DE60211380T2

DE60211380T2 - Integriertes fahrzeugbewegungssteuersystem

Info

Publication number: DE60211380T2
Application number: DE60211380T
Authority: DE
Inventors: c/o Toyota Jidosha K.K. Ken Toyota-shi Aichi-ken KOIBUCHI; c/o Toyota Jidosha K.K. Shouichi Toyota-shi Aichi-ken MIYAGO
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2002-12-22
Publication date: 2007-02-01
Also published as: KR100548710B1; ES2259737T3; JP2003191774A; US20050027402A1; CA2471841C; CN1608011A; WO2003059680A1; JP3956693B2; DE60211380T8; AU2002366971A1; EP1470017A1; CA2471841A1; KR20040073521A; DE60211380D1; CN100417560C; EP1470017B1; US7162333B2

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Technologie zum Steuern einer Mehrzahl von Aktuatoren in einer integrierten bzw. ganzheitlichen Weise, um eine Mehrzahl von Arten von Fahrzeugbewegungssteuerungen an einem Fahrzeug auszuführen.
2. Beschreibung des Stands der Technik
In den vergangenen Jahren gibt es eine steigende Tendenz, viele Arten von Bewegungssteuerungsvorrichtungen zum Steuern von Bewegungen des Fahrzeugs in dem gleichen Fahrzeug zu installieren. Die Wirkungen, die durch die Bewegungssteuerungsvorrichtung unterschiedlicher Arten erzielt werden, erscheinen in dem Fahrzeug jedoch nicht notwendigerweise unabhängig voneinander, sondern können einander beeinflussen. Wenn die Entwicklung des Fahrzeugs eine Installation der Bewegungssteuerungsvorrichtungen mehrerer Arten in dem Fahrzeug beinhaltet, ist es daher wichtig, eine hinreichende Korrelation (oder Zusammenwirkung) und Koordination dieser Bewegungssteuerungsvorrichtungen sicherzustellen.
Wenn z.B. Bewegungssteuerungsvorrichtungen meherer Arten in dem gleichen Fahrzeug auf einer bestimmten Entwicklungsstufe des Fahrzeugs eingebaut werden müssen, können die Bewegungssteuerungsvorrichtung in ergänzender oder zusätzlicher Weise korreliert oder koordiniert werden, nachdem die individuellen Steuerungsvorrichtungen unabhängig voneinander entwickelt worden sind.
Die Entwicklung des Fahrzeugs mit den Bewegungssteuerungsvorrichtungen unterschiedlicher Arten wie vorstehend beschrieben erfordert je doch einen großen Aufwand und eine lange Zeitdauer, um die Korrelation und Koordination unter den Bewegungssteuerungsvorrichtungen zu erzielen.
Es gibt z.B. eine Anordnung, bei welcher eine Mehrzahl von Bewegungssteuerungsvorrichtungen unterschiedlicher Arten in dem Fahrzeug derart installiert ist, dass diese Bewegungssteuerungsvorrichtungen den gleichen Aktuator oder die gleichen Aktuatoren teilen bzw. gemeinsam verwenden. Wenn bei dieser Anordnung die Bewegungssteuerungsvorrichtungen den gleichen Aktuator (die gleichen Aktuatoren) zur gleichen Zeit betätigen müssen, kommt es zu einem Problem eines Konflikts zwischen Steuerungen durch die unterschiedlichen Bewegungssteuerungsvorrichtungen.
Wenn die Korrelation/Koordination der Bewegungssteuerungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben in ergänzender oder zusätzlicher Weise hergestellt wird, nachdem die individuellen Bewegungssteuerungsvorrichtungen unabhängig voneinander entwickelt worden sind, ist es schwierig, das vorstehende Problem in idealer Weise zu lösen. In manchen tatsächlichen Fällen wird das Problem gelöst, indem eine oder mehrere der Bewegungssteuerungsvorrichtungen derart ausgewählt werden, dass ihnen Priorität über die anderen Steuerungsvorrichtungen gegeben wird, und der/den ausgewählten Bewegungssteuerungsvorrichtung(en) erlaubt wird, den/die entsprechenden Aktuator(en) ausschließlich zu steuern.
Indessen offenbart die US-Patentschrift Nr. 5,351,776 ein bekanntes Beispiel einer Technologie zur Steuerung der Fahrzeugbewegungen in einer integrierten Art und Weise mit dem Ziel, die Entwicklungszeit des Fahrzeugs insgesamt zu verkürzen und die Zuverlässigkeit und Brauchbarkeit des Fahrzeugs zu verbessern, wie auch die Wartung des Fahrzeugs einfacher zu machen.
Bei dem bekannten Beispiel ist ein Gesamtsystem, das aus dem Fahrer und dem Fahrzeug besteht, durch eine Mehrzahl von Elementen, die in der Form einer Hierarchie mit einer Mehrzahl von Hierarchieebenen zwischen dem Fahrer und Aktuatoren angeordnet sind, aufgebaut. Wenn eine Anfrage oder Absicht des Fahrers in eine entsprechende Betriebsausführung des Fahrzeugs übersetzt wird, wird die von einem höherrangigen Element für ein niedrigerrangiges Element erforderliche Ausführung von dem höherrangigen Element zu dem niedrigerrangigen Element übertragen.
Während bei dem bekannten Beispiel das vorstehend beschriebene System in der hierarchischen Form in Übereinstimmung mit der Beziehung von Komponenten in der Hardware-Konfiguration aufgebaut ist, muss die zur Ausführung der Mehrzahl von Arten von Bewegungssteuerungen angepasste Software-Konfiguration nicht notwendigerweise eine geeignete hierarchische Anordnung aufweisen. Diese Situation wird nachstehend genauer beschrieben werden.
Wie aus dem US-Patent Nr. 5,351,776 zu verstehen ist, werden Steuerungsfunktionen, insbesondere Steuerungsfunktionen der koordinierenden Elemente 12, 18 und 24 in der Form von Programmstrukturen des Master-Steuergeräts 100 verwirklicht. D.h., die Steuerungsfunktionen dieser Elemente sind durch ausführende Programme in dem Master-Steuergerät 100 integriert. Das koordinierende Element 12 dient dazu, eine Anforderung des Fahrers in einen Sollwert zu übersetzen, und das koordinierende Element 18 wandelt den von dem koordinierenden Element 12 empfangenen Sollwert in ein Fahrzeugradmoment um. Somit bilden die koordinierenden Elemente 12, 18 eine hierarchische Struktur aus.
Andererseits überträgt das koordinierende Element 24 ein von dem nächsthöheren Element 22 empfangenes ein Signal zur Verwirklichung des Motordrehmoments an das Aktuatorelement 28 zur Steuerung der Ansaugluftmenge des Motors, das Aktuatorelement 30 zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge des Motors, und das Aktuatorelement 32 zur Steuerung des Zündzeitpunkts des Motors. Nachdem das koordinierende Element nur dem Element 22 der nächsthöheren Ebene, nicht aber den vorstehend beschriebenen koordinierenden Elementen 12 und 18 untergeordnet ist, bilden das koordinierende Element 24 und die koordinierenden Elemente 12 und 18 keine hierarchische Struktur aus.
Um dafür zu sorgen, dass die Software-Konfiguration eine hierarchische Struktur im wirklichen Sinne ausbildet, müssen eine Mehrzahl von Verarbeitungseinheiten in der Software-Konfiguration voneinander unabhängig sein. In diesem Zusammenhang bedeutet "unabhängig", dass ein Programm für jede Verarbeitungseinheit durch einen Computer ausgeführt werden kann, ohne von einem Programm einer anderen Verarbeitungseinheit abhängig zu sein. Insbesondere muss das durch den Computer in jeder Verarbeitungseinheit auszuführende Programm ein selbstvollständiges Programm, das in sich abgeschlossen ist, d.h., ein Modul sein.
Die vorstehend benannte US-Patentschrift offenbart nicht die hierarchische Struktur der Software-Konfiguration, Unabhängigkeit der Verarbeitungseinheit und Modulasierung, wie sie vorstehend beschrieben wurden.
Unter Bezugnahme auf 1 der US-Patentschrift Nr. 5,351,776 kann in diesem Patent vorgeschlagen werden, eine Mehrzahl von Elementen des Systems in einer hierarchischen Form nur in Übereinstimmung mit der Beziehung in Bezug darauf, welche der Elemente zu welchen der Elemente gehören oder diesen untergeordnet sind, anzuordnen, ohne anzugeben, ob die Elemente Hardware-Elemente oder Software-Elemente sind. Die Druckschrift erwähnt jedoch keine Technologie zur geeigneten Anordnung der Software-Konfiguration des Systems in hierarchischer Form.
Um die Software-Konfiguration in hierarchischer Form in geeigneter Weise anzuordnen, ist es erforderlich, notwendige Verarbeitungsinhalte zu fraktionieren, um hierdurch die Ausführungseffizienz der Software-Konfiguration insgesamt zu verbessern.
In der Summe ist in dem bekannten Beispiel gemäß vorstehender Beschreibung noch Raum für Verbesserungen in der Software-Konfiguration zur Ausführung einer Mehrzahl von Arten von Bewegungssteuerungen in dem gleichen Fahrzeug in einer integrierten Art und Weise. Mit einer solchen Verbesserung in der Software-Konfiguration wird eine Technologie zur Steuerung von Aktuatoren in intergrierter Weise zur Steuerung der Bewegungen des Fahrzeugs zur Verwendung in tatsächlichen Anwendungen geschaffen werden.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, in geeigneter Weise eine hierarchische Struktur der Software-Konfiguration eines Systems, welches eine Mehrzahl von Aktuatoren zur Ausführung einer Mehrzahl von Arten von Bewegungssteuerungen in einem Fahrzeug in integrierter Weise zu schaffen und die hierarchische Struktur in Bezug auf die Anwendbarkeit zu optimieren.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe wird gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ein integriertes Fahrzeugbewegungssteuerungssystem vorgesehen, welches eine Mehrzahl von Aktuatoren in einer integrierten Weise unter Verwendung eines Computers auf der Grundlage einer fahrtbezogenen Information bezüglich eines Fahrens eines Fahrzeugs durch einen Fahrer steuert, um eine Mehrzahl von Arten von Fahrzeugbewegungssteuerungen in dem Fahrzeug auszuführen, wobei (1) wenigstens eine Software-Konfiguration von einer Hardware-Konfiguration und einer Software-Konfiguration des integrierten Fahrzeugbewegungssteuerungssystems eine Mehrzahl von Abschnitten aufweist, die in der Form eine Hierarchie mit einer Mehrzahl von Hierarchieebenen in einer Richtung von dem Fahrer zu der Mehrzahl von Aktuatoren angeordnet sind, (2) die Mehrzahl von Abschnitten (a) einen auf einer ersten Ebene als einer der Hierarchieebenen vorgesehenen Befehlsabschnitt, der angepasst ist, um eine Sollfahrzeugzustandsgröße auf der Grundlage der fahrtbezogenen Information zu bestimmen, (b) einen auf einer zweiten Ebene, die niedriger als die erste Ebene ist, vorgesehenen Ausführungsabschnitt, der angepasst ist, um die Sollfahrzeugzustandsgröße als einen Befehl von dem Befehlsabschnitt zu empfangen und den empfangenen Befehl mittels wenigstens eines der Mehrzahl der Aktuatoren auszuführen, aufweist, (3) der Befehlsabschnitt einen höherrangigen Befehlsabschnitt und einen niedrigerrangigen Befehlsabschnitt aufweist, von denen jeder angepasst ist, um Befehle zur Steuerung der Mehrzahl von Aktuatoren in einer integrierten Weise zu erzeugen, wobei der höherrangige Befehlsabschnitt eine erste Sollfahrzeugzustandsgröße auf der Grundlage der fahrtbezogenen Information ohne Beachtung des dynamischen Verhaltens des Fahrzeugs bestimmt und dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt die bestimmte erste Sollfahrzeugzustandsgröße zuführt, der niedrigerrangige Befehlsabschnitt eine zweite Sollfahrzeugzustandsgröße unter Beachtung des dynamischen Verhaltens des Fahrzeugs auf der Grundlage der von dem höherrangigen Befehlsabschnitt empfangenen ersten Sollfahrzeugzustandsgröße bestimmt und dem Ausführungsabschnitt die bestimmte zweite Sollfahrzeugzustandsgröße zuführt, und (4) der höherrangige Befehlsabschnitt, der niedrigerrangige Befehlsabschnitt und der Ausführungsabschnitt spezifische, den jeweiligen Abschnitten zugewiesene Funktionen ausführen, indem sie bewirken, dass der Computer eine Mehrzahl von Modulen, die in der Software-Konfiguration unabhängig voneinander sind, ausführt.
Bei dem vorstehend beschriebenen System ist wenigstens eine Software-Konfiguration von der Hardware- und der Software-Konfiguration in der Form eine hierarchischen Struktur angeordnet, welche (a) den auf einer in der Richtung von dem Fahrer zu der Mehrzahl von Aktuatoren gesehen höheren Ebene vorgesehenen Befehlsabschnitt, der angepasst ist, um eine Sollfahrzeugzustandsgröße auf der Grundlage der fahrtbezogenen Information zu bestimmen, (b) den auf einer niedrigeren Ebene als der Befehlsabschnitt vorgesehenen Ausführungsabschnitt, der angepasst ist, um die bestimmte Sollfahrzeugzustandsgröße als einen Befehl von dem Befehlsabschnitt zu emp fangen und den empfangenen Befehl mittels wenigstens eines der Mehrzahl der Aktuatoren auszuführen, aufweist.
Insbesondere ist in dem vorstehend beschriebenen System wenigstens die Software-Konfiguration hiervon in den Befehlsabschnitt und den Ausführungsabschnitt, die unabhängig voneinander vorliegen, aufgeteilt, um eine hierarchische Struktur bereitzustellen.
Da der Befehlsabschnitt und der Ausführungsabschnitt in der Software-Konfiguration unabhängig voneinander vorgesehen sind, können Entwicklung, Entwurf, Enwurfsänderung, Debugging und andere an jedem dieser Abschnitte ausgeführte Vorgänge ausgeführt werden, ohne den anderen Abschnitt zu beeinflussen, wodurch eine Ausführung dieser Vorgänge in den beiden Abschnitten parallel zueinander ermöglicht wird. Diese Anordnung macht es möglich, die zum Arbeiten an der gesamten Software-Konfiguration erforderliche Zeit auf einfache Weise zu reduzieren.
Des Weiteren weist in dem vorstehend beschriebenen System der Befehlsabschnitt den höherrangigen Befehlsabschnitt und den niedrigerrangigen Befehlsabschnitt auf, von denen jeder Befehle zur Steuerung der Mehrzahl von Aktuatoren in einer integrierten Weise erzeugt.
Der höherrangige Befehlsabschnitt ist angepasst, um die erste Sollfahrzeugzustandsgröße auf der Grundlage der fahrtbezogenen Information ohne Beachtung des dynamischen Verhaltens des Fahrzeugs zu bestimmen und dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt die bestimmte erste Sollfahrzeugzustandsgröße zuzuführen.
Andererseits ist der niedrigerrangige Befehlsabschnitt angepasst, um eine zweite Sollfahrzeugzustandsgröße unter Beachtung des dynamischen Verhaltens auf der Grundlage der von dem höherrangigen Befehlsabschnitt empfangenen ersten Sollfahrzeugzustandsgröße zu bestimmen und dem Ausführungsabschnitt die bestimmte zweite Sollfahrzeugzustandsgröße zuzuführen.
Somit ist in dem System gemäß dem vorstehend beschriebenen Gesichtspunkt der Erfindung der Befehlsabschnitt in den höherrangigen Befehlsabschnitt, der einfach eine Sollfahrzeugzustandsgröße ohne Beachtung des dynamischen Verhaltens des Fahrzeugs bestimmt, und den niedrigerrangigen Befehlsabschnitt, der eine Sollfahrzeugzustandsgröße unter Berücksichtigung des dynamischen Verhaltens des Fahrzeugs genau bestimmt, aufgeteilt, wobei der höherrangige Befehlsabschnitt und der niedrigerrangige Befehlsabschnitt in einer Abfolge in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
Da der höherrangige Befehlsabschnitt und der niedrigerrangige Befehlsabschnitt unabhängig voneinander in der Software-Konfiguration vorgesehen sind, können Entwicklung, Auslegung, Änderung der Auslegung, Debugging und andere an jedem dieser Abschnitte ausgeführte Vorgänge ausgeführt werden, ohne den anderen Abschnitt zu beeinflussen, wodurch eine Ausführung dieser Vorgänge in den beiden Abschnitten parallel zueinander ermöglicht wird. Diese Anordnung macht es möglich, die zum Arbeiten an der Software-Konfiguration des Befehlsabschnitts des Systems erforderliche Zeit auf einfache Weise zu reduzieren.
Nun wird die Beziehung zwischen der "ersten Sollfahrzeugzustandsgröße" und der "zweiten Sollfahrzeugzustandsgröße" genauer beschrieben werden. Wie vorstehend beschrieben, wird die erste Sollfahrzeugzustandsgröße ohne Beachtung des dynamischen Verhaltens des Fahrzeugs bestimmt, während die zweite Sollfahrzeugzustandsgröße unter Berücksichtigung des dynamischen Verhaltens des Fahrzeugs auf der Grundlage der bestimmten ersten Sollfahrzeugzustandsgröße bestimmt wird.
Das vorstehend erwähnte "dynamische Verhalten des Fahrzeugs" bedeutet z.B. übergangsweise (transiente) oder nichtlineare Fahrzeugbewegun gen, welche vergleichsweise komplizierte Berechnungen zum Erhalten spezifischer Werte, welche die Bewegungen darstellen, erfordern. Dieses Konzept steht im Gegensatz zu einem Konzept konstanter oder linearer Fahrzeugbewegungen, die nur vergleichsweise einfache Berechnungen zum Ermitteln spezifischer Werte, welche die Bewegungen darstellen, erfordern.
Wenn es demgemäß in Anbetracht des dynamischen Verhaltens des Fahrzeugs nicht sachgerecht ist, die Mehrzahl der Aktuatoren so zu steuern, dass die erste Sollfahrzeugzustandsgröße so wie sie ist (d.h., ohne sie zu ändern) erreicht wird, wird die erste Sollfahrzeugzustandsgröße korrigiert und so die zweite Sollfahrzeugzustandsgröße bestimmt.
In der Beurteilung der Beziehung zwischen dem höherrangigen Befehlsabschnitt und dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt aus der Beziehung zwischen der ersten Sollfahrzeugzustandsgröße und der zweiten Sollfahrzeugzustandsgröße befinden sich der höherrangige Befehlsabschnitt und der niedrigerrangige Befehlsabschnitt nicht in einer Unterordnungsbeziehung, bei welcher der niedrigerrangige Befehlsabschnitt vollständig von dem höherrangigen Befehlsabschnitt abhängig oder diesem untergeordnet ist. Vielmehr befinden sich der höherrangige und der niedrigerrangige Befehlsabschnitt in einer unvollständigen, aber unabhängigen Beziehung, bei welcher der niedrigerrangige Befehlsabschnitt ermächtigt ist, einen durch den höherrangigen Befehlsabschnitt erzeugten Befehl je nach Bedarf zu korrigieren.
Die vorstehend angegebene "Unterordnungsbeziehung" kann z.B. als eine vollständig hierarchische Beziehung oder innige Beziehung interpretiert werden, während die vorstehend angegebene "unvollständige, aber unabhängige Beziehung " z.B. als eine teilweise parallele Beziehung oder eine entfernte Beziehung interpretiert werden kann.
Des Weiteren wird bei dem System gemäß dem vorgenannten Gesichtspunkt der Erfindung die Sollfahrzeugzustandsgröße über eine Mehrzahl von Stufen oder Schritten bestimmt. Genauer gesagt wird die Sollfahrzeugzustandsgröße auf der ersten Stufe ohne Abhängigkeit von dem dynamischen Verhalten des Fahrzeugs bestimmt und wird dann auf der nächsten Stufe in Abhängigkeit von dem dynamischen Verhalten des Fahrzeugs bestimmt. D.h., die so in der Mehrzahl von Stufen bestimmten Sollfahrzeugzustandsgrößen befinden sich nicht in einer parallelen Beziehung, sondern in einer seriellen Beziehung bezüglich des Ausführungsabschnitts, dem die endgültige Sollfahrzeugzustandsgröße zuzuführen ist.
Demgemäß muss in dem vorstehend beschriebenen System der Ausführungsabschnitt nicht eine der in der Mehrzahl von Stufen bestimmten Sollfahrzeugzustandsgrößen auswählen wie in dem Fall, wo die bestimmten Sollgrößen in einer parallelen Beziehung zueinander vorliegen.
Nachdem zusätzlich die durch den höherrangigen Befehlsabschnitt bestimmte erste Sollfahrzeugzustandsgröße nicht von dem dynamischen Verhalten des Fahrzeugs abhängt, kann der höherrangige Befehlsabschnitt, der bezüglich eines bestimmten Fahrzeugtyps entwickelt oder ausgelegt worden ist, in einem anderen Fahrzeugtyp, der andere dynamische Betriebseigenschaften aufweist, installiert werden, ohne dass signifikanten Änderungen in der Auslegung erforderlich wären. Somit stellt das vorstehend beschriebene System eine erhöhte Anwendbarkeit des höherrangigen Befehlsabschnitts sicher, was es einfacher macht, die höherrangigen Befehlsabschnitte weitläufig in unterschiedlichen Fahrzeugtypen zu verwenden.
Des Weiteren führen in dem System gemäß dem vorgenannten Gesichtspunkt der Erfindung der höherrangige Befehlsabschnitt, der niedrigerrangige Befehlsabschnitt und der Ausführungsabschnitt spezifische, den jeweiligen Abschnitten zugewiesene Funktionen aus, indem sie bewirken, dass der Computer eine Mehrzahl von Modulen ausführt, die unabhängig voneinander in der Software-Konfiguration vorliegen.
Insbesondere bewirken in dem vorstehend beschriebenen System der höherrangige Befehlsabschnitt, der niedrigerrangige Befehlsabschnitt und der Ausführungsabschnitt, dass der Computer das Modul jedes Abschnitts unabhängig von den anderen Modulen ausführt.
Zusätzlich kann das System gemäß dem vorstehend beschriebenen Gesichtspunkt der Erfindung so aufgebaut sein, dass sowohl die Hardware-Konfiguration als auch die Software-Konfiguration in der Form einer hierarchischen Struktur mit jeweiligen, unabhängig voneinander vorliegenden Einheiten oder Vorrichtungen ausgelegt ist.
In diesem Fall ist in einer Ausführungsform des Systems gemäß dem vorgenannten Gesichtspunkt der Erfindung eine speziell zugewiesene Verarbeitungseinheit (die so aufgebaut sein kann, dass sie wenigstens eine CPU aufweist) für jede Einheit der Hardware-Konfiguration installiert sein und wird jedes Modul durch jede Verarbeitungseinheit ausgeführt. Falls in der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der Verarbeitungseinheiten z.B. als die Anzahl von Computern gezählt wird, ist die Anzahl von Computern, die in dem Gesamtsystem installiert sind, eine Mehrzahl, da die Anzahl der Einheiten, für welche die speziell zugewiesenen Verarbeitungseinheiten installiert sind, eine Mehrzahl ist.
Der vorstehende Ausdruck, dass "die Hardware-Konfiguration in der Form einer hierarchischen Struktur mit jeweilige, unabhängig voneinander vorliegenden Einheiten ausgelegt ist," macht es nicht wesentlich, dass die jeweiligen Einheiten in ihrer Erscheinungsform unabhängig voneinander sind (d.h., die Einheiten voneinander getrennt vorliegen); vielmehr ist es ausreichend, wenn eine der Verarbeitung in jeder Einheit zugewiesene Verarbeitungseinheit unabhängig von Verarbeitungseinheiten der anderen Einheiten ist.
Die vorstehend erwähnte "fahrtbezogene Information" kann so definiert sein, dass sie wenigstens eine (a) einer Fahrinformation, die sich auf durch den Fahrer ausgeführte Fahrvorgänge bezieht, und (b) einer Fahrzeuginformation, die sich auf Zustandsgrößen des Fahrzeugs (oder Größen, die verschiedene Zustände bzw. Bedingungen des Fahrzeugs darstellen) bezieht, und (c) einer Umgebungsinformation, die sich auf eine Umgebung um das Fahrzeug herum bezieht, welche die Bewegung des Fahrzeugs beeinflussen, aufweist.
Hierbei kann die "Fahrinformation" so definiert sein, dass sie wenigstens eine Information bezüglich eines Fahrvorgangs (wie etwa eines Beschleunigungsvorgangs oder eines Verzögerungsvorgangs) zum Fahren des Fahrzeugs, eines Bremsvorgangs zum Anwenden einer Bremsung auf das Fahrzeug, eines Lenkvorgangs zum Drehen des Fahrzeugs, Schaltvorrichtungen verschiedener elektrischer Komponenten usw. aufweist.
Die vorstehend erwähnte "Fahrzeuginformation" kann so definiert sein, dass sie wenigstens eine Informationseinheit bezüglich z.B. der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Lenkwinkels, der Fahrzeugkarosseriegierrate, der Längsbeschleunigung, der Seitenbeschleunigung und der Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs, Größen wie etwa eines Reifenaufblasdrucks, die einen Zustand eines Reifen angeben, einen Zustand von Radaufhängungen angebender Größen, Größen wie etwa Motordrehzahl und Motorlast, die den Zustand des Motors angeben, Größen wie etwa Getriebeübersetzungsverhältnis, die den Zustand des Getriebes angeben, den Zustand eines Motors während Fahrens oder regenerativen Bremsens in einem Elektrofahrzeug einschließlich eines Hybridfahrzeugs angebender Größen, den Zustand einer Fahrzeugenergieversorgung wie etwa einer Batterie angebender Größen usw. aufweist.
Die vorstehend erwähnte "Umgebungsinformation" kann so definiert sein, dass sie wenigstens z.B. eine Information bezüglich Zuständen (wie et wa Oberflächenzuständen, geometrischer Eigenschaften und geographischer Eigenschaften) der Straße, auf welcher das Fahrzeug fährt, eine Information bezüglich einer Navigation des Fahrzeugs, eine Information bezüglich eines Hindernisses, das vor dem Fahrzeug vorliegt, eine Information, die drahtlos (d.h. über Funkwellen) von außerhalb empfangen wird und sich auf die Bewegung des Fahrzeugs bezieht, und andere Arten von Informationen aufweist.
Wenn in einem Fahrzeug ein Aktuator aktiviert wird, wird elektrische Energie verbraucht unabhängig davon, ob seine Aktivierung auf die Steuerung der Fahrzeugbewegung oder die Steuerung des Bequemlichkeitsgrades des Fahrers (wie etwa eine Klimaanlagensteuerung innerhalb eines Fahrgastraums, eine Beleuchtungssteuerung oder eine Klangregelung) abzielt. Da elektrische Energie in dem Fahrzeug nicht unbegrenzt vorhanden ist, ist es wünschenswert, verschwenderischen Verbrauch nach Möglichkeit zu unterdrücken und die Balance zwischen Zufuhr und Abruf der Energie in dem gesamten Fahrzeug in einer integrierten Weise zu verwalten.
Auf der Grundlage der vorstehenden Überlegungen kann der höherrangige Befehlsabschnitt des Systems gemäß dem vorgenannten Gesichtspunkt der Erfindung angepasst sein, um die erste Sollfahrzeugzustandsgröße so zu bestimmten, dass der Verbrauch einer Energiequelle (wie etwa einer elektrischen Energie oder Kraftstoffs), der durch das Fahrzeug als ein Ganzes verbraucht wird, auf ein Minimum reduziert wird.
Gemäß vorstehender Beschreibung bestimmen in dem System gemäß dem vorgenannten Gesichtspunkt der Erfindung sowohl der höherrangige Befehlsabschnitt als auch der niedrigerrangige Befehlsabschnitt die Sollfahrzeugzustandsgrößen. Da die Module des höherrangigen Befehlsabschnitts und des niedrigerrangigen Befehlsabschnitts unabhängig voneinander sind, bringt eine Fehlfunktion in dem Modul, die in dem höherrangigen Befehlsab schnitt und dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt eintritt, keine Fehlfunktion in dem anderen Modul hervor oder führt zu einem solchen.
Auf der Grundlage der vorstehenden Feststellung kann der niedrigerrangige Befehlsabschnitt des Systems gemäß dem vorgenannten Gesichtspunkt der Erfindung angepasst sein, um die zweite Sollfahrzeugzustandsgröße auf der Grundlage der an den niedrigerrangigen Befehlsabschnitt übertragenen, fahrtbezogenen Information unter Umgehung des höherrangigen Befehlsabschnitts zu bestimmen, wenn der höherrangige Befehlsabschnitt eine Fehlfunktion aufweist.
Zusätzlich können der höherrangige Befehlsabschnitt, der niedrigerrangige Befehlsabschnitt und der Ausführungsabschnitt gemäß dem vorgenannten Gesichtspunkt der Erfindung so aufgebaut sein, dass nur ein Modul jedes der Abschnitte durch den Computer ausgeführt wird, oder so, dass zwei oder mehr Module jedes der Abschnitte durch den Computer ausgeführt werden.
In einer ersten Ausführungsform des Fahrzeugbewegungssteuerungssystems gemäß dem vorgenannten Gesichtspunkt der Erfindung weist die fahrtbezogene Information (a) eine Fahrinformation bezüglich durch den Fahrer vorgenommener Fahrvorgänge und (b) wenigstens eine einer Fahrzeuginformation bezüglich Zustandsgrößen des Fahrzeugs und einer Umgebungsinformation bezüglich einer Umgebung um das Fahrzeug herum, welche die Bewegung des Fahrzeugs beeinflusst, auf.
Bei dem vorstehend beschriebenen System weist die fahrtbezogene Information nicht nur die Fahrinformation, sondern auch andere Arten von Informationen auf. Es ist dem System daher möglich, eine Fahrzeugbewegungssteuerung so vorzunehmen, dass unzureichende Fahrfertigkeiten des Fahrers berücksichtigt werden, und die Fahrzeugbewegung mit Änderungen in den Fahrzeugbedingungen oder Umständen um das Fahrzeug herum, wel che Änderungen der Fahrer nicht leicht erkennen kann oder darin versagt zu erkennen, in Übereinstimmung gebracht werden. Somit erleichtert die Verwendung des Systems eine Verbesserung der Sicherheit des Fahrzeugs.
In einer zweiten Ausführungsform des vorgenannten Gesichtspunkts der Erfindung weist das Fahrzeug (a) ein Fahrinformationsbeschaffungssystem, welches angepasst ist, um eine Fahrinformation bezüglich durch den Fahrer vorgenommener Fahrvorgänge zu beschaffen, und (b) wenigstens eines eines Fahrzeuginformationsbeschaffungssystems, welches angepasst ist, um eine Fahrzeuginformation bezüglich Zustandsgrößen des Fahrzeugs zu beschaffen, und eines Umgebungsinformationsbeschaffungssystems, welches angepasst ist, um eine Umgebungsinformation bezüglich der Umgebung um das Fahrzeug herum, welche die Bewegung des Fahrzeugs beeinflusst, zu beschaffen, auf. Darüber hinaus bestimmt der höherrangige Befehlsabschnitt die erste Sollfahrzeugzustandsgröße auf der Grundlage (c) der beschafften Fahrinformation und (d) wenigstens einer der beschafften Fahrzeuginformation und der beschafften Umgebungsinformation.
Bei dem unmittelbar vorstehend beschriebenen System bestimmt der höherrangige Befehlsabschnitt die erste Sollfahrzeugzustandsgröße nicht nur in Anbetracht der Fahrinformation, sondern auch anderer Arten von Informationen. Somit erleichtert die Verwendung des Systems die Verbesserung der Sicherheit des Fahrzeugs aus im Wesentlichen den gleichen Gründen wie in dem Fall des Systems gemäß der ersten Ausführungsform.
In einer dritten Ausführungsform des vorgenannten Gesichtspunkts der Erfindung bestimmt der höherrangige Befehlsabschnitt eine Mehrzahl von Kandidatenwerten, die der ersten zu bestimmenden Sollfahrzeugzustandsgröße zugeordnet sind, auf der Grundlage (a) der beschafften Fahrinformation und (b) wenigstens einer der beschafften Fahrzeuginformation und der beschafften Umgebungsinformation und bestimmt die erste Sollfahrzeugzu standsgröße auf der Grundlage der bestimmten Mehrzahl von Kandidatenwerten gemäß einem vorbestimmten Regelsatz.
Bei dem vorstehend beschriebenen System wird die erste Sollfahrzeugzustandsgröße gemäß dem vorbestimmten Regelsatz auf der Grundlage der Mehrzahl der der ersten zu bestimmenden Sollfahrzeugzustandsgröße zugeordneten Kandidatenwerte bestimmt, wobei die Kandidatenwerte unter Berücksichtigung der Fahrinformation und anderer Arten von Informationen bestimmt worden sind.
Daher wird die Beziehung zwischen der Fahrinformation und den anderen Informationen und der ersten zu bestimmenden Sollzustandsgröße auf der Grundlage dieser Einzelinformationen in einzigartiger Weise durch den vorstehend beschriebenen Regelsatz bestimmt, was zu einer verbesserten Klarheit und Transparenz des Inhalts der Beziehung führt.
Mit dem vorstehend beschriebenen System kann daher die Software-Konfiguration des höherrangigen Befehlsabschnitts leicht ausgelegt werden, wodurch eine Reduzierung der für die Auslegung der Software-Konfiguration erforderlichen Zeit ermöglicht wird.
Zusätzlich kann die Beziehung zwischen der Fahr- und anderen Informationen und der ersten Sollfahrzeugzustandsgröße gemäß vorstehender Beschreibung nur durch Ändern des Regelsatzes geändert werden, was es einfach macht, die Software-Konfiguration des höherrangigen Befehlsabschnitts abzustimmen. Dies macht es ebenfalls leicht, zur Installation des für einen bestimmten Fahrzeugtyp entwickelten höherrangigen Befehlsabschnitts in einem anderen Fahrzeugtyp erforderlichen Änderungen in der Auslegung zu reduzieren.
In einer beispielhaften Form des vorstehenden Systems wählt der höherrangige Befehlsabschnitt einen der bestimmten Kandidatenwerte gemäß einem vorbestimmten Satz von Auswahlregeln aus, um hierdurch die erste Sollfahrzeugzustandsgröße zu bestimmen.
In einer vierten Ausführungsform des vorstehend beschriebenen Gesichtspunkts der Erfindung ist die erste Sollfahrzeugzustandsgröße einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs zugeordnet und umfasst die Mehrzahl von Kandidatenwert (a) eine auf der Grundlage der beschafften Fahrinformation bestimmte Soll-Längsbeschleunigung und (b) eine auf der Grundlage wenigstens einer der beschafften Fahrzeuginformation und der beschafften Umgebungsinformation bestimmte Soll-Längsbeschleunigung.
Im Allgemeinen sind die Grundbewegungen des Fahrzeugs Fahren, Anhalten und Drehen bzw. Kurvenfahrt. Beim Fahren des Fahrzeugs führt der Fahrer daher Fahrvorgänge aus, um die Grundbewegungen des Fahrzeugs zu verwirklichen oder zu ermöglichen.
Die Fahr- und Anhaltebewegungen des Fahrzeugs können durch eine physikalische Größe beschrieben werden, die als Längsbeschleunigung des Fahrzeugs bezeichnet wird.
Auf der Grundlage der vorstehenden Feststellung ist in dem System gemäß der vierten Ausführungsform die erste Sollfahrzeugzustandsgröße der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs zugeordnet und umfasst die Mehrzahl von Kandidatenwert (a) eine auf der Grundlage der Fahrinformation bestimmte Soll-Längsbeschleunigung und (b) eine auf der Grundlage wenigstens einer der Fahrzeuginformation und der Umgebungsinformation bestimmte Soll-Längsbeschleunigung.
Daher macht es das unmittelbar vorstehend beschriebene System leicht, Fahren und Bremsen des Fahrzeugs in geeigneter Weise zu steuern, ohne dem Fahrer eine Umbequemlichkeit zu verursachen.
Es ist zu verstehen, dass "Beschleunigung" in der Verwendung in dieser Beschreibung sich auf eine positive Beschleunigung (d.h. eine Beschleunigung im engeren Sinne) und eine negative Beschleunigung (d.h. eine Verzögerung im engeren Sinn) bezieht, soweit nichts anderes angegeben ist.
In einer fünften Ausführungsform des vorgenannten Gesichtspunkts der Erfindung ist die erste Sollfahrzeugzustandsgröße einem Lenkwinkel des Fahrzeugs zugeordnet und umfasst die Mehrzahl der Kandidatenwerte (a) einen auf der Grundlage der beschafften Fahrinformation bestimmten erste Soll-Lenkwinkel und (b) einen auf der Grundlage wenigstens einer der beschafften Fahrzeuginformation und der beschafften Umgebungsinformation bestimmten zweiten Soll-Lenkwinkel.
Wie vorstehend beschrieben, umfassen die Grundbewegungen des Fahrzeugs Drehen genauso wie Fahren und Anhalten. Die Drehbewegung des Fahrzeugs kann durch eine physikalische Größe beschrieben werden, die als Lenkwinkel des Fahrzeugs bezeichnet wird.
Auf der Grundlage der vorstehenden Feststellung ist in dem System gemäß der fünften Ausführungsform die erste Sollfahrzeugzustandsgröße einem Lenkwinkel des Fahrzeugs zugeordnet und umfasst die Mehrzahl der Kandidatenwerte (a) einen auf der Grundlage der beschafften ersten Fahrinformation bestimmten Soll-Lenkwinkel und (b) einen auf der Grundlage wenigstens einer der beschafften Fahrzeuginformation und der beschafften Umgebungsinformation bestimmten zweiten Soll-Lenkwinkel.
Daher macht es das unmittelbar vorstehend beschriebene System leicht, eine Drehung des Fahrzeugs in geeigneter Weise zu steuern, ohne dem Fahrer ein Unbehagen zu verursachen.
Der "Lenkwinkel" wird allgemein als eine Orientierung oder Richtung der Vorderräder (d.h., ein Vorderrad-Lenkwinkel) ausgedrückt. Es ist jedoch zu verstehen, dass der Lenkwinkel auch durch Verwenden eines Drehwinkels des Lenkrades (nachstehend als "Lenkradwinkel" bezeichnet) ausgedrückt werden kann, da der Lenkwinkel eine physikalische Größe ist, die dem Drehwinkel des durch den Fahrer manipulierten Lenkrades entspricht.
In einer sechsten Ausführungsform des vorgenannten Gesichtspunkts der Erfindung weist die erste Sollfahrzeugzustandsgröße eine einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße und eine einem Lenkwinkel des Fahrzeugs zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße auf.
Wie vorstehend beschrieben, sind die Grundbewegungen des Fahrzeugs Fahren, Anhalten und Drehen. Die Fahrbewegung und die Anhaltebewegung des Fahrzeugs können als eine physikalische Größe ausgedrückt werden, die als Längsbeschleunigung des Fahrzeugs bezeichnet wird, und die Drehbewegung kann durch eine physikalische Größe beschrieben werden, die als Lenkwinkel des Fahrzeugs bezeichnet wird.
Im Allgemeinen sagt der Fahrer eine Fahrspur, auf welcher das durch den Fahrer gegenwärtig gefahrene Fahrzeug fährt, von der Gegenwart in die nahe Zukunft voraus und fährt das Fahrzeug, während er die Fahrzeugort/-geschwindigkeitsbeziehung (zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Fahrzeugposition bzw. dem Fahrzeugort) annimmt, die sich entlang der vorausgesagten bzw. erwarteten Fahrspur ändert.
D.h., der Fahrer fährt das Fahrzeug im Allgemeinen so, dass die erwartete Fahrzeugort/-geschwindigkeitsbeziehung zwischen dem Fahrzeugort und der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Fahrspur, auf welcher das Fahrzeug annahmegemäß fährt, nach Wunsch verwirklicht wird. Zu diesem Zweck führt der Fahrer Fahrvorgänge aus, um die Fahrzeugort/-geschwindigkeitsbeziehung so genau wie möglich zu verwirklichen.
Die Fahrzeugort/-geschwindigkeitsbeziehung wird in einem Gebiet diskutiert, welches nicht von dem dynamischen Verhalten des Fahrzeugs abhängt, und kann als ein Fahrparameter angenommen werden, der im Allgemeinen für eine Mehrzahl von Fahrzeugtypen mit unterschiedlichen dynamischen Betriebseigenschaften hergestellt wird.
Die zuletzt erforderlichen physikalischen Größen, welche die Fahrzeugort/-geschwindigkeitsbeziehung beschreiben, können z.B. die Längsbeschleunigung und der Lenkwinkel des Fahrzeugs sein.
Auf der Grundlage der vorstehenden Feststellung weist in dem System gemäß der sechsten Ausführungsform die erste Sollfahrzeugzustandsgröße eine der Längsbeschleunigung zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße und eine dem Lenkwinkel zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße auf.
Daher macht es das vorstehend beschriebene System leicht, die Fahrzeugort/-geschwindigkeitsbeziehung zu optimieren, ohne die breite Anwendbarkeit des höherrangigen Befehlsabschnitts zu opfern.
Die in dieser Beschreibung genannte "Fahrzeugort/-geschwindigkeitsbeziehung" kann z.B. als eine Fahrzeugort/-geschwindigkeitsbeziehung begriffen werden, mit welcher sich der Ort des entlang der Fahrspur, auf welcher das Fahrzeug gemäß Annahme fährt, fahrenden Fahrzeugs mit der Zeit ändert. Falls der Fahrzeugort und die Geschwindigkeit bekannt sind, kann die Beziehung hierzwischen in äquivalenter Weise in die Beziehung zwischen dem Fahrzeugort und der Zeit (Durchgangszeit) umgewandelt werden.
In einer siebenten Ausführungsform des vorgenannten Gesichtspunkts der Erfindung bestimmt der höherrangige Befehlsabschnitt als die erste Sollfahrzeugzustandsgröße eine Sollfahrzeugzustandsgröße, die einer Optimierung einer Fahrzeugort/-geschwindigkeitsbeziehung zwischen einem Ort des Fahrzeugs und einer Geschwindigkeit hiervon auf einer Fahrspur, auf welcher das Fahrzeug fährt, Priorität über der Stabilisierung des Verhaltens des Fahrzeugs einräumt. Ferner bestimmt der niedrigerrangige Befehlsabschnitt als die zweite Sollfahrzeugzustandsgröße eine Sollfahrzeugbedingung bzw. Sollfahrzeugzustandsgröße, die einer Stabilisierung des Verhaltens des Fahrzeugs Priorität über einer Optimierung der Fahrzeugort/-geschwindigkeitsbeziehung auf der Grundlage der bestimmten ersten Sollfahrzeugzustandsgröße einräumt.
Die bei Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs herzustellende Sollfahrzeugzustandsgröße wird auf der Grundlage eines von unterschiedlichen Konzepten bestimmt, die ein erstes Konzept, welches der Optimierung der Fahrzeugort/-geschwindigkeitsbeziehung Priorität einräumt, wie vorstehend beschrieben, und ein zweites Konzept, das der Stabilisierung des Verhaltens des Fahrzeugs Priorität einräumt, umfassen. Grundsätzlich muss das dynamische Verhalten des Fahrzeugs nicht berücksichtigt werden, falls das erste Konzept eingesetzt wird, und muss das dynamische Verhalten berücksichtigt werden, wenn das zweite Konzept eingesetzt wird.
Demgemäß findet die auf der Grundlage des ersten Konzepts bestimmte Sollfahrzeugzustandsgröße in unterschiedlichen Fahrzeugtypen breite Verwendung, während die auf der Grundlage des zweiten Konzepts bestimmte Sollfahrzeugzustandsgröße höchstwahrscheinlich nur in einem Fahrzeugtyp Verwendung findet.
Auf der Grundlage der vorstehenden Feststellung bestimmt in dem System gemäß der siebenten Ausführungsform der höherrangige Befehlsabschnitt als die erste Sollfahrzeugzustandsgröße eine Sollfahrzeugzustandsgröße, die einer Optimierung einer Fahrzeugort/-geschwindigkeitsbeziehung zwischen einem Ort des Fahrzeugs und einer Geschwindigkeit hiervon auf einer Fahrspur, auf welcher das Fahrzeug fährt, Priorität über der Stabilisierung des Verhaltens des Fahrzeugs einräumt. Ferner bestimmt der niedrigerrangige Befehlsabschnitt als die zweite Sollfahrzeugzustandsgröße eine Sollfahrzeugzustandsgröße, die einer Stabilisierung des Verhaltens des Fahrzeugs Priorität über einer Optimierung der Fahrzeugort/-geschwindigkeitsbeziehung auf der Grundlage der bestimmten ersten Sollfahrzeugzustandsgröße einräumt.
In einer achten Ausführungsform des vorgenannten Gesichtspunkts der Erfindung bestimmt der höherrangige Befehlsabschnitt die erste Sollfahrzeugzustandsgröße als eine Sollfahrzeugzustandsgröße, die innerhalb eines zulässigen Bereichs variabel ist, und bestimmt der niedrigerrangige Befehlsabschnitt die zweite Sollfahrzeugzustandsgröße als eine Sollfahrzeugzustandsgröße, die aus dem zulässigen Bereich der ersten Sollfahrzeugzustandsgröße ausgewählt ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen System bestimmt der höherrangige Befehlsabschnitt die erste Sollfahrzeugzustandsgröße, während der Optimierung der Fahrzeugort/-geschwindigkeitsbeziehung zwischen dem Ort des Fahrzeugs und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Fahrspur Priorität über der Stabilisierung des Verhaltens des Fahrzeugs eingeräumt wird. Falls es daher hinsichtlich der Sicherheit des Fahrzeugs wichtig ist, das Fahrzeugverhalten zu stabilisieren, z.B. wenn das Fahrzeug sehr instabil ist, arbeitet der niedrigerrangige Befehlsabschnitt, um die zweite Sollfahrzeugzustandsgröße so zu bestimmen, dass das Fahrzeugverhalten stabilisiert wird.
Von der vorstehenden Situation her beurteilt wird es verständlich sein, dass der höherrangige Befehlsabschnitt und der niedrigerrangige Befehlsabschnitt sich nicht in einer Unterordnungsbeziehung befinden, bei welcher der niedrigerrangige Befehlsabschnitt vollständig von dem höherrangigen Befehlsabschnitt abhängt oder diesem untergeordnet ist. Vielmehr befinden sich der höherrangige und er niedrigerrangige Befehlsabschnitt in einer unvollständigen, aber gegenseitig unabhängigen Beziehung, bei welcher der niedrigerrangige Befehlsabschnitt ermächtigt ist, ein durch den höherrangigen Befehlsabschnitt erzeugten Befehl bei Bedarf zu korrigieren.
Falls jedoch der höherrangige Befehlsabschnitt die erste Sollfahrzeugzustandsgröße als einen einzelnen, feststehenden Wert, aber nicht als einen Bereich bestimmt und sie dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt zuführt, ist der Grad einer Abhängigkeit des niedrigerrangigen Befehlsabschnitts von dem höherrangigen Befehlsabschnitt größer als in dem Fall, in welchem der höherrangige Befehlsabschnitt die erste Sollfahrzeugzustandsgröße als einen Bereich statt eines festgelegten Werts bestimmt und sie dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt zuführt.
Falls andererseits die Stabilität des Verhaltens des Fahrzeugs z.B. wegen einer unzureichenden Fahrfertigkeit des Fahrers oder Fähigkeit, die Fahrzeugumgebung zu beurteilen, signifikant herabgesetzt ist, wird in hohem Maß eher von dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt als von dem höherrangigen Befehlsabschnitt erwartet, die Initiative zu ergreifen, um die Sollfahrzeugzustandsgröße im Sinne einer Korrektur der Fahrtätigkeiten des Fahrers zu bestimmen, um hierdurch die Mehrzahl der Aktuatoren über den Ausführungsabschnitt in einer integrierten Weise zu steuern.
Auf der Grundlage der vorstehenden Feststellung bestimmt in dem System gemäß der achten Ausführungsform der höherrangige Befehlsabschnitt die erste Sollfahrzeugzustandsgröße als eine Sollfahrzeugzustandsgröße, die innerhalb eines zulässigen Bereichs variabel ist, und bestimmt der niedrigerrangige Befehlsabschnitt die zweite Sollfahrzeugzustandsgröße als eine Sollfahrzeugzustandsgröße, die aus dem zulässigen Bereich ausgewählt ist.
Mit der Anordnung kann der Grad der dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt gegebenen Autorität bei der Bestimmung der Sollfahrzeugzustandsgröße im Verhältnis zu der dem höherrangigen Befehlsabschnitt gegebenen Autorität leicht erhöht werden.
Demzufolge ermöglicht die Verwendung des Systems eine Verbesserung der Stabilität des Verhaltens des Fahrzeugs und schließlich der Sicherheit des Fahrzeugs trotz unzureichender Fahrfertigkeiten des Fahrers oder Fähigkeit, die Fahrzeugumgebung zu bestimmen.
In einer neunten Ausführungsform des vorgenannten Gesichtspunkts der Erfindung weist eine erste Sollfahrzeugzustandsgröße die der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße und eine dem Lenkwinkel des Fahrzeugs zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße auf und bestimmt der höherrangige Befehlsabschnitt die der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße als eine Sollfahrzeugzustandsgröße, die innerhalb eines zulässigen Bereichs variabel ist, und (bestimmt) die dem Lenkwinkel des Fahrzeugs zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße als eine Sollfahrzeugzustandsgröße, die keinen zulässigen Bereich aufweist.
Gemäß vorstehender Beschreibung kann in dem System gemäß der achten Ausführungsform der Grad der dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt gegebenen Autorität bei der Bestimmung der Sollfahrzeugzustandsgröße im Verhältnis zu der dem höherrangigen Befehlsabschnitt gegebenen Autorität leicht erhöht werden.
Bei dem System gemäß der acten Ausführungsform umfasst die erste Sollfahrzeugzustandsgröße eine der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße und eine dem Lenkwinkel des Fahrzeugs zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße. Des Weiteren ist es in der achten Ausführungsform möglich, dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt die der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße und die dem Lenkwinkel des Fahrzeugs zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße zuzuführen, wobei beide von diesen innerhalb zulässiger Bereiche variabel sind.
Allerdings bedeutet die Versorgung des niedrigerrangigen Befehlsabschnitts mit einer innerhalb eines bestimmten zulässigen Bereichs variablen Sollfahrzeugzustandsgröße, dass die tatsächliche Bewegung des Fahrzeugs mit höherer Wahrscheinlichkeit von dem Fahrvorgang des Fahrers (d.h. der Absicht oder Anforderung des Fahrers) abweicht. In machen Fällen ist diese Tendenz im Sinne einer verbesserten Sicherheit des Fahrzeugs wünschenswert. In anderen Fällen jedoch kann es sein, dass sich der Fahrer in Reaktion auf die tatsächliche Bewegung des Fahrzeugs unbehaglich fühlt oder aufregt.
Die Möglichkeit des Auftretens der letztgenannten Situation ist in dem Fall, in welchem der dem Lenkwinkel des Fahrzeugs zugeordneten Sollfahrzeugzustandsgröße ein bestimmter Bereich oder eine bestimmte Breite gegeben wird, höher als in dem Fall, in welchem der der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs zugeordneten Sollfahrzeugzustandsgröße ein bestimmter Bereich oder eine bestimmte Breite gegeben wird.
Auf der Grundlage der vorstehenden Feststellung weist in dem System gemäß der neunten Ausführungsform die erste Sollfahrzeugzustandsgröße eine der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße und eine dem Lenkwinkel des Fahrzeugs zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße auf und bestimmt der höherrangige Befehlsabschnitt die der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße als eine Sollfahrzeugzustandsgröße, die innerhalb eines zulässigen Bereichs variabel ist, und bestimmt die dem Lenkwinkel des Fahrzeugs zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße als eine Sollfahrzeugzustandsgröße, die keinen zulässigen Bereich aufweist.
Mit dieser Anordnung kann der Grad der Autorität, die dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt gegeben wird, bezüglich der dem höherrangigen Befehlsabschnitt gegebenen Autorität leicht erhöht werden, während dem Fahrer gleichzeitig weniger Unbehagen vermittelt wird.
In einer beispielhaften Form des vorgenannten Ausführungsform bestimmt der höherrangige Befehlsabschnitt die der Längsbeschleunigung zugeordnete Sollfahrzeugzustandsgröße so, dass sie innerhalb eines zulässigen Bereichs variabel ist, wenn die Sollfahrzeugzustandsgröße eine Beschleunigung des Fahrzeugs anzeigt, bestimmt aber die Sollfahrzeugzustandsgröße als einen singulären Wert, der keinen zulässigen Bereich aufweist, falls die Sollfahrzeugzustandsgröße eine Verzögerung des Fahrzeugs anzeigt.
Wenn in der vorstehend beschriebenen Anordnung das Fahrzeug verzögert werden muss, ist es, dass eine genaue oder wahrhaftige Verwirklichung des Betrags der Soll-Längsbeschleunigung durch den niedrigerrangigen Befehlsabschnitt und den Ausführungsabschnitt wahrscheinlicher als in dem Fall, in welchem die Zielbeschleunigung innerhalb eines zulässigen Bereichs variabel ist, was eine Verbesserung der Sicherheit des Fahrzeugs erleichtert.
In einer zehnten Ausführungsform des vorstehend beschriebenen Gesichtspunkts der Erfindung variiert der höherrangige Befehlsabschnitt eine Breite des zulässigen Bereichs auf der Grundlage wenigstens einer einer Absicht des Fahrers und einer Umgebung um das Fahrzeug herum, welche die Bewegung des Fahrzeugs beeinflusst.
Bei dem vorstehend beschriebenen System kann die Breite der durch den höherrangigen Befehlsabschnitt bestimmten ersten Sollfahrzeugzustandsgröße auf der Grundlage wenigstens einer einer Absicht oder Anforderung des Fahrers (was eine Vorliebe des Fahrers widerspiegeln mag) und einer Umgebung um das Fahrzeug herum (wie etwa Oberflächenbedingungen oder Kurvenbedingungen, z.B. der Grad oder die Häufigkeit von Kurven, der Straße, auf welcher das Fahrzeug fährt), welche die Bewegung des Fahrzeugs beeinflusst, geändert werden.
Bei dem vorgenannten System, bei welchem sich die Breite des zulässigen Bereichs mit Änderungen in wenigstens einer der Absicht oder Anforderung des Fahrers und der Umgebung um das Fahrzeug herum ändert, kann die Optimierung der ersten Sollfahrzeugzustandsgröße in Bezug auf wenigstens eine der Absicht des Fahrers und der Umgebung um das Fahrzeug herum im Unterschied zu dem Fall, in welchem die Breite des zulässigen Bereichs festgelegt ist, leicht bewerkstelligt werden.
In einer elften Ausführungsform des vorstehend beschriebenen Gesichtspunkts der Erfindung bestimmt der höherrangige Befehlsabschnitt die erste Sollfahrzeugzustandsgröße auf der Grundlage einer Eingangsinformation durch Verwendung eines einfachen Fahrzeugmodells, welches eine Bewegung des Fahrzeugs ohne Bezug auf das dynamischen Verhalten des Fahrzeugs einfach beschreibt, und bestimmt der niedrigerrangige Befehlsabschnitt die zweite Sollfahrzeugzustandsgröße auf der Grundlage einer Eingangsinformation durch Verwendung eines genaueren Fahrzeugmodells, welches die Bewegung des Fahrzeugs genauer als das einfache Fahrzeugmodell beschreibt, um das dynamische Verhalten des Fahrzeugs wiederzugeben.
Bei dem vorstehend beschriebenen System wird die endgültige Sollfahrzeugzustandsgröße durch Verwendung zweier Arten von Fahrzeugmodellen, welche die Bewegung des Fahrzeugs beschreiben, letzten Endes bestimmt.
Demgemäß kann in dem vorstehend beschriebenen System der Aufbau jeder Art von Fahrzeugmodell im Vergleich mit dem Fall, in welchem nur eine Art von Fahrzeugmodell verwendet wird, um die Sollfahrzeugzustandsgröße vom Anfang bis zum Ende zu bestimmen, leicht vereinfacht werden.
Des Weiteren ist in dem vorstehend beschriebenen System das einfache Fahrzeugmodell ohne Abhängigkeit von dem dynamischen Verhalten des Fahrzeugs, für welches das Modell verwendet wird, definiert. Demgemäß kann die Anwendbarkeit des einfachen Fahrzeugmodells für eine Mehrzahl von Fahrzeugtypen leicht verbessert werden.
Im Übrigen erfüllt das in dieser Beschreibung verwendete "Modell" seine Erfordernisse, wenn es die Bewegung des Fahrzeugs (einschließlich beispielsweise der Bewegung der Räder) durch irgend ein Verfahren auf einem Computer ausdrückt. Demgemäß ist das "Modell" nicht notwendigerweise der Art, dass die Bewegung des Fahrzeugs durch geometrische Vereinfachung und Reproduktion (Rekonstruktion) des Aufbaus des Fahrzeugs simuliert wird, sondern kann von der Art sein, dass die Bewegung des Fahrzeugs durch Verwenden eines oder mehrerer einfachen/-r mathematischen/-r Ausdrucks/Ausdrücke oder Tabelle(n) beschrieben wird, oder von der Art, dass die Bewegung des Fahrzeugs durch wenigstens eine gemäß der Situation, in welche das Fahrzeug gestellt ist, hergestellte Bedingung beschrieben wird.
In einer zwölften Ausführungsform der Erfindung bestimmt der Ausführungsabschnitt gesteuerte Variablen bzw. Steuervariablen, durch welche die Mehrzahl der Aktuatoren zu steuern sind, um die zweite Sollfahrzeugzustandsgröße zu verwirklichen, auf der Grundlage der Eingangsinformation durch Verwenden eines Radmodells, welches eine Bewegung eines Rades des Fahrzeugs im Verhältnis zu wenigstens einer Längskraft und einer Seitenkraft aus der Längskraft, der Seitenkraft und einer Vertikalkraft, die auf das Rad wirken, beschreibt.
In dem höherrangigen Befehlsabschnitt und dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt erfordert die Bestimmung der Sollfahrzeugzustandsgröße nur eine Beobachtung der Bewegung des Fahrzeugs als ein Ganzes. Andererseits steuert der Ausführungsabschnitt eine Mehrzahl von Aktuatoren direkt und steuert die auf jedes Rad des Fahrzeugs ausgeübte Kraft indirekt, um hierdurch die Bewegung des Fahrzeugs zu steuern. Es wird daher erwogen, dass der Ausführungsabschnitt das die Bewegung eines Rades beschreibende Fahrzeugradmodell verwendet, wenn er Steuervariablen bestimmt, durch welche die Mehrzahl der Aktuatoren zu steuern sind, um die von dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt aus zugeführte Sollfahrzeugzustandsgröße zu erreichen.
Im Allgemeinen wird die auf ein Fahrzeugrad ausgeübte Kraft zum Zwecke der Beobachtung in die Längskraft, die Seiten-(Lateral-)Kraft und die Vertikalkraft zerlegt. Während es wesentlich erscheint, dass das Fahrzeugradmodell die Bewegung des Rades bezüglich der Längskraft, der Seitenkraft und der Vertikalkraft des Rades beschreibt, ist es in Anbetracht des tatsächlichen Steuerungsverhaltens der Aktuatoren unabhängig von dem Betriebszustand, in welchen das Fahrzeug gestellt ist, technisch schwierig, die Vertikalkraft des Rades durch einen Aktuator oder Aktuatoren signifikant zu ändern.
Auf der Grundlage der vorstehenden Feststellung bestimmt in dem System gemäß der zwölften Ausführungsform der Ausführungsabschnitt gesteuerte Variablen, durch welche die Mehrzahl der Aktuatoren zu steuern sind, um die zweite Sollfahrzeugzustandsgröße auf der Grundlage der Eingangsinformation durch Verwendung eines Fahrzeug- bzw. Radmodells, welches die Bewegung eines Rades des Fahrzeugs im Verhältnis zu wenigstens einer Längskraft und einer Seitenkraft von der Längskraft, der Seitenkraft und einer Vertikalkraft, die auf das Rad wirken, zu verwirklichen.
Mit der vorgenannten Anordnung können die gesteuerten Variablen der Mehrzahl der Aktuatoren bestimmt werden, indem ein Fahrzeugradmodell mit hoher Effizienz (oder reduziertem Verlust) in Verbindung mit dem Steuerungsverhalten der Aktuatoren definiert wird.
In einer dreizehnten Ausführungsform des vorgenannten Gesichtspunkts der Erfindung bestimmen jeder von wenigstens dem höherrangigen Befehlsabschnitt, dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt und dem Ausführungsabschnitt Informationen, die zu einem auf einer niedrigeren Ebene als jeder der genannten Abschnitte angeordneten Abschnitt zu übertragen sind, auf der Grundlage einer von einem auf einer höheren Ebene als jeder der genannten Abschnitte angeordneten Abschnitt empfangenen Information durch Verwenden eines Modells, das wenigstens eine der Bewegung des Fahrzeugs und der Bewegung eines Rades des Fahrzeugs beschreibt, und korrigiert das Modell auf der Grundlage eines Fehlers in der an den auf der niedrigeren Ebene als jeder der genannte Abschnitte angeordneten Information.
In sowohl dem höherrangigen Befehlsabschnitt als auch dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt als auch dem Ausführungsabschnitt kann ein spezifisches, zur Bestimmung der erforderlichen Informationen verwendetes Modell als ein feststehendes oder invariables Modell definiert sein. In einigen Fällen können jedoch Änderungen in einem durch das Modell beschriebenen Objekt auftreten, nämlich der Bewegung des Fahrzeugs oder der Bewegung des Rades oder in einem Medium zwischen einer durch Verwendung des Modells und der Bewegung des Fahrzeugs oder der Bewegung des Rades bestimmten Information. Falls das Modell trotz solcher Änderungen als ein feststehendes Modell definiert ist, kann das Modell das durch das Modell beschriebene Objekt und den tatsächlichen Zustand des Mediums nicht genau wiedergeben.
Hierbei umfassen "Änderungen in dem Medium" z.B. Änderungen in dem Verhalten eines Aktuators als eines Mediums und Änderungen in dem Verhalten des durch den Aktuator zu betätigenden Objekts als eines Mediums. Ein Beispiel des zu betätigenden Objekts ist eine Bremse, und in diesem Beispiel kann der Reibungskoeffizient eines Reibmaterials der Bremse Änderungen unterliegen. Ein anderes Beispiel des zu betätigenden Objekts ist ein Motor, und in diesem Beispiel können sich die Ausgangscharakteristiken des Motors in Abhängigkeit von Umweltparametern wie etwa der Umgebungstemperatur und dem Atmosphärendruck ändern.
Angesichts der vorstehend beschriebenen Situation bestimmt in dem System gemäß der dreizehnten Ausführungsform jeder des höherrangigen Befehlsabschnitts, des niedrigerrangigen Befehlsabschnitts und des Ausführungsabschnitts eine Information, die an einen auf einer niedrigeren Ebene als jeder der genannten Abschnitte angeordneten Abschnitt zu übertragen ist, auf der Grundlage einer Information, die von einem auf einer höheren Ebene als jeder der genannten Abschnitte angeordneten Abschnitt empfangen wird, durch Verwendung eines Modells, welches wenigstens eine der Bewegung des Fahrzeugs und der Bewegung eines Rades des Fahrzeugs beschreibt, und korrigiert das Modell auf der Grundlage eines Fehlers in den an den auf einer niedrigeren Ebene als jeder der genannten Abschnitte angeordneten Abschnitt übertragenen Information.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, das durch das Modell beschriebene Objekt oder das Medium in Übereinstimmung mit dem Modell stets richtig wiederzugeben, unabhängig von zeitlichen Änderungen in dem Objekt oder dem Medium.
Falls das System zusätzlich mit der Funktion ausgestattet ist, ein Modell zu korrigieren, wird es leicht, die Genauigkeit der durch Verwendung des Modells erzeugten Information zu verbessern und schließlich die Genauigkeit einer Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs zu verbessern.
In einer vierzehnten Ausführungsform des vorgenannten Gesichtspunkts der Erfindung weist der Ausführungsabschnitt eine Mehrzahl von Einheiten auf, die in der Form einer Hierarchie mit einer Mehrzahl von Hierarchieebenen in einer Richtung von dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt zu der Mehrzahl der Aktuatoren angeordnet sind, weist die Mehrzahl von Einheiten (a) eine auf einer ersten Ebene als einer der Hierarchieebenen vorgesehene Verteilungseinheit, die angepasst ist, gesteuerte Variablen bzw. Steuervariablen, durch welche die Mehrzahl der Aktuatoren zu steuern sind, um die von dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt aus zugeführte zweite Sollfahrzeugzustandsgröße zu verwirklichen, an die Mehrzahl der Aktuatoren zu verteilen, und (b) eine auf einer zweiten Ebene, die niedriger als die erste Ebene ist, vorgesehene Steuereinheit auf, die angepasst ist, um die Mehrzahl der Aktuatoren zu steuern, um die von der Verteilungseinheit aus zugeführten gesteuerten Variablen zu verwirklichen. Ferner weist die Verteilungseinheit (c) eine bezüglich aller der Mehrzahl der Aktuatoren vorgesehene, höherrangige Verteilungseinheit, zum Verteilen gesteuerter Variablen bzw. von Steuervariablen, durch welche die Mehrzahl der Aktuatoren zu steuern sind, um die von dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt aus zugeführte zweite Sollfahrzeugzustandsgröße zu verwirklichen, in einer integrierten Weise an alle der Mehrzahl der Aktuatoren, und (d) eine bezüglich eines Teils der Mehrzahl der Aktuatoren vorgesehene, niedrigerrangige Verteilungseinheit zum Verteilen der von der höherrangigen Verteilungseinheit aus zugeführten Steuervariablen an den Teil der Mehrzahl der Aktuatoren, auf. In diesem System weist die Steuereinheit eine Mehrzahl individueller Steuereinheiten auf, von welchen eine erste Gruppe auf einer Hierarchieebene unterhalb der niedrigerrangigen Verteilungseinheit bezüglich des Teils der Mehrzahl der Aktuatoren vorgesehen ist und von welchen eine zweite Gruppe auf einer Hierarchieebene unterhalb der höherrangigen Verteilungseinheit bezüglich der verbleibenden Aktuatoren vorgesehen ist, und führen die höherrangige Verteilungseinheit, die niedrigerrangige Verteilungseinheit und die Steuereinheit spezifische, den jeweiligen Einheiten zugeordnete Funktionen aus, indem sie bewirken, dass der Computer eine Mehrzahl von Modulen ausführt, die in der Software-Konfiguration unabhängig voneinander vorliegen.
Es kann sein, dass eine Mehrzahl von Arten von Aktuatoren gesteuert werden muss, um eine Art von Sollfahrzeugzustandsgröße zu erzielen. In diesem Fall müssen gesteuerte Variablen (nachstehend als "Gesamtsteuervariablen" bezeichnet), die durch alle der Mehrzahl von Aktuatoren herzustellen sind, um die Sollfahrzeugzustandsgröße zu erreichen, unter der Mehrzahl von Aktuatoren verteilt werden.
In Anbetracht der vorstehend beschriebenen Situation weist in dem System gemäß der vierzehnten Ausführungsform der Ausführungsabschnitt eine Mehrzahl von Einheiten auf, die in der Form einer Hierarchie mit einer Mehrzahl von Hierarchieebenen in einer Richtung von dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt zu der Mehrzahl von Aktuatoren angeordnet sind.
Des Weiteren weist die Mehrzahl von Einheiten (a) eine auf einer ersten Ebene als einer der Hierarchieebenen vorgesehene Verteilungseinheit, die angepasst ist, gesteuerte Variablen bzw. Steuervariablen, durch welche die Mehrzahl von Aktuatoren zu steuern sind, um die von dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt aus zugeführte zweite Sollfahrzeugzustandsgröße zu verwirklichen, an die Mehrzahl von Aktuatoren zu verteilen, und (b) eine auf einer zweiten Ebene, die niedriger als die erste Ebene ist, vorgesehene Steuereinheit, die angepasst ist, um die Mehrzahl von Aktuatoren zu steuern, um die von der Verteilungseinheit aus zugeführten gesteuerten Variablen zu verwirklichen, auf.
Mit dem vorstehend beschriebenen System ist die Software-Konfiguration des Ausführungsabschnitts in einer hierarchischen Struktur derart aufgebaut, dass die Verteilungseinheit und die Steuereinheit voneinander getrennt sind. Da die Verteilungseinheit und die Steuereinheit in der Software-Konfiguration unabhängig voneinander vorgesehen sind, können Konfiguration, Entwicklung, Auslegung, Auslegungsänderung, Debugging und andere an jeder dieser Einheiten ausgeführter Vorgänge ausgeführt werden, ohne die anderen Einheiten zu beeinflussen, wodurch die parallele Durchführung der Vorgänge an beiden der Einheiten ermöglicht wird.
Im Allgemeinen können einige der vorstehend angegebenen Gesamtseuervariablen an die Mehrzahl von Aktuatoren, die an dem abschließenden Ende des Steuerungssystems angeordnet sind, in einem Schritt verteilt werden; andere können aber in einer Mehrzahl von Schritten (oder über eine Mehrzahl von Stufen) an die Aktuatoren verteilt werden. In dem letztgenann ten Fall ist die Gesamtsteuertvariable nicht von dem Beginn an in endgültige individuelle gesteuerte Variablen bzw. Einzelsteuervariablen (die jeweils der Mehrzahl von Aktuatortypen entsprechen) aufgeteilt. Vielmehr ist in der Eingangsstufe die Gesamtsteuertvariable in vorübergehende Steuervariablen aufgeteilt, die dann in die endgültigen Einzelsteuervariablen aufgeteilt werden.
In Anbetracht der vorstehend geschilderten Situation, weist in dem System gemäß der vierzehnten Ausführungsform die Verteilungseinheit (c) eine bezüglich aller der Mehrzahl von Aktuatoren vorgesehene, höherrangige Verteilungseinheit zum Verteilen gesteuerter Variablen, durch welche die Mehrzahl von Aktuatoren zu steuern sind, um die von dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt aus zugeführte zweite Sollfahrzeugzustandsgröße zu verwirklichen, an alle der Mehrzahl von Aktuatoren in einer integrierten Weise, und (d) eine bezüglich eines Teils der Mehrzahl von Aktuatoren vorgesehene, niedrigerrangige Verteilungseinheit zum Verteilen der von der höherrangigen Verteilungseinheit aus zugeführten gesteuerten Variablen an den Teil der Mehrzahl von Aktuatoren.
Mit dem vorstehend beschriebenen System ist die Software-Konfiguration der Verteilungseinheit in einer hierarchischen Struktur derart ausgebildet, dass ihre höherrangige Verteilungseinheit und ihre niedrigerrangige Verteilungseinheit voneinander getrennt sind. Da die höherrangige Verteilungseinheit und die niedrigerrangige Verteilungseinheit in der Software-Konfiguration unabhängig voneinander vorgesehen sind, wie nachstehend beschrieben werden wird, können Entwicklung, Auslegung, Auslegungsänderung, Debugging und andere an jeder dieser Einheiten ausgeführter Vorgänge ausgeführt werden, ohne die anderen Einheiten zu beeinflussen, wodurch die parallele Durchführung der Vorgänge an beiden der Einheiten ermöglicht wird.
Darüber hinaus weist in dem System gemäß der vierzehnten Ausführungsform die Steuereinheit eine Mehrzahl individueller Steuereinheiten auf, von welchen eine erste Gruppe auf einer Hierarchieebene unterhalb der niedrigerrangigen Verteilungseinheit bezüglich des Teils der Mehrzahl von Aktuatoren vorgesehen ist und eine zweite Gruppe auf einer Hierarchieebene unterhalb der höherrangigen Verteilungseinheit bezüglich der verbleibenden Aktuatoren vorgesehen ist.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist das integrierte Fahrzeugbewegungssteuerungssystem in der Form einer Hierarchie mit Hierarchieebenen bezüglich wenigstens der Software-Konfiguration hiervon in der Richtung von dem Fahrer zu der Mehrzahl von Aktuatoren derart angeordnet, dass der höherrangige Befehlsabschnitt, der niedrigerrangige Befehlsabschnitt, die höherrangige Verteilungseinheit, die niedrigerrangige Verteilungseinheit und die Steuereinheit in einer Abfolge unabhängig voneinander in der Software-Konfiguration angeordnet sind.
Demgemäß ist in dem vorstehend beschriebenen System wenigstens die Software-Konfiguration des Gesamtsystems in einer fortschrittlicheren hierarchischen Anordnung ausgebildet, können daher Verarbeitungsinhalte getrennt voneinander implementiert werden und kann die Unabhängigkeit jeder Verarbeitungseinheit gestärkt werden.
Hierbei können die "höherrangige Verteilungseinheit", die "niedrigerrangige Verteilungseinheit" und die "Steuereinheit" derart aufgebaut sein, dass nur ein Modul jeder Einheit durch den Computer ausgeführt wird, oder derart dass eine Mehrzahl von Modulen jeder Einheit durch den Computer ausgeführt wird.
In einer fünfzehnten Ausführungsform des vorgenannten Gesichtspunkts der Erfindung ist die Mehrzahl von Aktuatoren in eine Mehrzahl von Gruppen in Abhängigkeit von einer Art einer physikalischen Größe, die auf jedes Element des Fahrzeugs durch jeden der Aktuatoren wirkt, klassifiziert, und ist die niedrigerrangige Verteilungseinheit bezüglich wenigstens einer der Mehrzahl von Gruppen vorgesehen, von denen jede zwei oder mehr Aktuatoren umfasst.
Gemäß einer sechzehnten Ausführungsform des vorgenannten Gesichtspunkts der Erfindung umfasst die Mehrzahl von Aktuatoren eine Mehrzahl von radbezogenen Aktuatoren, welche wenigstens eine Längskraft und eine Seitenkraft aus der Längskraft, der Seitenkraft und einer Vertikalkraft eines Rades des Fahrzeugs steuern, und verteilt die höherrangige Verteilungseinheit die gesteuerten Variablen an die Mehrzahl von radbezogenen Aktuatoren derart, dass die gesteuerten Variablen wenigstens eine der Längskraft zugeordnete Längskraftkomponente und eine der Seitenkraft zugeordnete Seitenkraftkomponente aus der Längskraftkomponente, der Seitenkraftkomponente und einer der Vertikalkraft zugeordneten Vertikalkraftkomponente umfassen.
In dem vorstehend beschriebenen System umfassen gemäß der auf ein Rad eines Kraftfahrzeugs angewendeten Mechanik die vorstehend angegebenen, an die Mehrzahl von radbezogenen Aktuatoren verteilten gesteuerten Variablen wenigstens eine der Längskraft zugeordnete Längskraftkomponente und eine der Seitenkraft zugeordnete Seitenkraftkomponente aus der Längskraftkomponente, der Seitenkraftkomponente und einer der Vertikalkraft zugeordneten Vertikalkraftkomponente.
Somit wird in dem vorstehend beschriebenen System die Verteilung der gesteuerten Variablen unter der Mehrzahl von radbezogenen Aktuatoren gemäß der auf ein Fahrzeugrad angewendeten Mechanik bewerkstelligt, was zu einer verbesserten Genauigkeit der Einzelsteuervariablen, die durch jeden der radbezogenen Aktuatoren zu verwirklichen ist, und einer verbesserten Genauigkeit, mit welcher die Fahrzeugbewegung gesteuert wird, führt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und/oder andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlicher werden, in welchen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente darzustellen, und wobei:
1 eine Draufsicht ist, welche ein Fahrzeug zeigt, in welchem ein integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung installiert ist;
2 ein Blockdiagramm ist, welches die Hardware-Konfiguration des integrierten Fahrzeugbewegungssteuersystems von 1 schematisch darstellt;
3 ein Blockdiagramm ist, welches die Konfiguration eines ROM des Systems von 1 schematisch darstellt;
4 ein Blockdiagramm ist, welches zur Erläuterung der durch das integrierte Fahrzeugbewegungssteuersystem von 1 verwirklichten Funktionen und der Software-Konfiguration des Systems nützlich ist;
5 ein Blockdiagramm ist, welches ein in 4 gezeigtes Fahrinformationsbeschaffungssystem schematisch darstellt;
6 ein Blockdiagramm ist, welches ein in 4 gezeigtes Fahrzeuginformationsbeschaffungssystem schematisch darstellt;
7 ein Blockdiagramm ist, welches ein in 4 gezeigtes Umgebungsinformationsbeschaffungssystem schematisch darstellt;
8 ein Blockdiagramm ist, welches einen in 4 gezeigten höherrangigen Befehlsabschnitt 210 im Einzelnen darstellt;
9 ein Blockdiagramm ist, welches eine in 8 gezeigte Signalverarbeitungseinheit 242 schematisch darstellt;
10 ein Blockdiagramm ist, welches eine in 8 gezeigte Signalverarbeitungseinheit 244 schematisch darstellt;
11 ein Graph zur Darstellung einer Beziehung zwischen einem Gaspedalhub und einer Soll-Längsbeschleunigung g × 1 ist, wobei die Beziehung durch eine in 8 gezeigte g × 1-Berechnungseinheit 260 verwendet wird;
12 ein anderer Graph zur Darstellung einer Beziehung zwischen einer Bremskraft und einer Soll-Längsbeschleunigung g × 1 ist, wobei die Beziehung durch die in 8 gezeigte g × 1-Berechnungseinheit 260 verwendet wird;
13 ein Blockdiagramm ist, welches eine in 8 gezeigte Fahrunterstützungssteuereinheit 264 schematisch darstellt;
14 ein Blockdiagramm ist, welches eine in 8 gezeigte Fahrunterstützungssteuereinheit 282 schematisch darstellt;
15 ein Flussdiagramm ist, welches den Inhalt eines in 3 gezeigten höherrangigen Befehlsmoduls schematisch darstellt;
16 ein Blockdiagramm ist, welches einen in 4 gezeigten niedrigerrangigen Befehlsabschnitt 212 im Einzelnen darstellt;
17 ein Blockdiagramm ist, welches eine in 16 gezeigte Sollfahrzeugzustandsgrößenberechnungseinheit 302 im Einzelnen darstellt;
18 ein Blockdiagramm ist, welches eine in 16 gezeigte Steuervariablenberechnungseinheit 304 im Einzelnen darstellt;
19 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Inhalts einer durch eine in 18 gezeigte Soll-Längsbeschleunigungsberechnungseinheit 324 ausgeführten Steuerung ist;
20 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Inhalts einer anderen durch die in 18 gezeigte Soll-Längsbeschleunigungsberechnungseinheit 324 ausgeführten Steuerung ist;
21 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Inhalts einer weiteren durch die in 18 gezeigte Soll-Längsbeschleunigungsberechnungseinheit 324 ausgeführten Steuerung ist;
22 ein Flussdiagramm ist, welches den Inhalt eines in 3 gezeigten niedrigerrangigen Befehlsmoduls schematisch darstellt;
23 ein Blockdiagramm ist, welches eine in 4 gezeigte Ausführungseinheit 214 im Einzelnen darstellt;
24 ein Blockdiagramm ist, welches eine höherrangige Verteilungseinheit 340, eine niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 und eine Steuereinheit 344, die in 23 gezeigt sind, im Einzelnen darstellt;
25 ein Flussdiagramm ist, welches einen durch eine in 24 gezeigte Sollreifenlängskraftberechnungseinheit 370 ausgeführten Steuerungsablauf schematisch darstellt;
26 ein Flussdiagramm ist, welches den Inhalt eines in 3 gezeigten höherrangigen Verteilungsmoduls schematisch darstellt;
27 ein Flussdiagramm ist, welches den Inhalt eines in 3 gezeigten niedrigerrangigen Verteilungseinheitsmoduls schematisch darstellt;
28 ein Flussdiagramm ist, welches den Inhalt eines in 3 gezeigten Antriebsstrangsteuermoduls schematisch darstellt;
29 eine Tabelle ist, welche die Beziehung zwischen dem Drehzahlverhältnis und dem geschätzten Momentenverhältnis angibt, die in Schritt S131 des Flussdiagramms von 28 verwendet werden;
30 ein Flussdiagramm ist, welches den Inhalt eines in 3 gezeigten Lenksteuermodul schematisch darstellt; und
31 ein Blockdiagramm ist, welches ein Sicherungssystem des in 1 gezeigten integrierten Fahrzeugbewegungssteuersystems schematisch darstellt.
GENAUE BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nachstehend wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen im Einzelnen beschrieben werden.
1 ist eine Draufsicht, ein Kraftfahrzeug, auf welchem ein integriertes Fahrzeugbewegungssteuerungssystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung installiert ist, schematisch zeigt. Das integrierte Fahrzeugbewegungssteuerungssystem wird nachstehend einfach als "Bewegungssteuerungssystem" bezeichnet.
Das Fahrzeug von 1 weist Räder 10 links vorn, rechts vorn, links hinten und rechts hinten auf. In 1 bezeichnet "fl" ein linkes Vorderrad, bezeichnet "fr" ein rechtes Vorderrad, bezeichnet "rl" ein linkes Hinterrad und bezeichnet "rr" ein rechtes Hinterrad. Das Fahrzeug weist auch einen Motor (Verbrennungsmotor) 14 als eine Antriebsenergiequelle auf. Der Betriebszustand des Motors 14 wird in Abhängigkeit von einem Betrag oder Grad, um welchen ein Gaspedal 20 (als ein Beispiel eines Beschleunigungsbetätigungselements) durch einen Fahrer betätigt wird, elektrisch gesteuert. Der Betriebszustand des Motors 14 wird auch nach Bedarf unabhängig von der durch den Fahrer an dem Gaspedal 20 vorgenommenen Betätigung (nachstehend als eine "Fahrbetätigung" oder "Beschleunigungsbetätigung" bezeichnet) automatisch gesteuert bzw. geregelt.
Die elektrische Steuerung des Motors 14 kann z.B. durch elektrisches Steuern eines Öffnungswinkels (d.h., einer Drosselöffnung) eines in einem Ansaugrohr des Motors 14 montierten Drosselventils oder durch elektrisches Steuern eines Betrags eines in eine Brennkammer des Motors 14 eingespritzten Kraftstoffs implementiert werden.
In dem Fall, dass das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug ist, besteht die Antriebsenergiequelle prinzipiell aus einem Elektromotor. In dem Fall, dass das Fahrzeug ein Hybrid-Elektrofahrzeug ist, besteht die Antriebsenergiequelle prinzipiell aus einer Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor.
Das Fahrzeug von 1 ist ein heckgetriebenes Fahrzeug, bei welchem das linke und das rechte Vorderrad angetriebene Räder und das linke und das rechte Hinterrad antreibende bzw. Antriebsräder sind. Der Motor 14 ist mit jedem der Hinterräder über einen Drehmomentwandler 22, ein Getriebe 24, eine Kardanwelle 26, eine Differentialgetriebeeinheit 28 und eine Antriebswelle 30, die sich mit jedem der Hinterräder dreht, in beschriebener Rei henfolge einer Anordnung verbunden. Der Drehmomentwandler 22, das Getriebe 24, die Kardanwelle 26 und die Differentialgetriebeeinheit 28 sind Leistungsübertragungselemente, die durch das linke und das rechte Hinterrad gemeinsam verwendet oder geteilt werden.
Das Getriebe 24 weist ein Automatikgetriebe auf, das nicht näher dargestellt ist. Das Automatikgetriebe ist angepasst, um das Übersetzungsverhältnis oder Drehzahlverhältnis, mit welchem die Drehzahl des Motors 14 in die Umdrehungsgeschwindigkeit einer Abtriebswelle des Getriebes 24 geändert wird, elektrisch zu steuern.
Das Fahrzeug von 1 weist ferner ein Lenkrad 44 auf, welches angepasst ist, um durch den Fahrer gedreht zu werden. Eine Lenkreaktionskraftausübungsvorrichtung 48 ist angepasst, um eine Lenkreaktionskraft in elektrischer Weise auf das Lenkrad 44 auszuüben. Die Lenkreaktionskraft ist eine Reaktionskraft, die einer durch den Fahrer ausgeführten Drehbetätigung (nachstehend als "Lenken" bezeichnet) entspricht.
Die Richtung des linken und des rechten Vorderrades, die als "Vorderradlenkwinkel" bezeichnet wird, wird durch eine vordere Lenkeinheit 50 elektrisch geändert. Die vordere Lenkeinheit 50 ist angepasst, um den Vorderradlenkwinkel auf der Grundlage eines Winkels, oder eines Lenkradwinkels, um welchen das Lenkrad 44 durch den Fahrer gedreht wird, zu steuern, und ist auch angepasst, um den Vorderradlenkwinkel nach Bedarf unabhängig von der Drehbetätigung durch den Fahrer automatisch zu steuern bzw. zu regeln. Man beachte, dass in der vorliegenden Ausführungsform das Lenkrad 44 und das linke und das rechte Vorderrad nicht mechanisch miteinander verbunden sind. Wie der Vorderradlenkwinkel wird gleichermaßen die Richtung des linken und des rechten Hinterrades, die als "Hinterradlenkwinkel" bezeichnet wird, durch eine hintere Lenkeinheit 52 elektrisch geändert.
Jedes der Hinterräder 10 ist mit einer Bremsanordnung 56 versehen, die betätigt wird, um seine Drehung zu beschränken. Die Bremsanordnungen 56 werden gemäß einem Betätigungsbetrag eines Bremspedals 58 (als ein Beispiel eines Bremsbetätigungselements) durch den Fahrer elektrisch gesteuert. Die Bremsanordnung 56 für jedes Rad 10 kann auch bei Bedarf automatisch gesteuert bzw. geregelt werden.
In dem Fahrzeug von 1 ist eine Fahrzeugkarosserie (nicht näher dargestellt) durch eine für jedes der Räder 10 vorgesehene Radaufhängung 62 aufgehängt oder gestützt. Die Aufhängungscharakteristiken der jeweiligen Radaufhängungen 62 können unabhängig voneinander elektrisch gesteuert werden.
Die das Fahrzeug aufbauenden Elemente gemäß vorstehender Beschreibung sind mit Aktuatoren versehen, die angepasst sind, so betätigt zu werden, dass sie die entsprechenden Elemente elektrisch betätigen. 23 zeigt einige Beispiele der Aktuatoren wie folgt:

(1) Aktuator 70 zu elektrischen Steuerung des Motors 14
(2) Aktuator 72 zur elektrischen Steuerung des Getriebes 24
(3) Aktuator 74 zur elektrischen Steuerung der Lenkreaktionskraftausübungsvorrichtung 48
(4) Aktuator 76 zur elektrischen Steuerung der vorderen Lenkeinheit 50
(5) Aktuator 78 zu elektrischen Steuerung der hinteren Lenkeinheit 52
(6) Eine Mehrzahl von Aktuatoren 80 (von denen in 23 nur einer in typischer Weise dargestellt ist), von denen jeder in Verbindung mit jeder der Bremsanordnungen 56 vorgesehen ist, zur elektrischen Steue rung des durch die Bremsanordnung 56 auf ein Entsprechendes der Räder 10 aufgebrachtes Bremsmoments
(7) Eine Mehrzahl von Aktuatoren 82 (von denen in 23 nur einer in typischer Weise dargestellt ist), von denen jeder in Verbindung mit jeder der Radaufhängungen 62 vorgesehen ist, zur elektrischen Steuerung der Aufhängungscharakteristik der entsprechenden Radaufhängung 62

Gemäß der Darstellung in 1 ist das Bewegungssteuerungssystem, das gemäß vorstehender Beschreibung mit der Mehrzahl von Aktuatoren 70 bis 82 verbunden ist, in dem Fahrzeug installiert. Das Bewegungssteuerungssystem wird durch Verwendung elektrischer, von einer nicht näher dargestellten Batterie (als ein Beispiel einer Fahrzeugstromversorgung) aus zugeführter Energie betätigt.
2 ist ein Blockdiagramm, welches die Hardware-Konfiguration des integrierten Bewegungssteuerungssystems der vorliegenden Ausführungsform schematisch darstellt. Das Bewegungssteuerungssystem umfasst einen Computer 90 als eine Hauptkomponente hiervon. Wie in der Technik an sich bekannt, weist der Computer 90 eine Verarbeitungseinheit (nachstehend als "PU" bezeichnet) 92, einen ROM (als ein Beispiel eines Speichers) 94 und einen RAM (als ein anderes Beispiel eines Speichers) 96 auf, die untereinander durch Busse 98 verbunden sind.
Die PU 92 weist insgesamt drei CPUs (nicht näher dargestellt) auf, die jeweils einem höherrangigen Befehlsabschnitt 210, einem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt 212 und einem Ausführungsabschnitt 214 gemäß der Darstellung in 4 zugeordnet sind. Die drei CPUs teilen sich den einzigen ROM 94 und den einzigen RAM 96. So sind in der vorliegenden Ausführungsform der höherrangige Befehlsabschnitt 210, der niedrigerrangige Be fehlsabschnitt 212 und der Ausführungsabschnitt 214 unabhängig voneinander bezüglich der PU 92 aufgebaut.
In einer anderen Ausführungsform ist jede der CPUs mit speziell zugewiesenem ROM 94 und RAM 96 versehen. In diesem Fall sind der höherrangige Befehlsabschnitt 210, der niedrigerrangige Befehlsabschnitt 212 und der Ausführungsabschnitt 214 unabhängig voneinander bezüglich des ROM 94 und des RAM 96 wie auch der PU 92 aufgebaut.
In einer weiteren Ausführungsform besteht PU 92 kann aus einer CPU und kann die einzige CPU durch den höherrangigen Befehlsabschnitt 210, den niedrigerrangigen Befehlsabschnitt 212 und den Ausführungsabschnitt 214 gemeinsam verwendet werden.
Es ist auch möglich, eine Mehrzahl von CPUs jedem von wenigstens dem höherrangigen Befehlsabschnitt 210, dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt 212 und dem Ausführungsabschnitt 214 zuzuordnen, sodass jede der CPUs jedes Abschnitts eine parallele Verarbeitung im strengen Sinne ausführt.
Das Bewegungssteuerungssystem weist ferner eine Eingangsschnittstelle 100 und eine Ausgangsschnittstelle 102 auf, die jeweils mit den Bussen 98 verbunden sind. Das Bewegungssteuerungssystem ist über die Eingangsschnittstelle 100 mit verschiedenen Sensoren und anderen, nachstehend beschriebenen externen Vorrichtungen verbunden und ist über die Ausgangsschnittstelle 102 auch mit verschiedenen Aktuatoren wie vorstehend angegeben verbunden.
3 zeigt schematisch die Konfiguration des ROM 94, der nachstehend beschrieben wird.
4 ist ein Blockdiagramm, welches die Software-Konfiguration des integrierten Bewegungssteuerungssystems der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt. 4 zeigt auch verschiedene Systeme, Einheiten oder Vorrichtungen, die mit dem Bewegungssteuerungssystem verbunden sind.
Wie in 4 gezeigt, ist das Bewegungssteuerungssystem auf seiner Eingangsseite oder der stromaufwärtigen Seite des Hauptinformationsflusses mit dem Fahrer, dem durch den Fahrer betriebenen Fahrzeug und der Umgebung des Fahrzeugs zugeordnet.
Ein Fahrinformationsbeschaffungssystem 120 dient dazu, Informationen über durch den Fahrer durchgeführte Vorgänge bzw. Betätigungen zu beschaffen und die Informationen an das Bewegungssteuerungssystem zu senden. Ein Fahrzeuginformationsbeschaffungssystem 122 dient dazu, Informationen über Fahrzeugzustandsgrößen zu beschaffen und die Informationen an das Bewegungssteuerungssystem zu senden. Ein Umgebungsinformationsbeschaffungssystem 124 dient dazu, Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs zu beschaffen und die Informationen an das Bewegungssteuerungssystem zu senden.
Das Bewegungssteuerungssystem ist in der Lage, erforderliche Informationen von dem Fahrinformationsbeschaffungssystem 120, dem Fahrzeuginformationsbeschaffungssystem 122 und dem Umgebungsinformationsbeschaffungssystem 124 zu jeder Zeit bei Bedarf abzurufen. Zusätzlich ist das Bewegungssteuerungssystem in der Lage zu bewirken, dass einer einer Mehrzahl von Verarbeitungsabschnitten (d.h., dem höherrangigen Befehlsabschnitt 210, dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt 212 und dem Ausführungsabschnitt 214) die durch einen anderen der Verarbeitungsabschnitte abgerufenen Informationen verwendet.
5 gibt verschiedene Sensoren und verschiedene Schalter an, welche das Fahrinformationsbeschaffungssystem 120 bilden. Die Sensoren und Schalter sind nachstehend aufgeführt.
(1) Sensor(en) bezüglich Fahrvorgängen
Gaspedalhubsensor 130: Sensor zur Erfassung eines Hubs bzw. Weges (der durch einen Drehwinkel oder eine Pedalstellung ausgedrückt werden kann) des durch den Fahrer betätigten (z.B. niedergedrückten) Gaspedals 20
(2) Sensoren bezüglich Bremsvorgängen
Bremskraftsensor 134: Sensor zum Messen einer durch den Fahrer auf das Bremspedal 58 ausgeübten Kraft
Bremshubsensor 136: Sensor zum Messen eines Hubs des durch den Fahrer betätigten Bremspedals 58
(3) Sensoren bezüglich Lenkvorgängen
Lenkradwinkelsensor 140: Sensor zum Messen eines Drehwinkels (d.h., Lenkradwinkels) des durch den Fahrer manipulierten Lenkrades 44
Lenkmomentensensor 142: Sensor zum Messen eines durch den Fahrer auf das Lenkrad 44 ausgeübten Lenkmoments
(4) Verschiedene Schalter
Fahrzeuggeschwindigkeits-/Fahrzeugabstandssteuerungsschalter 146: durch den Fahrer zu betätigender Schalter zum Ermöglichen einer nachstehend beschriebenen Fahrzeuggeschwindigkeits-/Fahrzeugabstandsregelung
Spurhalteschalter 148: durch den Fahrer zu betätigender Schalter zum Ermöglichen einer nachstehend beschriebenen Spurhalteregelung
Richtfahrzeuggeschwindigkeitsführungsschalter 150: durch den Fahrer zu betätigender Schalter zum Ermöglichen einer nachstehend beschriebenen Richtfahrzeuggeschwindigkeitsführungssteuerung
6 zeigt verschiedene Vorrichtungen gemäß nachstehender Aufstellung, die das Fahrzeuginformationsbeschaffungssystem 122 bilden.
(1) Sensoren bezüglich Beschleunigungen
Längsbeschleunigungssensor 160: Sensor zum Messen der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs
Seitenbeschleunigungssensor 162: Sensor zum Messen der Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs, die grundsätzlich eine auf das Massenzentrum des Fahrzeugs wirkende Seitenbeschleunigung ist
Vertikalbeschleunigungssensor 164: Sensor zum Messen der relativen Vertikalbeschleunigung zwischen jedem Rad 10 und der Fahrzeugkarosserie
(2) Sensoren bezüglich Geschwindigkeiten
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 168: Sensor zum Messen der Fahrzeuggeschwindigkeit, die die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist
Radgeschwindigkeitssensor 170: Sensor zum Messen der Radgeschwindigkeit, die die Rotationsgeschwindigkeit jedes Rades 10 ist
Gierratensensor 172: Sensor zum Messen der Gierrate der Fahrzeugkarosserie um das Massenzentrum des Fahrzeugs herum
(3) Sensoren bezüglich des Antriebsstrangs
Motordrehzahlsensor 176: Sensor zum Messen der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 14
Abtriebswellendrehzahlsensor 177: Sensor zum Messen der Umdrehungsgeschwindigkeit einer Abtriebswelle des Drehmomentwandlers 22
(4) Andere Sensorvorrichtungen:
Reifenaufblasdrucksensor 178: Sensor zum Messen des Reifen(aufblas)drucks jedes Rades 10
Straßenneigungsschätzvorrichtung 180: Vorrichtung zum Schätzen des Neigungswinkels (speziell des Neigungswinkels in der Seitenrichtung des Fahrzeugs) der Straße, auf welcher das Fahrzeug fährt
Die Straßenneigungsschätzvorrichtung 180 kann z.B. in der Lage sein, den Neigungswinkel auf der Grundlage von Signalen aus einem Teil der Sensoren wie etwa dem Seitenbeschleunigungssensor 162, dem Radgeschwindigkeitssensor 170 und dem Gierratensensor 172, die in dem Fahrzeuginformationsbeschaffungssystem 122 enthalten sind, zu schätzen.
7 zeigt verschiedene Vorrichtungen gemäß nachstehender Aufstellung, welche das Umgebungsinformationsbeschaffungssystem 124 bilden.
(1) Frontüberwachungsradarvorrichtung 190
Diese Vorrichtung ist angepasst, um durch Radar den Abstand, die Position oder dergleichen eines Objekts (wie etwa eines voraus befindlichen Fahrzeugs oder eines Hindernisses), das vor dem Fahrzeug vorliegt, relativ zu dem in Rede stehenden Fahrzeug zu überwachen.
(2) Frontüberwachungskameravorrichtung 192
Diese Vorrichtung ist angepasst, um durch eine Kamera ein Bild (einschließlich beispielsweise einer Straße, eines voraus befindlichen Fahrzeugs, eines Hindernisses oder dergleichen) vor dem in Rede stehenden Fahrzeug einzufangen.
(3) Navigationssystem 194
Dieses System wird verwendet, um die gegenwärtige Position des Fahrzeugs auf der Erde oder auf einer Karte zu bestätigen oder zu bestimmen und das Fahrzeug entlang einer ausgewählten Straße auf der Karte zu führen bzw. zu leiten.
(4) Kommunikationssystem 196
Dieses System ist angepasst, um eine Umgebungsinformation bezüglich Straßenbedingungen (wie etwa ein μ der Straße) oder geometrischer Merkmale (wie etwa einer Straßenform) der Straße, auf welcher das Fahrzeug gegenwärtig fährt oder fahren wird, und eine Umgebungsinformation wie etwa eine Geschwindigkeitsbegrenzung und einen Haltepunkt (Haltepunkte), die gemäß dem Straßenverkehrsgesetz (der Straßenverkehrsordnung) oder anderen Bestimmungen bezüglich der Straße bestimmt werden, auf drahtlosem Weg zu empfangen.
Das Kommunikationssystem 196 kann auch so ausgelegt sein, dass es eine Funktion zum Übertragen verschiedener Arten von Information, die durch das in Rede stehende Fahrzeug geschätzt werden, nach außen wie etwa ein anderes Fahrzeug oder eine Informationsverwaltungszentrale aufweist. Die verschiedenen, durch das in Rede stehende Fahrzeug geschätzten Informationen können so definiert sein, dass sie eine Information bezüglich dem Reibungskoeffizienten μ der Straße, auf welcher das betreffende Fahrzeug gefahren ist oder gegenwärtig fährt, und eine Information bezüglich der Fahrspur oder des Weges, auf welchem das betreffende Fahrzeug angewiesen ist zu fahren, umfassen.
Gemäß der Darstellung in 4 ist die Software-Konfiguration des integrierten Fahrzeugbewegungssteuerungssystem in der Form einer Hierarchie mit einer Mehrzahl von Hierarchieebenen derart aufgebaut, dass der höherrangige Befehlsabschnitt 210, der niedrigerrangige Befehlsabschnitt 212 und der Ausführungsabschnitt 214 in einer Abfolge in dieser Reihenfolge in einer Richtung von dem Fahrinformationsbeschaffungssystem 120, dem Fahrzeuginformationsbeschaffungssystem 122 und dem Umgebungsinformationsbeschaffungssystem 124 zu den Aktuatoren 70 bis 82 angeordnet sind.
Gemäß der Darstellung in 3 speichert der ROM 94 ein dem höherrangigen Befehlsabschnitt 210 zugeordnetes, höherrangiges Befehlsmodul. Ferner speichert der ROM 94 ein dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt 212 zugeordnetes, niedrigerrangiges Befehlsmodul und ein dem Ausführungsabschnitt 214 zugeordnetes Ausführungsmodul, die nachstehend beschrieben werden.
Indessen kann ein Modul so aufgebaut sein, dass es nur eine Programmeinheit, die einen Steuerungsablauf definiert, umfasst, oder kann so aufgebaut sein, dass es eine Mehrzahl von Programmeinheiten umfasst. Z.B. kann das höherrangige Befehlsmodul so aufgebaut sein, dass es eine Mehrzahl von Programmeinheiten umfasst, die jeweils zur Ausführung einer Berechnung einer Soll-Längsbeschleunigung, einer Berechnung eines Soll-Lenkwinkels und einer Auswahl endgültiger Sollwerte gemäß nachstehender Beschreibung vorgesehen sind.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die jeweiligen Module bezüglich des höherrangigen Befehlsabschnitts 210, des niedrigerrangigen Befehlsabschnitts 212 und des Ausführungsabschnitts 214 unabhängig voneinander durch die PU 92 ausgeführt.
Hierbei können die Funktionen des Bewegungssteuerungssystems und der zugeordneten Beschaffungssysteme 120, 122, 124 und der Aktuatoren 70 bis 82 schematisch gegenüber den Funktionen von Menschen erläutert werden. Gemäß der Darstellung in 4 führen die Beschaffungssysteme 120, 122, 124 Funktionen ähnlich denen von Sinnesorganen der Menschen aus und führt der höherrangige Befehlsabschnitt 210 Funktionen ähnlich denen des menschlichen Gehirns aus, während der niedrigerrangige Befehlsabschnitt 212 und der Ausführungsabschnitt 214 Funktionen ähnlich denen von Muskelnerven der Menschen ausführen. Die Aktuatoren 70 bis 82 führen Funktionen ähnlich denen von Bewegungsorganen der Menschen aus.
8 ist ein Blockdiagramm, welches die Software-Konfiguration des höherrangigen Befehlsabschnitts 210 zeigt und hinsichtlich der Funktionen organisiert ist.
Der höherrangige Befehlsabschnitt 210 kann die folgenden Einheiten aufweisen:

(1) Soll-Längsbeschleunigungsberechnungseinheit 220: Einheit entsprechend einem Soll-Längsbeschleunigungsberechnungsmodul (als das höherrangige Befehlsmodul gemäß der Darstellung in 3) und angepasst, eine Mehrzahl von Soll-Längsbeschleunigungen gx1 bis gx5 zu berechnen, aus welchen eine Soll-Längsbeschleunigung für das Fahrzeug auszuwählen ist.
(2) Soll-Lenkwinkelberechnungseinheit 222: Einheit entsprechend einem Soll-Lenkwinkelberechnungsmodul (als das höherrangige Befehlsmodul gemäß der Darstellung in 3) und angepasst, um eine Mehrzahl von Soll-Lenkwinkeln δ1 und δ2 zu berechnen, aus welchen ein Lenkwinkel für das Fahrzeug ausgewählt wird.
(3) Auswahleinheit 224: Einheit entsprechend einer von zwei Auswahlmodulen (als dem höherrangigen Befehlsmodul gemäß der Darstellung in 3) und angepasst, um eine der vorstehend angegebenen Mehrzahl von Soll-Längsbeschleunigungen als eine Soll-Längsbeschleunigung gx6 auszuwählen
(4) Auswahleinheit 226: Einheit entsprechend der anderen der vorstehend erwähnten zwei Auswahlmodule (3) und angepasst, um einen der vorstehend angegebenen Mehrzahl von Soll-Lenkwinkeln als einen Soll-Lenkwinkel δ3 auszuwählen Die Soll-Längsbeschleunigungsberechnungseinheit 220 weist drei Signalverarbeitungseinheiten 240, 242 und 244 auf.

(1) Signalverarbeitungseinheit 240
Diese Einheit 240 dient der Umwandlung von Signalen aus dem Fahrinformationsbeschaffungssystem 120 in entsprechende Signale, die durch den Computer 90 verarbeitet werden können.
(2) Signalverarbeitungseinheit 242
Diese Einheit 242 dient der Umwandlung von Signalen aus dem Fahrzeuginformationsbeschaffungssystem 122 in entsprechende Signale, die durch den Computer 90 verarbeitet werden können.
Gemäß der Darstellung in 9 weist die Signalverarbeitungseinheit 242 eine Reifenzustandsbestimmungseinheit 250 auf. Diese Einheit 250 ist angepasst, um auf der Grundlage von Signalen aus dem Reifenaufblasdrucksensor 178, dem Radgeschwindigkeitssensor 170 usw. zu bestimmen, ob die Bedingungen (einschließlich beispielsweise eines Aufblasdrucks, Oberflächenbedingungen usw.) des Reifens jedes Rades 10 anormal sind.
Die Signalverarbeitungseinheit 242 weist ferner eine Vorwärtsfahr-, Rückwärtsfahr- und Anhaltebestimmungseinheit 252 auf, die in 9 gezeigt ist. Diese Einheit 252 ist angepasst, um auf der Grundlage von Signalen aus den Radgeschwindigkeitssensoren 170 zu bestimmen, ob das Fahrzeug gegenwärtig in der Vorwärtsrichtung oder in der Rückwärtsrichtung fährt oder gerade angehalten wird.
Z.B. bestimmt die Vorwärtsfahr-, Rückwärtsfahr- und Anhaltebestimmungseinheit 252, dass sich das Fahrzeug im Stillstand befindet, wenn die Radgeschwindigkeiten aller vier Räder gleich Null sind, und bestimmt, dass das Fahrzeug in der Vorwärtsrichtung fährt, wenn die Radgeschwindigkeit wenigstens eines der vier Räder ein positiver Wert ist. Die Bestimmungseinheit 252 bestimmt auch, dass das Fahrzeug in der Rückwärtsrichtung fährt, wenn die Radgeschwindigkeit wenigstens eines der vier Räder ein negativer Wert ist.
Die Signalverarbeitungseinheit 242 weist ferner eine Drehbestimmungseinheit 254 auf, wie sie in 9 gezeigt ist. Diese Einheit 254 ist angepasst, um auf der Grundlage von Signalen aus dem Lenkradwinkelsensor 140, dem Gierratensensor 172 usw. zu bestimmen, ob das Fahrzeug gegenwärtig dreht.
Z.B. bestimmt die Drehbestimmungseinheit 254, dass das Fahrzeug gegenwärtig dreht, wenn der Absolutwert des Lenkradwinkels größer als ein festgelegter Wert (z.B. 30 Grad) ist, der nicht gleich Null ist, oder wenn der Absolutwert der Gierrate größer als ein festgelegter Wert ist, der nicht gleich Null ist. Die Bestimmungseinheit 254 bestimmt in den anderen Fällen, dass das Fahrzeug nicht dreht.
(3) Signalverarbeitungseinheit 244
Diese Einheit 244 dient der Umwandlung von Signalen aus dem Umgebungsinformationsbeschaffungssystem 124 in Signale, die durch den Computer 90 verarbeitet werden können, wie in 8 gezeigt.
Gemäß der Darstellung in 10 weist die Signalverarbeitungseinheit 256, 244 eine Richtfahrspurberechnungseinheit 256 auf. Diese Einheit ist angepasst, um eine Richtfahrspur zu berechnen, auf welcher das Fahrzeug angewiesen ist, von jedem lokalen Punkt aus während der Fahrt bis zu einem Verstreichen einer festgelegten Zeit von T0 Sekunden zu fahren.
Die festgelegte Zeit T0 kann z.B. als eine Zeit berechnet werden, die es dauert, das Fahrzeug anzuhalten, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs von der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit aus mit einer vorbestimmten Verzögerung (z.B.: –2,0 m/s²) verringert wird. Es ist auch möglich, die festgelegte Zeit T0 durch ein nachstehend beschriebenes Berechnungsverfahren als eine Zeit zu berechnen, die es dauert, das Fahrzeug anzuhalten, wenn das Fahrzeug mit einer zeitlich veränderlichen Sollverzögerung verzögert wird.
In der Richtfahrspurberechnungseinheit 256 kann die Richtfahrspur z.B. auf der Grundlage eines durch die Frontüberwachungskameravorrichtung 192 aufgenommenen Fahrzeugfrontbildes, der durch das Navigationssystem 194 ermittelten Fahrzeugposition und der geometrischen Form (z.B. einer geraden Straße oder einer gekrümmten Straße) eines Abschnitts der Straße, auf welcher das Fahrzeug gegenwärtig fährt, berechnet werden, wobei ange nommen wird, dass das Fahrzeug den Abschnitt durchfährt, wenn es von jedem lokalen Punkt aus fährt, wenn die festgelegte Zeit T0 verstreicht.
Die empfohlene bzw. Richtfahrspur ist als eine Mittellinie einer Spur auf der Straße, auf welcher das Fahrzeug gegenwärtig fährt, definiert.
Die Signalverarbeitungseinheit 244 weist ferner eine Bezugsanhaltewegberechnungseinheit 257 auf, wie in 10 gezeigt. Diese Einheit 257 ist angepasst, um als einen Bezugsanhalteweg einen Weg zu berechnen, der für das Anhalten des Fahrzeugs erforderlich ist, wenn es verzögert wird, sofern die Verzögerung des Fahrzeugs einen festgelegten Wert (z.B. –3,0 m/s²) nicht übersteigt. Es ist auch möglich, einen Bezugsanhalteweg durch eine nachstehend beschriebenes Berechnungsverfahren aus einem Weg zu berechnen, der zum Anhalten des Fahrzeugs erforderlich ist, wenn das Fahrzeug mit einer zeitlich veränderlichen Sollverzögerung verzögert wird.
Die Bezugsanhaltewegberechnungseinheit 257 ruft eine Straßen-μ-Information der Straße, auf welcher das Fahrzeug gegenwärtig fährt oder im Begriff ist zu fahren, z.B. aus dem 195, einer Fahrzeugzustandsgrößenschätzeinrichtung (die nachstehend beschrieben werden wird) und dergleichen ab. Die Straßen-μ-Information kann einen Reibungskoeffizienten und eine Information darüber, ob die in Rede stehende Straße irgend eine einer trocken asphaltierten Straße, einer nassen asphaltierten Straße, einer verschneiten Straße, einer Straße mit geschlossener Schneedecke, einer verkrusteten (oder überfrorenen) Straße oder einer Schotterstraße ist, enthalten.
Die Bezugsanhaltewegberechnungseinheit 257 fragt ferner eine Information über den Radius einer Krümmung (als ein Beispiel der Straßenform) an jedem Punkt der Straße, auf welcher das Fahrzeug gegenwärtig fährt oder im Begriff ist zu fahren, z.B. aus dem Kommunikationssystem 196, dem Navi gationssystem 194, der Frontüberwachungskameravorrichtung 192 und dergleichen ab.
Die Bezugsanhaltewegberechnungseinheit 257 berechnet den zum Anhalten des Fahrzeugs erforderlichen Weg, wenn es der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit heraus verzögert wird, als einen Bezugsanhalteweg gemäß dem nachstehenden Berechnungsverfahren z.B. auf der Grundlage der Straßen-μ-Information und der Krümmungsradiusinformation, die gemäß vorstehender Beschreibung abgerufen wurden. Das Berechnungsverfahren ist das gleiche wie dasjenige, das in der vorstehenden Beschreibung zwei Mal erwähnt wurde.
(1) Berechnung des gegenwärtigen Fahrzeugzustands
Die gegenwärtige Seitenbeschleunigung GY und die Soll-Längsbeschleunigung GX des Fahrzeugs werden auf der Grundlage des Straßen-μ (repräsentiert durch die vorstehend beschriebenen Straßen-μ-Information) für die Straße, auf welcher das Fahrzeug gegenwärtig fährt, und die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet.
Die gegenwärtige Seitenbeschleunigung GY kann durch Dividieren des Quadrats der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit V durch den gegenwärtigen Drehradius R des Fahrzeugs (der aus der Kurvenradiusinformation oder dem Lenkradwinkel erhalten werden kann) erhalten werden oder kann als ein Erfassungswert des Seitenbeschleunigungssensors 162 erhalten werden.
Falls die so berechnete Seitenbeschleunigung GY eine Hälfte des Straßen-μ (ein Beispiel eines festgelegten Werts, der in Anbetracht von Fehlern in der Straßen-μ-Information niedriger als das Straßen-μ festgelegt ist) oder einen Grenzwert (z.B. 3,0 m/s²) übersteigt, wird die gegenwärtige Soll- Längsbeschleunigung GX auf min (√((0,8·μ·9,8)² – GY²), 3,0) festgelegt. Falls nicht, wird die gegenwärtige Soll-Längsbeschleunigung GX auf Null festgelegt.
Falls der Wert in der Quadratwurzel negativ ist, was die Berechnung unmöglich macht, wird die gegenwärtige Soll-Längsbeschleunigung GX gleich einer festgelegten Verzögerung (z.B. –1,0 m/s²) gemacht.
(2) Berechnung des Fahrzeugzustands, der 5 ms später (als ein Beispiel eines Berechnungsintervalls) herzustellen ist
Die 5 ms nach dem gegenwärtigen Zeitpunkt herzustellende Fahrzeuggeschwindigkeit V5 wird gemäß der nachstehenden Gleichung geschätzt. V5 = V + GX·0,005
Der Abstand L5 des Fahrzeugs von der gegenwärtig Position zu einer 5 ms nach der gegenwärtigen Zeit erreichten Position in der Fahrtrichtung wird gemäß der nachstehenden Gleichung berechnet. L5 = V·0,005
Die 5 ms später herzustellende Seitenbeschleunigung GY5 wird gemäß der nachstehenden Gleichung geschätzt, in welcher R5 für den Krümmungsradius der Straße an einem um den Abstand L5 in der Fahrtrichtung von der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs entfernten Punkt steht. GY5 = V52/R5
Die 5 ms später herzustellende Soll-Längsbeschleunigung GX5 wird auf der Grundlage der geschätzten Seitenbeschleunigung GY5 wie in dem vorstehenden Fall von (1) bestimmt.
(3) Berechnung des 10 ms später herzustellenden Fahrzeugzustands
Die 10 ms nach der gegenwärtigen Zeit herzustellende Fahrzeuggeschwindigkeit V10 wird gemäß der nachstehenden Gleichung geschätzt. V10 = V5 + GX5·0,005
Der Abstand L10 des Fahrzeugs von der gegenwärtigen Position zu einer 10 ms später in der Fahrtrichtung zu erreichenden Position wird gemäß der nachstehenden Gleichung berechnet. L10 = L5 + V5·0,005
Die 10 ms später herzustellende Seitenbeschleunigung GY10 wird gemäß der nachstehenden Gleichung geschätzt, in welcher R10 für den Krümmungsradius der Straße an einem von der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs um den Abstand L10 in der Fahrtrichtung entfernten Punkt steht. GY10 = V102/R10
Die 10 ms später herzustellende Soll-Längsbeschleunigung GX10 wird auf der Grundlage der geschätzten Längsbeschleunigung GY10 wie in dem vorstehenden Fall von (1) bestimmt.
(4) Berechnung des Fahrzeugzustands, der 5·n [ms] später herzustellen ist (wobei n: Berechnungszyklus ≥ 3)
Die 5·n [ms] nach der gegenwärtigen Zeit herzustellende Fahrzeuggeschwindigkeit V(5·n) wird gemäß der nachstehenden Gleichung geschätzt. V(5·n) = V(5·(n – 1) + GX(5·(n – 1))·0,005
Der Abstand L(5·n) des Fahrzeugs von der gegenwärtigen Position bis zu einer 5·n [ms] später in der Fahrtrichtung zu erreichenden Position wird gemäß der nachstehenden Gleichung berechnet. L(5·n) = L(5·(n – 1)) + V(5·(n – 1))·0,005
Die 5·n [ms] später herzustellende Seitenbeschleunigung GY(5·n) des Fahrzeugs wird gemäß der nachstehenden Gleichung geschätzt, in welcher R(5·n) für den Krümmungsradius der Straße an einem von der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs um den Abstand L(5·n) in der Fahrtrichtung entfernten Punkt steht. GY(5·n) = V(5·n)2/R(5·n)
Die 5·n [ms] später herzustellende Soll-Längsbeschleunigung GX(5·n) wird auf der Grundlage der geschätzten Längsbeschleunigung GY(5·n) wie in dem vorstehenden Fall von (1) bestimmt.
(5) Die vorstehenden Berechnungszyklen werden wiederholt, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit V(5·n) gleich Null wird, d.h., bis das Fahrzeug angehalten ist. Der Abstand (5·n) zu dieser Zeit wird als der Bezugsanhalteweg bestimmt.
Zusätzlich zu Vorstehendem kann das in jedem Berechnungszyklus verwendete Straßen-μ von außerhalb für jeden Berechnungszyklus erhalten werden, kann aber auch von außerhalb z.B. in Intervallen einer festgelegten Zeit (z.B. 1 Sekunde oder mehrere Sekunden), die länger als die Dauer des Berechnungszyklus ist, unter Berücksichtigung der Tatsache erhalten werden, dass das Straßen-μ sich nicht so häufig ändert.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Berechnungsverfahren werden die Fahrzeuggeschwindigkeit, der in der Fahrtrichtung gemessene Abstand bzw. Weg, die Längsbeschleunigung und die Seitenbeschleunigung in jedem Punkt bis zu einem Punkt, an welchem das Fahrzeug angehalten wird, im Voraus geschätzt. Die so geschätzten Fahrzeugbedingungen können nicht nur zur Berechnung des Bezugsanhaltewegs, sondern auch für andere Zwecke verwendet werden. Z.B. können die geschätzten Fahrzeugbedingungen auf einfache Weise zur genauen Vorhersage von gegenwärtig an dem Fahrzeug durchzuführenden Steuerungsvorgängen im Voraus so, dass das Fahrzeug zu einem Bestimmten Punkt in der Zukunft ein bestimmtes Erfordernis erfüllt, und zum Steuern der Fahrzeuggeschwindigkeit in Übereinstimmung mit den vorhergesagten Steuerungen verwendet werden, ohne physikalisch bestimmte Fahrzeuggrenzen wie z.B. das Straßen-μ zu überschreiben.
Die Signalverarbeitungseinheit 244 weist ferner eine Richtfahrzeuggeschwindigkeitsbeschaffungseinheit 258 auf, wie sie in 10 gezeigt ist. Diese Einheit 258 dient der Beschaffung von Verkehrsinformationen wie etwa einer Geschwindigkeitsbegrenzung und Anhalteort(en), die durch Regelungen bezüglich der Straße, auf welcher das Fahrzeug gegenwärtig fährt oder im Begriff ist zu fahren, auf der Grundlage von Signalen, die das Kommunikationssystem 196 durch drahtlose Übertragung von außerhalb des Fahrzeugs empfängt, und der Berechnung einer Richtfahrzeuggeschwindigkeit, welche die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit nicht überschreiten soll, damit der Fahrer die Verkehrsregeln einhält, auf der Grundlage der so beschafften Verkehrsinformationen.
Gemäß der Darstellung in 8 weist die Soll-Längsbeschleunigungsbeschaffungseinheit 220 eine gx1-Berechnungseinheit 260, eine gx2- Berechnungseinheit 262 und eine Fahrunterstützungssteuereinheit bzw. Fahrassistenteneinheit 264 auf, welche arbeiten, um die vorstehend angegebenen mehreren Soll-Längsbeschleunigungen zu berechnen.
Die gx1-Berechnungseinheit 260 berechnet eine Soll-Längsbeschleunigung gx1 durch wahlweise Verwendung des Gaspedalhubs und der Bremsintensität oder Bremskraft (d.h., der auf das Bremspedal ausgeübten Bremskraft), die durch das Fahrinformationsbeschaffungssystem 120 beschafft wurden.
Genauer gesagt berechnet die gx1-Berechnungseinheit 260 die Soll-Längsbeschleunigung gx1 auf der Grundlage des Gaspedalhubs acc gemäß der in dem Graph von 11 gezeigten Beziehung z.B. dann, wenn der Gaspedalhub größer als Null ist und die Bremskraft gleich Null ist (d.h. wenn ein Fahrvorgang durch den Fahrer erfasst wird). Wenn andererseits die Bremskraft größer als Null ist (d.h., wenn eine Bremse betätigt wird), berechnet die gx1-Berechnungseinheit 260 die Soll-Längsbeschleunigung gx1 auf der Grundlage der Bremskraft br gemäß der in dem Graph von 12 gezeigten Beziehung.
Die gx2-Berechnungseinheit 262 berechnet eine Soll-Längsbeschleunigung gx2 auf der Grundlage einer Richtfahrspur und der Straßen-μ-Information. Genauer gesagt bestimmt die gx2-Berechnungseinheit 262 als die Längsbeschleunigung gx2 eine Längsbeschleunigung, mit welcher angenommen wird, dass das Fahrzeug in jedem Punkt bezüglich eines Abschnitts der Richtfahrspur entsprechend dem Bezugsanhalteweg fährt, durch das gleiche Verfahren wie das vorstehend beschriebene Verfahren zur Berechnung der Längsbeschleunigung zur Berechnung des Bezugsanhaltewegs.
Die Fahrunterstützungseinheit 264 wählt einen Geeigneten oder Geeignete der vorstehend beschriebenen Aktuatoren 70 bis 82 aus und unterwirft den/die Aktuator(en) einer automatischen Steuerung bzw. Regelung zum Zwecke einer Verbesserung der Sicherheit des Fahrzeugs durch Ausführen von Fahrvorgängen, die ursprünglich durch den Fahrer durchgeführt werden sollten, stellvertretend für den Fahrer oder Ausgleichen von Unzulänglichkeiten des fahrerischen Könnens, der Beurteilungen und der Aufmerksamkeit des Fahrers.
13 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung der durch die Fahrunterstützungseinheit 264 verwirklichten Funktionen. Die Funktionen werden nachstehend aufgeführt.
(1) Fahrvorgänge stellvertretend für den Fahrer
Fahrzeuggeschwindigkeits-/Fahrzeugabstandsregelungssystem 270
Dieses System 270 ist angepasst, um die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit so zu steuern, dass sie gleich einer festgelegten, durch den Fahrer ausgewählten Fahrzeuggeschwindigkeit ist, und berechnet eine zur Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit erforderliche Längsbeschleunigung als eine Soll-Längsbeschleunigung gx4.
Das Fahrzeuggeschwindigkeits-/Fahrzeugabstandsregelungssystem 270 führt auch eine Fahrzeugabstandsregelung (d.h., Nachfolgefahrtsteuerung) durch. Genauer gesagt steuert das System 270 den Fahrzeugabstand auf der Grundlage eines Signals von der Frontüberwachungs-Radarvorrichtung 190 durch Verringern der Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit des voraus befindlichen Fahrzeugs oder durch Erhöhen der Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit des voraus befindlichen Fahrzeugs, soweit sie nicht eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit überschreitet, oder Anhalten des Fahrzeugs nach dem Anhalten des voraus befindlichen Fahrzeugs.
Ein Beispiel des Prinzips, mit welchem das Fahrzeuggeschwindigkeits-/Fahrzeugabstandsregelungssystem 270 die Soll-Längsbeschleunigung gx4 berechnet, wird nachstehend erläutert.
Das Fahrzeuggeschwindigkeits-/Fahrzeugabstandsregelungssystem 270 bestimmt, ob auf einem Abschnitt der Richtfahrspur, der dem Bezugsanhalteweg entspricht, ein voraus befindliches Fahrzeug oder ein Hindernis vorliegt. Falls das voraus befindliche Fahrzeug oder das Hindernis vorliegt, nimmt das System 270 an, dass die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs von der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit so verringert wird, dass die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs mit der Geschwindigkeit des voraus befindlichen Fahrzeugs oder des Hindernisses zu der Zeit, zu welcher angenommen wird, dass das eigene Fahrzeug die gegenwärtige Position des voraus befindlichen Fahrzeugs oder des Hindernisses erreicht, übereinstimmen wird. Falls das Hindernis z.B. am Boden oder dergleichen feststehend ist, wird die tatsächliche Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs auf Null reduziert.
Während der angenommenen Verzögerung des eigenen Fahrzeugs bestimmt das Fahrzeuggeschwindigkeits-/Fahrzeugabstandssteuerungssystem 270 als die Soll-Längsbeschleunigung gx4 eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs an jedem lokalen Punkt in festgelegten Zeitabständen (von z.B. 5 ms) zwischen dem gegenwärtigen Zeitpunkt bis zu der Zeit, zu welcher angenommen wird, dass das Fahrzeug die gegenwärtige Position des voraus befindlichen Fahrzeugs oder Hindernisses erreicht, durch Verwenden des gleichen Verfahrens wie des Verfahrens zur Berechnung der Längsbeschleunigung zum Ermitteln des Bezugsanhaltewegs. Mit anderen Worten, die Soll-Längsbeschleunigung gx4 wird als eine Längsbeschleunigung bestimmt, die erforderlich ist, um eine Kollision des eigenen Fahrzeugs mit dem voraus befindlichen Fahrzeug oder dem Hindernis zu vermeiden.
(b) Richtfahrzeuggeschwindigkeitsführungssystem 272
Dieses System 272 ist angepasst, um die Aktuatoren so zu steuern, dass die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit nicht stark von der empfohlenen bzw. Richtfahrzeuggeschwindigkeit abweicht. So berechnet das System 272 eine Längsbeschleunigung, die zum Erzielen dieser Funktion erforderlich ist, als eine Soll-Längsbeschleunigung gx3.
Falls die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die Richtfahrzeuggeschwindigkeit ist, bestimmt das Richtfahrzeuggeschwindigkeitsführungssystem 272 z.B. einen verzögerungsseitigen Festwert (z.B. –2,0 m/s²) als die Soll-Längsbeschleunigung gx3. Falls die gegenwärtig Fahrzeuggeschwindigkeit im Wesentlichen gleich der Richtfahrzeuggeschwindigkeit ist, wird die Soll-Längsbeschleunigung gx3 auf 0 m/s2 festgelegt. Falls die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als die Richtfahrzeuggeschwindigkeit ist, wird die Soll-Längsbeschleunigung auf einen auf einen beschleunigungsseitigen Festwert (z.B. 2,0 m/s²) festgelegt.
(c) Automatik-Notbremssystem 274
Dieses System 274 ist angepasst, um auf der Grundlage von Signalen aus der Frontüberwachungsradarvorrichtung 190, der Frontüberwachungskameravorrichtung 192, dem Kommunikationssystem 196 usf. zu bestimmen, ob das Fahrzeug dingend angehalten werden muss. Falls das Fahrzeug dringend angehalten werden muss, steuert das System 274 die Aktuatoren, um das Fahrzeug anzuhalten. So berechnet das Automatik-Notbremssystem 274 eine Längsbeschleunigung, die zum Erzielen dieser Funktion (d.h., zum abrupten Anhalten des Fahrzeugs) erforderlich ist, als eine Soll-Längsbeschleunigung gx5.
Falls das Automatik-Notbremssystem 274 z.B. bestimmt, dass das Fahrzeug dringend angehalten werden muss, wird die Soll-Längsbeschleunigung gx5 auf einen verzögerungsseitigen Festwert (z.B. 12,0 m/s²) festgelegt. Falls andererseits keine Notwendigkeit besteht, das Fahrzeug dringend anzuhalten, wird die Soll-Längsbeschleunigung gx5 auf einen vorbestimmten Wert (z.B. 2,0 m/s²) festgelegt, der gleich oder größer als Null ist.
Gemäß der Darstellung in 8 weist die Soll-Lenkwinkelberechnungseinheit 222 eine δ1-Berechnungseinheit 280 und eine Fahrunterstützungssteuereinheit 282 auf.
(1) δ1-Berechnungseinheit 280
Diese Einheit 280 ist angepasst, um einen Soll-Lenkwinkel (d.h. einen Sollwert eines Vorderradlenkwinkels) δ1 auf der Grundlage des Lenkradwinkels θ zu berechnen. Der Soll-Lenkwinkel δ1 kann durch Teilen des Lenkradwinkels θ durch ein Lenkübersetzungsverhältnis als einen feststehenden Wert oder durch Teilen des Lenkradwinkels θ durch ein Lenkübersetzungsverhältnis als einen variablen Wert, der auf Fahrzeuggrößen wie etwa eine Fahrzeuggeschwindigkeit sensibel ist, berechnet werden.
Es ist zu verstehen, dass in der vorliegenden Ausführungsform kein Lenkgetriebe zur mechanischen Verbindung des rechten und linken Vorderrades mit dem Lenkrad 44 vorhanden ist, die Beziehung (das Verhältnis) zwischen dem Vorderrad-Lenkwinkel δ und dem Lenkradwinkel θ aber unter der Annahme beschrieben wird, dass ein Lenkgetriebe tatsächlich vorhanden ist.
(2) Fahrunterstützungssteuereinheit 282
Diese Einheit 282 ist angepasst, um die vorstehend beschriebene Mehrzahl von Aktuatoren so zu steuern, dass sie anstelle des Fahrers Fahrvorgänge ausführen, die ursprünglich durch den Fahrer durchgeführt werden sollten.
Gemäß der Darstellung in 14 weist die Fahrunterstützungssteuereinheit 282 ein Spurhaltesystem 286 auf. Das Spurhaltesystem 286 ist angepasst, um einen Soll-Lenkwinkel δ2, der erforderlich ist, damit das Fahrzeug der empfohlenen bzw. Richtfahrspur bei der Soll-Längsbeschleunigung gx4 folgt, über die Länge des Bezugsanhaltewegs folgt.
Ein Beispiel des Prinzips, mit welchem das Spurhaltesystem 286 den Soll-Lenkwinkel δ2 berechnet, wird nachstehend erläutert.
Die Sollfahrzeuggeschwindigkeit Vd zu jedem Zeitpunkt während einer Dauer, innerhalb welcher das Fahrzeug der Richtfahrspur folgt, wird durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt, wobei Vd in Abständen von t0 berechnet wird und V0 für die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit steht. Vd(n) = V(n – 1) + gx4·t0
In dem vorstehenden Ausdruck gibt "(n)" die Anzahl von Berechnungen an und wird "n" jedes Mal, wenn das Fahrzeug über die Länge des Bezugsanhaltewegs fährt, um 1 hinaufgezählt.
Die Position bzw. der Ort X, Y des Fahrzeugs in einem rechtwinkligen Koordinatensystem, in welchem sich der Ursprung bei (X0, Y0) befindet, wird zu jedem Zeitpunkt t durch die nachstehenden Ausdrücke ausgedrückt. X(t) = X0 + V·∫cos(β + ya)dt Y(t) = Y0 + V·∫sin(β + ya)dtmit

X:: Koordinatenwert auf der X-Achse parallel zu der Seitenrichtung des Fahrzeugs
Y:: Koordinatenwert auf der Y-Achse parallel zu der Längsrichtung des Fahrzeugs
β:: Fahrzeugschlupfwinkel
ya:: Gierwinkel des Fahrzeugs (der durch Integrieren der Gierrate über die Zeit erhalten werden kann)

Unter der Annahme, dass der Fahrzeugschlupfwinkel β nahe Null ist, wird die Position X(n), Y(n) des Fahrzeugs jedes Mal n durch die nachstehenden Ausdrücke ausgedrückt: X(n) = X(n – 1) + V(n)·cos(ya)·t0 Y(n) = Y(n – 1) + V(n)·sin(ya)·t0
Dieses Ausdrücke stellen ein Beispiel der Beziehung zwischen der Fahrzeugposition und der Geschwindigkeit gemäß vorstehender Beschreibung dar.
Der Gierwinkel ya(n) des Fahrzeugs zu jeder Zeit n bzw. bei jedem Mal n wird durch den nachstehenden Ausdruck ausgedrückt: ya(n) = ya(n – 1) + t0·V(n)·δ(n)/L·(1 + Kh·V(n)2)mit

δ:: Fahrzeuglenkwinkel oder Vorderradlenkwinkel
Kh:: Stabilitätsfaktor (bekannt)
L:: Radstand (bekannt)

Demgemäß wird der Soll-Lenkwinkel δ2 jedes Mal n, wenn das Fahrzeug die Länge des Bezugsanhaltewegs durchführt, durch den nachstehenden Ausdruck unter Berücksichtigung des durch die Straßenneigungsschätzvorrichtung 180 geschätzten Straßenneigungswinkels sa ausgedrückt: δ(n) = (ya(n) – ya(n – 1))·(1 + Kh·V(n)2)·L/(t0·V(n)) – L·Kh·sa
Dieser Ausdruck stellt ein Zweiradmodell dar, welches das Verhalten des Fahrzeugs stetig und linear beschreibt. D.h., das Zweiradmodell beschreibt nicht das dynamische Verhalten, sondern das statische Verhalten des Fahrzeugs.
Falls der zum Halten der Spur, auf welcher das Fahrzeug auf der Richtfahrspur fährt, der forderliche Lenkwinkel δ einen Wert von z.B. 90 Grad annimmt, ist es angemessener zu bewirken, dass der Fahrer das Fahrzeug zum Halten der Spur manövriert oder bedient, als sich auf das Spurhaltesystem 286 zu verlassen.
Es kann jedoch sein, dass sich der Fahrer unbehaglich fühlt, wenn die Spurhaltesteuerung durch das Spurhaltesystem 286 plötzlich abgebrochen wird, wenn der zum Halten der Spur erforderliche Lenkwinkel δ im nächsten Moment als beträchtlich größer als normalerweise während Fahrt des Fahrzeugs erachtet wird.
In Anbetracht der vorstehenden Situation wird die zukünftige Fahrspur des Fahrzeugs über einen einigermaßen langen Bereich vorhergesagt und wird der Fahrer vor der Möglichkeit eines Abbrechens der Spurhaltesteuerung in der Zukunft zu einem Zeitpunkt gewarnt, wenn festgestellt wird, dass zu einem bestimmten Punkt in der Zukunft ein großer Lenkwinkel δ zum Halten der Spur erforderlich sein wird, d.h., ausreichend vor der Zeit, in welcher der große Lenkwinkel δ tatsächlich erforderlich ist. Falls der Fahrer auf diese Weise gewarnt wird, wird der Fahrer das Fahrzeug im Bewußtsein der Möglichkeit fahren, sodass der Fahrer sich nicht unbehaglich fühlen oder sich aufregen wird, wenn die Spurhaltesteuerung tatsächlich abgebrochen wird.
Die fünf Längsbeschleunigungen gx1 bis gx5, die gemäß vorstehender Beschreibung berechnet werden, werden der Auswahleinheit 224 zugeführt, wie es in 8 gezeigt ist. Die Auswahleinheit 224 wählt eine Geeignete der fünf Soll-Längsbeschleunigungen gx1 bis gx5 gemäß vorbestimmten Auswahlregeln als die Soll-Längsbeschleunigung gx6 aus.
Die grundlegenden Konzepte, die zur Festlegung der Auswahlregeln eingesetzt werden, sind wie folgt:

(1) Falls der Fahrzeuggeschwindigkeits-/Fahrzeugabstandssteuerungsschalter 146 durch den Fahrer bedient wird, sodass der Fahrer die Ausführung der Fahrzeuggeschwindigkeits-/Fahrzeugabstandssteuerung erlaubt, wird die Soll-Längsbeschleunigung ausgewählt, wobei der Tätigkeit des Fahrers Priorität eingeräumt wird, unabhängig davon, ob es sich um eine Fahrtätigkeit zum Fahren des Fahrzeugs oder eine Bremstätigkeit zum Abbremsen des Fahrzeugs handelt.
(2) Falls der Richtfahrzeuggeschwindigkeitsführungsschalter 150 durch den Fahrer betätigt wird, wodurch der Fahrer die Ausführung der Richtfahrzeuggeschwindigkeitsführungssteuerung erlaubt, unterscheidet sich die Grundlage für die Auswahl in Abhängigkeit davon, ob die Tätigkeit des Fah rers eine Fahrtätigkeit zum Fahren des Fahrzeugs oder eine Bremstätigkeit zum Abbremsen des Fahrzeugs ist.
a. Während Fahrtätigkeit Falls die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder niedriger als die Richtfahrzeuggeschwindigkeit ist, wird die Soll-Längsbeschleunigung so ausgewählt, dass der Tätigkeit des Fahrers Priorität eingeräumt wird. Falls die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die Richtfahrzeuggeschwindigkeit ist, wird die Soll-Längsbeschleunigung ausgewählt, um die Richtfahrzeuggeschwindigkeit zu erreichen.
b. Während Bremstätigkeit Die Soll-Längsbeschleunigung wird so ausgewählt, dass der Tätigkeit des Fahrers Priorität eingeräumt wird, unabhängig davon, ob die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder niedriger als die Richtfahrzeuggeschwindigkeit ist.
(3) Falls das Automatik-Notbremssystem 274 bestimmt, dass das Fahrzeug dringend angehalten werden muss, wird die Soll-Längsbeschleunigung so ausgewählt, dass eine Notbremsung des Fahrzeugs auch dann verwirklicht wird, wenn der Fahrer eine Fahrtätigkeit ausführt. Falls der Fahrer eine Bremstätigkeit ausführt, wird aus der Verzögerung, welche die Bremstätigkeit des Fahrers widerspiegelt, und der durch das Automatik-Notbremssystem 274 berechneten Soll-Längsbeschleunigung gx5 (die im engeren Sinn eine Verzögerung bedeutet), diejenige als die Soll-Längsbeschleunigung gx6 ausgewählt, die den größeren Absolutwert aufweist.

Die Auswahlregeln sind vorstehend allgemein erläutert worden, werden aber nun genauer erläutert werden.

(1) Falls der Fahrzeuggeschwindigkeits-/Fahrzeugabstandssteuerungsschalter 146 bedient wird und auch der Richtfahrzeuggeschwindigkeitsführungsschalter 150 bedient wird
a. Wenn die Bremskraft (d.h. die auf das Bremspedal ausgeübte Kraft) größer als Null ist, wird die Soll-Längsbeschleunigung gx6 wie folgt ausgewählt: gx6 = min(gx1, gx2, gx3, gx4, gx5)
b. Wenn die Bremskraft gleich Null ist und der Gaspedalhub größer als Null ist, wird die Soll-Längsbeschleunigung gx6 wie folgt ausgewählt: gx6 = min(max(gx1, gx2, gx4), gx3, gx5)
c. Wenn sowohl die Bremskraft als auch der Gaspedalhub gleich Null sind, wird die Soll-Längsbeschleunigung gx6 wie folgt ausgewählt: gx6 = min(gx2, gx3, gx4, gx5)
(2) Falls der Fahrzeuggeschwindigkeits-/Fahrzeugabstandssteuerungsschalter 146 betätigt wird, der Richtfahrzeuggeschwindigkeitsführungsschalter 150 aber nicht betätigt wird
a. Wenn die Bremskraft größer als Null ist, wird die Soll-Längsbeschleunigung gx6 wie folgt ausgewählt: gx6 = min(gx1, gx2, gx4, gx5)
b. Wenn die Bremskraft gleich Null ist und der Gaspedalhub größer als Null ist, wird die Soll-Längsbeschleunigung gx6 wie folgt ausgewählt: gx6 = min(max(gx1, gx2, gx4), gx5)
c. Wenn sowohl die Bremskraft als auch der Gaspedalhub gleich Null sind, wird die Soll-Längsbeschleunigung gx6 wie folgt ausgewählt: gx6 = min(gx2, gx4, gx5)wobei min (,) der kleinste Wert ist, der aus einer Mehrzahl numerischer Werte innerhalb der Klammern ausgewählt wird, und max (,) der größte Wert ist, der aus einer Mehrzahl numerischer Werte innerhalb der Klammern ausgewählt wird
(3) Falls der Fahrzeuggeschwindigkeits-/Fahrzeugabstandssteuerungsschalter 146 nicht betätigt wird, aber der Richtfahrzeuggeschwindigkeitsführungsschalter 150 betätigt wird
a. Wenn die Bremskraft größer als Null ist, wird die Soll-Längsbeschleunigung gx6 wie folgt ausgewählt: gx6 = min(gx1, gx3, gx5)
b. Wenn die Bremskraft gleich Null ist und der Gaspedalhub größer als Null ist, wird die Soll-Längsbeschleunigung gx6 wie folgt ausgewählt: gx6 = min(gx1, gx3, gx5)
c. Wenn sowohl die Bremskraft als auch der Gaspedalhub gleich Null sind, wird die Soll-Längsbeschleunigung gx6 wie folgt ausgewählt: gx6 = min(gx3, gx5)
(4) Wenn weder der Fahrzeuggeschwindigkeits-/Fahrzeugabstandssteuerungsschalter 14 6 noch der Richtfahrzeuggeschwindigkeitsführungsschalter 150 betätigt werden, gilt: gx6 = min(gx1, gx5)

Die zwei gemäß vorstehender Beschreibung berechneten Soll-Lenkwinkel δ1 und δ2 werden der Auswahleinheit 226 zugeführt, wie es in 8 gezeigt ist. Die Auswahleinheit 226 wählt einen Geeigneten der Soll-Lenkwinkel δ1 und δ2 als einen Soll-Lenkwinkel δ3 gemäß vorstehender Beschreibung nach vorbestimmten Auswahlregeln aus.
Der Inhalt der Auswahlregeln ist wie folgt.

(1) Wenn der Spurhalteschalter 148 durch den Fahrer betätigt wird und der Fahrer keine Absicht zeigt, selbst eine Lenksteuerung durchzuführen, wird der durch das Spurhaltesystem 286 berechnete Soll-Lenkwinkel δ2 als der Soll-Lenkwinkel δ3 ausgewählt.
(2) Wenn der Spurhalteschalter 148 durch den Fahrer nicht betätigt wird oder der Fahrer eine Absicht zeigt, selbst eine Lenksteuerung durchzuführen, obwohl der Spurhalteschalter 148 betätigt ist, wird als der Soll-Lenkwinkel δ3 der Soll-Lenkwinkel δ1 ausgewählt, der eine Lenktätigkeit durch den Fahrer direkt wiedergibt.

Die Auswahleinheit 226 bestimmt, ob der Fahrer eine Absicht zeigt, selbst eine Lenksteuerung durchzuführen, auf der Grundlage einer Information von der vorstehend beschriebenen Drehbestimmungseinheit 254.
Die Funktionen des höherrangigen Befehlsabschnitts 210 sind vorstehend erläutert worden. 15 ist ein Flussdiagramm, welches den Inhalt des höherrangigen Befehlsmoduls von 3 schematisch zeigt.
In dem höherrangigen Befehlsmodul wird zuerst ein Schritt S1 ausgeführt, um Signale aus den Beschaffungssystemen 120, 122 und 124 zu verarbeiten. Dieser Schritt S1 bildet die drei Signalverarbeitungseinheiten 240, 242 und 244.
In Schritt S2 wird die vorstehend beschriebene Soll-Längsbeschleunigung gx1 berechnet. Dieser Schritt S2 bildet die gx1-Berechnungseinheit 260. Als Nächstes wird in Schritt S3 die vorstehend beschriebene Soll-Längsbeschleunigung gx2 berechnet. Dieser Schritt S3 bildet die gx2-Berechnungseinheit 262. Dann werden in Schritt S4 die vorstehend beschriebenen Soll-Längsbeschleunigungen gx3, gx4 und gx5 berechnet. Dieser Schritt S4 bildet die Fahrunterstützungssteuereinheit 264. In Schritt S5 wird eine der fünf Soll-Längsbeschleunigungen gx1 bis gx5 als die Soll-Längsbeschleunigung gx6 ausgewählt. Dieser Schritt S5 bildet die Auswahleinheit 224.
Anschließend wird in Schritt S6 der vorstehend beschriebene Soll-Lenkwinkel δ1 berechnet. Dieser Schritt S6 bildet die δ1-Berechnungseinheit 280. In dem nächsten Schritt S7 wird der Soll-Lenkwinkel δ2 berechnet. Dieser Schritt S7 bildet die Fahrunterstützungssteuereinheit 282. in dem anschließenden Schritt S8 wird einer der zwei Soll-Lenkwinkel δ1 und δ2 als der Soll-Lenkwinkel δ3 ausgewählt. Dieser Schritt S8 bildet die Auswahleinheit 226.
Auf diese Weise wird ein Zyklus des höherrangigen Befehlsmoduls ausgeführt.
16 ist ein Blockdiagramm, welches die Software-Konfiguration des niedrigerrangigen Befehlsabschnitts 212 zeigt, der hinsichtlich der Funktionen organisiert ist.
Der niedrigerrangige Befehlsabschnitt 212 ist so aufgebaut, dass der die nachstehenden Einheiten aufweist:
(1) Fahrzeugzustandsgrößenschätzeinheit 300
Diese Einheit 300 ist angepasst, um Fahrzeugzustandsgrößen nach bekannten Prinzipien auf der Grundlage von Signalen aus dem Fahrinformationsbeschaffungssystem 120, dem Fahrzeuginformationsbeschaffungssystem 122 und dem Umgebungsinformationsbeschaffungssystem 124 zu schätzen.
Die Fahrzeugzustandsgrößenschätzeinheit 300 schätzt die Fahrzeuggeschwindigkeit V, ein Straßen-μ der Straße, auf welcher das Fahrzeug fährt, einen Fahrzeugkarosserieschlupfwinkel β, einen Vorderradschlupfwinkel αf, einen Hinterradschlupfwinkel αr und andere Fahrzeugzustandsgrößen auf der Grundlage der Radgeschwindigkeit jedes Rades 10, der Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs, der Gierrate und anderer Parameter. Der höherrangige Befehlsabschnitt 210 ist in der Lage, bei Bedarf auf eine oder mehrere Benötigte der so geschätzten Fahrzeugzustandsgrößen zuzugreifen.
In der Fahrzeugzustandsgrößenschätzeinheit 300 wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V z.B. auf der Grundlage der Tatsache geschätzt, das die höchste der Radgeschwindigkeiten der vier Räder 10 höchstwahrscheinlich mit der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit übereinstimmt, wie es im Stand der Technik an sich bekannt ist.
In der Fahrzeugzustandsgrößenschätzeinheit 300 wird das Straßen-μ z.B. auf der Grundlage der tatsächlichen Längsbeschleunigung und der tatsächlichen Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs, die gemessen werden, wenn eine Gierrate als eine Abweichung der tatsächlichen Gierrate von der Sollgierrate einen festgelegten Wert übersteigt, geschätzt.
Es wird allgemein angenommen, dass der Reibungskoeffizient zwischen einem Reifen und der Straße wahrscheinlich seinen Spitzenwert zu einem Zeitpunkt erreicht, zu welchem die Reifenseitenführungseigenschaft von einem linearen Bereich in einen nichtlinearen Bereich übergeht, und dass dieser Spitzenwert das Straßen-μ widerspiegelt.
Falls die Sollgierrate auf der Grundlage eines linearen Zweiradmodells berechnet wird, bedeutet die Situation, in welcher die Gierratenabweichung den festgelegten Wert übersteigt, dass die Reifenseitenführungseigenschaft von dem linearen Bereich in den nichtlinearen Bereich übergeht.
Auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Feststellungen schätzt die Fahrzeugzustandsgrößenschätzeinheit 300 der Ausführungsform das Straßen-μ auf der Grundlage der tatsächlichen Längsbeschleunigung und der tatsächlichen Seitenbeschleunigung, die gemessen werden, wenn die Gierratenabweichung den festgelegten Wert übersteigt. Genauer gesagt wird das Straßen-μ als die Quadratwurzel der Summe des Quadrats der tatsächlichen Längsbeschleunigung des Fahrzeugs und des Quadrats der tatsächlichen Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs berechnet, wenn die Gierratenabweichung den festgelegten Wert übersteigt.
In der Fahrzeugzustandsgrößenschätzeinheit 300 wird der Fahrzeugkarosserieschlupfwinkel β auf der Grundlage der Seitenbeschleunigung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Gierrate und anderer Parameter unter Verwendung eines ebene Bewegungen einschließlich Gieren und Seitenschlupf wiederge benden Fahrzeugmodells, wie es in dem japanischen Patent Nr. 2962025 beschrieben wird, geschätzt. Das Fahrzeugmodell ist ein Beispiel von Fahrzeugmodellen, die das dynamische Verhalten des Fahrzeugs beschreiben.
(2) Sollfahrzeugzustandsgrößenberechnungseinheit 302
Diese Einheit 302 ist angepasst, um eine Sollgierrate yrd und einen Sollfahrzeugkarosserieschlupfwinkel βd des Fahrzeugs als Sollfahrzeugzustandsgrößen auf der Grundlage der Fahrinformation, tatsächlicher Fahrzeugzustandsgrößen und anderer zu berechnen. Zu diesem Zweck weist die Sollfahrzeugzustandsgrößenberechnungseinheit 302 eine Sollgierratenberechnungseinheit 310 und eine Sollfahrzeugkarosserieschlupfwinkelberechnungseinheit 312 auf, wie es in 17 gezeigt ist.
Die Sollgierratenberechnungseinheit 310 berechnet z.B. die Sollgierrate yrd auf der Grundlage der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Soll-Lenkwinkels δ3 gemäß dem nachstehenden Ausdruck: yrd = V·δ3/((1 + Kh·V2)·L)
Andererseits berechnet die Sollfahrzeugkarosserieschlupfwinkelberechnungseinheit 312 den Sollfahrzeugkarosserieschlupfwinkel βd z.B. auf der Grundlage der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Soll-Lenkwinkel δ3 gemäß dem nachstehenden Ausdruck: βd = (1 – ((m·Lf·V2)/(2·L·Lr·Kr)))·Lr·δ3/((1 + Kh·V2)·L)mit:

m:: Fahrzeugmasse (bekannt),
Lf:: Abstand von der Vorderradachse zu dem Schwerpunkt des Fahrzeugs (bekannt),
Lr:: Abstand von der Hinterradachse zu dem Schwerpunkt des Fahrzeugs (bekannt),
Kr:: Seitenführungssteifigkeit der Hinterräder (bekannt).

(3) Steuervariablenberechnungseinheit 304
Diese Einheit 304 ist angepasst, um gesteuerte Variablen bzw. Steuervariablen Geeigneter der Mehrzahl der Aktuatoren 70 bis 82 zu berechnen, die gesteuert werden müssen, um die durch die Sollfahrzeugzustandsgrößenberechnungseinheit 302 berechneten Sollfahrzeugzustandsgrößen so zu verwirklichen, dass die Stabilität des Fahrzeugs nicht herabgesetzt wird.
Die Steuervariablenberechnungseinheit 304 berechnet das auf die Fahrzeugkarosserie aufgebrachte Sollgiermoment Md und die endgültige Soll-Längsbeschleunigung gxd und Sollseitenbeschleunigung gyd als gesteuerte Variablen auf der Grundlage der tatsächlichen Zustandsgrößen des Fahrzeugs, Sollzustandsgrößen usf. Zu diesem Zweck, weist die Steuervariablenberechnungseinheit 304 eine Sollgiermomentenberechnungseinheit 320, eine Soll-Längsbeschleunigungsberechnungseinheit 324 und eine Sollseitenbeschleunigungsberechnungseinheit 326 auf, wie es in 18 gezeigt ist.
(a) Sollgiermomentenberechnungseinheit 320
Die Sollgiermomentenberechnungseinheit 320 berechnet das Sollgiermoment Md (welches ein Relativwert, kein Absolutwert ist), das zusätzlich auf die Fahrzeugkarosserie aufgebracht wird, z.B. auf der Grundlage des tatsächlichen Fahrzeugkarosserieschlupfwinkels β, des Sollfahrzeugkarosserie schlupfwinkels βd, der tatsächlichen Gierrate yr und der Sollgierrate yrd gemäß nachstehendem Ausdruck: Md = a·(β – βd) + b·(yr – yrd)mit:

a:: ein feststehender Wert oder eine Variable, die sich in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Straßen-μ ändert, mit positivem Vorzeichen,
b:: ein feststehender Wert oder eine Variable, die sich in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Straßen-μ ändert, mit negativem Vorzeichen.

(b) Soll-Längsbeschleunigungsberechnungseinheit 324
Die Soll-Längsbeschleunigungsberechnungseinheit 324 korrigiert die von dem höherrangigen Befehlsabschnitt 210 aus zugeführte Soll-Längsbeschleunigung gx6 so, dass die Beschleunigungstendenz des Fahrzeugs verringert oder unterdrückt wird (d.h., die Beschleunigung wird reduziert oder der Beschleunigungsmodus wird in den Verzögerungsmodus umgeschaltet oder die Verzögerung wird erhöht), wenn das Verzögerungverhalten instabil ist. Die Berechnungseinheit 324 berechnet dann bei Bedarf die endgültige Soll-Längsbeschleunigung gxd durch Korrigieren der Soll-Längsbeschleunigung gx6.
Die Soll-Längsbeschleunigungsberechnungseinheit 324 bestimmt einen Korrekturbetrag gPlus, der verwendet wird, um die Soll-Längsbeschleunigung gx6 zu korrigieren. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Soll-Längsbeschleunigung gx6 durch Addieren des Korrekturbetrags gPlus zu gx6 korrigiert. Der Korrekturbetrag gPlus nimmt ein negatives Vorzeichen an, wenn die Soll-Längsbeschleunigung gx6 zu verringern ist, um das Fahrzeug zu verzögern, und nimmt ein positives Vorzeichen an, wenn die Soll-Längsbeschleunigung gx6 zu erhöhen ist, um das Fahrzeug zu beschleunigen.
Genauer gesagt wird in der vorliegenden Ausführungsform ein vorläufiger Wert gPlus0 des Korrekturbetrags gPlus in Abhängigkeit von einem Absolutwert einer Gierratenabweichung Δyr der tatsächlichen Gierrate yr von der Sollgierrate yrd bestimmt, wie in 19 gezeigt. Der vorläufige Wert gPlus0 kann z.B. als ein negativer Wert definiert sein, dessen Absolutwert mit steigendem Absolutwert der Gierratenabweichung Δyr (Grad/Sekunde) steigt.
Die Soll-Längsbeschleunigungsberechnungseinheit 324 bestimmt auch die Verstärkung VGain, mit welcher der vorläufige Wert gPlus0 zur Korrektur multipliziert wird. Die Verstärkung VGain kann z.B. als ein Wert definiert sein, der mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit V bis auf 1 (den Maximalwert) steigt.
Die Soll-Längsbeschleunigungsberechnungseinheit 324 berechnet den endgültigen Korrekturbetrag gPlus durch Multiplizierten des vorläufigen Werts gPlus0, der gemäß vorstehender Beschreibung bestimmt wird, mit der Verstärkung VGain, wie vorstehend beschrieben.
Die Soll-Längsbeschleunigungsberechnungseinheit 324 berechnet die endgültige Soll-Längsbeschleunigung gxd durch Addieren des ermittelten Korrekturbetrags gPlus zu der Soll-Längsbeschleunigung gx6. In der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch die Soll-Längsbeschleunigung gx6 mit einer variablen Reduktionsrate gk (%) so lange reduziert, wie das Fahrzeug beschleunigt, wie in 20 gezeigt. Des Weiteren ist die Soll-Längsbeschleunigung begrenzt oder geführt, sodass sie eine Längsbeschleunigung, die dem Straßen-μ entspricht, nicht übersteigt. Diese Begrenzungssteuerung ist einer Traktionskontrolle oder -steuerung zur Unterdrückung einer Erhöhung der Durchdrehtendenz der Anriebsräder während Fahrt des Fahrzeugs äquivalent.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die vorstehend angegebene Reduktionsrate gk (%) auf der Grundlage des Sollgiermoments Md und der Gierratenabweichung Δyr berechnet. Genauer gesagt wird als die endgültige Reduktionsrate gk (%) die Größere einer vorläufigen Reduktionsrate gk (%), die anhand des Sollgiermoments Md ohne Berücksichtigung der Gierratenabweichung Δyr bestimmt wird, und einer vorläufigen Reduktionsrate gk (%), die anhand der Gierratenabweichung Δyr ohne Berücksichtigung des Sollgiermoments Md bestimmt wird, bestimmt.
Es kann sein, dass die Soll-Längsbeschleunigung gxd zu der Soll-Längsbeschleunigung gx6 zurückkehren muss, nachdem die Soll-Längsbeschleunigung gx6 verringert wird, um die Soll-Längsbeschleunigung gxd bereitzustellen, und das Fahrzeug verzögert wird, um die Soll-Längsbeschleunigung gxd zu erreichen. In einem solchen Fall kann eine abrupte Änderung in dem Verhalten des Fahrzeugs eintreten, falls die Soll-Längsbeschleunigung gxd plötzlich erneut der Soll-Längsbeschleunigung gx6 gleich gemacht wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist daher die Änderungsrate (d.h., Steigung) der zu der Soll-Längsbeschleunigung gx6 zurückkehrenden Soll-Längsbeschleunigung gxd begrenzt. D.h., wenn die Reduktionsrate gk (%) aktualisiert wird, um Null zu sein, nachdem sie auf einen anderen Wert als Null festgelegt wurde, wird die Rate gk (%) allmählich oder langsam über eine bestimmte Zeitdauer (z.B. 1 Sekunde) auf Null aktualisiert oder geändert.
Genauer gesagt wird in der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 21 die Reduktionsrate gk (%) so bestimmt, dass sie in Übereinstimmung mit dem Sollgiermoment Md wächst, und wird die Verstärkung Gain im Verhältnis zu dem Straßen-μ und der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt. Die gemäß vorstehender Beschreibung bestimmte Reduktionsrate gk wird mit der so bestimmten Verstärkung Gain multipliziert, wodurch eine vorläufige Reduktionsrate gk entsprechend dem Sollgiermoment Md berechnet wird.
Zusätzlich wird in der vorliegenden Ausführungsform die Reduktionsrate gk so bestimmt, dass sie in Übereinstimmung mit der Gierratenabweichung Δyr wächst, wie in 21 gezeigt, wodurch eine vorläufige Reduktionsrate gk entsprechend der Gierratenabweichung Δyr berechnet wird.
In der Ausführungsform wird gemäß der Darstellung in 21 die Größere der zwei gemäß vorstehender Beschreibung berechneten Reduktionsraten gk ausgewählt. Anschließend wird die Reduktionsrate gk der vorstehend beschriebenen Begrenzungssteuerung zum langsamen Rückführen von gxd auf gx6 unterworfen, wodurch die endgültige Reduktionsrate gk berechnet wird.
(b) Sollseitenbeschleunigungsberechnungseinheit 326
Die Sollseitenbeschleunigungsberechnungseinheit 326 berechnet eine Sollseitenbeschleunigung gyd auf der Grundlage der Sollgierrate yrd und der Fahrzeuggeschwindigkeit V.
Die Sollseitenbeschleunigungsberechnungseinheit 326 berechnet die Sollseitenbeschleunigung gyd z.B. gemäß dem nachstehenden Ausdruck. grd = yrd·V
Die Funktionen des niedrigerrangigen Befehlsabschnitts 212 sind vorstehend erläutert worden. 22 ist ein Flussdiagramm, welches den Inhalt des niedrigerrangigen Befehlsmoduls von 3 schematisch darstellt.
In dem niedrigerrangigen Befehlsmodul wird zuerst Schritt S31 ausgeführt, um die vorstehend beschriebenen Fahrzeugzustandsgrößen zu schätzen. Dieser Schritt S31 bildet die Fahrzeugzustandsgrößenschätzeinheit 300.
In dem nächsten Schritt S32 wird die Sollgierrate yrd gemäß vorstehender Beschreibung berechnet. Dieser Schritt S32 bildet die Sollgierratenberechnungseinheit 310. In Schritt S33 wird der Fahrzeugkarosseriesollschlupfwinkel βd berechnet. Dieser Schritt S33 bildet die Sollfahrzeugkarosserieschlupfwinkelberechnungseinheit 312.
Anschließend wird in Schritt S34 das Sollgiermoment Md gemäß vorstehender Beschreibung berechnet. Dieser Schritt S34 bildet die Sollgiermomentenberechnungseinheit 320. In dem nachfolgenden Schritt S35 wird die Soll-Längsbeschleunigung gxd gemäß vorstehender Beschreibung berechnet. Dieser Schritt S35 bildet die Soll-Längsbeschleunigungsberechnungseinheit 324. Dann wird in Schritt S36 die Sollseitenbeschleunigung gyd gemäß vorstehender Beschreibung berechnet. Dieser Schritt S36 bildet die Sollseitenbeschleunigungsberechnungseinheit 326.
Auf diese Weise wird ein Zyklus des niedrigerrangigen Befehlsmodul ausgeführt.
23 ist ein Blockdiagramm, welches die Software-Konfiguration des Ausführungsabschnitts 214 gemäß der Darstellung in 4 zeigt, der hinsichtlich der Funktionen organisiert ist.
Der Ausführungsabschnitt 214 ist so aufgebaut, dass der die nachstehenden Einheiten aufweist.
A. Höherrangiger Verteilungseinheit 340
Ein höherrangiger Verteilungseinheit 340 ist bezüglich aller der Mehrzahl von Aktuatoren 70 bis 82 vorgesehen und ist angepasst, um gesteuerte bzw. Steuervariablen, durch welche alle der Mehrzahl von Aktuatoren 70 bis 82 gesteuert werden sollten, an die Aktuatoren 70 bis 82 in integrierter Weise zu verteilen, um die von dem niedrigerrangigen Befehlsabschnitt 212 aus zugeführten Sollfahrzeugzustandsgrößen Md, gxd, gyd zu verwirklichen.
In dem höherrangigen Verteilungseinheit 340 werden die Steuervariablen für alle der Aktuatoren 70 bis 82 (nachstehend als die "Gesamtsteuervariable" bezeichnet) als drei Arten verteilter Größen verteilt, die nachstehend zu beschreiben sind.
(1) Verteilte Größe, die der Längskraft zugeordnet ist
Diese Größe der Gesamtsteuervariablen wird an ein Element oder Elemente zum Steuern der Längskraft jedes Rades 10, d.h., an eine Kombination des Antriebsstrangs mit dem Motor 14 und dem Getriebe 24 und der Bremsanordnung 56 verteilt.
(2) Verteilte Größe, die der Vertikalkraft zugeordnet ist
Diese Größe der Gesamtsteuervariablen wird an ein Element zum Steuern der Vertikalkraft jedes Rades 10, d.h., an die Radaufhängung 62 verteilt.
(3) Verteilte Größe, die der Seitenkraft zugeordnet ist
Diese Größe der Gesamtsteuervariablen wird an ein Element zum Steuern der Seitenkraft jedes Rades 10, d.h., an ein Lenksystem mit der vorderen Lenkvorrichtung 50 und der hinteren Lenkvorrichtung 52 verteilt.
B. Niedrigerrangige Verteilungseinheit 342
Die niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 ist bezüglich eines Teils der Mehrzahl von Aktuatoren 70 bis 82 vorgesehen und ist angepasst, um die von der höherrangigen Verteilungseinheit 340 aus zugeführten Steuervariablen an diesen Teil der Aktuatoren zu verteilen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 bezüglich einer Kombination des Antriebsstrangs und der Bremsanordnung 56 vorgesehen. Die niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 bestimmt eine dem Antriebsstrang zugeordnete verteilte Größe, durch welche die von der höherrangigen Verteilungseinheit 340 aus zugeführte, der Längskraft zugeordnete verteilte Größe an den Antriebsstrang verteilt wird, und eine der Bremse zugeordnete verteilte Größe, durch welche die der Längskraft zugeordnete verteilte Größe an die Bremsanordnung 56 verteilt wird.
C. Steuereinheit 344
Die Steuereinheit 344 ist angepasst, um die Mehrzahl von Aktuatoren 70 bis 82 so zu steuern, dass die von der höherrangigen Verteilungseinheit 340 oder der niedrigerrangigen Verteilungseinheit 342 aus zugeführten Steuervariablen erreicht werden.
Die höherrangige Verteilungseinheit 340, die niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 und die Steuereinheit 344, die vorstehend erläutert wurden, verwirklichen die jeweiligen spezifischen Funktionen, indem sie bewirken, dass der Computer 90 eine Mehrzahl von Modulen ausführt, die in der Software-Konfiguration unabhängig voneinander vorliegen. Zu diesem Zweck speichert der ROM 94 ein höherrangiges Verteilungsmodul, ein niedrigerrangiges Verteilungsmodul und ein Steuermodul unabhängig voneinander, wie esin 3 gezeigt ist.
Während die Software-Konfiguration der höherrangigen Verteilungseinheit 340, der niedrigerrangigen Verteilungseinheit 342 und der Steuereinheit 344 vorstehend schematisch erläutert wurden, werden diese Einheiten 340, 342, 344 nachstehend genauer beschrieben.
(1) Höherrangige Verteilungseinheit 340
Wie in 24 gezeigt, weist die höherrangige Verteilungseinheit 340 eine Sollreifenlängskraftberechnungseinheit 370, eine Soll-Lenksteuervariablenberechnungseinheit 372 und eine Sollradaufhängungssteuervariablenberechnungseinheit 374 auf.
In der Sollreifenlängskraftberechnungseinheit 370 wird eine Solleinzellängskraft fx als eine Sollreifenlängskraft (d.h., die vorstehend beschriebene, der Längskraft zugeordnete verteilte Größe) berechnet.
25 ist ein Flussdiagramm, welches den durch die Sollreifenlängskraftberechnungseinheit 370 ausgeführten Inhalt schematisch darstellt.
Zu Anfang wird Schritt S51 ausgeführt, um eine Sollgesamtlängskraft Fx zu berechnen, die durch alle vier Räder 10 zu verwirklichen ist. Diese Kraft Fx wird z.B. gemäß dem nachstehenden Ausdruck berechnet. Fx = gxd·mwobei "m" für die Masse des Fahrzeugs steht.
Dann wird Schritt S52 ausgeführt, um eine vorläufige Solleinzellängskraft zu berechnen, die an jedem Rad 10 hergestellt werden sollte, damit die so berechnete Sollgesamtlängskraft Fx an die jeweiligen Räder 10 verteilt wird.
Die vorläufige Solleinzellängskraft kann so berechnet werden, dass die Sollgesamtlängskraft Fx durch einen Betrag, welcher der Größe eines Reibungskreises des Rades 10 proportional ist, unter der Annahme, dass die Sollgesamtlängskraft Fx den vier Räder 10 gleich oder einheitlich so zugeführt wird, dass jedes Rad 10 im Wesentlichen die gleiche Last trägt, an jedes Rad 10 verteilt.
Die Größen der Reibungskreise des linken Vorderrades, des rechten Vorderrades, des linken Hinterrades und des rechten Hinterrades können durch μfl·fzfl, μfr·fzfr, μrl·fzrl und μrr·fzrr wiedergegeben werden, wobei die Vertikalkräfte des linken Vorderrades, des rechten Vorderrades, des linken Hinterrades und des rechten Hinterrades durch fzfl, fzfr, fzrl und fzrr wiedergegeben werden.
In diesem Fall werden die vorläufigen Solleinzellängskräfte fxfl0, fxfr0, fxrl0 und fxrr0 des linken Vorderrades, des rechten Vorderrades, des linken Hinterrades und des rechten Hinterrades jeweils gemäß den nachstehenden Ausdrücken ermittelt werden. fxfl0 = Fx·(μfl·fzfl)/(m·B) fxfr0 = Fx·(μfr·fzfr)/(m·B) fxrl0 = Fx·(μrl·fzrl)/(m·B) fxrr0 = Fx·(μrr·fzrr)/(m·B) mit:

m:: Masse des Fahrzeugs,
g:: Erdbeschleunigung,
B:: μfl·fzfl + μfr·fzfr + μrl·fzrl + μrr·fzrr

Die zum Berechnen der vorläufigen Solleinzellängskräfte fxfl0, fxfr0, fxrl0, und fxrr0 gemäß vorstehender Erläuterung erforderlichen Terme, nämlich die Vertikalkräfte fzfl, fzfr, fzrl, fzrr des linken Vorderrades, des rechten Vorderrades, des linken Hinterrades und des rechten Hinterrades können z.B. gemäß den nachstehenden Ausdrücken berechnet werden. fzfl = fzf0 + m·(–gx·H/L/2 – gy·H·froll/T) fzfr = fzf0 + m·(–gx·H/L/2 + gy·H·froll/T) fzrl = fzr0 + m·(gx·H/L/2 – gy·H·(1 – froll)/T) fzrr = fzr0 + m·(gx·H/L/2 + gy·H·(1 – froll)/T)mit

m:: Masse des Fahrzeugs (bekannt),
H:: Höhe des Massenzentrums (bekannt),
L:: Radstand des Fahrzeugs (= Lf + Lr),
froll:: vordere Rollsteifigkeit, die einen Wert im Bereich von 0 bis 1 annimmt (welcher von der nachstehend beschriebenen Sollradaufhängungssteuervariablenberechnungseinheit 374 beschafft wird),
T:: Profilhöhe des Fahrzeugs (bekannt),
fzf0:: statische Verteilung der Fahrzeuglast auf jedem Vorderrad (= m Lr/L/2),
fzr0:: statische Verteilung der Fahrzeuglast auf jedem Hinterrad (= m Lf/L/2),
Lf:: Abstand von der Vorderradachse zu dem Massenzentrum des Fahrzeugs,
Lr:: Abstand von der Hinterradachse zu dem Massenzentrum des Fahrzeugs.

Indessen können die Seitenkräfte fyfl, fyfr, fyrl und fyrr des linken Vorderrades, des rechten Vorderrades, des linken Hinterrades und des rechten Hinterrades gemäß den nachstehenden Ausdrücken auf der Grundlage der Seitenbeschleunigung gy, der Gierwinkelbeschleunigung dyr (welche durch Differenzieren der Gierrate nach der Zeit ermittelt werden kann), Vertikalkräften fzfl, fzfr, fzrl, fzrr jedes Rades 10 usw. berechnet werden. fyfl = (m·gy·Lr + l·dyr)·fzfl/(L·(fzfl + fzfr)) fyfr = (m·gy·Lr + l·dyr)·fzfr/(L·(fzfl + fzfr)) fyrl = (m·gy·Lf – l·dyr)·fzrl/(L·(fzrl + fzrr)) fyrr = (m·gy·Lf + l·dyr)·fzrr/(L·(fzrl + fzrr))wobei "l" für das Gierträgheitsmoment (bekannt) des Fahrzeugs steht.
Schritt S35 von 25 wird anschließend ausgeführt, um ein Giermoment zu berechnen, von welchem angenommen wird, dass es dem Fahrzeug zusätzlich auferlegt wird, wenn die vorläufigen, gemäß vorstehender Beschreibung berechneten Solleinzellängskräfte fx0 an dem Fahrzeug erscheinen. Das so ermittelte Giermoment wird nachstehend als "Giermomentenänderungsbetrag" bezeichnet werden.
Nun wird ein Verfahren zum Berechnen des Giermomentenänderungsbetrags bezüglich des Falls beschrieben werden, dass die vorläufige Solleinzellängskraft fx0, die an dem Fahrzeug zu verwirklichen ist, eine Bremskraft ist. Hier wird keine Beschreibung bezüglich des Falls gegeben werden, dass die vorläufige Solleinzellängskraft eine Antriebskraft ist, nachdem dieser dem Fall, dass es eine Bremskraft ist, ähnlich ist.
Giermomentenänderungsbeträge Mfl, Mfr, Mrl, Mrr, die sich jeweils aus den an das linke Vorderrad, das rechte Vorderrad, das linke Hinterrad und das rechte Hinterrad angelegten Bremskräften ergeben, werden für den Fall, dass die resultierende Kraft der Bremskraft und der Seitenkraft jedes Rades 10 den Reibungskreis, dessen Radius sich in Abhängigkeit von der Vertikalkraft des Rades 10 ändert, nicht erreicht, und für den Fall, dass die resultierende Kraft den Reibungskreis erreicht, berechnet.
Das Berechnungsverfahren wird nun beispielhaft bezüglich des Zustands beschrieben werden, in welchem die resultierende Kraft den Reibungskreis erreicht.
Die Giermomentenänderungsbeträge Mfl, Mfr, Mrl, Mrr aufgrund der Bremskraft jedes Rades 10 sind gleich einer Summe von: (a) ein Giermomentenänderungsbetrag Mxfl, Mxfr, Mxrl, Mxrr aufgrund des durch die Bremskraft hervorgerufenen direkten Moments, (b) ein Giermomentenänderungsbetrag Myfl, Myfr, Myrl, Myrr aufgrund einer Verringerung der Seitenkraft jeden Rades 10, und (c) ein Giermomentenänderungsbetrag Mzfl, Mzfr, Mzrl, Mzrr aufgrund einer Änderung in der Seitenkraft jedes Rades 10 als Folge einer Änderung in dem Radius des Reibungskreises.
Hierbei gibt der Giermomentenänderungsbetrag Mzfl, Mzfr, Mzrl, Mzrr ein Phänomen wieder, dass dann, wenn sich eine Last in dem Fahrzeug verschiebt, sich der Radius des Reibungskreises jedes Rades 10 ändert, was wiederum eine Änderung in der Seitenkraft jedes Rades 10 bewirkt, die zu einer Änderung in dem Giermomentenänderungsbetrag führt.
Genauer gesagt werden die Giermomentenänderungsbeträge Mxfl, Mxfr, Mxrl, Mxrr z.B. gemäß den nachstehenden Ausdrücken berechnet.
Das direkte Giermoment aufgrund der Bremskraft wird wie folgt ausgedrückt: Mxfl = T·fxfl/2 Mxfr = –T·fxfr/2 Mxrl = T·fxrl/2 Mxrr = –T·fxrr/2
Die Giermomentenänderungsbeträge Myfl, Myfr, Myrl, Myrr aufgrund einer Verringerung der Seitenkraft aufgrund der Bremskraft jedes Rades 10 werden z.B. gemäß den nachstehenden Ausdrücken berechnet. Myfl = –Lf·(μ·Afl – √(μ2√Afl2 – fxfl2)) Myfr = –Lf√(μ·Afr – ·(μ2·Afr2 – fxfr2)) Myrl = Lr·(μ·Arl – √(μ2·Arl2 – fxrl2)) Myrr = Lr·(μ·Arr – √(μ2·Arr2 – fxrr2))mit

Afl:: fzfl + H·fxfl/(2·L)
Afr:: fzfr + H·fxfr/(2·L)
Arl:: fzrl + H·fxrl/(2·L)
Arr:: fzrr + H·fxrr/(2·L)

Die Giermomentenänderungsbeträge Mzfl, Mzfr, Mzrl, Mzrr aufgrund einer Änderung in dem Radius des Reibungskreises aufgrund einer Lastverschiebung in Längsrichtung nach Aufbringen der Bremskraft werden z.B. gemäß den nachstehenden Ausdrücken berechnet. Mzfl = Lf·μ·H·fxfl/(2·L) Mzfr = Lf·μ·H·fxfr/(2·L) Mzrl = Lr·μ·H·fxrl/(2·L) Mzrr = Lr·μ·H·fxrr/(2·L)
Die Giermomentenänderungsbeträge Mfl, Mfr, Mrl, Mrr als Gesamtwerte werden durch die nachstehenden Ausdrücke wiedergegeben. Mfl = Mxfl + Myfl + Mzfl Mfr = Mxfr + Myfr + Mzfr Mrl = Mxrl + Myrl + Mzrl Mrr = Mxrr + Myrr + Mzrr
Anschließend wird Schritt S54 von 25 ausgeführt, um die endgültige Solleinzellängskraft fx für jedes Rad 10 durch Korrigieren der vorläufigen Solleinzellängskraft fx0 nach Bedarf auf der Grundlage des Größenvergleichs zwischen den wie oben erhaltenen Giermomentenänderungsbeträgen und dem Sollgiermoment Md zu berechnen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird dann, wenn der Absolutwert des Sollgiermoments Md einen festgelegten Wert (z.B. 300 Nm) nicht übersteigt, das Sollgiermoment Md grundsätzlich durch eine Drehwinkelsteuerung jedes Rades 10 (z.B. durch Steuern von Radlenkparametern wie etwa eines Spurwinkels und eines Sturzwinkels) verwirklicht. Falls der Absolutwert des Sollgiermoments Md den festgelegten Wert übersteigt, wird ein Anteil des Giermoments Md, der den festgelegten Wert nicht übersteigt, durch Drehwinkelsteuerung jedes Rades 10 verwirklicht und wird ein den festgelegten Wert übersteigender Anteil des Giermoments Md durch Steuern der Längskraft jedes Rades 10 (z.B. durch Steuern der durch die Bremsanordnung 56 er zeugten Bremskraft, einer durch eine Motorbremse erzeugten Bremskraft und der durch den Antriebsstrang erzeugten Antriebskraft) verwirklicht.
Um genauer zu sein wird die vorläufige Solleinzellängskraft fx0 in Schritt S54 auf der Grundlage des Größenvergleichs zwischen den gemäß vorstehender Beschreibung berechneten Giermomentenänderungsbeträgen und dem Anteil des Sollgiermoments Md, der durch die Steuerung der Längskraft jedes Rades 10 verwirklicht werden sollte, korrigiert. Um einer zweckmäßigen Erläuterung willen wird ein Anteil des Sollgiermoments Md, der aufgrund einer Differenz in der Längskraft zwischen den rechten und den linken Rädern 10 auftreten sollte, einfach als Sollgiermoment Md bezeichnet. Es ist zu verstehen, dass das Sollgiermoment Md so definiert ist, dass es positiv ist, wenn es in einer Richtung aufgebracht wird, die eine Drehung des Fahrzeugs unterstützt.
Genauer gesagt wird dann, wenn in Schritt S54 die wie vorstehend berechneten Giermomentenänderungsbeträge mit dem Sollgiermoment Md übereinstimmen, die vorläufige Solleinzellängskraft fx0 jedes Rades 10 unverändert als die endgültige Solleinzellängskraft fx bestimmt.
Falls die berechneten Giermomentenänderungsbeträge hinter dem Sollgiermoment Md zurückbleiben, wird die Bremskraft für eines des rechten und des linken Hinterrades auf der Kurveninnenseite um Δfx erhöht, während die Bremskraft für eines des rechten und des linken Vorderrades auf der Kurvenaußenseite um Δfx verringert wird, um das Sollgiermoment Md zu erreichen. Zu diesem Zweck wird Δfx berechnet.
In diesem Fall wird die endgültige Solleinzellängskraft fx durch Verringern der vorläufigen Solleinzellängskraft fx0 (welche für eine Antriebskraft steht, wenn sie ein positiver Wert ist, und für eine Bremskraft steht, wenn sie ein negativer Wert ist) des inneren Hinterrades um Δfx und Erhöhen der vor läufigen Solleinzellängskraft fx0 des äußeren Vorderrades um Δfx berechnet. Bezüglich der anderen Räder wird die vorläufige Solleinzellängskraft fx0 jedes Rades unverändert als die endgültige Solleinzellängskraft fx festgelegt.
Falls die berechneten Giermomentenänderungsbeträge das Sollgiermoment Md übersteigen, wird die Bremskraft für eines des rechten und des linken Vorderrades auf der Kurvenaußenseite um Δfx erhöht, während die Bremskraft für eines des rechten und des linken Hinterrades auf der Kurveninnenseite um Δfx verringert wird, um das Sollgiermoment Md zu erreichen. Zu diesem Zweck wird Δfx berechnet.
In diesem Fall wird die endgültige Solleinzellängskraft fx durch Verringern der vorläufigen Solleinzellängskraft fx0 des äußeren Vorderrades um Δfx und Erhöhen der vorläufigen Solleinzellängskraft fx0 des inneren Hinterrades um Δfx berechnet. Bezüglich der anderen Räder wird die vorläufige Solleinzellängskraft fx0 jedes Rades unverändert als die endgültige Solleinzellängskraft fx festgelegt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Sollgiermoment Md hergestellt werden, während ein Gesamtwert der Solleinzellängskräfte, d.h. der Sollgesamtlängskraft, aufrechterhalten wird.
In der in 24 gezeigten Soll-Lenksteuervariablenberechnungseinheit 372 werden ein vorderer Sollradschlupfwinkel αfd und ein hinterer Sollradschlupfwinkel αrd als Soll-Lenksteuervariablen (äquivalent zu der der Längskraft zugeordneten verteilten Größe) berechnet.
Hierbei stellt sowohl der Sollvorderradschlupfwinkel αfd als auch der Sollhinterradschlupfwinkel αrd einen relativen Wert dar, der jeweils einen Än derungsbetrag von dem gegenwärtigen Schlupfwinkel der Vorderräder oder der Hinterräder bedeutet.
In der Soll-Lenksteuervariablenberechnungseinheit 372 werden der Sollvorderradschlupfwinkel αfd und der Sollhinterradschlupfwinkel αrd z.B. auf der Grundlage einer Differenz zwischen der tatsächlichen Gierrate yr und der Sollgierrate yrd so berechnet, dass das auf das Fahrzeug aufgebrachte Giermoment unter der Lenksteuerung den vorstehend angegebenen, festgelegten Wert des Sollgiermoments Md nicht übersteigt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Sollvorderradschlupfwinkel αfd gemäß dem nachstehenden Ausdruck berechnet. αfd = kf·(yr – yrd)wobei "kf" eine positive Konstante ist.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Sollhinterradschlupfwinkel αrd gemäß dem nachstehenden Ausdruck berechnet. αrd = kr·(yr – yrd)wobei "kr" eine negative Konstante ist.
In der in 24 gezeigten Sollradaufhängungssteuervariablenberechnungseinheit 374 werden eine Sollfederkonstante, ein Solldämpfungskoeffizient des Stoßdämpfers bzw. Absorbers und eine Sollrollsteifigkeit bezüglich jedes der Vorder- und Hinterräder als Sollradaufhängungssteuervariablen (äquivalent der der Vertikalkraft zugeordneten verteilten Größe) berechnet.
Die Sollfederkonstante jedes Vorderrades wird z.B. gemäß dem nachstehenden Ausdruck berechnet. Kfb0 + Kfb1·√(gxd2 + gyd2) – Kfb2·DFmit

Kfb0, Kfb1, Kfb2:: Konstanten,
DF:: Driftparameter (ein Parameter, dessen Absolutwert mit steigendem Anomaliegrad der Gierbewegung des Fahrzeugs steigt, wobei der Parameter einen positiven Wert hat, falls die Anomalie von der Art her ein Untersteuern (Auswärtsdrift) ist, und einen negativen Wert hat, wenn die Anomalie von der Art her ein Übersteuern (Spinning) ist).

Der Driftparameter DF kann z.B. als ein Produkt einer Abweichung der tatsächlichen Gierrate yr von der Sollgierrate yrd mit dem Vorzeichen der tatsächlichen Gierrate yr berechnet werden.
Der Sollabsorberdämpfungskoeffizient jedes Vorderrades wird z.B. gemäß dem nachstehenden Ausdruck berechnet. Kfc0 + Kfc1·√(gxd2 + gyd2) – Kfc2·DFmit Kfc0, Kfc1, Kfc2: Konstanten.
Die Sollrollsteifigkeit froll jedes Vorderrades wird z.B. gemäß dem nachstehenden Ausdruck berechnet. Kfr0 + Kfr1·√(gxd2 + gyd2) – Kfr2·DFmit

Kfr0, Kfr1, Kfr2:: Konstanten.

Wie vorstehend beschrieben, wird die so berechnete Sollrollsteifigkeit froll der Sollreifenlängskraftberechnungseinheit 370 zugeführt und verwendet, um die Vertikalkraft fz jedes Rades 10 zu berechnen.
Die Sollfederkonstante jedes Hinterrades wird z.B. gemäß dem nachstehenden Ausdruck berechnet. Krb0 + Krb1·√(gxd2 + gyd2) – Krb2·DF

Krb0, Krb1, Krb2:: Konstanten

Der Sollabsorberdämpfungskoeffizient jedes Hinterrades wird z.B. gemäß dem nachstehenden Ausdruck berechnet. Krc0 + Krc1·√(gxd2 + gyd2) – Krc2·DF

Krc0, Krc1, Krc2:: Konstanten

Die Sollrollsteifigkeit jedes Hinterrades wird z.B. gemäß dem nachstehenden Ausdruck berechnet. Krr0 + Krr1·√(gxd2 + gyd2) – Krr2·DFmit

Krr0, Krr1, Krr2:: Konstanten.

Während vorstehend die Funktionen der höherrangigen Verteilungseinheit 340 erläutert wurden, wird der Inhalt des Moduls für die in 3 gezeigte höherrangige Verteilungseinheit in dem Flussdiagramm von 26 schematisch dargestellt.
In dem höherrangigen Verteilungsmodul wird zu Anfang Schritt S71 ausgeführt, um die Sollreifenlängskraft gemäß vorstehender Beschreibung zu berechnen. Dieser Schritt S71 bilden die Sollreifenlängskraftberechnungseinheit 370.
In dem nächsten Schritt S72 werden die vorstehend beschriebenen Soll-Lenksteuervariablen berechnet. Dieser Schritt S72 bildet die Soll-Lenksteuervariablenberechnungseinheit 372. In dem anschließenden Schritt S73 werden die vorstehend beschriebenen Sollradaufhängungssteuervariablen berechnet. Dieser Schritt S73 bildet die Sollradaufhängungssteuervariablenberechnungseinheit 372.
Auf diese Weise wird ein Zyklus des höherrangigen Verteilungsmoduls ausgeführt.
(2) Niedrigerrangige Verteilungseinheit 342
Die niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 ist angepasst, um gesteuerte bzw. Steuervariablen an den Motor 14, das Getriebe 24 und die Bremsanordnungen 56 zu verteilen, um die durch die höherrangige Verteilungseinheit 340 bestimmte endgültige Solleinzellängskraft fx für jedes Rad 10 zu verwirklichen.
Gemäß der Darstellung in 24 weist die niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 eine Sollgetriebeabtriebsmomentenberechnungseinheit 380, eine Sollbremsmomentenberechnungseinheit 382 und eine Straßen-μ-Schätzeinheit 384 auf.
a. Sollgetriebeabtriebsmomentenberechnungseinheit 380
In der vorliegenden Ausführungsform sind das rechte und das linke Vorderrad angetriebene Räder bzw. Laufräder und das rechte und das linke Hinterrad antreibende Räder bzw. Antriebsräder. Wenn die endgültigen Solleinzellängskräfte (nachstehend einfach als "Soll-Längskraft" bezeichnet) fx Fahrzeugbeschleunigungskräfte (d.h. Kräfte zum Beschleunigen des Fahrzeugs) sind, wird ein Sollgetriebeabtriebsmoment als ein an eine untergeordnete Antriebsstrangsteuereinheit 400 zu übertragender Befehl nur bezüglich des rechten und des linken Hinterrades bestimmt.
Des Weiteren wird das Sollgetriebeabtriebsmoment unter Berücksichtigung der Tatsachen bestimmt, dass das Abtriebsmoment des Getriebes 24 über die Differentialgetriebeeinheit 28 gleichmäßig auf das rechte und das linke Hinterrad verteilt wird und dass es eine Grenze bezüglich eines Bereichs gibt, in welchem das Abtriebsmoment des Getriebes 24 gesteuert werden kann.
Genauer gesagt wird zu Anfang ein vorläufiges Sollgetriebeabtriebsmoment ttd0, welches zu dem steuerbaren Bereich des Abtriebsmoments nichts beiträgt, gemäß dem nachstehenden Ausdruck berechnet. td0 = max(fxrl, fxrr)·2·r/γmit

max(fxrl, fxrr):: die Größere der Soll-Längskraft fxrl des linken Hinterrades und der Soll-Längskraft fxrr des rechten Hinterrades,
r:: Reifenradius jedes Rades 10,
γ:: Übersetzungsverhältnis der Differentialgetriebeeinheit 28.

Als Nächstes wird das endgültige Sollgetriebeabtriebsmoment ttd bestimmt, welches zu dem steuerbaren Bereich des Abtriebsmoments beiträgt. Genauer gesagt wird dann, wenn das vorläufige Sollgetriebeabtriebsmoment ttd0 den oberen Grenzwert LMTup des steuerbaren Bereichs übersteigt, das endgültige Sollgetriebeabtriebsmoment ttd auf den oberen Grenzwert festgelegt. Falls das vorläufige Sollgetriebeabtriebsmoment ttd0 kleiner als der untere Grenzwert LMTlo ist, wird das endgültige Sollgetriebeabtriebsmoment ttd auf den unteren Grenzwert festgelegt. Falls sich das vorläufige Sollgetriebeabtriebsmoment ttd0 innerhalb des steuerbaren Bereichs befindet, wird das endgültige Sollgetriebeabtriebsmoment ttd auf das vorläufige Sollgetriebeabtriebsmoment ttd0 festgelegt. Zusätzlich werden der obere Grenzwert LMTup und der untere Grenzwert LMTlo des steuerbaren Bereichs des Abtriebsmoments von der Antriebsstrangsteuereinheit 400 (gezeigt in 24) aus zugeführt, wie nachstehend beschrieben werden wird.
b. Sollbremsmomentenberechnungseinheit 382
Wenn die Soll-Längskräfte fxfl, fxfr des rechten und des linken Vorderrades Verzögerungskräfte (d.h. Kräfte zum Verzögern des Fahrzeugs) sind, gibt die Sollbremsmomentenberechnungseinheit 382 die Soll-Längskräfte fxfl, fxfr als Befehlssignale an eine Bremssteuereinheit 402 (gezeigt in 24) aus, die der Sollbremsmomentenberechnungseinheit 382 untergeordnet ist.
Genauer gesagt werden die Sollbremsmomente btfl, btfr des linken Vorderrades und des rechten Vorderrades jeweils gemäß den nachstehenden Ausdrücken berechnet. tbfl = fxfl·r tbfr = fxfr·rmit

r:: Reifenradius jedes Rades 10.

Bezüglich des rechten und des linken Hinterrades werden andererseits die Sollbremsmomente als an die untergeordnete Bremssteuereinheit 402 zu übertragende Befehlssignale unter Berücksichtigung des Falls bestimmt, dass das Abtriebsmoment tt des Getriebes 24 wie auch das Bremsmoment vorliegen.
Genauer gesagt werden die an das linke Hinterrad und das rechte Hinterrad anzulegenden Sollbremsmomente btrl, btrr jeweils gemäß den nachstehenden Ausdrücken berechnet. tbrl = fxrl·r + tte/γ/2 tbrr = fxrr·r + tte/γ/2mit

tte:: geschätzter Wert des Abtriebsmoments des Getriebes 24.

Das geschätzte Abtriebsmoment tte wird ebenfalls von der Antriebsstrangsteuereinheit 400 aus zugeführt.
c. Straßen-μ-Schätzeinheit 384
Die Straßen-μ-Schätzeinheit 384 ist angepasst, um das Straßen-μ auf der Grundlage von von der Antriebsstrangsteuereinheit 400 und der Bremssteuereinheit 402 (gezeigt in 24), die unterhalb der niedrigerrangigen Verteilungseinheit 374 angeordnet sind, aus zugeführter Informationen mit hoher Genauigkeit zu schätzen.
In der Straßen-μ-Schätzeinheit 384 wird ein Schlupf jedes Rades 10 auf der Grundlage eines Absolutwerts der Radschlupfgeschwindigkeit als eine Differenz zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Radgeschwindigkeit jedes Rades 10 nacheinander erfasst. Genauer gesagt wird für jedes Rad 10 bestimmt, ob die Radschlupfgeschwindigkeit in dem letzten Steuerungszyklus niedriger als ein festgelegter Wert (z.B. 3 km/h) war, aber in dem gegenwärtigen Steuerungszyklus gleich oder größer als der festgelegte Wert ist. Falls dies wahr ist, wird bestimmt, dass in dem gegenwärtigen Zyklus ein Radschlupf gerade begonnen hat.
Falls in dem gegenwärtigen Zyklus bestimmt wird, dass ein Radschlupf begonnen hat, wird bezüglich jedes Rades 10, für welches bestimmt wird, dass ein Schlupf begonnen hat, das Straßen-μ durch Dividieren einer geschätzten Radkraft durch eine geschätzte Vertikalkraft geschätzt. Die geschätzte Radkraft ist eine resultierende Kraft einer geschätzten Längskraft und einer geschätzten Seitenkraft. Die geschätzte Seitenkraft und die geschätzte Vertikalkraft werden durch Verwendung der vorstehend beschriebenen Ausdrücke berechnet.
Die geschätzte Längskraft wird auf der Grundlage des geschätzten Abtriebsmoments tte des Getriebe 24, das der niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 von der Antriebsstrangsteuereinheit 400 aus zugeführt wird, und der geschätzten Bremsmomente btfle, btfre, btrle, btrre jeweils des linken Vorderrades, des rechten Vorderrades, des linken Hinterrades und des rechten Hinterrades, die der niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 von der Bremssteuereinheit 402 aus zugeführt werden, berechnet.
Genauer gesagt werden die geschätzten Längskräfte fxfle, fxfre, fxrle und fxrre des linken Vorderrades, des rechten Vorderrades, des linken Hinterrades und des rechten Hinterrades jeweils auf der Grundlage der nachstehenden Ausdrücke berechnet. fxfle = btfle/r fxfre = btfre/r fxrle = btrle/r + tte/γ/2 fxrre = btrre/r + tte/γ/2
Dann wird die geschätzte Radkraft für jedes Rad 10 durch Ermitteln einer Quadratwurzel einer Summe des Quadrats der geschätzten Längskraft und des Quadrats der geschätzten Seitenkraft berechnet.
So wird das Straßen-μ in vorstehend beschriebener Weise mit hoher Genauigkeit geschätzt. Falls das hoch genaue Straßen-μ einem auf einer höheren Ebene als die niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 angeordneten Element, z.B. der höherrangige Verteilungseinheit 340 zugeführt wird, kann das zugeführte Straßen-μ verwendet werden, um eine Korrektur eines arithmetischen Modells (z.B. Fahrzeugmodells, Fahrzeugrad-/Lenksystemmodells, Radzylinderrad-/Radaufhängungssystemmodells) oder einer arithmetischen Logik, die durch das höherrangige Element verwendet wird, zu unterstützen.
Die Funktionen der niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 sind vorstehend beschrieben worden. 27 ist ein Flussdiagramm, welches den Inhalt des Moduls für die in 3 gezeigte niedrigerrangige Verteilungseinheit schematisch darstellt.
In dem niedrigerrangigen Verteilungsmodul wird zu Anfang Schritt S101 ausgeführt, um das Sollgetriebeabtriebsmoment gemäß vorstehender Beschreibung zu berechnen. Dieser Schritt S101 bildet die Sollgetriebeabtriebsmomentenberechnungseinheit 380.
Als Nächstes wird in Schritt S102 das vorstehend beschriebene Sollbremsmoment berechnet. Dieser Schritt S102 bildet die Sollbremsmomentenberechnungseinheit 382.
Anschließend wird in Schritt S103 für jedes Rad 10 das Straßen-μ in vorstehend beschriebener Weise geschätzt. Dieser Schritt S103 bildet die Straßen-μ-Schätzeinheit 384.
Auf die vorstehend beschriebene Weise wird ein Zyklus des niedrigerrangigen Verteilungsmoduls ausgeführt.
(3) Steuereinheit 344
Die Steuereinheit 344 ist so aufgebaut, dass sie die nachstehenden Einheiten gemäß der Darstellung in 23 aufweist.
a. Antriebsstrangsteuereinheit 400
Die Antriebsstrangsteuereinheit 400 ist angepasst, um den Aktuator 70 zur Steuerung des Motors (nachstehend als "Motor-Aktuator 70 bezeichnet) und den Aktuator 72 zur Steuerung des Getriebes (nachstehend als "Getriebe-Aktuator 72" bezeichnet) auf der Grundlage der von der niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 aus zugeführten, dem Antriebsstrang zugeordneten verteilten Größe zu steuern.
Nachstehend werden die Funktionen der Antriebsstrangsteuereinheit 400 anhand des Flussdiagramms von 28 beschrieben, welches den Ihnalt des Antriebsstrangsteuerungsmoduls (gezeigt in 3) zeigt.
In dem Antriebsstrangsteuerungsmodul wird zuerst Schritt S131 ausgeführt, um eine Sollgetriebeschaltstellung zu bestimmen. Genauer gesagt wird dann, wenn das Straßen-μ größer als ein festgelegter Wert (z.B. 0,6) ist, die durch das Getriebe 24 herzustellende Sollschaltstellung gemäß allgemeinen Schaltänderungsregeln auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Gaspedalhubs bestimmt. Wenn das Straßen-μ gleich oder kleiner als der festgelegte Wert ist, wird die Sollschaltstellung auf eine Schaltstellung festgelegt, die um Eins höher ist als eine gemäß den allgemeinen Schaltänderungsregeln bestimmte Sollschaltstellung ist.
Wenn das Getriebe 28 heruntergeschaltet werden muss, um die so bestimmte Sollschaltstellung herzustellen, wird in Schritt S131 auch bestimmt, ob das Herunterschalten vermieden werden kann, indem das Sollgetriebeabtriebsmoment innerhalb eines zulässigen Bereichs nach unten korrigiert wird (z.B. indem das Soll-Abtriebsmoment innerhalb des Bereichs von 10% verringert wird). So wird häufiges Herunterschalten vermieden, was eine Verbesserung des Komforts des Fahrzeugs sicherstellt. Es ist festzuhalten, dass die Antriebsstrangsteuereinheit 400 ermächtigt ist, einen Befehlswert aus der auf einer höheren Ebene als die Antriebsstrangsteuereinheit 400 angeordneten niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 innerhalb eines zulässigen Bereichs zu korrigieren.
In dem nächsten Schritt S132 wird ein Sollmotormoment berechnet. Genauer gesagt wird das Sollmotormoment berechnet, indem das Sollgetrie beabtriebsmoment durch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 28 dividiert wird und das Ergebnis der Division weiter durch ein geschätztes Momentenverhältnis des Drehmomentwandlers 22 dividiert wird. Das geschätzte Momentenverhältnis wird auf der Grundlage des durch Dividieren der Drehzahl der Abtriebswelle des Drehmomentwandlers 22 durch die Drehzahl des Motors 14 erhaltenen Drehzahlverhältnisses geschätzt. Ein Beispiel der Beziehung zwischen dem Drehzahlverhältnis und dem geschätzten Momentenverhältnis ist in der Tabelle von 29 angegeben.
Anschließend werden in Schritt S133 Befehlswerte zur Verwirklichung der Sollgetriebeschaltstellung und des Sollmotormoments, die derart bestimmt werden, jeweils an den Getriebe-Aktuator 72 und den Motor-Aktuator 70 übertragen.
Auf die vorstehend beschriebene Weise wird ein Zyklus des Antriebsstrangsteuerungsmoduls ausgeführt.
Wie vorstehend beschrieben und in 24 gezeigt, ist die Antriebsstrangsteuereinheit 400 ausgelegt, um den oberen Grenzwert LMTup und den unteren Grenzwert LMTlo des steuerbaren Bereichs der Sollgetriebeabtriebsmomentenberechnungseinheit 380 zuzuführen und das geschätzte geschätzte Abtriebsmoment tte der Sollbremsmomentenberechnungseinheit 382 und auch der Straßen-μ-Schätzeinheit 384 zuzuführen.
b. Bremssteuereinheit 402
Die Bremssteuereinheit 402 bewirkt, dass der Computer 90 das Bremssteuermodul gemäß der Darstellung in 3 ausführt, um Befehlswerte zum Erreichen der Sollbremsmomente btfl, btfr, btrl, btrr an die den jeweiligen Rädern 10 zugeordneten Aktuatoren 80 auszugeben.
Falls die Bremsanordnung 56 von der Art ist, bei welcher ein Reibelement unter Druck gegen einen Drehkörper, der sich mit jedem Rad 10 dreht, gepresst wird, kann der Sollbremsdruck bpfl, bpfr, bprl, bprr jedes Rades 10 gemäß den nachstehenden Ausdrücken berechnet werden. bpfl = btfl·kbf bpfr = btfr·kbf bprl = btrl·kbr bprr = btrr·kbrmit

kbf:: Bremsumwandlungsfaktor (bekannt), der für die Bremsen 56 für das rechte und das linke Vorderrad festgelegt sind,
kbr:: Bremsumwandlungsfaktor (bekannt), der für die Bremsen 56 für das rechte und das linke Hinterrad festgelegt sind.

c. Lenksteuereinheit 404
Die Lenksteuereinheit 404 ist angepasst, um den Aktuator 74 für die Lenkreaktionskraftaufbringungsvorrichtung, den Aktuator 76 für die vordere Lenkvorrichtung und den Aktuator 78 für die hintere Lenkvorrichtung auf der Grundlage einer von der höherrangige Verteilungseinheit 340 aus zugeführten, der Lenkung zugeordneten verteilten Größe zu steuern.
Die Funktionen der Lenksteuereinheit 404 werden nachstehend unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 30, welches das Lenksteuermodul gemäß der Darstellung in 3 zeigt, beschrieben.
In dem Lenksteuermodul wird zu Anfang Schritt S151 ausgeführt, um einen Sollvorderradlenkwinkel δfd und einen Sollhinterradlenkwinkel δrd auf der Grundlage des Sollvorderradschlupfwinkel αfd und des Sollhinterradschlupfwinkel αrd, die von der höherrangige Verteilungseinheit 340 aus zugeführt werden, zu berechnen.
In der vorliegenden Ausführungsform werden der Sollvorderradlenkwinkel δfd und der Sollvorderradlenkwinkel δrd gemäß den nachstehenden Ausdrücken berechnet. δfd = β + Lf·yr/V – αfd δrd = β – Lr·yr/V – αrd
Als Nächstes wird das Straßen-μ mit hoher Genauigkeit in Schritt S152 geschätzt. Dieser Schritt S152 bildet die Straßen-μ-Schätzeinheit 420, wie in 24 dargestellt. In der vorliegenden Ausführungsform wird das dem rechten und dem linken Vorderrad zugeordnete Straßen-μ auf der Grundlage des Selbstausrichtungsmoments jedes Rades 10 unter Verwendung eines Fahrzeug-/Lenkung-Systemmodells, welches das dynamische Verhalten der Räder beschreiben kann, geschätzt.
Genauer gesagt wird, wie es in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 6-221968 beschrieben ist, das Straßen-μ auf der Grundlage der Beziehung zwischen der Seitenführungskraft und dem Selbstausrichtungsmoment durch Ausnutzung eines Phänomens, dass die Erhöhungsrate (oder Steigung) des Selbstausrichtungsmoments bezüglich der Seitenführungskraft jedes Rades 10 in Abhängigkeit von dem Straßen-μ abweicht, geschätzt.
Hierbei kann die Seitenführungskraft z.B. auf der Grundlage der Seitenbeschleunigung gy und der Gierratenbeschleunigung dyr geschätzt werden, wie in der vorstehend angegebenen Druckschrift angegeben. Das Selbstausrichtungsmoment kann z.B. durch Messen der zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad in der vorderen Lenkvorrichtung 50 wirkenden Axialkraft geschätzt werden, wie in der vorstehend angegebenen Druckschrift beschrieben.
Anschließend wird Schritt S153 ausgeführt, um ein Soll-Lenkmoment zu bestimmen, welches in dem Lenkrad 44 durch die Lenkreaktionskraft-Aufbringungsvorrichtung 48 erscheinen sollte. Das Soll-Lenkmoment wird z.B. gemäß vorbestimmten Regeln auf der Grundlage von Fahrzeugzustandsgrößen wie etwa des Lenkradwinkels θ, des Vorderradlenkwinkels δf, der Änderungsrate des Winkels δf und des Straßen-μ bestimmt.
In dem nachfolgenden Schritt S154 werden Befehlswerte zur Verwirklichung des Sollvorderradlenkwinkels δfd, des Sollvorderradlenkwinkels δrd und des Soll-Lenkmoments jeweils an die vordere Lenkvorrichtung 50, die hintere Lenkvorrichtung 52 und die Lenkreaktionskraftaufbringungsvorrichtung 48 übertragen.
So wird ein Zyklus des Lenksteuermoduls ausgeführt.
d. Radaufhängungssteuereinheit 406
Die Radaufhängungssteuereinheit 406 bewirkt, dass der Computer 90 das Radaufhängungssteuermodul gemäß der Darstellung in 3 ausführt, sodass Befehlswerte zur Verwirklichung verschiedener von der höherrangige Verteilungseinheit 340 aus zugeführter Steuervariablen an die Radaufhängungs-Aktuatoren 82 in Verbindung mit den jeweiligen Rädern 10 übertragen werden.
Während von der höherrangige Verteilungseinheit 340 aus kein Befehl übertragen wird, gibt die Radaufhängungssteuereinheit 406 autonom Befehlswerte zur Steuerung der Radaufhängungen 62 an die Radaufhängungs-Aktuatoren 82 aus.
Unter den Aktuatoren 70 bis 82 werden der Motor-Aktuator 70, der Getriebe-Aktuator 72 und der Brems-Aktuator 80 genauer beschrieben werden.
Der Motor-Aktuator 70 weist eine Steuereinheit und eine Antriebseinheit (z.B. Motoren) auf. Die Steuereinheit ist angepasst, um Sollsteuerwerte zum Erreichen eines von der Antriebsstrangsteuereinheit 400 aus zugeführten Sollmotormoments gemäß vorbestimmten Regeln zu bestimmen. Die Sollsteuerwerte können die Drosselklappenöffnung, Kraftstoffeinspritzmenge, Zündzeitpunkt, Ventilzeitpunkt, Ventilhubbetrag usw. des Motors 14 enthalten. Die Steuereinheit gibt Signale entsprechend den so bestimmten Sollsteuerwerten an die vorstehend beschriebene Antriebseinheit aus, und die Antriebseinheit wird gemäß den Signalen (an)getrieben, um das Sollmotormoment zu erreichen.
Der Getriebe-Aktuator 72 weist ebenfalls eine Steuereinheit und eine Antriebseinheit (z.B. Solenoide) auf. Die Steuereinheit ist angepasst, um eine Signal zum Herstellen der von der Antriebsstrangsteuereinheit 400 aus zugeführten Sollschaltstellung an die Antriebseinheit auszugeben, sodass die Antriebseinheit das Getriebe in Reaktion auf das Signal (an)treib, um hierdurch die Sollschaltstellung herzustellen.
Der Brems-Aktuator 80 weist ebenfalls eine Steuereinheit und eine Antriebseinheit (z.B. Solenoide und Motoren) auf. Die Steuereinheit ist ange passt, um ein Signal zum Erreichen des von der Bremssteuereinheit 402 aus zugeführten Sollbremsdrucks an die Antriebseinheit auszugeben, sodass die Antriebseinheit die Bremsanordnung jedes Rades 10 in Reaktion auf das Signal treibt, um hierdurch den Sollbremsdruck zu erreichen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die von dem höherrangigen Befehlsabschnitt 210 aus zugeführte Soll-Längsbeschleunigung gx6 eher ein singulärer Wert als ein Bereich. Die Soll-Längsbeschleunigung gx6 kann jedoch in der Form eines eine Mehrzahl von Werten abdeckenden Bereichs vorliegen.
In diesem Fall kann der niedrigerrangige Befehlsabschnitt 212 eine Mehrzahl von diskreten Werten innerhalb eines Bereichs der Soll-Längsbeschleunigung gx6 festlegen, die endgültigen Soll-Längsbeschleunigungen gxd durch das vorstehend beschriebene Verfahren bezüglich der jeweiligen diskreten Werte berechnen und einen aus der Mehrzahl so berechneter endgültiger Soll-Längsbeschleunigungen gxd auswählen.
Zum Auswählen einer aus den Soll-Längsbeschleunigungen gxd festgelegte Bedingungen können eine Bedingung, dass die auszuwählende Soll-Längsbeschleunigung gxd sich innerhalb des Bereichs der ursprünglichen Soll-Längsbeschleunigung gx6 befindet, und eine Bedingung, dass der Betrag des Energieverbrauchs durch die Aktuatoren minimiert wird, beinhalten.
Wenn die Soll-Längsbeschleunigung gx6 in der Form eines eine Mehrzahl von Werten abdeckenden Bereichs vorliegt, kann der Bereich der Beschleunigung gx6 z.B. in Abhängigkeit von der Vorliebe des Fahrers geändert werden.
Ferner kann die Soll-Längsbeschleunigung gx6 in der Form eines Bereichs vorliegen, wenn die Soll-Längsbeschleunigung gx6 positiv ist, was bedeutet, dass das Fahrzeug beschleunigt werden muss, und kann die Soll- Längsbeschleunigung gx6 eher in Form eines singulären Werts als eines Bereichs vorliegen, wenn die Soll-Längsbeschleunigung gx6 negativ ist, was bedeutet, dass das Fahrzeug verzögert werden muss.
Mit der vorstehenden Anordnung ist es wahrscheinlicher, dass dann, wenn das Fahrzeug verzögert werden muss, die Größe der Soll-Längsbeschleunigung gx6 durch den niedrigerrangigen Befehlsabschnitt 212 und den Ausführungsabschnitt 214 exakt oder wahrheitsgemäß verwirklicht wird, wodurch die Sicherheit des Fahrzeugs auf einfache Weise verbessert werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Software-Konfiguration des integrierten Fahrzeugbewegungssteuersystems systematisch in der Form einer Hierarchie mit einer Mehrzahl von Hierarchieebenen angeordnet und verwendet das durch den Computer 90 ausgeführte Modul auf jeder Hierarchieebene das Minimum-Modell, welches zur Verwendung in Berechnungen durch den Computer 90 wiedergibt, welche Eigenschaften das Modul unmittelbar unterhalb der Ebene aufweist und welche Einflüsse die Module der angrenzenden Ebenen aufeinander ausüben. Ferner führt jede Hierarchieebene durch solche Berechnungen beschaffte Befehlswerte der unmittelbar niedrigeren Ebene zu.
In der vorliegenden Ausführungsform werden Informationen nicht nur in der positiven Richtung von der höheren Ebene zu der niedrigeren Ebene übertragen (wie in 23 durch durchgezogene Linien mit Pfeilen angegeben), sondern auch in der umgekehrten Richtung von der niedrigeren Ebene zu der höheren Ebene (wie in 23 durch unterbrochene Linien mit Pfeilen angegeben).
Die Informationsübertragung in beiden Richtung wird ausgeführt, um zu bewirken, dass die höhere Ebene den Grad, um welchen ein von der höheren Ebene zu der niedrigeren Ebene erzeugter Befehlswert durch die niedrigere Ebene verwirklicht wird, prüft oder berücksichtigt, und hierdurch der höheren Ebene eine Möglichkeit zu geben, hinsichtlich einer verbesserten Genauigkeit, mit welcher die höhere Ebene den Befehlswert bestimmt, lernt.
Während z.B. die höherrangige Verteilungseinheit 340 oder die niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 einen Befehlswert unter Verwendung eines geschätzten Werts des Straßen-μ bestimmt und den bestimmten Befehlswert der Steuereinheit 344 zuführt, kann der tatsächliche Wert des Straßen-μ niedriger als der geschätzte Wert sein. In diesem Fall kann es wegen einer unzureichenden Genauigkeit beim Schätzen des Straßen-μ sein, dass der Befehlswert von der höherrangigen Verteilungseinheit 340 oder der niedrigerrangigen Verteilungseinheit 342 durch die Steuereinheit 344 nicht mit hinreichender Genauigkeit erfüllt wird.
In dem vorstehenden Fall gibt die Steuereinheit 344 Informationen, die den Grad der tatsächlichen Erfüllung des Befehlswerts angibt, an die höherrangige Verteilungseinheit 340 oder die niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 zurück. Dann korrigiert die höherrangige Verteilungseinheit 340 oder die niedrigerrangige Verteilungseinheit 342 ein arithmetisches Modell (z.B., das Radmodell oder Reifenmodell), das zur Bestimmung des Befehlswerts verwendet wird, auf der Grundlage des Grads der tatsächlichen Erfüllung des vorher erzeugten Befehlswerts.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Eingangsseite und die Ausgangsseite des Bewegungssteuersystems nicht durch einen anderen Weg als einen elektrischen Weg miteinander verbunden. Falls der elektrische Weg z.B. fehlerhaft ist, können die Grundfunktionen des Bewegungssteuersystems nicht aufrechterhalten werden.
In Anbetracht der vorstehenden Situation ist in dieser Ausführungsform ein Sicherungssystem für den Notfall vorbereitet. Mit dem so vorgesehenen Sicherungssystem werden das Fahrinformationsbeschaffungssystem 120 und die Aktuatoren 70 bis 82 im Notfall direkt miteinander verbunden, sodass die Aktuatoren 70 bis 82 gemäß den Fahrinformationen betätigt werden.
31 stellt ein Beispiel des Sicherungssystems dar. Im Notfall arbeitet das Sicherungssystem so, dass es Signale aus dem Gaspedalhubsensor 130 dem Motor-Aktuator 70 dem Getriebe-Aktuator 72 zuführt und Signale aus dem Motordrehzahlsensor 176 dem Motor-Aktuator 70 und dem Getriebe-Aktuator 72 zuführt. Ebenfalls wird im Notfall ein Signal aus dem Bremskraftsensor 134 den Brems-Aktuatoren 80 zugeführt und wird ein Signal aus dem Lenkradwinkelsensor 140 dem Aktuator 76 für die vordere Lenkvorrichtung zugeführt, wie in 31 gezeigt.
In dem Sicherungssystem von 31 wird im Notfall ein Sollmotormoment gemäß einer oder mehrerer vorbestimmter Beziehung(en) in Abhängigkeit von einem erfassten Wert des Gaspedalhubsensors 130 und einem erfassten Wert des Motordrehzahlsensors 176 bestimmt und wird der Motor-Aktuator 70 gesteuert, um das bestimmte Sollmotormoment zu erreichen.
Des Weiteren wird im Notfall eine Sollschaltstellung gemäß einer oder mehrerer vorbestimmter Beziehung(en) in Abhängigkeit von einem erfassten Wert des Gaspedalhubsensor 130 und einem erfassten Wert des Motordrehzahlsensors 176 bestimmt und wird der Getriebe-Aktuator 72 gesteuert, um die bestimmte Sollschaltstellung herzustellen.
Darüber hinaus wird im Notfall eine Sollbremskraft (z.B. ein Sollbremsdruck, falls die Bremse 56 vom Drucktyp ist, oder ein Sollmotorleistungssignal, falls die Bremse 56 vom elektrisch betriebenen Typ ist) gemäß einer oder mehrerer vorbestimmter Beziehung(en) in Abhängigkeit von einem erfassten Wert des Bremskraftsensors 134 bestimmt und wird der Brems-Aktuator 80 (z.B. ein Solenoidventil, ein Elektromotor oder dergleichen) für jedes Rad gesteuert, um die Sollbremskraft zu verwirklichen.
Ebenso wird im Notfall ein Sollvorderradlenkwinkel gemäß einer oder mehrerer vorbestimmter Beziehung(en) in Abhängigkeit von einem erfassten Wert des Lenkradwinkelsensors 140 bestimmt und wird der Aktuator 76 für die vordere Lenkvorrichtung gesteuert, um den bestimmten Sollvorderradlenkwinkel zu verwirklichen. Der Sollvorderradlenkwinkel kann z.B. durch Dividieren des erfassten Werts des Lenkradwinkelsensors 140 durch ein feststehendes oder variables Lenkübersetzungsverhältnis bestimmt werden.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die beispielhafte Ausführungsform hiervon im Einzelnen beschrieben worden ist, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf Einzelheiten der beispielhaften Ausführungsform oder des beispielhaften Aufbaus beschränkt, sondern kann auf anderer Weise mit vielfältigen Änderungen, Abwandlungen oder Verbesserungen ausgeführt werden, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie er durch die Patentansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims

Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem, das eine Vielzahl von Aktuatoren auf eine ganzheitliche Weise unter Verwendung eines Computers, basiert auf einer fahrbezogenen Information, die sich auf das Fahren des Fahrzeugs durch einen Fahrer bezieht, steuert, um eine Vielzahl von Arten von Fahrzeugbewegungssteuerungen in einem Fahrzeug auszuführen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Softwarekonfiguration, aus einer Hardwarekonfiguration und einer Softwarekonfiguration des integrierten Fahrzeugbewegungssteuersystems, eine Vielzahl von Abschnitten aufweist, welche in einer hierarchischen Form mit einer Vielzahl von Hierarchieebenen in einer Richtung vom Fahrer zur Vielzahl von Aktuatoren angeordnet sind; die Vielzahl der Abschnitte (a) einen Befehlsabschnitt (210, 212) auf einer ersten Ebene als eine der Hierarchieebenen enthält, wobei der Befehlsabschnitt (210, 212) angepasst ist, um eine Zielfahrzeugzustandsgröße auf der Basis der fahrbezogenen Information zu bestimmen, und (b) einen Ausführungsabschnitt (214) auf einer zweiten Ebene enthält, die niedriger als die erste Ebene ist, wobei der Ausführungsabschnitt (214) angepasst ist, um die Zielfahrzeugzustandsgröße als ein Befehl von dem Befehlsabschnitt (210, 212) zu erhalten und den erhaltenen Befehl mit Hilfe wenigstens eines aus der Vielzahl von Aktuatoren (70, 72, 74, 76, 78, 80, 82) auszuführen; der Befehlsabschnitt einen Befehlsabschnitt einer höheren Ebene (210) und einen Befehlsabschnitt einer niedrigeren Ebene (212) enthält, von welchen jeder angepasst ist, um Befehle zur Steuerung der Vielzahl von Aktuatoren (70, 72, 74, 76, 78, 80, 82) auf eine ganzheitlichen Weise zu erzeugen, wobei der Befehlsabschnitt der höheren Ebene (210) eine Zielfahrzeugzustandsgröße (gx6, δ3) basierend auf der fahrbezogenen Information bestimmt, ohne dabei das dynamische Verhalten des Fahrzeugs zu berücksichtigen, und dem Befehlsabschnitt der niedrigeren Ebene (212) die ermittelte erste Zielfahrzeugzustandsgröße (gx6, δ3) zuführt, und wobei der Befehlsabschnitt der niedrigeren Ebene (212) eine zweite Zielfahrzeugzustandsgröße (Md, gxd, gyd) im Hinblick auf das dynamische Verhalten des Fahrzeugs basierend auf der vom Befehlsabschnitt der höheren Ebene (210) erhaltenen ersten Zielfahrzeugzustandsgröße (gx6, δ3) bestimmt und dem Ausführungsabschnitt (214) die ermittelte zweite Zielfahrzeugzustandsgröße (Md, gxd, gyd) zuführt; und der Befehlsabschnitt der höheren Ebene (210), der Befehlsabschnitt der niedrigeren Ebene (212) und der Ausführungsabschnitt (214) bestimmte, den jeweiligen Abschnitten zugewiesene Funktionen durchführen, indem sie den Computer (90) veranlassen, eine Vielzahl von Modulen auszuführen, welche auf der Softwarekonfiguration von einander unabhängig sind.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem nach Anspruch 1, wobei die fahrbezogenen Information (a) eine Fahrinformation, welche sich auf die durch den Fahrer durchgeführten Fahrbetätigungen bezieht, und (b) wenigstens eine Fahrzeugsinformation, welche sich auf die Zustandsgrößen des Fahrzeugs bezieht, oder eine Umgebungsinformation enthält, die sich auf die Umgebung um das Fahrzeug bezieht, welche die Bewegung des Fahrzeugs beeinflusst.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Fahrzeug (a) ein Fahrinformationserfassungssystem (120), welches angepasst ist, um eine auf die durch den Fahrer ausgeführten Fahrbestätigungen bezogene Fahrinfor mation zu erfassen, und wenigstens ein Fahrzeugsinformationserfassungssystem (122), welches angepasst ist, um eine auf die Zustandsgrößen des Fahrzeugs bezogene Fahrzeuginformation zu erfassen, oder ein Umgebungsinformationserfassungssystem (124) einschließt, welches angepasst ist, um eine auf die Umgebung um das Fahrzeug bezogene Umgebungsinformation zu erfassen, welche die Bewegung des Fahrzeugs beeinflusst; und der Befehlsabschnitt der höheren Ebene (210) die erste Fahrzeugzustandszielgröße (gx6, δ3) auf der Basis (c) der erfassten Fahrinformation und (d) wenigstens der erfassten Fahrzeuginformation oder der erfassten Umgebungsinformation bestimmt.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem nach Anspruch 3, wobei der Befehlsabschnitt der höheren Ebene (210) eine Vielzahl von mit der zu bestimmenden ersten Zielfahrzeugzustandsgröße (gx6, δ3) verbundenen Kandidatenwerten (gxl, gx2, gx3, gx4, gx5, δ1, δ2) auf der Basis (a) der erfassten Fahrinformation und (b) wenigstens der erfassten Fahrzeuginformation oder der erfassten Umgebungsinformation bestimmt und die erste Zielfahrzeugzustandsgröße (gx6, δ3) auf der Basis der ermittelten Vielzahl von Kandidatenwerten (gx1, gx2, gx3, gx4, gx5, δ1, δ2) nach einem vorbestimmten Satz von Regeln bestimmt.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem nach Anspruch 4, wobei die erste Zielfahrzeugzustandsgröße (gx6) in Zusammenhang mit einer Fahrzeuglängsbeschleunigung steht; und die Vielzahl von Kandidatenwerten (gx1, gx2, gx3, gx4, gx5) (a) eine auf der Basis der erfassten Fahrinformation ermittelte erste Ziellängsbeschleunigung und (b) eine auf der Basis wenigstens der erfassten Fahrzeuginformation oder der erfassten Umgebungsinformation ermittelte zweite Ziellängsbeschleunigung enthält.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem nach Anspruch 4, wobei die erste Zielfahrzeugzustandsgröße (δ3) in Zusammenhang mit einem Fahrzeuglenkwinkel steht; und die Vielzahl von Kandidatenwerten (δ1, δ2) (a) einen auf der Basis der erfassten Fahrinformation ermittelten ersten Ziellenkwinkel und (b) einen auf der Basis wenigstens der erfassten Fahrzeuginformation oder der erfassten Umgebungsinformation ermittelten zweiten Ziellenkwinkel einschließt.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Zielfahrzeugzustandsgröße eine mit einer Fahrzeuglängsbeschleunigung verbundene Zielfahrzeugzustandsgröße (gx6) und eine mit einem Fahrzeuglenkwinkel verbundene Zielfahrzeugzustandsgröße (δ3) aufweist.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Befehlsabschnitt der höheren Ebene (210) als erste Zielfahrzeugzustandsgröße (gx6, δ3) eine Zielfahrzeugzustandsgröße bestimmt, die der Optimierung eines Fahrzeug-Position-Geschwindigkeit-Verhältnisses zwischen einer Position des Fahrzeugs und dessen Geschwindigkeit auf einer Fahrbahn, auf der es fährt, gegenüber der Stabilisierung des Fahrzeugverhaltens Priorität einräumt; und der Befehlsabschnitt der niedrigeren Ebene (212) als zweite Zielfahrzeugzustandsgröße (Md, gxd, gyd) auf der Basis der ermittelten ersten Zielfahrzeugzustandsgröße (gx6, δ3) eine Zielfahrzeugzustandsgröße bestimmt, welche der Stabilisierung des Fahrzeugverhaltens gegenüber der Optimierung des Fahrzeug-Position-Geschwindigkeit-Verhältnisses einräumt.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Befehlsabschnitt der höheren Ebene (210) die erste Zielfahrzeugzustandsgröße (gx6, δ3) als eine Zielfahrzeugzustandsgröße bestimmt, welche innerhalb eines zulässigen Bereichs variabel ist; der Befehlsabschnitt der niedrigeren Ebene (212) die zweite Zielfahrzeugzustandsgröße (Md, gxd, gyd) als eine Zielfahrzeugzustandsgröße bestimmt, welche aus dem zulässigen Bereich der ersten Zielfahrzeugzustandsgröße ausgewählt wird.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem nach Anspruch 9, wobei die erste Zielfahrzeugzustandsgröße eine mit einer Fahrzeuglängsbeschleunigung verbundene Zielfahrzeugzustandsgröße (gx6) und eine mit einem Fahrzeuglenkwinkel verbundene Zielfahrzeugzustandsgröße (δ3) aufweist; und der Befehlsabschnitt der höheren Ebene (210) die mit der Fahrzeuglängsbeschleunigung verbundene Zielfahrzeugzustandsgröße (gx6) als eine Zielfahrzeugzustandsgröße bestimmt, welche in einem zulässigen Bereich variabel ist, und die mit dem Fahrzeuglenkwinkel verbundene Zielfahrzeugzustandsgröße (δ3) als eine Zielfahrzeugzustandsgröße bestimmt, welche keinen zulässigen Bereich hat.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Befehlsabschnitt der höheren Ebene (210) die Weite des zulässigen Bereichs auf der Basis wenigstens einer Absicht des Fahrers oder einer Umgebung um das Fahrzeug, welche die Bewegung des Fahrzeugs beeinflusst, variiert.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Befehlsabschnitt der höheren Ebene (210) die erste Zielfahrzeugzustandsgröße (gx6, δ3) auf der Basis einer Eingabeinformation unter Verwendung eines einfachen Fahrzeugmodells bestimmt, welches auf einfache Weise die Fahrzeugbewegung ohne Berücksichtigung des dynamischen Fahrzeugverhaltens beschreibt; und der Befehlsabschnitt der niedrigeren Ebene (212) die zweite Zielfahrzeugzustandsgröße (Md, gxd, gyd) auf der Basis einer Eingabeinformation unter Verwendung eines präzisieren Fahrzeugmodells bestimmt, welches die Fahrzeugbewegung präziser als das einfache Fahrzeugmodell beschreibt, um das dynamische Fahrzeugverhalten widerzugeben.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem nach Anspruch 12, wobei der Ausführungsabschnitt (214) die Steuergrößen bestimmt, durch welche die Vielzahl der Aktuatoren (70, 72, 74, 76, 78, 80, 82) zu steuern sind, um die zweite Zielfahrzeugzustandsgröße (Md, gxd, gyd) auf der Basis einer Eingabeinformation unter Verwendung eines Fahrzeugmodells zu erzielen, welches die Bewegung eines Fahrzeugreifens im Verhältnis zu wenigstens einer Längskraft oder einer Seitenkraft aus der Längskraft, der Seitenkraft und einer Vertikalkraft, welche auf das Rad wirken, beschreibt.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei jeder von wenigsten aus dem Befehlsabschnitt der höheren Ebene (210), dem Befehlsabschnitt der niedrigeren Ebene (212) und dem Ausführungsabschnitt (214) eine Information, welche zu einem Abschnitt zu übertragen ist, welcher sich auf einer niedrigeren Ebene als der jeden Abschnitts befindet, basierend auf einer Information, die von einem Abschnitt erhalten wird, welcher sich auf einer höheren Ebene als der jeden Abschnitts befindet, unter Verwendung eines Mo dells bestimmt, welches wenigstens die Bewegung des Fahrzeugs oder die Bewegung eines Fahrzeugrades beschreibt, und das Modell korrigiert, welches auf einen Fehler in der Information basiert, die zu dem Abschnitt übertragen wird, welcher sich auf einer niedrigeren Ebene als der jeden Abschnitts befindet.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Ausführungsabschnitt (214) eine Vielzahl von Einheiten enthält, welche in einer hierarchischen Form mit einer Vielzahl von Hierarchieebenen in einer Richtung von dem Befehlsabschnitt der niedrigeren Ebene zur Vielzahl von Aktuatoren (70, 72, 74, 76, 78, 80, 82) angeordnet sind; die Vielzahl der Einheiten (a) eine Verteileinheit (340, 342) auf einer ersten Ebene als eine der Hierarchieebenen enthält, wobei die Verteileinheit (340, 342) angepasst ist, um die Steuergrößen, durch welche die Vielzahl der Aktuatoren gesteuert werden müssen, um die von dem Befehlsabschnitt niedrigerer Ebene (212) zugeführte zweite Zielfahrzeugzustandsgröße zu erzielen, auf die Vielzahl der Aktuatoren zu verteilen, und (b) eine Steuereinheit (344) auf einer zweiten Ebene enthält, welche niedriger als die erste Ebene ist, wobei die Steuereinheit (344) angepasst ist, um die Vielzahl der Aktuatoren zu steuern, um die von der Verteileinheit (340, 342) zugeführten Steuergrößen zu erzielen; die Verteileinheit (c) eine Verteileinheit einer höheren Ebene (340) enthält, welche bezüglich aller der Vielzahl von Aktuatoren (70, 72, 74, 76, 78, 80, 82) vorgesehen ist, um die Steuergrößen, durch welche die Vielzahl der Aktuatoren gesteuert werden müssen, um die von dem Befehlsabschnitt der niedrigeren Ebene (212) zugeführte zweite Zielfahrzeugzustandsgröße (Md, gxd, gyd) zu erzielen, auf alle der Vielzahl der Aktuatoren (70, 72, 74, 76, 78, 80, 82) auf eine ganzheitlichen Weise zu verteilen, und (d) eine Verteileinheit einer niedrigeren Ebene (342) enthält, welche bezüglich eines Teils (70, 72, 80) der Vielzahl von Aktuatoren vorgesehen ist, um die von der Verteileinheit (340) zugeführten Steuergrößen auf den Teil (70, 72, 80) der Vielzahl von Aktuatoren zu verteilen; die Steuereinheit (344) eine Vielzahl von individuellen Steuereinheiten einschließt, wovon eine erste Gruppe auf einer Hierarchieebene vorgesehen ist, welche der Verteileinheit der niedrigeren Ebene (342) bezüglich des Teils (70, 72, 80) der Vielzahl von Aktuatoren untergeordnet ist, und wovon eine zweite Gruppe auf einer Hierarchieebene vorgesehen ist, welche bezüglich der verbleibenden Aktuatoren (74, 76, 78, 82) der Verteileinheit der höheren Ebene (340) untergeordnet ist; und die Verteileinheit der höheren Ebene (340), die Verteileinheit der niedrigeren Ebene (342) und die Steuereinheit (344) bestimmte, den jeweiligen Einheiten zugewiesene Funktionen ausführen, indem sie den Computer veranlassen, eine Vielzahl von Modulen auszuführen, welche unabhängig voneinander auf der Softwarekonfiguration sind.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem nach Anspruch 15, wobei die Vielzahl von Aktuatoren (70, 72, 74, 76, 78, 80, 82) abhängig vom Typ der physikalischen Größe, welche auf jedes Element des Fahrzeugs durch jeden der Aktuatoren wirkt, in eine Vielzahl von Gruppen eingeteilt sind; und die Verteilereinheit der niedrigeren Ebene (342) bezüglich wenigstens einer der Vielzahl von Gruppen, von welchen jede zwei oder mehr Aktuatoren enthält, vorgesehen ist.
Integriertes Fahrzeugbewegungssteuersystem nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Vielzahl der Aktuatoren eine Vielzahl von radbezogenen Aktuatoren enthält, welche wenigstens die Längskraft oder die Seitenkraft aus der Längskraft, der Seitenkraft und der Vertikalkraft eines Fahrzeugrades steuert; und die Verteileinheit der höheren Ebene (340) die Steuergrößen so auf die Vielzahl von radbezogenen Aktuatoren verteilt, dass die gesteuerten Variablen wenigstens eine mit der Längskraft verbundene Längskraftkomponente und eine mit der Seitenkraft verbundene Seitenkraftkomponente aus der Längskraftkomponente, der Seitenkraftkomponente und einer mit der Vertikalkraft verbundenen Vertikalkraftkomponente enthält.