DE102012020074B4

DE102012020074B4 - Spurwechsel-Unterstützungssystem für Fahrzeuge und Spurwechsel- Unterstützungsverfahren hierfür

Info

Publication number: DE102012020074B4
Application number: DE102012020074.9A
Authority: DE
Inventors: Man Bok PARK
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Klemove Corp
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2021-02-11
Anticipated expiration: 2032-10-10
Also published as: DE102012020074A1; KR101309508B1; US8855883B2; US20130090825A1; CN103029703A; KR20130038436A; CN103029703B

Abstract

Spurwechsel-Unterstützungssystem (100) eines Fahrzeugs, welches aufweist:einen Radgeschwindigkeitssensor (110) zum Erfassen einer Radgeschwindigkeit des Fahrzeugs;einen Lenkwinkelsensor (140) zum Erfassen eines Lenkwinkels des Fahrzeugs; undeine Mikrosteuereinheit (150) zum Berechnen, unter Verwendung der Radgeschwindigkeit und des Lenkwinkels, eines gewünschten Gierratenwerts, der erforderlich ist, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, zu einer ursprünglichen Spur zurückzukehren, wenn versucht wird, das Fahrzeug auf eine benachbarte Spur zu bewegen, aber ein anderes Fahrzeug auf der benachbarten Spur das entsprechende Fahrzeug bedroht, um den gewünschten Gierratenwert mit einem voreingestellten Schwellenwert zu vergleichen und ein Spurwechselmanöver des Fahrzeugs auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses zu unterstützen,wobei die Mikrosteuereinheit (150) den gewünschten Gierratenwert unter Verwendung von Gleichung 1 und Gleichung 2 berechnet, die wie folgt dargestellt sind:ψ˙des=Gierrate_original+Gierrrate_Zielwobei hier Gierrate_Zielein Wert ist, der durch eine Fahrtsituation bestimmt ist, und im Bereich von etwa -5°/s bis etwa 5°/s liegt, undGierrate_original=VIf+Ir+mV2(IrCar−IfCaf)2CafCarLδ.

Description

Hintergrund
Gebiet
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Spurwechsel-Unterstützungssystem eines Fahrzeugs sowie ein Spurwechsel-Unterstützungsverfahren hierfür.
Beschreibung des Standes der Technik
Wenn versucht wird, die Spur eines fahrenden Fahrzeugs zu wechseln, beurteilt typischerweise ein Fahrer zuerst die Anwesenheit von folgenden Fahrzeugen auf benachbarten Spuren durch Seitenspiegel und Abstände zu den folgenden Fahrzeugen mit dem bloßen Auge, und danach beginnt er ein Spurwechselmanöver durch Betätigen eines Lenkrads, während er einen sicheren Abstand einhält.
Jedoch kann bei der Durchführung des Spurwechselmanövers die Beurteilung der Spurwechselsicherheit durch Beobachtung von Bildern, die durch Seitenspiegel mit dem bloßen Auge betrachtet werden, Kollisionsunfälle durch einen Beurteilungsfehler bewirken, da ein über einen Seitenspiegel visuell beurteilter Abstand sich von einem tatsächlichen Abstand unterscheiden kann.
Insbesondere besteht, wenn ein anderes Fahrzeug auf der benachbarten Spur mit einer höheren Geschwindigkeit fährt, die Möglichkeit von Spurwechselkollisionen aufgrund eines momentanen Beurteilungsfehlers durch die Seitenspiegel.
Zusätzlich kann in dem Fall des Fahrens bei Nacht Licht von einem anderen Fahrzeug, das durch die Seitenspiegel reflektiert wird, es sehr schwierig machen, einen Abstand zu dem Fahrzeug und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu beurteilen.
Das vorbeschriebene herkömmliche Spurwechselmanöver hängt stark von der Fahrgeschicklichkeit und der Erfahrung des Fahrers ab, und es besteht daher eine Nachfrage nach Verfahren, die die Sicherheit des Fahrers und der Passagiere gewährleisten. Ein Beispiel aus dem Stand der Technik einer Vorrichtung verwandter Art ist in dem Dokument US 2006/0091727 A1 beschrieben. Die dort beschriebene Vorrichtung dient zur Steuerung des Kurvenverhaltens eines Fahrzeugs basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkwinkel und der von Sensoren erfassten Gierrate des Fahrzeugs.
Zusammenfassung
Es ist daher ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Spurwechsel-Unterstützungssystem für ein Fahrzeug und ein Spurwechsel-Unterstützungsverfahren hierfür vorzusehen, bei denen, wenn ein Fahrer versucht, ein Fahrzeug auf eine benachbarte Spur zu bewegen, aber ein anderes Fahrzeug auf der benachbarten Spur das Fahrzeug des Fahrers bedroht, ein Bremssystem eine Drucksteuerung durchführt, um das Fahrzeug auf eine ursprüngliche Spur zurückzuführen, wodurch die Sicherheit des Fahrzeugs erhalten bleibt.
Zusätzliche Aspekte der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung wiedergegeben und ergeben sich teilweise als offensichtlich aus der Beschreibung, oder sie können durch Ausübung der Erfindung erfahren werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Spurwechsel-Unterstützungssystem eines Fahrzeugs einen Radgeschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Radgeschwindigkeit des Fahrzeugs, einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen eines Lenkwinkels des Fahrzeugs, und eine Mikrosteuereinheit zum Berechnen, unter Verwendung der Radgeschwindigkeit und des Lenkwinkels, eines gewünschten Gierratenwertes, der erforderlich ist, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, zu einer ursprünglichen Spur zurückzukehren, wenn versucht wird, das Fahrzeug auf eine benachbarte Spur zu bewegen, aber ein anderes Fahrzeug auf der benachbarten Spur das entsprechende Fahrzeug bedroht, um den gewünschten Gierratenwert mit einem voreingestellten Schwellenwert zu vergleichen und ein Spurwechselmanöver des Fahrzeugs auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses zu unterstützen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Spurwechsel-Unterstützungsverfahren für ein Fahrzeug, bei dem das Fahrzeug einen Radgeschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Radgeschwindigkeit des Fahrzeugs und einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen eines Lenkwinkels des Fahrzeugs enthält, das Berechnen, unter Verwendung der Radgeschwindigkeit und des Lenkwinkels, eines gewünschten Gierratenwertes, der erforderlich ist, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, zu einer ursprünglichen Spur zurückzukehren, wenn versucht wird, das Fahrzeug auf eine benachbarte Spur zu bewegen, aber ein anderes Fahrzeug auf der benachbarten Spur das entsprechende Fahrzeug bedroht, das Vergleichen des gewünschten Gierratenwertes mit einem voreingestellten Schwellenwert und das Unterstützen eines Spurwechselmanövers des Fahrzeugs auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses.
Figurenliste
Diese und/oder andere Aspekte der Erfindung werden ersichtlich und leichter verständlich anhand der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird, von denen:

1 ein Steuerblockschaltbild ist, das ein Spurwechsel-Unterstützungssystem eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
2 ein Flussdiagramm ist, das ein Spurwechsel-Unterstützungsverfahren für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
3 ein Flussdiagramm ist, das einen Kurswinkel-Steuervorgang illustriert, der in 2 im Einzelnen illustriert ist; und
4 ein Flussdiagramm ist, das einen haptischen Steuervorgang illustriert, der in 2 im Einzelnen illustriert ist.

Detaillierte Beschreibung
Es wird nun im Einzelnen auf die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, die in den begleitenden Zeichnungen illustriert sind, wobei gleiche Bezugszahlen sich durchgehend auf gleiche Elemente beziehen.
Wie in 1 illustriert ist, enthält ein Spurwechsel-Unterstützungssystem 100 eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Radgeschwindigkeits-Sensoreinheit 110, einen Sensor 120 für seitliches G, einen Gierratensensor 130, einen Lenkwinkelsensor 140, eine Mikrosteuereinheit (nachfolgend als „MCU“ bezeichnet) 150 und eine Speichereinheit 160.
Die Radgeschwindigkeits-Sensoreinheit 110 enthält einen FL-Radgeschwindigkeitssensor, der an einem linken Vorderrad eines Fahrzeugs installiert ist, um die Geschwindigkeit des linken Vorderrads zu erfassen, einen FR-Radgeschwindigkeitssensor, der an einem rechten Vorderrad installiert ist, um die Geschwindigkeit des rechten Vorderrads zu erfassen, einen RL-Radgeschwindigkeitssensor, der an einem linken Hinterrad installiert ist, um die Geschwindigkeit des linken Hinterrads zu erfassen, und einen RR-Radgeschwindigkeitssensor, der an einem rechten Hinterrad installiert ist, um die Geschwindigkeit des rechten Hinterrads zu erfassen. Jeder Radgeschwindigkeitssensor der Radgeschwindigkeits-Sensoreinheit 110 überträgt die erfasste Radgeschwindigkeit zu der MCU 150.
Der Sensor 120 für seitliches G ist ein Zwei-Achsen-Beschleunigungsmesser, der die seitliche Beschleunigung (seitliches G) des Fahrzeugs erfasst, die eine Beschleunigung der Kraft zum Bewirken, dass das Fahrzeug während der Fahrt seitwärts geschoben wird, ist, und überträgt die erfasste seitliche Beschleunigung zu der MCU 150.
Der Gierratensensor 130 erfasst eine Wenderate des Fahrzeugs und überträgt die erfasste Wenderate zu der MCU 150. Wenn sich das Fahrzeug um eine vertikale Achse, d. h., um eine Z-Achse dreht, erfasst der Gierratensensor 130 elektronisch das Giermoment des Fahrzeugs über eine Vibrationsänderung einer inneren Plattengabel von diesem. Hier ist das Giermoment eine Bewegungskraft nach innen oder außen, die bewirkt wird, wenn das Fahrzeug nach links oder nach rechts gewendet wird. Der Gierratensensor 130 enthält Cäsiumkristalle, um durch Drehung der Kristalle, wenn sich das Fahrzeug dreht, eine Spannung zu erzeugen.
Der Lenkwinkelsensor 140 erfasst einen Lenkwinkel des Fahrzeugs und überträgt den erfassten Lenkwinkel zu der MCU 150. Der Lenkwinkelsensor 140 ist an einem unteren Ende eines Lenkrads befestigt. Der Lenkwinkelsensor 140 erfasst einen Lenkwinkel des von dem Fahrer betätigten Lenkrads, wenn das Fahrzeug die Richtung ändert, und überträgt den erfassten Lenkwinkel zu der MCU 150. Der Lenkwinkelsensor 140 erfasst auch eine Lenkgeschwindigkeit und die Lenkrichtung des Lenkrads. Der Lenkwinkelsensor 140 kann vom Typ einer optischen Vorrichtung sein, bei der eine Schlitzplatte des Sensors während des Lenkens gedreht wird, um Licht einer optischen Vorrichtung durchzulassen oder zu unterbrechen, wodurch eine Spannungsänderung bewirkt wird. Die MCU 150 berechnet die Lenkgeschwindigkeit, die Lenkrichtung und den Lenkwinkel des Lenkrads auf der Grundlage der von dem Lenkwinkelsensor 140 übertragenen Spannungsänderung.
Die MCU 150 dient zum Steuern allgemeiner Vorgänge des Spurwechsel-Unterstützungssystems 100 des Fahrzeugs. Die MCU 150 berechnet einen gewünschten Gierratenwert, der erforderlich ist, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, zu einer ursprünglichen Spur zurückzukehren, wenn ein Fahrer versucht, das Fahrzeug auf eine benachbarte Spur zu bewegen, aber ein anderes Fahrzeug auf der benachbarten Spur das entsprechende Fahrzeug bedroht. Dann vergleicht die MCU 150 den berechneten gewünschten Gierratenwert mit einem voreingestelltem Schwellenwert. Die MCU 150 führt eine Kurswinkelsteuerung durch, wenn der gewünschte Gierratenwert kleiner als der Schwellenwert ist, und führt eine haptische Steuerung durch, wenn der gewünschte Gierratenwert gleich dem oder größer als der Schwellenwert ist. Auf diese Weise unterstützt die MCU 150 ein Spurwechselmanöver.
Die MCU 150 berechnet einen ursprünglichen Gierratenwert auf der Grundlage des über den Lenkwinkelsensor 140 erfassten Lenkwinkels und der über den Radgeschwindigkeitssensor 110 erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit, wie durch die folgende Gleichung 1 dargestellt ist. $G i e r r a t e_{_o r i g i n a l} = \frac{V}{l_{f} + l_{r} + \frac{m V^{2} (l_{r} C_{a r} - l_{f} C_{a f})}{2 C_{a f} C_{a f} L}} δ$

„I_f“ ist der Abstand von einer Vorderradachse zu dem Schwerpunkt,
„I_r“ ist der Abstand von einer Hinterradachse zu dem Schwerpunkt,
„C_af“ ist die Vorderrad-Kurvenfahrsteifheit,
„C_ar“ ist die Hinterrad-Kurvenfahrsteifheit,
„L“ ist I_f + I_r,
„m“ ist Masse,
„δ“ ist der Lenkwinkel, und
„V“ ist die Radgeschwindigkeit in Längsrichtung.

Die MCU 150 berechnet einen gewünschten Gierratenwert, der erhalten werden muss, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, zu einer ursprünglichen Spur zurückzukehren, wenn ein Fahrer versucht, das Fahrzeug auf eine benachbarte Spur zu bewegen, aber ein anderes Fahrzeug auf der benachbarten Spur das entsprechende Fahrzeug bedroht, unter Verwendung der folgenden Gleichung 2. ${\dot{ψ}}_{d e s} = G i e r r a t e_{_o r i g i n a l} + G i e r r a t e_{_Z i e l}$
Hier ist Gierrate__Ziel ein durch eine Fahrtsituation bestimmter Wert und liegt im Bereich von etwa -5°/s bis etwa 5°/s.
Dann vergleicht die MCU 150 den gewünschten Gierratenwert, der gemäß den vorstehenden Gleichungen 1 und 2 berechnet wurde, mit einem voreingestellten Schwellenwert. Die MCU 150 führt eine Kurswinkelsteuerung durch, wenn der gewünschte Gierratenwert kleiner als der Schwellenwert ist, und führt eine haptische Steuerung durch, wenn der gewünschte Gierratenwert gleich dem oder größer als der Schwellenwert ist. Auf diese Weise unterstützt die MCU 150 ein Spurwechselmanöver.
In dem Fall der Steuerung eines Kurswinkels unter Verwendung einer Druckdifferenz zwischen linken und rechten Rädern tritt aufgrund von Straßenoberflächen-Rückhaltekräften allgemein eine Gierrate von etwa 3 bis 5°/s auf. Somit kann, wenn der berechnete gewünschte Gierratenwert gleich oder größer als 3 bis 5°/s ist, eine haptische Steuerung, die dem Fahrer eine unter Anwendung haptischer Techniken eine Warnung gibt, um den Fahrer bei der Bewältigung einer gefährlichen Situation zu unterstützen, besser sein als eine Kurswinkelsteuerung, die einen Kurswinkel des Fahrzeugs über die Steuerung einer Druckdifferenz zwischen linken und rechten Rädern einstellt, um zu gewährleisten, dass sich das Fahrzeug zu einer sicheren Zone bewegt. Die Kurswinkelsteuerung und die haptische Steuerung werden nachfolgend im Einzelnen mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben.
Die Speichereinheit 160 speichert den Schwellenwert, der mit dem berechneten gewünschten Gierratenwert verglichen wird, wenn bestimmt wird, ob die Kurswinkelsteuerung durchgeführt wird oder die haptische Steuerung durchgeführt wird, um das Spurwechselmanöver zu unterstützen.
Ein Bremssystem 200 dient zum Verzögern oder Anhalten des Fahrzeugs, oder um das Fahrzeug in jeder Position zu halten. Das Bremssystem 200 enthält eine MCU 210, um den gesamten Bremsvorgang des Fahrzeugs zu steuern. Die MCU 210 berechnet einen Zielrad-Druckwert für die Kurswinkelsteuerung bei der Spurwechselunterstützung bei Empfang des berechneten Kurswinkelwertes und des Zielmomentwertes von der MCU 150 des Spurwechsel-Unterstützungssystems 100 und überträgt den berechneten Zielraddruck zu dem Hauptzylinder (nicht gezeigt).
Eine Radeinheit 300 enthält einen Radzylinder 310, der das Bremsen des Fahrzeugs durchführt, indem er eine Bremskraft erzeugt unter Verwendung eines von einem Hauptzylinder (nicht gezeigt) gelieferten Drucks.
Eine haptische Vorrichtung 400 ist ausgebildet, um in Kontakt mit einem bestimmten Teil des Körpers des Fahrers zu gelangen, um eine Kraft auf den Kontaktkörperbereich auszuüben als Antwort auf ein Rückkopplungs-Antriebssignal, das gemäß einer Raddruckveränderung erzeugt wurde.
Nachfolgend wird ein Spurwechsel-Unterstützungsverfahren für das Fahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 2 beschrieben.
Eine Vorbedingung für die Erläuterung einer Operation gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Speichereinheit 160 den Schwellenwert, mit dem der berechnete gewünschte Gierratenwert zu vergleichen ist, als Vorabinformation speichert, um zu beurteilen, ob die Kurswinkelsteuerung durchzuführen ist oder die haptische Steuerung durchzuführen ist, um das Spurwechselmanöver zu unterstützen.
Zuerst berechnet die MCU 150 des Spurwechsel-Unterstützungssystems 100 einen gewünschten Gierratenwert, der erforderlich ist, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, zu einer ursprünglichen Spur zurück zu kehren, wenn ein Fahrer versucht, das Fahrzeug auf eine benachbarte Spur zu bewegen, aber ein anderes Fahrzeug auf der benachbarten Spur das entsprechende Fahrzeug bedroht, und unter Verwendung der vorbeschriebenen Gleichung 1 und Gleichung 2 (500).
Danach beurteilt die MCU 150, ob der berechnete gewünschte Gierratenwert kleiner als ein voreingestellter Schwellenwert ist (600). Wenn beurteilt wird, dass der gewünschte Gierratenwert kleiner als der Schwellenwert ist („ja“ bei der Operation 600), führt die MCU 150 eine Kurswinkelsteuerung zur Unterstützung des Spurwechselmanövers durch (700).
Andererseits führt, wenn der gewünschte Gierratenwert gleich dem oder größer als der Schwellenwert ist („nein“ bei Operation 600), die MCU 150 eine haptische Steuerung zur Unterstützung des Spurwechselmanövers durch (800).
Nachfolgend wird der in 2 illustrierte Kurswinkel-Steuervorgang (Operation 700) im Einzelnen mit Bezug auf 3 beschrieben.
Um die Kurswinkelsteuerung zur Unterstützung des Spurwechselmanövers durchzuführen, verarbeitet die MCU 150 ein gemessenes Gieratensignal unter Verwendung eines Kalman-Filters (710). Das gemessene Gierratensignal kann einfach verarbeitet werden durch Modellieren eines vorbereitenden Systems unter Verwendung von Gleichung 3 und Gleichung 4, die eine Kalman-Filtergleichung ist. $\dot{γ} = a \cdot γ + b \cdot a_{y} + c \cdot δ_{f} + d \cdot M_{z}$
worin $\begin{array}{l} a = - \frac{2 C_{f} C_{r}}{I_{f} + I_{r}} \frac{{(C_{f} + C_{r})}^{2}}{I_{z} V_{x}} \\ b = \frac{m (I_{f} C_{f} - I_{r} C_{r})}{(C_{f} + C_{r}) I_{z}} \\ c = \frac{2 C_{f} C_{r}}{C_{f} + C_{r}} \frac{I_{f} + I_{r}}{I_{z}} \\ d = \frac{1}{I_{z}} \end{array}$

Hier ist „I_f“ der Abschnitt von einer Vorderradachse zu dem Schwerpunkt,
„I_r“ ist der Abstand von einer Hinterradachse zu dem Schwerpunkt,
„m“ ist Masse,
„γ“ ist die Gierrate,
„δ“ ist der Lenkwinkel,
„a_y“ ist die seitliche Beschleunigung,
„M_z“ ist das Zielmoment.

\begin{matrix} {\hat{γ}}_{k} = (1 + a \cdot T) \cdot γ_{k - 1} + b \cdot T \cdot a_{y, k} + c \cdot T \cdot δ_{f, k} + d \cdot T \cdot M_{z, k} \\ P_{k}^{-} = (1 + a \cdot T) \cdot P_{k - 1} \cdot (1 + a \cdot T) + Q_{k - 1} \\ K_{k} = P_{k}^{-} \cdot {(P_{k}^{-} + R_{k})}^{- 1} \\ {\hat{γ}}_{k} = {\hat{γ}}_{k}^{-} + K_{k} \cdot (z_{k} - {\hat{γ}}_{k}^{-}) \\ P_{k} = (1 - K_{k}) \cdot P_{k}^{-} \end{matrix}

Als nächstes berechnet die MCU 150 einen Kurswinkel oder einen Gierwinkel auf der Grundlage des durch den Gierratensensor 130 erfassten Gierratenwerts, wie durch die folgende Gleichung 5 dargestellt ist, und des ursprünglichen Gierratenwerts, der über die vorbeschriebene Gleichung 1 berechnet wurde (720). $ψ_{d e s} = \int (G i e r r a t e_{_g e m e s s e n} - G i e r r a t e_{_o r i g i n a l}) d t$
Danach berechnet die MCU 150 einen Zielmomentwert unter Verwendung der folgenden Gleichung 6(730). $M_{z} = (- a \cdot γ - b \cdot a_{y} - c \cdot δ_{f} + {\dot{γ}}_{d} - K \cdot S a t (\frac{γ - γ_{d}}{s})) \cdot I_{z}$
worin $\begin{array}{l} a = - \frac{2 C_{f} C_{r}}{I_{f} + I_{r}} \frac{{(C_{f} + C_{r})}^{2}}{I_{z} V_{x}} \\ b = \frac{m (I_{f} C_{f} - I_{r} C_{r})}{(C_{f} + C_{r}) I_{z}} \\ c = \frac{2 C_{f} C_{r}}{C_{f} + C_{r}} \frac{I_{f} + I_{r}}{I_{z}} \end{array}$
Als nächstes überträgt die MCU 150 Informationen über den gemäß Gleichung 5 berechneten Kurswinkel und den gemäß Gleichung 6 berechneten Zielmomentwert zu dem Bremssystem 200. Das Bremssystem 200 führt eine Steuerung einer Druckdifferenz zwischen linken und rechten Rädern durch bei Empfang von Informationen über den Kurswinkel und den Zielmomentwert von der MCU 150, wodurch der Kurswinkel des Fahrzeugs gesteuert wird, um das Fahrzeug zu einer sicheren Zone hin zu orientieren.
Nachfolgend wird der in 2 illustrierte haptische Steuervorgang (Operation 800) im Einzelnen mit Bezug auf 4 beschrieben.
Um die haptische Steuerung für die Unterstützung des Spurwechselmanövers durchzuführen, berechnet die MCU 150 einen Zielmomentwert unter Verwendung der folgenden Gleichung 7 (810). $M_{z} = (- a \cdot γ - b \cdot a_{y} - c \cdot δ_{f} + {\dot{γ}}_{d} - K \cdot S a t (\frac{γ - γ_{d}}{s})) \cdot I_{z}$
worin $\begin{array}{l} a = - \frac{2 C_{f} C_{r}}{I_{f} + I_{r}} \frac{{(C_{f} + C_{r})}^{2}}{I_{z} V_{x}} \\ b = \frac{m (I_{f} C_{f} - I_{r} C_{r})}{(C_{f} + C_{r}) I_{z}} \\ c = \frac{2 C_{f} C_{r}}{C_{f} + C_{r}} \frac{I_{f} + I_{r}}{I_{z}} \end{array}$
Die meisten Rutschbetriebs-Steuervorrichtungen führen ein Rattern durch, wenn eine Rutschfläche erreicht wird. Um diese Erscheinung zu verhindern, wird eine Sättigungsfunktion verwendet. In der vorstehenden Gleichung 6 entspricht $S a t (\frac{γ - γ_{a}}{ε})$
der Sättigungsfunktion.
Demgemäß tritt ein Rattern auf, wenn die Sättigungsfunktion weggelassen ist, und folglich tritt eine Raddruckveränderung auf. Dies erzeugt ein Rückkopplungssingal zu der haptischen Vorrichtung 400. Somit wird, wenn der Bereich entsprechend der Sättigungsfunktion der vorstehenden Gleichung 6 verformt ist, wie in Gleichung 7 dargestellt ist, eine Warnung zu dem Fahrer über haptische Techniken ausgegeben, was den Fahrer bei der Bewältigung einer gefährlichen Situation unterstützt.
Als nächstes überträgt die MCU 150 einen Zielmomentwert, der gemäß der vorstehenden Gleichung 7 berechnet ist, zu dem Bremssystem 200 (820). Das Bremssystem 200 führt bei Empfang des Zielmomentwerts von der MCU 150 einen Fahrzeug-Bremsvorgang durch. Eine Raddruckveränderung tritt bei dem Fahrzeug-Bremsvorgang des Bremssystems 200 auf, was ein Rückkopplungssignal zu der haptischen Vorrichtung 400 erzeugt. Der Fahrer kann eine gefährliche Situation über die haptische Vorrichtung 400 erfassen und durch Anwenden eines geeigneten Verfahrens Unfälle verhindern.
Obgleich wenige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist für den Fachmann offensichtlich, dass Änderungen bei diesen Ausführungsbeispielen vorgenommen werden können, ohne die Prinzipien oder den Geist der Erfindung zu verlassen, deren Bereich in den Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.

Claims

Spurwechsel-Unterstützungssystem (100) eines Fahrzeugs, welches aufweist: einen Radgeschwindigkeitssensor (110) zum Erfassen einer Radgeschwindigkeit des Fahrzeugs; einen Lenkwinkelsensor (140) zum Erfassen eines Lenkwinkels des Fahrzeugs; und eine Mikrosteuereinheit (150) zum Berechnen, unter Verwendung der Radgeschwindigkeit und des Lenkwinkels, eines gewünschten Gierratenwerts, der erforderlich ist, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, zu einer ursprünglichen Spur zurückzukehren, wenn versucht wird, das Fahrzeug auf eine benachbarte Spur zu bewegen, aber ein anderes Fahrzeug auf der benachbarten Spur das entsprechende Fahrzeug bedroht, um den gewünschten Gierratenwert mit einem voreingestellten Schwellenwert zu vergleichen und ein Spurwechselmanöver des Fahrzeugs auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses zu unterstützen, wobei die Mikrosteuereinheit (150) den gewünschten Gierratenwert unter Verwendung von Gleichung 1 und Gleichung 2 berechnet, die wie folgt dargestellt sind: ${\dot{ψ}}_{d e s} = G i e r r a t e_{_o r i g i n a l} + G i e r r r a t e_{_Z i e l}$
wobei hier Gierrate__Ziel ein Wert ist, der durch eine Fahrtsituation bestimmt ist, und im Bereich von etwa -5°/s bis etwa 5°/s liegt, und $G i e r r a t e_{_o r i g i n a l} = \frac{V}{I_{f} + I_{r} + \frac{m V^{2} (I_{r} C_{a r} - I_{f} C_{a f})}{2 C_{a f} C_{a r} L}} δ .$
System nach Anspruch 1, bei dem die Mikrosteuereinheit (150) eine Kurswinkelsteuerung durchführt, wenn der gewünschte Gierratenwinkel kleiner als der voreingestellte Schwellenwert ist, und eine haptische Steuerung durchführt, wenn der gewünschte Gierratenwinkel gleich dem oder größer als der voreingestellte Schwellenwert ist, wodurch das Spurwechselmanöver des Fahrzeugs unterstützt wird.
System nach Anspruch 2, bei dem die Mikrosteuereinheit (150) einen Kurswinkel unter Verwendung der im Folgenden dargestellten Gleichung 3 berechnet und einen Zielmomentwert unter Verwendung der im Folgenden dargestellten Gleichung 4 berechnet: $G i e r r a t e_{_o r i g i n a l} = \frac{V}{I_{f} + I_{r} + \frac{m V^{2} (I_{r} C_{a r} - I_{f} C_{a f})}{2 C_{a f} C_{a r} L}} δ .$
$M_{z} = (- a \cdot γ - b \cdot a_{y} - c \cdot δ_{f} + {\dot{γ}}_{d} - K \cdot S a t (\frac{γ - γ_{d}}{s})) \cdot I_{z}$
worin $\begin{array}{l} a = - \frac{2 C_{f} C_{r}}{I_{f} + I_{r}} \frac{{(C_{f} + C_{r})}^{2}}{I_{z} V_{x}} \\ b = \frac{m (I_{f} C_{f} - I_{r} C_{r})}{(C_{f} + C_{r}) I_{z}} \\ c = \frac{2 C_{f} C_{r}}{C_{f} + C_{r}} \frac{I_{f} + I_{r}}{I_{z}} \end{array}$
System nach Anspruch 3, bei dem die Mikrosteuereinheit (150) die Kurswinkelsteuerung durch Übertragen des berechneten Kurswinkels und des Zielmomentwerts zu einem Bremssystem (200) durchführt.
System nach Anspruch 2, bei dem die Mikrosteuereinheit (150) einen Zielmomentwert unter Verwendung der wie folgt dargestellten Gleichung 5 berechnet: $M_{z} = (- a \cdot γ - b \cdot a_{y} - c \cdot δ_{f} + {\dot{γ}}_{d} - K \cdot S a t (\frac{γ - γ_{d}}{s})) \cdot I_{z}$
worin $\begin{array}{l} a = - \frac{2 C_{f} C_{r}}{I_{f} + I_{r}} \frac{{(C_{f} + C_{r})}^{2}}{I_{z} V_{x}} \\ b = \frac{m (I_{f} C_{f} - I_{r} C_{r})}{(C_{f} + C_{r}) I_{z}} \\ c = \frac{2 C_{f} C_{r}}{C_{f} + C_{r}} \frac{I_{f} + I_{r}}{I_{z}} \end{array}$
System nach Anspruch 5, bei dem die Mikrosteuereinheit (150) die haptische Steuerung durch Übertragen des berechneten Zielmomentwerts zu einem Bremssystem (200) durchführt.
Spurwechsel-Unterstützungsverfahren für ein Fahrzeug enthaltend einen Radgeschwindigkeitssensor (110) zum Erfassen einer Radgeschwindigkeit des Fahrzeugs und einen Lenkwinkelsensor (140) zum Erfassen eines Lenkwinkels des Fahrzeugs, welches Verfahren aufweist: Berechnen, unter Verwendung der Radgeschwindigkeit und des Lenkwinkels eines gewünschten Gierratenwerts, der erforderlich ist, um dem Fahrzeug zu ermöglichen zu einer ursprünglichen Spur zurückzukehren, wenn versucht wird, das Fahrzeug zu einer benachbarten Spur zu bewegen, aber ein anderes Fahrzeug auf der benachbarten Spur das entsprechende Fahrzeug bedroht; Vergleichen des gewünschten Gierratenwerts mit einem voreingestellten Schwellenwert; und Unterstützen eines Spurwechselmanövers des Fahrzeugs auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses, wobei die Berechnung des gewünschten Gierratenwerts unter Verwendung von Gleichung 1 und Gleichung 2 durchgeführt wird, die wie folgt dargestellt sind: ${\dot{ψ}}_{d e s} = G i e r r a t e_{_o r i g i n a l} + G i e r r a t e_{_Z i e l}$
wobei Gierrate__Ziel ein Wert ist, der durch eine Fahrtsituation bestimmt ist und in einem Bereich von etwa -5°/s bis etwa 5°/s liegt, und $G i e r r a t e_{_o r i g i n a l} = \frac{V}{l_{f} + l_{r} + \frac{m V^{2} (l_{r} C_{a r} - l_{f} C_{a f})}{2 C_{a f} C_{a r} L}} δ .$
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Unterstützung des Spurwechselmanövers des Fahrzeugs die Durchführung der Kurswinkelsteuerung, wenn der gewünschte Gierratenwert kleiner als der voreingestellte Schwellenwert ist, und die Durchführung einer haptischen Steuerung, wenn der gewünschte Gierratenwert gleich dem oder größer als der voreingestellte Schwellenwert ist, enthält.
Verfahren nach Anspruch 8, weiterhin aufweisend das Berechnen eines Kurswinkels unter Verwendung von Gleichung 3, die wie folgt dargestellt ist, und das Berechnen eines Zielmomentwerts unter Verwendung von Gleichung 4, die wie folgt dargestellt ist: $ψ_{d e s} = \int (G i e r r a t e_{_g e m e s s e n} - G i e r r a t e_{_o r i g i n a l}) d t und$
$M_{z} = (- a \cdot γ - b \cdot a_{y} - c \cdot δ_{f} + {\dot{γ}}_{d} - K \cdot S a t (\frac{γ - γ_{d}}{s})) \cdot I_{z}$
worin $\begin{array}{l} a = - \frac{2 C_{f} C_{r}}{I_{f} + I_{r}} \frac{{(C_{f} + C_{r})}^{2}}{I_{z} V_{x}} \\ b = \frac{m (I_{f} C_{f} - I_{r} C_{r})}{(C_{f} + C_{r}) I_{z}} \\ c = \frac{2 C_{f} C_{r}}{C_{f} + C_{r}} \frac{I_{f} + I_{r}}{I_{z}} \end{array}$
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin aufweisend das Übertragen des berechneten Kurswinkels und des Zielmomentwerts zu einem Bremssystem (200), um die Realisierung der Kurswinkelsteuerung zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 8, weiterhin aufweisend das Berechnen eines Zielmomentwerts unter Verwendung von Gleichung 5, die wie folgt dargestellt ist: $M_{z} = (- a \cdot γ - b \cdot a_{y} - c \cdot δ_{f} + {\dot{γ}}_{d} - K \cdot S a t (\frac{γ - γ_{d}}{s})) \cdot I_{z}$
worin $\begin{array}{l} a = - \frac{2 C_{f} C_{r}}{I_{f} + I_{r}} \frac{{(C_{f} + C_{r})}^{2}}{I_{z} V_{x}} \\ b = \frac{m (I_{f} C_{f} - I_{r} C_{r})}{(C_{f} + C_{r}) I_{z}} \\ c = \frac{2 C_{f} C_{r}}{C_{f} + C_{r}} \frac{I_{f} + I_{r}}{I_{z}} \end{array}$
Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin aufweisend das Übertragen des berechneten Zielmomentwerts zu einem Bremssystem (200), um die Realisierung der haptischen Steuerung zu ermöglichen.