4 anstelle des Lenkpositionssensors 26 ein Lenkwinkelsensor vorgesehen sein, so daß anstelle der Lenkpositionsdaten X_A, X_S Lenkwinkeldaten θ_A, θ_S als Lenkzustandsdaten gesetzt wer­ den.

Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, die eine generelle Struktur der elektrischen Kraftlenkvorrichtung 31 der auto­ matischen Fahrvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie gezeigt, umfaßt die elektrische Kraft­ lenkvorrichtung 31 eine manuelle Lenkkrafterzeugungseinheit 36, die eine Lenkwelle 32 umfaßt, die an einem Ende mit ei­ nem Lenkrad 47 integral verbunden ist und am anderen Ende über eine Verbindungswelle 33, die an ihren entgegengesetz­ ten Enden angebrachte Kardangelenke 33A und 33B aufweist, mit einem Ritzel 35A eines Zahnstange- und -Ritzelsatzes 35 verbunden ist. Das Ritzel 35A kämmt mit einer Verzahnung 37A einer Zahnstange 37, und die durch den Kämmeingriff zwischen dem Ritzel 35A und der Verzahnung 37A hin- und herbewegbare Zahnstange 37 ist an ihren entgegengesetzten Enden über Spurstangen 38 mit dem linken und dem rechten lenkbaren Vor­ derrad 39 verbunden. In Antwort auf die Lenkbetätigung des Lenkrads 47 durch den Fahrer werden somit die Vorderräder 39 durch die manuelle Lenkkrafterzeugungseinheit 36 auf Grund­ lage der Zahnstangen- und-Ritzel-Anordnung angetrieben, die Fahrrichtung des Fahrzeugs zu ändern.

Um die durch die manuelle Lenkkrafterzeugungseinheit 36 zu erzeugende Lenkkraft zu reduzieren, ist ein elektrischer Motor 40 koaxial zu der Zahnstange 37 angeordnet und mit dieser verbunden, um eine Lenkhilfskraft vorzusehen, und die zugeführte Lenkhilfskraft wird über einen ebenfalls koaxial zu der Zahnstange 37 vorgesehenen Kugelumlaufmechanismus 41A in auf die Zahnstange 37 (Kugelumlaufwelle 41A) ausgeübten Schub umgewandelt.

Der Lenkmomentsensor 25 ist in einem Lenkgetriebe 34 enthal­ ten und erfaßt eine Richtung und eine Stärke der durch den Fahrzeugfahrer ausgeübten manuellen Lenkkraft. Ein Lenkmo­ mentsignal T_S, das für das über den Lenkmomentsensor 25 er­ faßte Lenkmoment kennzeichnend ist, wird zu einer Steu­ er/regeleinheit 41 zugeführt, die später im Detail beschrie­ ben wird. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 erzeugt das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V_S in der Form eines elektri­ schen Pulssignals, das eine Frequenz entsprechend einer mo­ mentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufweist, und führt das erzeugte Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V_S der Steu­ er/regeleinheit 41 (im folgenden auch kurz nur Steuereinheit 41 genannt) zu.

Die Steuereinheit 41 umfaßt einen Mikrocomputer, verschiede­ ne Abschnitte für arithmetische Operationen, einen Bestim­ mungsabschnitt, einen Schaltabschnitt und einen Speicher, die durch den Mikrocomputer gesteuert werden. Die Steuer­ einheit 41 erzeugt ein Motorsteuersignal V₀ (z. B. eine Kom­ bination eines AN-Signals und eines pulsweitenmodulierten Signals bzw. PWM-Signals) entsprechend dem Lenkmomentsignal T_S, um so einen Motorantriebsabschnitt 42 steuernd/regelnd (insbesondere regelnd) anzusteuern. Die Steuereinheit 41 erzeugt auch ein Motorsteuersignal V₀ (z. B. eine Kombination eines AN-Signals und eines pulsweitenmodulierten Signals bzw. PWM-Signals) auf der Basis des von der Automatik-Fahr­ steuereinheit 2 zugeführten Lenkführungssignals I_AS, um so den Motorantriebsabschnitt 42 steuernd/regelnd (insbesondere regelnd) anzutreiben und hierdurch die Lenkvorrichtung 31 zu steuern/zu regeln, wenn das Fahrzeug im Automatik-Fahrmodus ist.

Der Motorantriebsabschnitt 42 umfaßt eine aus vier Schalt­ elementen wie etwa FET_S (Feldeffekttransistoren) zusammenge­ setzte Brückenschaltung und erzeugt eine Motorspannung VN auf der Basis des Motorsteuersignals V₀, so daß der Motor 40 durch die Motorspannung V_M angetrieben wird. Ein Motorstrom­ erfassungsabschnitt 43 erfaßt einen Motorstrom IN und führt ein für den erfaßten Motorstrom I_M kennzeichnendes Motor­ stromsignal I_MO zurück zu der Steuereinheit 41 (negative Rückkopplung). Der Lenkpositionssensor 26 umfaßt ein auf der Zahnstange 37 vorgesehenes Potentiometer und erzeugt Lenkpo­ sitionsdaten X_S, X_A, indem ein Verlagerungswert der Zahnstan­ ge 37 erfaßt wird, die der Lenkbetätigung durch den Fahrer entspricht (z. B. Lenkmoment T_S oder Lenkwinkel θ_S), so daß die Automatik-Fahrsteuereinheit 2 das Lenkführungssignal I_AS zu der Steuereinheit 41 zuführt.

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das Hauptkomponenten der in der automatischen Fahrvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten elektrischen Kraftlenkvorrichtung 31 zeigt. Die Steuer/Regeleinheit 41 der elektrischen Kraft­ lenkvorrichtung 31 umfaßt einen Mikrocomputer, verschiedene Abschnitte zur Verarbeitung und für arithmetische Operatio­ nen und einen Speicher, die durch den Mikrocomputer gesteu­ ert werden. Genauer: die Steuereinheit 41 ist verbunden mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24, dem Lenkmomentsensor 25, der Steuereinheit 2, der Motorantriebseinheit 42, der Motorstromerfassungseinheit 43 und - über die Motorantriebs­ einheit 42 - mit dem elektrischen Motor 10. Die Steuerein­ heit 41 umfaßt einen Sollstromsetzabschnitt 44, einen Abwei­ chungsbestimmungsabschnitt 45 und einen Motor­ steuer/regelabschnitt 46.

Der Sollstromsetzabschnitt 44 wandelt das analoge Lenkmo­ mentsignal T_S von dem Momentsensor 25 und das analoge Fahr­ zeuggeschwindigkeitssignal V_S von dem Fahrzeuggeschwindig­ keitssensor 24 über einen (nicht gezeigten) A/D-Wandler in digitale Form um und liest aus einer [Lenkmomentsignal(TD)] - [Sollstromsignal (I_MS)]-Charakteristiktabelle, wie in Fig. 8 gezeigt (wo als Parameter Fahrzeuggeschwindigkeitssignale V_S (V_L, V_M und V_H) verwendet werden), einen der Werte des Soll­ stromsignals I_MS aus, der den Werten des Lenkmomentsignals T_S und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals V_S , die das erfaßte Lenkmoment und die erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit repräsen­ tieren, entspricht. Der ausgelesene Sollstromsignalwert I_MS wird zu dem Abweichungsbestimmungsabschnitt 45 zugeführt.

Der Abweichungsbestimmungsabschnitt 45 berechnet eine Abwei­ chung zwischen dem Sollstromsignalwert I_MS und dem Motor­ stromsignal I_MO, das dem durch den Motorstromerfassungsab­ schnitt 43 erfaßten Motorstrom I_M entspricht, um hierdurch ein Abweichungssignal ΔI (= I_MS - I_MO) zu erzeugen. Der Motor­ steuer/regelabschnitt 46 (im folgenden auch nur kurz Motor­ steuerabschnitt 46 genannt) wandelt das Abweichungssignal ΔI in einen Spannungswert um und erzeugt ein Motorsteuersignal V₀, um den Motorantriebsabschnitt 42 auf Grundlage einer Pulsweitenmodulationstechnik bzw. PWM-Technik derart zu steuern bzw. zu regeln, daß das Abweichungssignal ΔI schnell den Wert Null einnimmt.

Im Automatik-Fahrmodus führt der Abweichungsbestimmungsab­ schnitt 45 dem Motorsteuerabschnitt 46 das Abweichungssignal AI zu, das für eine Abweichung zwischen dem von der Automatik-Fahrsteuereinheit 2 erzeugten Lenkführungssignal I_AS und dem dem Motorstrom I_M entsprechenden Motorstromsignal I_MO kennzeichnend ist, wobei der Motorstrom I_M auf der Basis des Lenkführungssignals I_AS erzeugt und durch den Motorstrom­ erfassungsabschnitt 43 erfaßt wird (ΔI = I_AS - I_MO).

Der Motorsteuerabschnitt 46, der einen PID-Regelabschnitt und einen Motorsteuer/regelsignalerzeugungsabschnitt umfaßt, unterwirft das Abweichungssignal ΔI (= I_MS - I_MO oder I_AS - I_MO) von dem Abweichungsbestimmungsabschnitt 45 einer PID-Rege­ lung (proportionale und integrale und differentielle Rege­ lung), um dem Motorantriebsabschnitt 42 das Motorsteuersi­ gnal V₀ (AN/AUS-Signal und PWM-Signal) zuzuführen, das dem Sollstromsignalwert I_MS oder dem Lenkführungssignal I_AS ent­ spricht. Auf diese Art und Weise wird der im Motor 40 flie­ ßende Motorstrom I_M geregelt, um schnell gleich dem Soll­ stromsignal I_MS und Lenkführungssignal I_AS zu werden.

Der Wert und die Richtung der zu dem Motor 40 zuzuführenden Motorspannung V, werden bestimmt, indem zwei Paare von Lei­ stungsfeldeffekttransistoren des Motorantriebsabschnitts 42 mit dem Motorsteuersignal V₀ (AN/AUS-Signal und PWM-Signal) vorbestimmt getrieben werden. Die Richtung der Motorspannung V_M hängt von der Polarität des von dem Motorsteuerabschnitt 46 ausgegebenen Motorsteuersignals V₀ ab.

Wie oben erwähnt, verwendet die automatische Fahrvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung die elektrische Kraft­ lenkvorrichtung 31 und führt der Steuereinheit 41 das durch die Automatik-Fahrsteuereinheit 2 erzeugte Lenkführungssi­ gnal I_AS zu, um so den Motor 40 zu steuern/regeln. Diese An­ ordnung ermöglicht ein automatisiertes Lenken im Automatik- Fahrmodus, indem die wesentlichen Eigenschaften der elek­ trischen Kraftlenkvorrichtung 31 verwendet werden.

Mit Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 11 wird nun ein Ab­ stellvorgang des mit der automatischen Fahrvorrichtung 1 ausgerüsteten Kraftfahrzeugs sowohl im Speichermodus als auch im Automatik-Fahrmodus beschrieben.

Fig. 9 veranschaulicht konzeptionell, wie das Fahrzeug 52 abgestellt wird. In Fig. 9 wird das Kraftfahrzeug 52 im Speichermodus durch einen erfahrenen Fahrer manuell in einen Parkraum 51 einer Garage 50 gebracht, um Modellfahrdaten zu speichern. Genauer: zu diesem Zeitpunkt wird zuerst das Fahrzeug nahe zu einer vorbestimmten Anfangsposition 53 tem­ porär angehalten, dann wird der Speichermodusschalter 27 eingeschaltet, um den Speichermodus zu aktivieren, und dann wird das Fahrzeug 52 manuell rückwärts über eine angemessene Strecke L in den Parkraum 51 der Garage 50 gefahren, wie in Fig. 9 gezeigt.

Fig. 10 ist ein Flußdiagramm, das den Abstellvorgang im Speichermodus veranschaulicht. Als erstes wird in Schritt P1 das Fahrzeug 52 durch den Fahrer manuell gefahren, bis das vordere Ende des Fahrzeugs 52 nahe zu und im wesentlichen parallel zu der Anfangspositionslinie 53 gebracht ist.

Nachdem der Fahrer den Speichermodusschalter 27 im Schritt P2 eingeschaltet hat, um den Speichermodus zu aktivieren, informiert der Anzeigeabschnitt 18 akustisch oder durch Anzeigen oder Aufblinkenlassen von Buchstaben und/oder Bil­ dern, daß das Fahrzeug 52 nun im Speichermodus ist. Dann bringt der Fahrer im Schritt P3 den Schalthebel in eine vor­ bestimmte Position (z. B. eine Rückwärtsposition) und fängt an, das Fahrzeug rückwärts manuell zu fahren, um das Fahr­ zeug 52 in die Garage 50 zu bringen. Während das Fahrzeug 52 rückwärts bewegt wird, erfaßt die automatische Fahrvorrich­ tung 1 im Schritt P4 Fahrzustände, wie etwa die Fahrzeug­ geschwindigkeit V_S und die Lenkposition X_S, die der seit dem Beginn der Rückwärtsbewegung abgelaufenen Zeit (die durch Zeitdaten T_τ repräsentiert ist) entspricht und berechnet die gefahrene Strecke L_S durch Multiplizieren des jeweiligen Werts der Fahrzeuggeschwindigkeit V_S mit dem jeweiligen Wert der Zeitdaten T_τ.

Im nächsten Schritt PS speichert die Vorrichtung 1 die vom Fahrer eingestellte Schalthebelposition P_S (z. B. die Rück­ wärtsposition) und berechnet die gefahrene Strecke L_S und die der gefahrenen Strecke L_S entsprechende Lenkpositionsdaten X_S. Nachdem es über die Strecke L rückwärts bewegt worden ist, ist das Fahrzeug 52 nun im Parkraum 51 der Garage 50, und der Fahrer schaltet den Speichermodusschalter 27 ab, was den Abstellvorgang im Speichermodus beendet.

Im Speichermodus speichert somit die automatische Fahrvor­ richtung 1 die gefahrene Strecke L_S, die der gefahrenen Strecke L_S entsprechenden Lenkpositionsdaten X_S und die Schalthebelpositionsdaten P_S.

Wenn das Fahrzeug 52 bei dem Beispiel der Fig. 9 im Automatik-Fahrmodus in den Parkraum der Garage 50 gebracht werden soll, hält der Fahrer als erstes das Fahrzeug 52 nahe der vorbestimmten Anfangsposition 53 temporär an, wie im Speichermodus, er tritt dann leicht auf das Bremspedal und bringt den Schalthebel in die gleiche Position (z. B. Rück­ wärtsposition) wie im Speichermodus. Nachdem der Automatik- Fahrmodusschalter 21 der Fig. 4 durch den Fahrer eingeschal­ tet ist, ist dann der Automatik-Fahrmodus aktiviert. In die­ sem Automatik-Fahrmodus steuert/regelt die automatische Fahrvorrichtung 1 die elektrische Kraftlenkvorrichtung 31 auf der Basis der im Speichermodus gespeicherten Lenkposi­ tionsdaten X_S entsprechend der gefahrenen Strecke L_S, so daß das Fahrzeug 52 automatisch gefahren wird und sich von der Anfangsposition 53 in die Garage 50 bewegt.

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, das den Abstellvorgang im Automatik-Fahrmodus veranschaulicht. Als erstes wird im Schritt S1 das Fahrzeug 52 manuell durch den Fahrer gefah­ ren, bis das vordere Ende des Fahrzeugs 52 nahe und im we­ sentlichen parallel zu der Anfangspositionslinie 53 gebracht ist, wie im Speichermodus. Der Fahrer tritt dann im nächsten Schritt S2 leicht auf das Bremspedal, dies so stark, daß die Bremse nicht tatsächlich arbeitet, und bringt den Schalt­ hebel in die gleiche Position (z. B. Rückwärtsposition) wie im Speichermodus.

Im Schritt S4 schaltet der Fahrer dann den Automatik-Fahr­ modusschalter 21 der Fig. 21 ein, so daß der Automatik-Fahr­ modus aktiviert ist. In diesem Automatik-Fahrmodus wird das Fahrzeug automatisch derart gefahren, daß es rückwärts kriecht, wobei gleichzeitig die Setzeinheit 4 der automati­ schen Fahrvorrichtung 1 die Fahrzeuggeschwindigkeit V_A und die Lenkposition X_A erfaßt, die der abgelaufenen Zeit seit dem Anfang der Rückwärtsbewegung (Zeitdaten T_A) entsprechen.

Im nächsten Schritt S5 berechnet die Setzeinheit 4 die auto­ matisch gefahrene Strecke L_A, indem der Wert der Fahrzeug­ geschwindigkeit V_A mit dem Wert der Zeitdaten T_τ multipli­ ziert wird, und bestimmt die der automatisch gefahrenen Strecke L_A entsprechende Lenkposition X_A. Dann werden im Schritt S6 der automatisch gefahrenen Strecke L_A entsprechen­ de Standardlenkpositionsdaten X_S auf der Grundlage der im Speichermodus gespeicherten [gefahrene Strecke L_S]-[Lenkposi­ tion X_S]-Daten ausgelesen.

Im nächsten Schritt S7 wird die Abweichung Δ_X zwischen den Standardlenkpositionsdaten X_S und der erfaßten Lenkposition X_A (X_S - X_A) berechnet, so daß die elektrische Kraftlenkvor­ richtung 31 in Übereinstimmung mit dem der Lenkpositions­ abweichung Δ_X entsprechenden Lenkführungssignal I_AS angesteu­ ert wird. Es werden somit die im Speichermodus gespeicherten Modellfahrdaten reproduziert, um zu ermöglichen, daß das Fahrzeug 52 automatisch in den Parkraum der Garage 50 ge­ bracht wird. Schließlich schaltet der Fahrer im Schritt S8 den Automatik-Fahrmodusschalter 21 aus, um den automatisier­ ten Abstellvorgang zu beenden.

Die vorliegende Erfindung wurde oben anhand des Beispiels beschrieben, daß das Fahrzeug 52 mit dem in die Rückwärts­ position gebrachten Schalthebel abgestellt wird. Das Prinzip der Erfindung ist auch anwendbar, wenn der Schalthebel in jede andere Position als die Rückwärtsposition gebracht ist. Da das automatische Fahren nur auf die Lenkungsbetätigung angewendet wird und ein Bremsen nach Wunsch durch den Fahrer durchgeführt werden kann, kann das Fahrzeug 52 auch im Automatik-Fahrmodus durch eine Bremsbetätigung des Fahrers frei angehalten werden, sollte ein Hindernis vorhanden sein, das im Speichermodus nicht vorhanden war.

Zusammenfassend ist die automatische Fahrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie umfaßt: eine Speichereinheit zum Spei­ chern - in Antwort auf ein Speichermodussignal zum Setzen eines Speichermodus des Fahrzeugs - der abgelaufenen Zeit seit der Initiierung des Speichermodus entsprechende Lenk- und Fahrzustände des Fahrzeugs als Modellfahrdaten; und eine Setzeinheit zum Vergleichen - in Antwort auf ein Automatik- Fahrmodussignal zum Setzen eines Automatik-Fahrmodus des Fahrzeugs - der in der Speichereinheit gespeicherten Lenk- und Fahrzustände und im Automatik-Fahrmodus für jeden vor­ bestimmten Zeitpunkt erfaßter Lenk- und Fahrzustände des Fahrzeugs, um so wenigstens einen Lenkzustand zu setzen. Im Automatik-Fahrmodus können somit die im Speichermodus ge­ speicherten Modellfahrdaten mit dem in einen automatischen Betriebszustand gesetzten Lenksystem des Fahrzeugs reprodu­ ziert werden, und das Fahrzeug kann in Übereinstimmung mit den reproduzierten Modellfahrdaten automatisch gelenkt wer­ den, so daß die automatische Fahrvorrichtung ein hochbeque­ mes, wirksames und zuverlässiges automatisches Fahren mit einer einfachen Struktur erreicht, insbesondere beim Abstel­ len des Fahrzeugs oder beim Parken des Fahrzeugs zwischen mit engem Abstand hintereinander angeordneten Fahrzeugen, was andernfalls hohe Fertigkeiten des Fahrzeugfahrers er­ fordern würde.

In einer automatischen Fahrvorrichtung spricht eine Spei­ chereinheit 3 auf ein Speichermodussignal an, um der abge­ laufenen Zeit in einem Speichermodus entsprechende Lenk- und Fahrzustände eines Kraftfahrzeugs 52 als Modellfahrdaten zu speichern. In Antwort auf ein Automatik-Fahrmodussignal ver­ gleicht eine Setzeinheit 4 die in der Speichereinheit 3 ge­ speicherten Lenk- und Fahrzustände und in einem Automatik- Fahrmodus erfaßte Lenk- und Fahrzustände des Fahrzeugs 52, um wenigstens einen Automatik-Lenkzustandsdatenwert zu set­ zen. Im Automatik-Fahrmodus können in der Speichereinheit 3 gespeicherte Modellfahrdaten mit dem in einen automatischen Betriebszustand gesetzten Lenksystem des Fahrzeugs reprodu­ ziert werden, und das Fahrzeug 52 kann in Übereinstimmung mit den Modellfahrdaten automatisch gelenkt werden, so daß ein hochbequemes und zuverlässiges automatisches Fahren beim automatischen Abstellen des Fahrzeugs 52 usw. mit einer ein­ fachen Struktur erreicht wird, was andernfalls eine hohe Fertigkeit des Fahrzeugfahrers erfordern würde. Die Vorrich­ tung umfaßt ferner eine elektrische Kraftlenkvorrichtung 31, die zum Steuern/Regeln des Lenkens des Fahrzeugs 52 auf der Basis der durch die Setzeinheit 4 zugeführten Automatik- Lenkzustandsdaten verwendet wird. Die Verwendung der elek­ trischen Kraftlenkvorrichtung 31 vereinfacht die Struktur der automatischen Fahrvorrichtung wesentlich.

Claims (8)

1. Automatische Fahrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend:
eine Speichereinheit (3) zum Speichern - in Antwort auf ein Speichermodussignal zum Setzen eines Speichermodus des Fahrzeugs (52) - der abgelaufenen Zeit im Speicher­ modus entsprechende Lenk- und Fahrzustände des Fahr­ zeugs (52) als Modellfahrdaten; und
eine Setzeinheit (4) zum Vergleichen - in Antwort auf ein Automatik-Fahrmodussignal zum Setzen eines Automatik-Fahrmodus des Fahrzeugs (52) - der in der Speichereinheit (3) gespeicherten Lenk- und Fahrzustän­ de und im Automatik-Fahrmodus für jeden vorbestimmten Zeitpunkt erfaßter Lenk- und Fahrzustände des Fahrzeugs (52), um so wenigstens einen Automatik-Lenkzustands­ datenwert zu setzen, um zu ermöglichen, daß das Fahr­ zeug (52) in Übereinstimmung mit den Modellfahrdaten automatisch gelenkt wird.

2. Automatische Fahrvorrichtung nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch eine elektrische Kraftlenkvorrichtung (31) zum Steuern/Regeln des Lenkens des Fahrzeugs (52) auf der Basis der durch die Setzeinheit (4) zugeführten Automatik-Lenkzustandsdaten.

3. Automatische Fahrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinheit (4) umfaßt:
einen Abschnitt (6) zum Berechnen der gefahrenen Strecke, der auf das Speichermodussignal anspricht, um eine gefahrene Strecke des Fahrzeugs (52) als den Fahrzu­ stand auf der Grundlage einer Geschwindigkeit des Fahr­ zeugs (52) und der abgelaufenen Zeit, die im Speicher­ modus erfaßt wurden, zu berechnen, und
einen Lenkdatenspeicherabschnitt (8) zum Speichern ei­ ner Standardlenkposition oder eines Standardlenkwinkels als den Lenkzustand in Entsprechung zu der durch den Abschnitt (6) zum Berechnen der gefahrenen Strecke be­ rechneten gefahrenen Strecke.

4. Automatische Fahrvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Setzeinheit (4) umfaßt:
einen Abschnitt (14) zum Berechnen einer automatisch gefahrenen Strecke, der auf das Automatik-Fahrmodus­ signal zum Berechnen einer automatisch gefahrenen Strecke des Fahrzeugs (52) auf der Grundlage der Ge­ schwindigkeit und der abgelaufenen Zeit anspricht, einen Datenzugriffsabschnitt (15) zum Auslesen aus dem Lenkdatenspeicherabschnitt (8) der Standardlenkposition oder des Standardlenkwinkels, der der durch den Ab­ schnitt (14) zum Berechnen der automatisch gefahrenen Strecke berechneten automatisch gefahrenen Strecke ent­ spricht, und
einen Lenkführungssignalbestimmungsabschnitt (17) zum Bestimmen eines Lenkführungssignals auf der Basis einer Abweichung zwischen der durch den Datenzugriffs­ abschnitt (15) ausgelesenen Standardlenkposition oder dem durch den Datenzugriffsabschnitt (15) ausgelesenen Standardlenkwinkel und einer in dem Automatik-Fahrmodus erfaßten Lenkposition oder einem in dem Automatik-Fahr­ modus erfaßten Lenkwinkel,
wobei die elektrische Kraftlenkvorrichtung (31) in der Fahrvorrichtung durch das durch den Bestimmungs­ abschnitt (17) bestimmte Lenkführungssignal angesteuert wird.

5. Automatische Fahrvorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Speichermodussignal durch einen Speichermodus­ schalter (27) zum Setzen des Speichermodus erzeugt wird, und
daß das Automatik-Fahrmodussignal erzeugt wird durch einen UND-Abschnitt (10) zum Berechnen eines UNDs zwi­ schen einem durch einen Automatik-Modusschalter (21) zum Setzen des Automatik-Fahrmodus erzeugten Signal, einem ein Treten auf ein Bremspedal anzeigenden Signal und einem eine Übereinstimmung zwischen Schalthebelpo­ sitionen im Speicher- und im Automatik-Fahrmodus a­ nzeigenden Signal.

6. Automatische Fahrvorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Deakti­ vierungsabschnitt zum Deaktivieren des Automatik-Fahr­ modus, wenn ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von ei­ nem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (24), ein Lenkmo­ mentsignal von einem Lenkmomentsensor (25) oder ein Lenkpositionssignal von einem Lenkpositionssensor (26) oder ein Lenkwinkelsignal von einem Lenkwinkelsensor einen vorbestimmten Wert überschreitet.

7. Automatische Fahrvorrichtung nach nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen auf das Speichermodussignal oder das Automatik-Fahrmodus­ signal ansprechenden Anzeigeabschnitt (18) zum Infor­ mieren über verschiedene Zustände im Speicher- oder Automatikfahrmodus.

8. Automatische Fahrvorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Setzeinheit (4) ausgegebene Lenkführungssignal ei­ nem Abweichungsbestimmungsabschnitt (45) zugeführt wird, der eine Steuer/Regeleinheit für die elektrische Kraftlenkvorrichtung (31) bildet, um so das automati­ sche Lenken im Automatik-Fahrmodus auf der Basis einer Abweichung zwischen dem Lenkführungssignal und einem für einen in einem elektrischen Motor des Fahrzeugs (52) fließenden Strom kennzeichnenden Motorstromsignal zu bewirken.