DE19943410A1 - Lenksteuersystem für ein Fahrzeug - Google Patents
Lenksteuersystem für ein FahrzeugInfo
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Abstract
Ein System zur Lenksteuerung eines Fahrzeugs umfaßt einen Elektromotor, der zur Servolenkmomentunterstützungssteuerung verwendet wird. Bei diesem System wird ein der Fahrbahnhaltung dienendes Lenkunterstützungsmoment (TLK), welches bewirkt, daß das Fahrzeug längs der Mitte einer vor dem Fahrzeug liegenden Straße fährt, berechnet, während gleichzeitig ein Servolenkunterstützungsmoment (TPS) berechnet wird, welches den Fahrer beim Lenken unterstützt. Sodann werden auf Grundlage eines erfaßten Lenkmoments (Ðh) Verhältnisse (RTO1, RTO2) berechnet. Die Unterstützungsmomente (TLK, TPS) werden durch Multiplikation mit diesen Verhältnissen (RTO1, RTO2) korrigiert und sodann miteinander addiert, um ein endgültiges Unterstützungsmoment zu bestimmen. Auf Grundlage dieses endgültigen Unterstützungsmoments wird ein dem Elektromotor zuzuführender Motorstrom ermittelt. Hierdurch kann wirksam verhindert werden, daß die beiden Arten der Steuerung sich gegenseitig stören, so daß die fahrerseitige Wahrnehmung des Lenkverhaltens des Fahrzeugs nich ungünstig beeinträchtigt wird. Auf Grundlage einer erfaßten Lenkmomentänderung und einer erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit können zusätzliche Korrekturverhältnisse ermittelt werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Lenksteuersystem für ein Fahrzeug.
Von der Anmelderin stammende Hinweise im Stand der Technik, ein
schließlich derjenigen, die durch die japanischen offengelegten Patentan
meldungen Nr. Hei 5(1993)-197423 und Hei 9(1997)-221054 publik
gemacht wurden, zeigen Technologien für Fahrzeuglenksteuersysteme,
die eine Lenkwinkelunterstützung vorsehen, um das Fahrzeug auf einem
gewünschten Kurs längs einer Fahrbahn einer Straße zu halten. Indem sie
eine feine Lenkunterstützung bereitstellen und dabei verhindern, daß das
Fahrzeug von der Bahn abkommt, verringern diese Technologien stark
den Druck auf den Fahrer, der insbesondere bei langen Hochgeschwindig
keitsfahrten auf einer Autobahn o. dgl. dazu tendiert, größer zu werden.
Im Hinblick auf das gegenseitige Zusammenwirken oder Beeinflussen
dieser Art von Lenkunterstützungssteuerung mit den fahrerseitigen
Lenkaktivitäten sollte die Steuerung vorzugsweise so bewirkt werden,
daß eine Unterstützung über das Moment (die Lenkkraft) anstatt über den
Lenkwinkel gegeben wird. Wenn jedoch eine derartige die Fahrbahn
haltende Lenkmomentunterstützungssteuerung mittels eines Aktuators,
etwa eines Elektromotors, eines herkömmlichen Servolenkmomentunter
stützungssteuersystems durchgeführt wird, nämlich derart, daß sowohl
die bahnhaltende Lenkmomentunterstützungssteuerung als auch die
Servolenkmomentunterstützungssteuerung mit Hilfe desselben Aktuators
durchgeführt werden, kann der Fall auftreten, daß sich diese beiden
Arten von Steuerung gegenseitig stören und hierdurch die fahrerseitige
Wahrnehmung der Lenkantwort des Fahrzeugs beeinträchtigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lenksteuersystem für ein Fahr
zeug bereitzustellen, das eine bahnhaltende Lenkmomentunterstützungs
steuerung mit Hilfe eines Aktuators, etwa eines Elektromotors, eines
herkömmlichen Servolenkmomentunterstützungssteuersystems durch
führt, nämlich derart, daß sowohl die bahnhaltende Lenkmomentunter
stützungssteuerung als auch die Servolenkmomentunterstützungssteue
rung mit Hilfe desselben Aktuators durchgeführt werden, und das dabei
wirksam verhindert, daß sich diese beiden Arten der Steuerung gegen
seitig stören, um so die fahrerseitige Wahrnehmung der Lenkantwort des
Fahrzeugs nicht nachteilig zu beeinflussen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein System zur Lenk
steuerung eines Fahrzeugs vorgesehen, umfassend einen Aktuator,
welcher angetriebene Räder des Fahrzeugs lenkt, eine erste Unterstüt
zungsmomentberechnungseinrichtung zur Berechnung eines ersten
Unterstützungsmoments, um zu bewirken, daß das Fahrzeug längs einer
Bezugslinie auf einer vor dem Fahrzeug liegenden Straße fährt, eine
Lenkmomenterfassungseinrichtung zur Erfassung eines von einem Fahrer
des Fahrzeugs eingegebenen Lenkmoments, eine zweite Unterstützungs
momentberechnungseinrichtung zur Berechnung eines zweiten Unterstüt
zungsmoments, um den Fahrer beim Lenken des Fahrzeugs nach Maß
gabe einer vorbestimmten Charakteristik auf Grundlage des erfaßten
Lenkwinkels zu unterstützen, und eine Manipulationsvariablenberech
nungseinrichtung zur Berechnung einer dem Aktuator zuzuführenden
Manipulationsvariable auf Grundlage des berechneten ersten und zweiten
Unterstützungsmoments, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine
Unterstützungsmomentkorrektureinrichtung zur Korrektur des berech
neten ersten und zweiten Unterstützungsmoments auf Grundlage zumin
dest des erfaßten Lenkmoments umfaßt, wobei die Manipulationsvaria
blenberechnungseinrichtung die Manipulationsvariable auf Grundlage des
korrigierten ersten und zweiten Unterstützungsmoments berechnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 schematisch den Gesamtaufbau eines erfindungsgemäßen
Fahrzeuglenksteuersystems,
Fig. 2 den Aufbau eines in Fig. 1 dargestellten Lenkmechanis
mus,
Fig. 3 ein Blockdiagramm, das funktionell die Arbeitsweise einer
SAS-ECU und einer EPS-ECU, die in Fig. 2 dargestellt sind, bei einem
früher von der Anmelderin vorgeschlagenen Fahrzeuglenksteuersystem
zeigt,
Fig. 4 ein die Funktionsweise der in Fig. 3 dargestellten SAS-
ECU erläuterndes Koordinatensystem, dessen Ursprung auf das Fahrzeug
gelegt ist,
Fig. 5 eine Graphik, die die Kennlinie eines Lenkunterstützungs
moments zeigt, welches von der SAS-ECU oder der EPS-ECU bestimmt
wird, die in Fig. 3 dargestellt sind,
Fig. 6 eine Ansicht ähnlich Fig. 3, die aber die Arbeitsweise des
erfindungsgemäßen Lenksteuersystems zeigt,
Fig. 7 ein Blockdiagramm, das einen Teil einer in Fig. 6 darge
stellten Unterstützungsmomentkorrektur im Detail zeigt,
Fig. 8 eine Ansicht ähnlich Fig. 5, die aber die Kennlinie eines
Lenkunterstützungsmoments zeigt, das durch die SAS-ECU oder die EPS-
ECU bestimmt wird, welche in Fig. 6 dargestellt sind,
Fig. 9 eine Ansicht ähnlich Fig. 7, die aber die Arbeitsweise
eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrzeug
lenksteuersystems zeigt,
Fig. 10 eine Ansicht ähnlich Fig. 7, die aber die Arbeitsweise
eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrzeuglenk
steuersystems zeigt,
Fig. 11 eine Ansicht ähnlich Fig. 7, die aber die Arbeitsweise
eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrzeuglenk
steuersystems zeigt, und
Fig. 12 ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines in Fig. 11
dargestellten Stromdeterminators im Detail zeigt.
Es wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die
beigefügten Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen
Fahrzeuglenksteuersystems. Fig. 2 ist eine erläuternde Ansicht dieses
Systems mit besonderer Konzentration auf den Lenkmechanismus. Wie in
den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist ein am Fahrersitz 12 eines Fahrzeugs 10
befindliches Lenkrad 14 mit einer Lenkwelle 16 verbunden, die ihrerseits
über Universalgelenke 18, 20 mit einer Verbindungswelle 22 verbunden
ist. Die Verbindungswelle 22 ist mit einem Ritzel 26 eines Zahnstangen-
Lenkgetriebes 24 verbunden. Das Ritzel 26 steht in Eingriff mit einer
Zahnstange 28. Eine vom Fahrer in das Lenkrad 14 eingegebene Drehbe
wegung gelangt zum Ritzel 26 und wird in eine lineare Bewegung der
Zahnstange 28 umgesetzt. Diese Linearbewegung setzt sich über Spur
stangen 30 an den gegenüberliegenden Enden einer Vorderachse fort, um
zwei Vorderräder (gelenkte Räder) 32 in der gewünschten Richtung um
zugehörige Achsschenkelbolzen (nicht gezeigt) zu drehen.
Koaxial zur Zahnstange 28 sind ein Elektromotor 38 und ein Kugel
schraubmechanismus 40 angeordnet. Die Ausgabe des Motors 38 wird
durch den Kugelschraubmechanismus 40 in eine lineare Bewegung der
Zahnstange 28 umgesetzt, um so die Zahnstange 28 in einer Richtung zu
bewegen, in der die vom Fahrer über das Lenkrad 14 eingegebene
Lenkkraft (Lenkmoment) verringert oder unterstützt wird.
Ein im Bereich des Zahnstangen-Lenkgetriebes 24 angeordneter Drehmo
mentsensor 42 gibt ein Signal aus, das die Richtung und die Größe der
vom Fahrer eingegebenen Lenkkraft (Lenkmoment) angibt. Ein im Bereich
der Lenkwelle 16 angeordneter Lenkwinkelsensor 44 gibt ein Signal aus,
das die Richtung und die Größe des vom Fahrer eingegebenen Lenkwin
kels angibt. Der Lenkwinkelsensor 44 ist ein Drehcodierer o. dgl.
Raddrehzahlsensoren 46, die im Bereich jedes der Vorderräder 32 an
geordnet sind, und Raddrehzahlsensoren 50 (siehe Fig. 1; nur einer
gezeigt), die im Bereich jedes zweier Hinterräder 48 (nur eines gezeigt)
angeordnet sind, geben Signale nach jedem vorbestimmten Drehwinkel
der zugehörigen Vorder- bzw. Hinterräder aus. Die Raddrehzahlsensoren
46 und 50 sind magnetische Aufnehmer o. dgl. Die Vorderräder 32 sind
angetriebene Räder, die von einem im Vorderbereich des Fahrzeugs 10
angebrachten Motor (nicht gezeigt) angetrieben werden. Die Hinterräder
48 sind freilaufend.
Ein Fahrzeughöhensensor 52 ist im Bereich eines Aufhängungsmecha
nismus (nicht gezeigt) jedes Vorderrads 32 angeordnet. Ein Fahrzeug
höhensensor 54 ist im Bereich eines Aufhängungsmechanismus (nicht
gezeigt) jedes Hinterrads 48 angeordnet. Auf Grundlage des Hubs (der
Verlagerung) des zugehörigen Aufhängungsmechanismus gibt jeder
Höhensensor ein Signal aus, das die Höhe des Fahrzeugs 10 am Sensor
ort angibt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist an der Innenseite einer Windschutzscheibe 60
oberhalb des Fahrersitzes 12 eine mit einem Rückspiegel 62 kombinierte,
einzelne monokulare CCD-Kamera 64 angebracht. Mehrere im Millimeter
wellenbereich arbeitende Radargeräte 66 (in Fig. 1 ist nur ein Radarge
rät gezeigt) sind an geeigneten Stellen einschließlich nahe der vorderen
Stoßstange des Fahrzeugs 10 angeordnet und senden modulierte Wellen
nach vorne aus.
Die CCD-Kamera 64 hat den Zweck, die Straße vor dem Fahrzeug 10
phototechnisch zu erfassen und ein Bildsignal hierüber auszugeben. Wie
in Fig. 2 gezeigt, wird das von der CCD-Kamera 64 ausgegebene
Bildsignal zu einer elektronischen Bildverarbeitungs-Steuereinheit 68
(Bildverarbeitungs-ECU) weitergeleitet, die einen Mikrocomputer umfaßt
und aus dem Bildsignal die auf die Straße aufgemalten Fahrbahngrenzen
(weiße Linien) herausfiltert. Die Ausgangssignale der Millimeterwellen-
Radargeräte 66 werden zu einer ebenfalls einen Mikrocomputer um
fassenden Radarausgabeverarbeitungs-ECU 70 weitergeleitet, wo sie mit
Empfangswellen gemischt werden, die über eine Antenne (nicht gezeigt)
empfangen und zur Entscheidung herangezogen werden, ob sich vor dem
Fahrzeug 10 ein festes Objekt befindet oder nicht, etwa ein anderes
Fahrzeug.
Das erfindungsgemäße Fahrzeuglenksteuersystem weist außerdem eine
elektronische Steuereinheit 74 (gezeigt als "SAS-ECU") auf, die ebenso
einen Mikrocomputer umfaßt. Die Ausgangssignale der Bildverarbeitungs-
ECU 68, der Radarausgabeverarbeitungs-ECU 70, des Drehmomentsen
sors 42 usw. werden in die SAS-ECU 74 eingegeben.
Das System ist außerdem mit einer zweiten elektronischen Steuereinheit
76 (gezeigt als "EPS-ECU") ausgestattet, die ebenfalls einen Mikrocom
puter umfaßt. Die Ausgangssignale des Drehmomentsensors 42, der Rad
drehzahlsensoren 46 usw. werden in die EPS-ECU 76 eingegeben.
Die SAS-ECU 74 und die EPS-ECU 76 können miteinander über eine
Signalleitung 78 kommunizieren. Die SAS-ECU 74 berechnet ein später
erläutertes Bahnhaltelenkunterstützungsmoment und sendet dieses an die
EPS-ECU 76. Die EPS-ECU 76 berechnet ein Servolenkunterstützungs
moment und berechnet auf Grundlage des berechneten Servolenkunter
stützungsmoments und des gelieferten Bahnhaltelenkunterstützungs
moments ein endgültiges Lenkunterstützungsmoment. Sodann berechnet
oder ermittelt sie auf Grundlage des berechneten endgültigen Lenkunter
stützungsmoments eine Manipulationsvariable (Motorstrom), die dem
Elektromotor 38 zuzuführen ist.
Die EPS-ECU 76 ist mit einem Motortreiber 80 verbunden. Der Motor
treiber 80 ist mit einer bekannten Brückenschaltung (nicht gezeigt)
ausgestattet, die sich aus vier FET-Leistungsschaltern zusammensetzt,
deren Ein-/Aus-Zustand die Richtung bestimmt, in der der Elektromotor
angetrieben wird.
Die EPS-ECU 76 berechnet oder bestimmt den Motorstrom (Manipula
tionsvariable) über das Tastverhältnis im Rahmen einer PWM (Pulsweiten
modulation) und gibt ihn an den Motortreiber 80 aus. Die EPS-ECU 76
steuert so mittels des Tastgrads die FET-Schalter, um den Motorstrom
derart zu regulieren, daß der Elektromotor 38 das benötigte Unterstüt
zungsmoment erzeugt.
An einer Stelle nahe des Schwerpunkts des Fahrzeugs 10 ist ein Gierra
tensensor 82 angebracht. Der Gierratensensor 82 gibt ein Signal aus, das
die Gierrate (Gierwinkelgeschwindigkeit) um die vertikale Achse (die
Achse der Schwerkraft) im Schwerpunkt des Fahrzeugs 10 angibt.
Eine geeignete Anzahl von am Lenkrad 14 vorgesehenen Tastdrucksenso
ren 84 gibt Drucksignale aus, welche angeben, ob der Fahrer das Lenk
rad 14 bedient oder nicht. Eine geeignete Anzahl von zweiten Tast
drucksensoren 86, die unter dem Fahrersitz angebracht sind, gibt Signale
aus, die angeben, ob der Fahrer sitzt oder nicht.
Darüber hinaus ist dieses System mit einem Navigationssystem 88
ausgestattet. Das Navigationssystem 88 beinhaltet eine CPU (nicht
gezeigt), eine CD-ROM (nicht gezeigt), welche die Navigationsinformatio
nen einschließlich einer Straßenkarte der Orte, von denen erwartet wird,
daß das Fahrzeug 10 dort fährt, der Richtungsinformationen in der
Straßenkarte usw. speichert, und einen GPS-(Global Positioning System)
Empfänger (nicht gezeigt), der von einem GPS-Satellitenpositionssystem
Signale erhält und die momentane Position des Fahrzeugs 10 erfaßt.
Ein Bremsschalter 90, der einem Bremspedal (nicht gezeigt) nahe des
Bodens am Fahrersitz 12 zugeordnet ist, gibt ein Signal aus, das das
Niederdrücken des Bremspedals durch den Fahrer angibt. Ein Beschleuni
gerstellungssensor 92, der einem Beschleuniger- bzw. Gaspedal (nicht
gezeigt) zugeordnet ist, gibt ein Signal aus, das die Stärke des Nieder
drückens des Beschleunigerpedals durch den Fahrer angibt.
Nachstehend werden die Bahnhaltelenkmomentunterstützungssteuerung
und die Servolenkmomentunterstützungssteuerung gemäß dem früher
von der Anmelderin vorgeschlagenen System erläutert.
Wie oben angesprochen, sollte die Bahnhaltelenkmomentunterstützungs
steuerung angesichts der gegenseitigen Beeinflussung oder Wechselwir
kung zwischen dieser Art von Lenkunterstützungssteuerung und den
fahrerseitigen Lenkaktivitäten vorzugsweise so bewirkt werden, daß eine
Unterstützung über das Moment (die Lenkkraft) anstatt über den Lenk
winkel erfolgt. Wenn das System so ausgebildet ist, daß zu diesem
Zweck ein Aktuator (der Elektromotor 38) der Servolenkmomentunter
stützungssteuerung verwendet wird, kann das System vorteilhafterweise
vereinfacht werden. Aus diesem Grund schlägt die Anmelderin in der
japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. Hei 11(1999)-78948
ein Fahrzeuglenksteuersystem vor, das die Bahnhaltelenkmomentunter
stützungssteuerung und die Servolenkmomentunterstützungssteuerung
mit Hilfe desselben Aktuators (des Elektromotors 38) durchführt.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das die Ausgestaltung dieses früher vor
geschlagenen Fahrzeuglenksteuersystems zeigt. Fig. 4 ist eine erläu
ternde Ansicht, die ein Koordinatensystem zeigt, dessen Ursprung auf
das Fahrzeug 10 gelegt ist, um die Arbeitsweise der im Blockdiagramm
der Fig. 3 dargestellten Steuerung zu erläutern. In Fig. 3 zeigt der als
"SAS" dargestellte Block die Ausgestaltung der von der SAS-ECU 74
durchgeführten Steuerung, wohingegen der als "EPS" dargestellte Block
die von der EPS-ECU 76 durchgeführte Steuerung zeigt.
Es wird nun kurz die Arbeitsweise dieses früher vorgeschlagenen Fahr
zeuglenksteuersystems erläutert. Wie in Fig. 3 dargestellt, bestimmt die
SAS-ECU 74 das Bahnhaltelenkunterstützungsmoment derart, daß das
Fahrzeug 10 längs der Mitte einer durch Fahrbahnränder begrenzten
Fahrbahn fährt, wie in Fig. 4 gezeigt.
Speziell wird durch Bildverarbeitung der Ausgangssignale der CCD-
Kamera 64 in der Bildverarbeitungs-ECU 68 eine gewünschte Folge von
Punkten in der Mitte einer Fahrbahn aus den Bahnrändern ermittelt. Aus
der Fahrzeugposition relativ zu dieser gewünschten Folge von Punkten
werden eine seitliche Abweichung Ym von einem gewünschten Kurs und
ein gewünschter Kurvenradius R berechnet.
Sodann werden auf Grundlage der berechneten seitlichen Abweichung
Ym vom gewünschten Kurs eine Gierrate γm berechnet, die erforderlich
ist, um einen gewünschten Punkt zu erreichen, und auf Grundlage der
Differenz Δγ (gewünschte Gierratenkorrektur) zwischen der berechneten
Gierrate γm und der erfassten Gierrate γ ein Moment Δγt berechnet, das
erforderlich ist, um den gewünschten Punkt zu erreichen. Gleichzeitig
werden aus dem gewünschten Kurvenradius R eine gewünschte Kurven
gierrate γR berechnet und auf Grundlage der berechneten gewünschten
Kurvengierrate γR ein gewünschtes Kurvenmoment Rt berechnet. Die
berechneten Momente Δγt und Rt werden miteinander addiert, und die
Summe wird mit einem Faktor multipliziert (in der Figur nicht gezeigt,
aber ermittelt auf Grundlage eines Schätzzustands des Fahrzeugs 10),
um ein Bahnhaltelenkunterstützungsmoment TLK (nachfolgend "Unter
stützungsmoment TLK" genannt) zu ermitteln oder zu berechnen.
Sofern ein Lenkmoment τh erfaßt wird, also mit anderen Worten der
Fahrer ein Lenkmoment eingibt, multipliziert die EPS-ECU 76 das erfaßte
Moment τh mit einem Verstärkungsfaktor (in der Figur nicht gezeigt) und
bestimmt das Produkt als Servolenkunterstützungsmoment (nachfolgend
"Unterstützungsmoment TPS" genannt).
Fig. 5 ist eine erläuternde Graphik, die die Kennliniencharakteristik des
Unterstützungsmoments TLK oder TPS darstellt. Bei der in Fig. 3 dar
gestellten Steuerung wird das Unterstützungsmoment TLK oder TPS in
Antwort auf eine seitliche Abweichung Ym von der Fahrbahnmitte (vom
gewünschten Kurs) bzw. auf ein erfasstes Moment τh erzeugt, wie in
Fig. 5 gezeigt.
Wie vorstehend angesprochen, addiert die EPS-ECU 76 das Unterstüt
zungsmoment TPS (soweit berechnet) zu dem von der SAS-ECU 74
gelieferten Unterstützungsmoment TLK und bestimmt die Summe als
endgültiges Lenkunterstützungsmoment TA (nachfolgend "endgültiges
Unterstützungsmoment TA" genannt). Die EPS-ECU 76 bestimmt oder
berechnet einen Motorstrom auf Grundlage des endgültigen Unterstüt
zungsmoments TA und liefert den Strom über den Motortreiber 80 zum
Elektromotor 38, um diesen anzutreiben.
Somit werden die beiden Arten von Unterstützungsmomenten TLK, TPS
bei dem früher vorgeschlagenen Steuersystem einfach miteinander
addiert. Da jedoch nur ein Elektromotor 38 für die zweierlei Zwecke
verwendet wird, können die beiden Arten der Steuerung sich manchmal
gegenseitig stören.
Um spezieller zu sein, kann es beispielsweise dem Fahrer gefallen,
entlang der Mitte einer Fahrbahn nur unter geringfügiger Berührung des
Lenkrads 10 zu fahren, während die Bahnhaltelenkmomentunterstüt
zungssteuerung im Gange ist. Da das vom Fahrer eingegebene Moment
(das erfaßte Moment) dann gering ist, wird die Servolenkmomentunter
stützungssteuerung nicht durchgeführt, weswegen keine Beeinflussung
der Steuerung auftritt. Wenn jedoch der Fahrer ein stärkeres Moment
eingibt, beispielsweise um einem Hindernis auf der Straße auszuweichen
oder um die Fahrbahn zu wechseln, führt dies zur Einleitung des Unter
stützungsmoments TPS. Das erzeugte Moment TPS kann sich gelegent
lich mit dem Unterstützungsmoment TLK "überkreuzen" und die Wahr
nehmung des Fahrers, wie die Lenkung des Fahrzeugs reagiert, nachteilig
beeinflussen.
Die Erfindung hat daher die Zielsetzung, ein Fahrzeuglenksteuersystem
bereitzustellen, das wirksam verhindern kann, daß sich die beiden Arten
der Steuerung gegenseitig stören, um so die fahrerseitige Wahrnehmung
der Lenkantwort des Fahrzeugs nicht nachteilig zu beeinflussen.
Angesichts des vorstehenden ist bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug
lenksteuersystem die in Fig. 3 dargestellte Ausbildung so abgewandelt,
wie in Fig. 6 dargestellt.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das den modifizierten Teil im Detail zeigt.
Fig. 8 ist eine Graphik ähnlich Fig. 5, die aber die Kennliniencharak
teristik des bei der modifizierten Ausbildung erhaltenen Unterstützungs
moments zeigt.
Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeuglenksteuersystems
wird nun hauptsächlich mit Bezug auf Fig. 7 erläutert. Dabei wird ein
erstes Verhältnis (Korrekturkoeffizient) RTO1 nach Maßgabe einer Cha
rakteristik 100 auf Grundlage des erfaßten Moments τh berechnet,
derart, daß das Unterstützungsmoment TLK durch Multiplikation mit dem
berechneten Verhältnis RTO1 korrigiert wird. Das Verhältnis RTO1 wird
als Wert berechnet, welcher von 0 bis 1,0 reicht.
In ähnlicher Weise wird ein zweites Verhältnis (Korrekturkoeffizient)
RTO2 nach Maßgabe einer Charakteristik 102 auf Grundlage des erfaßten
Moments τh berechnet, derart, daß das Unterstützungsmoment TPS
durch Multiplikation mit dem berechneten Verhältnis RTO2 korrigiert
wird.
Sodann werden die korrigierten Unterstützungsmomente TLK, TPS an
einer Additionsstelle 104 miteinander addiert, um das endgültige Unter
stützungsmoment TA zu berechnen. Auf Grundlage des berechneten
endgültigen Unterstützungsmoments TA wird ein Basistrom (über das
Tastverhältnis bei der Pulsweitenmodulation) berechnet, und es wird ein
Dämpf- oder "Dumping"-Korrekturfaktor Kd zum Basisstrom addiert oder
hiervon abgezogen, um den Motorstrom (Manipulationsvariable) zu
bestimmen, der über den Motortreiber 80 dem Elektromotor 38 zugeführt
wird.
Wie man anhand der Fig. 7 erkennt, werden die Charakteristiken 100
und 102 so festgelegt, daß sie komplementär oder umgekehrt proportio
nal zueinander sind. Mit anderen Worten beträgt das Verhältnis RTO1 an
einer Stelle a in der Charakteristik 100 1,0, nimmt von hier jedoch mit
zunehmendem erfaßten Moment τh ab und wird null an einer Stelle b.
Das Unterstützungsmoment TLK nimmt dementsprechend vom Punkt a
aus ab und erreicht null an der Stelle b. In der Kennlinie 102 dagegen ist
das Verhältnis RTO2 an einem Punkt c null, nimmt von hier aber bei
größer werdendem erfaßten Moment τh zu und wird 1,0 an einer Stelle
d. Somit ist TPS das alleinige Unterstützungsmoment, das das endgültige
Unterstützungsmoment TA bildet, wenn das erfaßte Moment τh über den
Punkt b hinweg zunimmt.
Bei dem erfindungsgemäßen Steuersystem werden demnach die Unter
stützungsmomente TLK und TPS nicht einfach miteinander addiert. Statt
dessen werden sie durch die Verhältnisse RTO1 und RTO2 aufgeteilt,
nämlich derart, daß sich die Unterstützungsmomente TLK und TPS
gegenseitig aufheben. Wenn die Servolenkmomentunterstützungssteue
rung durchgeführt wird, während die Bahnhaltelenkmomentunterstüt
zungssteuerung im Gange ist, stören sich als Folge diese beiden Arten
der Steuerung daher nicht gegenseitig, weswegen jegliche nachteilige
Auswirkung auf die fahrerseitige Wahrnehmung des Lenkantwortverhal
tens des Fahrzeugs vermieden wird.
Speziell werden die Verhältnisse RTO1, RTO2 derart festgelegt, daß sie
das Auftreten einer störenden Überlagerung der beiden Steuerungsarten
verhindern und daß sie zusätzlich einer verlangten Kennliniencharak
teristik des Unterstützungsmoments genügen, nämlich speziell der bei der
Servolenkmomentunterstützungssteuerung verlangten Charakteristik des
Unterstützungsmoments TPS, wie in Fig. 8 dargestellt. In Fig. 8
besitzen die Unterstützungsmomentkennlinien, speziell die Unterstüt
zungsmomentkennlinie von TPS, einen Kennlinienabschnitt A und einen
Kennlinienabschnitt B (beide gestrichelt gezeigt), derart, daß für eine
gegebene Änderung des erfaßten Moments τh die Größe des nach
Maßgabe des Kennlinienabschnitts B bestimmten Unterstützungsmo
ments TPS kleiner als die nach Maßgabe des Kennlinienabschnitts A
ermittelten ist (entsprechend dem, was später in einem vierten Aus
führungsbeispiel als erfaßte Momentänderung Δτh erläutert wird).
Um dies zu erläutern, haben die Erfinder experimentell herausgefunden,
daß dadurch, daß das Unterstützungsmoment, welches nach Maßgabe
des für ein relativ kleines erfaßtes Moment definierten Kennlinienab
schnitts A erhalten wird, kleiner festgelegt wird als dasjenige, welches
nach Maßgabe des für ein relativ größeres erfaßtes Moment definierten
Kennlinienabschnitts B erhalten wird, daß mit anderen Worten also das
Lenken leichtgemacht wird, wenn das erfaßte Moment relativ gering ist,
wohingegen das Lenken bei größer werdendem erfaßten Moment schwe
rer gemacht wird, man besser das Empfinden des Fahrers trifft, wie sich
das Fahrzeug verhalten sollte. Anders gesagt haben die Erfinder her
ausgefunden, daß eine Festlegung der Kennlinie mit einer konvexen Form
bezüglich des erfaßten Moments, wie dies in Fig. 8 zu erkennen ist, zu
einem verbesserten Lenkantwortverhalten führt, wie es vom Fahrer
wahrgenommen wird.
Um die Kennlinie mit den in Fig. 8 dargestellten Abschnitten A, B zu
erhalten, verwenden die Erfinder die auf Grundlage des erfaßten Mo
ments berechneten Verhältnisse (Korrekturkoeffizienten) RTO1, RTO2
derart, daß das Unterstützungsmoment TLK durch Multiplikation mit dem
Verhältnis RTO1 korrigiert wird, während das erfaßte Moment mit dem
berechneten Verhältnis RTO2 multipliziert wird, um das Unterstützungs
moment TPS zu ermitteln, wobei das endgültige Unterstützungsmoment
TA durch Addition der Unterstützungsmomente TLK, TPS bestimmt wird.
Auf diese Weise führt das System zu einem verbesserten Lenkantwort
verhalten, wie es vom Fahrer wahrgenommen wird.
Fig. 9 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 7, zeigt jedoch die Ausgestaltung
eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrzeug
lenksteuersystems.
Die Erläuterung dieser Ausbildung erfolgt mit Konzentration auf die
Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel. Bei dem zweiten Aus
führungsbeispiel ist ein Schalter 202 an einer Stelle stromabwärts eines
Additionspunkts 200 hinzugefügt, derart, daß dann, wenn das erfaßte
Moment τh kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert X (beispiels
weise 35 kgf.cm) ist, das endgültige Unterstützungsmoment TA in der
gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel bestimmt wird.
Das System ist andererseits so ausgestaltet, daß dann, wenn das erfaßte
Moment τh größer als der vorbestimmte Wert X wird, das Unterstüt
zungsmoment TA nur aus dem Unterstützungsmoment TPS bestimmt
wird. In diesem Fall, wenn das erfaßte Moment größer als der vorbe
stimmte Wert X wird, wird angenommen, daß der Fahrer kein Bahnhalte
lenkunterstützungsmoment wünscht, sondern stattdessen nur das
Servolenkunterstützungsmoment wünscht. Die übrige Ausbildung wie
auch die Vorteile sind die gleichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 10 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 7, zeigt aber die Ausgestaltung
eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrzeuglenk
steuersystems.
Diese Ausbildung wird mit Konzentration auf die Unterschiede zum ersten
Ausführungsbeispiel erläutert. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist
unter Weglassung des Additionspunkts ein Schalter 300 vorgesehen,
derart, daß dann, wenn das erfaßte Moment τh kleiner oder gleich dem
vorbestimmten Wert X (z. B. 35 kgf.cm) ist, das Unterstützungsmoment
TA nur auf Grundlage des Unterstützungsmoments TLK bestimmt wird,
wohingegen dann, wenn das erfaßte Moment größer als der vorbe
stimmte Wert X ist, das Unterstützungsmoment TA allein aus dem
Unterstützungsmoment TPS bestimmt wird. Die übrige Ausbildung
ebenso wie die Vorteile gleichen denen des ersten Ausführungsbeispiels.
Fig. 11 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 7, zeigt aber die Ausgestaltung
eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrzeuglenk
steuersystems.
Das System nach dem vierten Ausführungsbeispiel weist einen SAS-
Stromkalkulator, einen TPS-Stromkalkulator und einen Stromdeterminator
400 auf. Speziell wird das Unterstützungsmoment TLK anhand der in
Fig. 8 gezeigten und im Rahmen des ersten Ausführungsbeispiels
angesprochenen Charakteristik bestimmt, wohingegen das Unterstüt
zungsmoment TPS anhand der in Fig. 8 durch die durchgezogenene
Linie gezeigten Charakteristik berechnet wird. Auf Grundlage der er
mittelten Momente TLK, TPS berechnen der SAS-Stromkalkulator und der
TPS-Stromkalkulator die Basisströme, korrigieren dieselben mit dem
Korrekturfaktor Kd und bestimmen Stromwerte (gezeigt als "TLK-Strom"
und "TPS-Strom"). Der TLK-Strom und der TPS-Strom, die so berechnet
wurden, werden in den Stromdeterminator 400 eingegeben, welcher auf
Grundlage dieser Stromwerte den dem Elektromotor 38 zuzuführenden
Motorstrom bestimmt.
Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, das die Ausgestaltung des Stromdetermi
nators 400 im Detail zeigt.
Um diesen zu erläutern, sind bei dem vierten Ausführungsbeispiel zusätz
lich zu den bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Verhält
nissen RTO1 und RTO2 drei Arten von Verhältnissen RTO3, RTO4 und
RTO5 vorbereitet, nämlich in solcher Weise, daß sie anhand von dort
dargestellten Charakteristiken 410, 412, 414 bestimmt werden.
Speziell werden als Korrektur für das Unterstützungsmoment TLK das
Verhältnis RTO3 in Abhängigkeit von der erfaßten Momentänderung Δτh
(entsprechend der beim ersten Ausführungsbeispiel angesprochenen
Änderung des erfaßten Moments (die eine Lenkgeschwindigkeit angibt),
die durch Berechnung der ersten Ableitung oder Differenz des erfaßten
Moments τh erhalten wird) nach Maßgabe der Charakteristik 410 be
stimmt und das Verhältnis RTO4 in Abhängigkeit von der Fahrzeug
geschwindigkeit V nach Maßgabe der Charakteristik 412 bestimmt.
Der vom SAS-Stromkalkulator berechnete TLK-Strom wird durch Multipli
kation mit den drei Verhältnissen RTO3, RTO4 und RTO1 an einer
Multiplikationsstelle 402 korrigiert. Das Verhältnis RTO1 wird mit Hilfe
einer Charakteristik 406 ermittelt, die identisch zu der beim ersten
Ausführungsbeispiel angesprochenen Charakteristik 100 ist. Als Korrek
tur für das Unterstützungsmoment TPS wird außerdem das Verhältnis
RTO5 in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V nach Maßgabe
der Charakteristik 414 bestimmt. Der vom TPS-Stromkalkulator berech
nete TPS-Strom wird durch Multiplikation mit den beiden Verhältnissen
RTO5, RTO2 an einer Multiplikationsstelle 404 korrigiert. Das Verhältnis
RTO2 wird mit Hilfe einer Charakteristik 408 bestimmt, welche identisch
zu der beim ersten Ausführungsbeispiel angesprochenen Charakteristik
102 ist.
Die auf die erfaßte Momentänderung Δτh bezogene Charakteristik 410
zur Ermittlung des Verhältnisses RTO3 wird so festgelegt, wie dies in der
Figur gezeigt ist. Um dies zu erläutern, wird der Korrekturfaktor Kd beim
ersten bis vierten Ausführungsbeispiel dazu verwendet, den Motorstrom
so zu bestimmen, daß eine nachteilige Beeinflussung der fahrerseitigen
Wahrnehmung der Lenkantwort des Fahrzeugs vermieden wird und zu
dem die Wahrnehmung des Fahrers verbessert wird, wie die Fahrzeuglen
kung anspricht. Nachteiligerweise kann diese Ausbildung jedoch manch
mal Trägheitskräfte erzeugen, die die Lenkaktivitäten des Fahrers ein
schränken. Obwohl diese Ausbildung eine nachteilige Beeinflussung der
fahrerseitigen Wahrnehmung des Lenkverhaltens des Fahrzeugs ver
meiden kann, reicht sie somit nicht aus, um die fahrerseitige Wahrneh
mung des Lenkverhaltens des Fahrzeugs weiter zu verbessern.
Angesichts dieses Problems wird zusätzlich das Verhältnis RTO3 in
Abhängigkeit von der erfaßten Momentänderung Δτh bestimmt, und die
Charakteristik 410 zur Ermittlung dieses Verhältnisses wird derart ausge
legt, daß das Verhältnis bei zunehmender erfaßter Momentänderung (also
Lenkgeschwindigkeit) Δτh abnimmt und an einem Punkt e null wird. Da
das Unterstützungsmoment TLK auf diese Weise mit zunehmender
Lenkgeschwindigkeit kleiner wird und null wird, wenn die Lenkgeschwin
digkeit größer als ein dem Punkt e entsprechender Wert ist, kann der
Fahrer ein besseres Lenkgefühl genießen, ohne behindert zu werden,
wenn er das Lenkrad 14 rasch bewegt.
Was das in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V festgelegte
Verhältnis RTO4 anbelangt, so wird die Charakteristik 412 zur Bestim
mung dieses Verhältnisses so festgelegt, daß sie mit zunehmender
Fahrzeuggeschwindigkeit V allmählich abnimmt, da der Reibungskoeffi
zient an der Grenze zwischen Reifen und Straße bei zunehmender Fahr
zeuggeschwindigkeit abnimmt. Was das in ähnlicher Weise in Abhängig
keit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V festgelegte andere Verhältnis
RTO5 für das Unterstützungsmoment TPS anbelangt, so wird die Charak
teristik 414 zur Ermittlung dieses Verhältnisses in der dargestellten Weise
ausgelegt, nämlich derart, daß der Fahrer bei jeder Fahrzeuggeschwindig
keit die Lenkung als weich wahrnimmt.
Mit einer Ausgestaltung des vierten Ausführungsbeispiels in der vor
stehenden Weise bleiben die Lenkaktivitäten des Fahrers unbehindert,
was gewährleistet, daß die fahrerseitige Wahrnehmung des Lenkantwort
verhaltens des Fahrzeugs nicht nachteilig beeinflußt wird, und ein kom
fortableres Lenkgefühl verliehen wird.
Das erste bis vierte Ausführungsbeispiel sind demnach mit einem System
zur Lenksteuerung eines Fahrzeugs (10) ausgebildet, umfassend: einen
Aktuator (Elektromotor 38), der angetriebene Räder (32) des Fahrzeugs
(10) lenkt, eine erste Unterstützungsmomentberechnungseinrichtung
(SAS-ECU 74) zur Berechnung eines ersten Unterstützungsmoments
(TLK), um zu bewirken, daß das Fahrzeug längs einer Bezugslinie auf
einer vor dem Fahrzeug liegenden Straße fährt, eine Lenkmomenterfas
sungseinrichtung (Momentsensor 42) zur Erfassung eines von einem
Fahrer des Fahrzeugs eingegebenen Lenkmoments (τh), eine zweite
Unterstützungsmomentberechnungseinrichtung (EPS-ECU 76) zur Berech
nung eines zweiten Unterstützungsmoments (TPS), um den Fahrer beim
Lenken des Fahrzeugs nach Maßgabe einer vorbestimmten Charakteristik
(dargestellt in Fig. 8) auf Grundlage des erfaßten Lenkmoments (τh) zu
unterstützen, und eine Manipulationsvariablenberechnungseinrichtung
(EPS-ECU 74) zur Berechnung einer dem Aktuator zuzuführenden Mani
pulationsvariable (TA) auf Grundlage des berechneten ersten und zweiten
Unterstützungsmoments (TLK, TPS). Das System umfaßt: eine Unterstüt
zungsmomentkorrektureinrichtung (EPS-ECU 76) zur Korrektur des
berechneten ersten und zweiten Unterstützungsmoments (TLK, TPS) auf
Grundlage zumindest des erfaßten Lenkmoments (τh), wobei die Manipu
lationsvariablenberechnungseinrichtung (EPS-ECU 76) die Manipulations
variable (TA) auf Grundlage des korrigierten ersten und zweiten Unter
stützungsmoments berechnet.
Wenn hierbei die Servolenkmomentunterstützungssteuerung durchgeführt
wird, während die Bahnhaltelenkmomentunterstützungssteuerung im
Gange ist, können die beiden Arten von Unterstützungsmomenten auf
geteilt werden und verhindert werden, daß die beiden Arten der Steue
rung sich gegenseitig störend überlagern. Daher werden nachteilige
Auswirkungen auf die fahrerseitige Wahrnehmung des Lenkverhaltens
des Fahrzeugs vermieden.
Bei dem System ermittelt die Unterstützungsmomentkorrektureinrichtung
Korrekturkoeffizienten (RTO1, RTO2) auf Grundlage des erfaßten Lenk
moments (τh) und korrigiert das berechnete erste und zweite Unterstüt
zungsmoment durch Multiplikation mit den Korrekturkoeffizienten.
Speziell ermittelt die Unterstützungsmomentkorrektureinrichtung Korrek
turkoeffizienten (RTO1, RTO2) auf Grundlage des erfaßten Lenkmoments
(τh) nach Maßgabe zweier komplementär zueinander vorbestimmter
Charakteristiken (100, 102) und korrigiert das berechnete erste und
zweite Unterstützungsmoment durch Multiplikation mit den Korrekturko
effizienten.
Wenn hierbei die Servolenkmomentunterstützungssteuerung durchgeführt
wird, während die Bahnhaltelenkmomentunterstützungssteuerung läuft,
können die beiden Arten von Unterstützungsmomenten wirksam verteilt
werden und verhindert werden, daß die beiden Arten der Steuerung sich
gegenseitig störend überlagern. Daher werden nachteilige Auswirkungen
auf die fahrerseitige Wahrnehmung des Lenkverhaltens des Fahrzeugs
vermieden.
Bei dem System umfaßt die Unterstützungsmomentkorrektureinrichtung:
eine Lenkmomentänderungsbestimmungseinrichtung (Momentsensor 42,
EPS-ECU 76) zur Bestimmung einer Änderung des Lenkmoments (Δτh),
wobei die Unterstützungsmomentkorrektureinrichtung eines der berech
neten ersten und zweiten Unterstützungsmomente auf Grundlage zumin
dest der ermittelten Änderung des Lenkmoments korrigiert. Speziell
bestimmt die Unterstützungsmomentkorrektureinrichtung einen Korrektur
koeffizienten (RTO3) auf Grundlage der ermittelten Änderung des Lenk
moments (Δτh) und korrigiert das eine der berechneten ersten und
zweiten Unterstützungsmomente durch Multiplikation mit dem Korrektur
koeffizienten.
Hierbei kann der Fahrer ein besseres Lenkgefühl genießen, ohne durch
die Trägheitskraft bedingt durch den Dämpf- oder "Dumping"-Korrektur
faktor behindert zu werden, wenn er das Lenkrad 14 rasch bewegt.
Wenn die Servolenkmomentunterstützungssteuerung durchgeführt wird,
während die Bahnhaltelenkmomentunterstützungssteuerung läuft, können
die beiden Arten von Unterstützungsmomenten wirksam verteilt werden,
was verhindert, daß die beiden Arten der Steuerung sich gegenseitig
stören. Nachteilige Auswirkungen auf die fahrerseitige Wahrnehmung des
Lenkverhaltens des Fahrzeugs werden so vermieden.
Bei dem System umfaßt die Unterstützungsmomentkorrektureinrichtung:
eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung (Raddrehzahlsenso
ren 46, 50) zur Erfassung einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (V),
wobei die Unterstützungsmomentkorrektureinrichtung das berechnete
erste und zweite Unterstützungsmoment auf Grundlage zumindest der
erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit korrigiert. Speziell bestimmt die
Unterstützungsmomentkorrektureinrichtung Korrekturkoeffizienten
(RTO4, RTO5) auf Grundlage der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit (V)
und korrigiert das berechnete erste und zweite Unterstützungsmoment
durch Multiplikation mit den Korrekturkoeffizienten.
Wenn hierbei die Servolenkmomentunterstützungssteuerung durchgeführt
wird, während die Bahnhaltelenkmomentunterstützungssteuerung im
Gange ist, können die beiden Arten von Unterstützungsmomenten
wirksam verteilt werden, was verhindert, daß die beiden Arten der
Steuerung sich gegenseitig stören. Nachteilige Auswirkungen auf die
fahrerseitige Wahrnehmung des Lenkantwortverhaltens des Fahrzeugs
werden so vermieden, und es wird ermöglicht, daß der Fahrer die Len
kung bei jeder Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängig von einer Änderung
des Reibungskoeffizienten an der Grenze zwischen Reifen und Straße als
weich wahrnimmt.
Bei dem System umfaßt die vorbestimmte Charakteristik einen ersten
Kennlinienabschnitt (A) und einen zweiten Kennlinienabschnitt (B), die
jeweils relativ zu dem erfaßten Lenkmoment derart festgelegt sind, daß
für eine gegebene Änderung des erfaßten Lenkmoments (Δτh) ein Betrag
des nach Maßgabe des zweiten Kennlinienabschnitts berechneten zwei
ten Unterstützungsmoments kleiner als ein nach Maßgabe des ersten
Kennlinienabschnitts berechneter ist.
Da dabei das Lenken leichtgemacht wird, wenn das erfaßte Moment
relativ klein ist, wohingegen das Lenken bei zunehmendem erfaßten
Moment schwerer gemacht wird, wird so besser das Empfinden des
Fahrers getroffen, wie das Fahrzeug ansprechen sollte. Wenn die Servo
lenkmomentunterstützungssteuerung durchgeführt wird, während die
Bahnhaltelenkmomentunterstützungssteuerung im Gange ist, können die
beiden Arten von Unterstützungsmomenten wirksam aufgeteilt werden,
wodurch verhindert wird, daß sich die beiden Arten der Steuerung
gegenseitig stören. Nachteilige Auswirkungen auf die fahrerseitige
Wahrnehmung des Lenkantwortverhaltens des Fahrzeugs werden deswe
gen vermieden.
Das System umfaßt ferner: eine Momentvergleichseinrichtung (EPS-ECU
76, Schalter 202) zum Vergleichen des erfaßten Moments (τh) mit einem
vorbestimmten Wert (X), wobei die Unterstützungsmomentkorrekturein
richtung das berechnete erste und zweite Unterstützungsmoment (TLK,
TPS) auf Grundlage des erfaßten Lenkmoments korrigiert, wenn das
erfaßte Moment kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, wohin
gegen sie das berechnete zweite Unterstützungsmoment (TPS) korrigiert,
wenn das erfaßte Moment größer als der vorbestimmte Wert ist, wie im
Zusammenhang mit Fig. 9 erwähnt.
Das System umfaßt ferner: eine Momentvergleichseinrichtung (EPS-ECU
76, Schalter 300) zum Vergleichen des erfaßten Moments (τh) mit einem
vorbestimmten Wert (X), wobei die Unterstützungsmomentkorrekturein
richtung dann, wenn das erfaßte Moment kleiner oder gleich dem vor
bestimmten Wert ist, das berechnete erste Unterstützungsmoment (TLK)
auf Grundlage des erfaßten Lenkmoments korrigiert, wohingegen sie
dann, wenn das erfaßte Moment größer als der vorbestimmte Wert ist,
das berechnete zweite Unterstützungsmoment (TPS) korrigiert, wie im
Zusammenhang mit Fig. 10 erwähnt.
Bei dem Vorstehenden ist zu beachten, daß die mit Bezug auf die erste
bis vierte Ausführungsform beschriebenen Ausbildungen Beispiele sind
und die Erfindung nicht hierauf beschränkt sein soll. Etwa könnte bei dem
ersten Ausführungsbeispiel zusätzlich zum erfaßten Moment die erfaßte
Momentänderung verwendet werden. Ebenso könnte beim ersten bis
dritten Ausführungsbeispiel die Verhältniskorrektur erfolgen, nachdem der
Motorstrom berechnet wurde. Beim vierten Ausführungsbeispiel könnten
auch die Unterstützungsmomente TLK, TPS zunächst Gegenstand der
Verhältniskorrektur sein.
Ferner ist zu beachten, daß das Verhältnis, obwohl es beim ersten bis
vierten Ausführungsbeispiel als Multiplikationsfaktor definiert ist, auch
ein additiver Faktor sein kann, sofern die Unterstützungsmomente TLK,
TPS geeignet bestimmt werden.
Außerdem ist zu beachten, daß die SAS-ECU 74 das Servolenkunterstüt
zungsmoment TPS ermitteln oder berechnen kann, wenngleich das erste
bis vierte Ausführungsbeispiel so ausgestaltet sind, daß dort die EPS-ECU
76 diese Ermittlung oder Berechnung durchführt.
Schließlich ist zu beachten, daß der Lenkwinkelsensor 44 und andere
Sensoren in anderer Weise ausgestaltet sein können als zuvor beschrie
ben und daß ihre Anbringungsorte lediglich durch die Notwendigkeit
beschränkt sind, die benötigten Werte zu liefern.
Zusammenfassend wird ein System zur Lenksteuerung eines Fahrzeugs
vorgeschlagen, welches einen Elektromotor umfaßt, der zur Servolenk
momentunterstützungssteuerung verwendet wird. Bei diesem System
wird ein der Fahrbahnhaltung dienendes Lenkunterstützungsmoment,
welches bewirkt, daß das Fahrzeug längs der Mitte einer vor dem Fahr
zeug liegenden Straße fährt, berechnet, während gleichzeitig ein Servo
lenkunterstützungsmoment berechnet wird, welches den Fahrer beim
Lenken unterstützt. Sodann werden auf Grundlage eines erfaßten Lenk
moments Verhältnisse berechnet. Die Unterstützungsmomente werden
durch Multiplikation mit diesen Verhältnissen korrigiert und sodann
miteinander addiert, um ein endgültiges Unterstützungsmoment zu
bestimmen. Auf Grundlage dieses endgültigen Unterstützungsmoments
wird ein dem Elektromotor zuzuführender Motorstrom ermittelt. Hierdurch
kann wirksam verhindert werden, daß die beiden Arten der Steuerung
sich gegenseitig stören, so daß die fahrerseitige Wahrnehmung des
Lenkverhaltens des Fahrzeugs nicht ungünstig beeinträchtigt wird. Auf
Grundlage einer erfaßten Lenkmomentänderung und einer erfaßten
Fahrzeuggeschwindigkeit können zusätzliche Korrekturverhältnisse
ermittelt werden.
Claims (10)
1. System zur Lenksteuerung eines Fahrzeugs (10), umfassend:
- 1. einen Aktuator (38), welcher angetriebene Räder (32) des Fahrzeugs (10) lenkt,
- 2. eine erste Unterstützungsmomentberechnungseinrichtung (74) zur Berechnung eines ersten Unterstützungsmoments (TLK), um zu bewirken, daß das Fahrzeug (10) längs einer Bezugslinie auf einer vor dem Fahrzeug (10) liegenden Stra ße fährt,
- 3. eine Lenkmomenterfassungseinrichtung (42) zur Erfassung eines von einem Fahrer des Fahrzeugs (10) eingegebenen Lenkmoments (τh),
- 4. eine zweite Unterstützungsmomentberechnungseinrichtung (76) zur Berechnung eines zweiten Unterstützungsmoments (TPS), um den Fahrer beim Lenken des Fahrzeugs (10) nach Maßgabe einer vorbestimmten Charakteristik auf Grundlage des erfaßten Lenkwinkels (τh) zu unterstützen, und
- 5. eine Manipulationsvariablenberechnungseinrichtung (74) zur Berechnung einer dem Aktuator (38) zuzuführenden Manipu lationsvariable (TA) auf Grundlage des berechneten ersten und zweiten Unterstützungsmoments (TLK, TPS),
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unter
stützungsmomentkorrektureinrichtung (76) Korrekturkoeffizienten
(RTO1, RTO2) auf Grundlage des erfaßten Lenkmoments (τh)
ermittelt und das berechnete erste und zweite Unterstützungs
moment (TLKI TPS) durch Multiplikation mit diesen Korrekturkoeffi
zienten korrigiert.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unter
stützungsmomentkorrektureinrichtung (76) Korrekturkoeffizienten
(RTO1, RTO2) auf Grundlage des erfaßten Lenkmoments (τh) nach
Maßgabe zweier komplementär zueinander vorbestimmter Charak
teristiken (100, 102) ermittelt und das berechnete erste und
zweite Unterstützungsmoment (TLK, TPS) durch Multiplikation mit
diesen Korrekturkoeffizienten korrigiert.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß es eine Lenkmomentänderungsbestimmungseinrichtung
(42, 76) zur Bestimmung einer Änderung des Lenkmoments (Δτh)
umfaßt, wobei die Unterstützungsmomentkorrektureinrichtung (76)
eines der berechneten ersten und zweiten Unterstützungsmomente
auf Grundlage zumindest der bestimmten Änderung des Lenkmo
ments korrigiert.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unter
stützungsmomentkorrektureinrichtung (76) einen Korrekturkoeffi
zienten (RTO3) auf Grundlage der bestimmten Änderung des
Lenkmoments (Δτh) bestimmt und das eine der berechneten ersten
und zweiten Unterstützungsmomente durch Multiplikation mit
diesem Korrekturkoeffizienten korrigiert.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß es eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung
(46, 50) zur Erfassung einer Geschwindigkeit (V) des Fahrzeugs
(10) umfaßt, wobei die Unterstützungsmomentkorrektureinrichtung
(76) das berechnete erste und zweite Unterstützungsmoment
(TLK, TPS) auf Grundlage zumindest der erfaßten Fahrzeugge
schwindigkeit (V) korrigiert.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unter
stützungsmomentkorrektureinrichtung (76) Korrekturkoeffizienten
(RTO4, RTO5) auf Grundlage der erfaßten Fahrzeuggeschwindig
keit (V) bestimmt und das berechnete erste und zweite Unterstüt
zungsmoment (TLK, TPS) durch Multiplikation mit diesen Korrek
turkoeffizienten korrigiert.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich
net, daß die vorbestimmte Charakteristik einen ersten Charak
teristikbereich (A) und einen zweiten Charakteristikbereich (B)
umfaßt, die jeweils relativ zum erfaßten Lenkmoment derart festge
legt sind, daß für eine gegebene Änderung des erfaßten Lenkmo
ments (Δτh) ein Betrag des nach Maßgabe des zweiten Charak
teristikbereichs (B) berechneten zweiten Unterstützungsmoments
kleiner als ein nach Maßgabe des ersten Charakteristikbereichs (A)
berechneter ist.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend eine
Momentvergleichseinrichtung (76, 202) zum Vergleichen des
erfaßten Moments (τh) mit einem vorbestimmten Wert (X), wobei
die Unterstützungsmomentkorrektureinrichtung (76) das berech
nete erste und zweite Unterstützungsmoment (TLK, TPS) auf
Grundlage des erfaßten Lenkmoments (τh) korrigiert, wenn das
erfaßte Moment kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert (X)
ist, wohingegen sie das berechnete zweite Unterstützungsmoment
(TPS) korrigiert, wenn das erfaßte Moment größer als der vor
bestimmte Wert (X) ist.
10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend eine
Momentvergleichseinrichtung (76, 300) zum Vergleichen des
erfaßten Moments (τh) mit einem vorbestimmten Wert (X), wobei
die Unterstützungsmomentkorrektureinrichtung (76) dann, wenn
das erfaßte Moment (τh) kleiner oder gleich dem vorbestimmten
Wert (X) ist, das berechnete erste Unterstützungsmoment (TLK)
auf Grundlage des erfaßten Lenkmoments (τh) korrigiert, wohinge
gen sie dann, wenn das erfaßte Moment (τh) größer als der vor
bestimmte Wert (X) ist, das berechnete zweite Unterstützungs
moment (TPS) korrigiert.
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